Simulationssoftware schätzt Risiko bei Hirnblutungen ab

6. November 2009, 12:39
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Gefahr für das Platzen eines Aneurysmas besser prognostizierbar - Optimale Operationsstrategie lässt sich leichter eruieren

Linz - Ein neues Simulationssystem für Gefäßausstülpungen ermöglicht die Einsschätzung einer Blutungsgefahr bei Aneurysmen. Das Projekt mit dem Namen „MEDVIS 3D" wurde bereits im Oktober 2005 gestartet und zielte in der Anfangsphase auf die genaue Rekonstruktion und Visualisierung von schichtweisen medizinischen Angiographie-Bilddaten als 3D-Volumen ab. Überdies wurden Vermessungsfunktionen entwickelt, um objektive Aussagen über die Beschaffenheit von Aneurysmen und die Qualität angewendeter Operationsmaßnahmen treffen zu können. Das Ergebnis der Forschungsbemühungen war ein Softwaresystem, das nunmehr seit über zwei Jahren im AKH Linz und in der Landesnervenklinik zur Vermessung von Aneurysmen eingesetzt wird.

Erstmals physikalisch korrekte Simulation

Auf Basis dieser Forschungsergbnisse wurde im Jänner 2009 ein Forschungsprojekt mit einer Laufzeit gestartet und zielt auf die physikalisch korrekte Simulation des Blutflusses durch das rekonstruierte realitätsgetreue Gefäßsystem des Patienten ab. Dabei soll die Simulation Aufschlüsse über Druck- und Geschwindigkeitsverteilung des Blutflusses am Ein- und Ausgang von Aneurysmen bringen. Durch Erstellen einer dreidimensionalen Grafik werden die Daten visualisiert.

Mit Hilfe dieser Informationen ist es den Medizinern nun möglich, das Risiko für das Platzen eines solchen Aneurysmas auf der Basis verlässlicher Berechnungsergebnisse besser zu prognostizieren. Darüber hinaus kann zudem die optimale Operationsstrategie anhand des rekonstruierten Gefäßsystems gefunden werden.

Supercomputer errechnen Modelle

Seit Jänner dieses Jahres arbeiten Forscher der RISC Software GmbH nun an der Simulation des Blutflusses. Gemeinsam mit weiteren medizinischen Partnern werden aus Bilddaten von Patienten mithilfe der bereits verfügbaren Software die Blutgefäße in Dreiecksgitternetze transformiert. Diese Netze (sogenannte 3D Meshes) werden mit Volumselementen (Tetraedern), die das Blutvolumen repräsentieren gefüllt. Mithilfe der FEM-Technik (Finite Elemente Methode) werden die Elastizitäts- und Flussgleichungssysteme des gesamten Netzes schrittweise gelöst und so der Blutfluss durch das Gefäßsystem während eines Herzzyklus simuliert.

Viel versprechende Ergebnisse

Die Forschungsabteilung Medizin-Informatik konnte bereits ein physikalisch korrektes Simulationsmodell für Druck und Geschwindigkeit des Blutflusses erstellen. Zurzeit wird an der Kopplung des Blutflusses mit der Struktur der Gefäßwand und der 3D-Visualisierung der Ergebnisse gearbeitet. Die bisherigen Resultate werden mit Berechnungen von kommerziellen Simulationssystemen aus der Industrie verglichen. Erste Vergleiche zeigen bereits eine hohe Übereinstimmung, von einer weiteren Feinabstimmung werden aber noch zusätzliche Verbesserungen und Performancesteigerungen erwartet. (red)

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