GEPARD – GEfäßwandsimulation und -visualisierung zur patientenindividualisierten Blutflussvorhersage für die intrakranielle Aneurysmamodellierung

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Privatdozent Dr.-Ing. Philipp Berg, Ph.D.; Professorin Dr.-Ing. Sylvia Saalfeld
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 399581926

Intrakranielle Aneurysmen sind krankhafte Aussackungen der menschlichen Hirngefäße. Diese können bereits bei jungen Menschen auftreten und durch Ruptur zum Tod oder irreversiblen Behinderungen führen. Folglich werden computergestützte Verfahren eingesetzt, um zum einen das individuelle Rupturrisiko vorherzusagen und zum anderen die patientenspezifische Therapieplanung des behandelnden Arztes zu unterstützen. Da zum aktuellen Zeitpunkt in der Regel jedoch ausschließlich das individuelle Aneurysmalumen betrachtet wird, die Ruptur aber häufig maßgeblich von Entzündungsprozessen in der Gefäßwand abhängt, ist es notwendig existierende Simulations- und computergestützte Auswertungsansätze zu erweitern. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens erfolgt die schrittweise Integration von Gefäßwand- und Umgebungsinformationen, sodass klinisch relevante Rückschlüsse in Bezug auf dieses komplexe Krankheitsbild gelingen. Dazu werden drei Ziele verfolgt:1) Extraktion patientenspezifischer Gefäßwanddicken durch Segmentierung von ex-vivo akquirierten optischen Kohärenztomographie-Daten für die simulative Fluid-Struktur-Interaktion zwischen Blutfluss und zerebraler Arterienwand 2) Differenzierung einzelner Gefäßwandschichten und ihrer pathologischen Veränderungen zur Durchführung mechanischer Messungen für die Formulierung von Hirngefäßmaterialgesetzen und zur komplexen, interaktiven Visualisierung von Fluid- und Struktursimulationen3) Integration extravasaler Strukturen in die Visualisierung und Simulation gefäßumschließender Bereiche zur computergestützten Bewertung von Aneurysmawachstum und -bewegungDie Umsetzung der genannten Teilziele führt zur übergeordneten Zielstellung, behandelnde Ärzte bei ihrer patientenindividuellen Therapieplanung zu unterstützen. Das resultierende System ermöglicht eine realistische und verlässliche Blutflussvorhersage mit speziell dafür entwickelten Visualisierungstechniken, welches dem medizinischen Benutzer die im Antrag beschriebenen neuen, zusätzlichen Informationen zur Verfügung stellt und somit die Bewertung intrakranieller Aneurysmen entscheidend verbessert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen