Untersuchung der Faktoren, die die pathologische Tortuosität der Halsschlagader beeinflussen: Hämodynamik, Morphometrie und Gewebemechanik

• Antragsteller: Professor Dr. Leonid Goubergrits
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 570785067

Pathologische Tortuosität-, Wickel und Knickbildung (TWK) von Gefäßen werden mit verschiedenen Erkrankungen, wie z.B. Atherosklerose, Diabetes, Bluthochdruck assoziiert. In Karotidverzweigungen stehen diese Pathologien in Zusammenhang mit der Störung des zerebralen Kreislaufs und sind unter anderem mit dem Schlaganfall assoziiert. Der Schlaganfall ist eine Störung der Durchblutung, bei der zu einem plötzlichen Ausfall bestimmter Hirn-Regionen kommt. Ein schwerer Schlaganfall endet oft auch tödlich. Bislang sind jedoch die Faktoren und Mechanismen, die für die Entstehung und Progression von TWK verantwortlich sind, unbekannt und wurden bis jetzt nicht verstanden. Ziel des Vorhabens ist es, die Entwicklung und den Verlauf der pathologischen Tortuosität der Karotidverzweigung zu erforschen. Das Verständnis der Pathologie wird dazu beitragen, Diagnose zu verbessern und das Risiko eines ischämischen Schlaganfalls zu vermeiden. Eine Interaktion zwischen Hämodynamik, Form und Gewebeeigenschaften spielt eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung pathologischer Veränderungen von Arterien. Eine Kombination aus patientenspezifischer Modellierung der Hämodynamik, statistischer Analyse, experimentellen Untersuchungen der Gefäßwand sowie die Entwicklung des Gewebemodells wird uns ermöglichen die TWK-Bildung zu untersuchen. Die allgemeine Hypothese ist, dass die Entwicklung und der Fortschritt der TWK ähnlich ist wie bei der Atherosklerose: individuelle Gefäßform führt zur lokalen Abnormalitäten der Blutströmung, die zur Dysfunktion der Endothelzellen führt, was in Zusammenhang mit der pathologischen Gefäßumbau in Verbindung steht. Anschließend entstehen unter anderem atherosklerotische Ablagerungen und Thromben, die zur Störung des Kreislaufs führen. Um die Pathologie zu verstehen, muss man aller Schlüsselfaktoren des Problems untersuchen. Dabei scheint der interdisziplinäre Ansatz, der verschiedene Methoden der medizinischen Bildgebungsdatenerfassung, der patientenspezifischen Modellierung, und der ex-vivo-Experimente, heute die größte Perspektive zu besitzen. Um die Interaktion zwischen Blutströmung, Gefäßwand und Gefäßform zu untersuchen braucht man anschließend den Ansatz der Fluid-Struktur-Interaktion (FSI) Modellierung. Zunächst ist es notwendig, die digitale Datenbank der patientenspezifischen Geometrien zu generieren. Diese Daten werden zur Erstellung statistischer Formmodelle verwendet, um die Varianzen zu untersuchen. Zweitens werden in vitro mechanische Tests der Gefäßwandproben durchgeführt, um Materialmodell für die FSI-Modellierung zu entwickeln. Drittens planen wir, CFD-Simulationen und FSI-Modellierungen durchzuführen, um hämodynamische Parameter zu analysieren und den Einfluss biomechanischer Faktoren zu bewerten. Schließlich wird ein iteratives FSI-Modell zur zeitlichen Entwicklung und Progression der Pathologie entwickelt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Kooperationspartner: Professor Dr.-Ing. Gerhard A. Holzapfel