Strömung in zerebralen Aneurysmen

Eine Entscheidung für eine operative Behandlung eines zerebralen Aneurysmas ist eine Risikoabwägung zwischen Behandlungs- und Rupturrisiko. Das Projektziel ist die verbesserte Abschätzung des Rupturrisikos durch eine patientenspezifische Analyse biofluidmechanischer Parameter zerebraler Aneurysmen. Dabei soll insbesondere der Einfluss der Hämodynamik (Wandschubspannung) berücksichtigt werden.

Ein zerebrales Aneurysma ist eine sackartige Ausbuchtung der Gefäßwand einer Hirnarterie und kann lebensbedrohlich sein. Für einen Patienten mit einem zerebralen Aneurysma und für die behandelnden Ärzte (Neurochirurgen und Neuroradiologen) sind folgende Fragen von zentraler Bedeutung:

1. Wie hoch ist das Risiko einer akuten Blutung durch eine Ruptur?
2. Was ist die beste Strategie bei der Clipping- bzw. Coiling-Behandlung?
3. Warum ist das Aneurysma an dieser Stelle entstanden?

Die Entscheidung zu einer Therapie wird von der Größe, Form und Lokalisation des Aneurysmas abhängig gemacht, bisher noch nicht von individuellen biomechanischen (geometrischen und strömungsmechanischen) Parametern der Patienten, die zu Gefäßwandveränderungen führen.

In dem gemeinsamen DFG-finanzierten Projekt „Patientenspezifische Analyse zerebraler Aneurysmen: Hämodynamik zerebraler Aneurysmen“ mit Prof. H.-Ch. Hege (Konrad-Zuse-Zentrum für Informationstechnik Berlin) und Dr. A. Spuler (HELIOS Klinikum Berlin-Buch) soll ein Modell für die Risikoabschätzung der Ruptur entwickelt werden. Das Labor für Biofluidmechanik führt in diesem Zusammenhang numerische Strömungssimulationen und Validierungsexperimente an vergrößerten Aneurysmamodellen durch und entwickelt zusammen mit unseren Kooperationspartner ein Modell der Risikoabschätzung. Die Geometrien der zerebralen Aneurysmen werden aus den 3D-Rotationsangiographiedaten mit dem Programm AMIRA^© rekonstruiert. Die numerischen Strömungsberechnungen werden mit dem kommerziellen Strömungslöser FLUENT^® (ANSYS-Fluent Inc.) durchgeführt.

Bild 1: Schicht aus einer 3D-Rotationsangiographie (grau) und die rekonstruierte 3D-Rekonstruktion eines zerebralen Aneurysmas

Bild 2: Silikonmodell für Strömungsvalidierungsexperimente

Bild 3: Wandschubspannungsverteilung aus einer CFD-Simulation

Bild 4: Vergleich der Strömung in den wandnahen Bereichen durch Strömungsvisualisierung aus experimentellen Daten (oben) und CFD-Simulation (unten)

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Ansprechpartner

Dr.-Ing. Leonid Goubergrits
Dipl.-Ing. Jens Schaller

Kooperationspartner

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