TP 5

Bild basierte Modellierung

In der Bild basierten Modellierung können klinischen Informationen mit kardialen Funktionsparametern (Blutfluss, Ventrikelfunktion), Informationen der myokardialen Gewebekomposition (Fibrose, Narben) und anatomischen Informationen (Herzgrösse, Klappenmorphologie) in Zusammenhang gebracht werden. Hierdurch ergibt such die einzigartige Möglichkeit für eine Patienten spezifische Simulation einschließlich der hemodynamischen Effekten einer chirurgischen oder pharmakologischen Intervention.
Ziel des WP 5 ist in diesem Zusammenhang eine detaillierte Simulation der hemodynamischen und biomechanichen Effekte auf ARB Therapie in Zusammenspiel mit einem Aortenkalppenersatz.

Folgende Arbeitsschritte sind geplant:
• Die Bildgebung erfolgt primär mit MRT. Die aus den MRT Messungen abgeleiteten Parameter diesen als Input für Modellierungen. Bestimmt werden Parameter der venntrikulären Pumpfunktion (Kammergröße, myokardiale Masse), Bindegewebsanteile des Myokards, 4D Blutfuss in den Ventrikeln und der Aorta.
• Die MR Datennachverarbeitung erfolgt in dem custommade Auswerteprogramm „CAIP“I (www.mevis.fraunhofer.de/loesungen/cardiac-mri-inspection-of-the-heart-muscle.html). CAIPI ermöglicht dabei eine 4D Analyse von Blutfluss, Ventrikelvolumen und myokardiale Gewebecharakterisierung. Hierdurch können Patienten spezifische Anatomie- und Funktionsmodelle geschaffen werden die die lokalen Veränderung in der myokardialen Bewegung und Hemodynamik simulieren können.
• Zudem erfolgt ein virtueller Klappenersatz (mechanischen und biologischen Klappen). Kommerziell erhältlichen Klappen werden dafür in einer offenen Position optisch gescannt (Auflösung von 0.1mm) um daraus ein 3D Modell zu erstellen. Das Klappenmodell wird dann in die anatomischen Modelle übertragen.

Modellierung der Strömung in der Aorta mit zwei verschiedenen Herzklappenprothesen nach der virtuellen Implantation. Die Strömungssimulation zeigt deutliche Unterschiede für Blutflussprofil und Wandschubspannung im Bereich der Aorta Ascendence. Dieses Wissen hilft bei der Operationsplanung.