Strömungsmechaniker und Chirurgen berechnen die Fließvorgänge des Blutes

Foto: Blutkreislauf

Forschen wollen den Blut-
strom im Bereich des Aneurys-
mas zuverlässig voraus-
berechnen; © panther-
media.net / Sebastian
Kaulitzki

Dazu arbeiten das Institut für Bio-Fluidmechanik (IBFM) an der HTWK Leipzig und die Klinik für Visceral-, Transplantations-, Thorax und Gefäßchirurgie der Universität Leipzig interdisziplinär zusammen.

Krankhaft erweiterte Hauptschlagadern (Aorten-Aneurysmen) sowie abnormale Ausbeulungen der artieriellen Gefäßwände können aufgrund ihrer Reißgefahr lebensbedrohlich sein. Der Patient kann innerlich verbluten. Gefäßchirurgen „entlasten“ die geschädigten Wände der Arterien, indem sie ein Gefäßimplantat (Stent), einsetzen, der den Blutstrom am Aneurysma vorbeiführt.

Wegen des immer noch hohen Risikos für den Patienten sind derartige Eingriffe jedoch nur dann vertretbar, wenn bereits ein Riss (Ruptur) aufgetreten oder absehbar ist. Im Vorfeld einer Operation ist es daher entscheidend, den Blutstrom im Bereich des Aneurysmas zuverlässig in Richtung, Geschwindigkeit und Druck abzuschätzen und dessen Verhalten vorauszusehen. Hierfür entwickeln die Ingenieure der HTWK Leipzig gemeinsam mit den Medizinern der Universität Leipzig eine geeignete Methode.

Zunächst verwenden die Wissenschaftler der HTWK Leipzig besonders hoch aufgelöste Computer- beziehungsweise Magnetresonanztomographie-Aufnahmen des Patienten. Das IBFM fügt hierzu mit einer speziellen Software die Datensätze zu 3D-Bildern zusammen, visualisiert und segmentiert, um sie dann als numerische Rechengitter in Finite-Elemente-Programme importieren zu können. Mithilfe komplizierter Rechenvorgänge mit verschiedenen Parametern bilden die Ingenieure die Interaktion von Gefäßwand und pulsierendem Blutdruck mit dieser mathematischen Methode ab. Auf dieser Basis berechnen sie, wie sich die Strömungsvorgänge des Blutes im Gefäß weiter entwickeln könnten.

Welcher Druck wirkt auf die gefährdete Stelle des Gefäßes, wenn ein Stent eingesetzt wird? Wo sollte der Stent eingesetzt werden, damit sich der Druck möglichst gleichmäßig verteilt? Diese Fragen versuchen die Ingenieure der HTWK Leipzig im Vorfeld, aber auch während einer Operation durch das so genannte Online-Monitoring zu klären. Der Mediziner erhält also eine Entscheidungshilfe bezüglich eines möglichen Reißens des Gefäßes, aber auch Empfehlungen über mögliche Stents, deren Form, Größe und Platzierung. Für den Patienten bietet dieses Verfahren enorme Vorteile: Sein Chirurg kann viel genauer abschätzen, wie er das Aorten-Aneurysma zu behandeln hat.


MEDICA.de; Quelle: Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig