Blutflusssimulation im Gehirn auf Basis medizinischer Bilddaten.

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Das Forschungsprojekt MEDVIS 3D wurde im Rahmen des Calls Medizintechnik gefördert. © Kkolosov / pixabay.com

01.10.2018

Das Ziel des Forschungsprojekts MEDVIS 3D, das gemeinsam mit der damaligen Landesnervenklinik Wagner Jauregg und dem Kepler Universitätsklinikum entwickelt wird, ist ein universelles Softwarewerkzeug zur einfachen und schnellen Rekonstruktion von Aneurysmen aus medizinischen Bilddaten (MR, CT, etc.). Basierend auf den Schichtdaten dieser bildgebenden Verfahren kann die Software das aufgenommene Volumen dreidimensional rekonstruieren und direkt visualisieren.

Das System erkennt Areale, in denen eine krankhafte Ausdehnung der Gefäßwand (Aneurysma) erkannt wird und kann verschiedene Maßzahlen wie Durchmesser, Volumen und Schnittflächen berechnen. Dies kann in Echtzeit durch direkte Interaktion vom Arzt weiter verfeinert werden. Dadurch wird die Diagnose unterstützt, sowie eine qualitative Bewertung des Therapiefortschritts ermöglicht.

Die rekonstruierten 3D Geometriedaten können auf Knopfdruck in ein Computersimulationsmodell integriert werden. Mittels der Finiten Elemente Methode (FEM) kann der Blutfluss im Gehirn simuliert werden. Die aufwendigen numerischen Lösungsverfahren werden mittels Algebraic MultiGrid Verfahren (AMG), High Performance Computing (HPC) und GPU Programmierung hardwarebeschleunigt berechnet. Je nach Komplexität der Gefäßstruktur dauert ein Simulationszyklus von wenigen Minuten bis einige Stunden. Die Simulation kann Geschwindigkeits- und Druckfelder sowie Oberflächenspannungen an den Gefäßwänden berechnen und auch die Ausdehnung der Gefäße durch den Herzschlag berücksichtigen. Damit können das Risiko für eine Hirnblutung sowie adäquate Therapiemaßnahmen ermittelt werden. Gemeinsam mit Ärzten wird das System im klinischen Einsatz evaluiert und die ermittelten Ergebnisse in einer zentralen Datenbank abgelegt. Dadurch sollen die mechanischen Prozesse bei der Entstehung und dem Wachstum von Aneurysmen weiter erforscht werden.

Die Software wird von der Forschungsabteilung Medizin-­Informatik der RISC Software GmbH in Zusammen­arbeit mit den beiden führenden oberösterreichischen Zentren, der Landesnervenklinik Wagner Jauregg der GESPAG entwickelt und im klinischen Einsatz evaluiert und weiterentwickelt. Das Forschungsprojekt wird mit Mitteln des Landes Oberösterreich, der GESPAG sowie aus Fördermitteln der FFG finanziert.

Eine klinisch einsetzbare Version von MEDVIS 3D ist seit 2013 verfügbar und steht auf der Webseite zum Download bereit. Seit 2016 wird gemeinsam mit dem zentralen Radiologieinstitut des Kepler Universitäts­klinikums und der Mattes Medical Imaging GmbH an einem Vorhersagemodell für Komplikationen nach endovaskulärer Versorgung von Aortenaneurysmen (EVAR) gearbeitet. Auf Basis von demographischen und geometrischen Daten sowie den errechneten Blutströmungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten vor und nach dem Eingriff soll eine Vorhersage von typischen Komplikationen (Endo Leaks) getroffen werden. Das Projekt mit dem Titel EndoPredictor wird vom Land Oberösterreich im Rahmen des Call Medizintechnik „Innovatives Oberösterreich 2020 – Ausschreibung 2015: Medizintechnik (Gesundheitswesen, alternde Gesellschaft) Aktionsfeld 3 Gesundheit / Alternde Gesellschaft“ gefördert.

Mehr Informationen unter: http://medvis3d.at/.