Ziel:

Ziel des Projektes ist es, patientenspezifische Simulationen der Herzhämodynamik zu ermöglichen, um Ärzte bei der Diagnose und Therapie zu unterstützen. Der vorgeschlagene Ansatz kombiniert numerische Strömungssimulationen mit der Anwendung von Fluid-Struktur-Kopplung mit statistischen Formmodellen auf Basis von MRT oder CT Bilddaten.

Beschreibung:

Intrakardiale Hämodynamik spielt eine stetig zunehmende Rolle bei der Diagnose und Behandlung kardiovaskulärer Erkrankungen. Die Erfassung komplexer hämodynamische Parameter als Biomarker für kardiovaskuläre Erkrankungen in der klinischen Routine ist aber schwierig. Demgegenüber ermöglichen numerische Modelle die räumlich und zeitlich aufgelöste Berechnung der patientenindividuellen Herzfunktion.

Das Ziel dieses Projektes ist es, patientenindividuelle Simulationen unter klinischen Rahmenbedingungen zu ermöglichen, um ärztliches Personal zu unterstützen. Der vorgeschlagene Ansatz kombiniert dafür numerische Strömungssimulationen mit statistischen Formmodellen (SFM). SFM erlauben die Beschreibung patientenindividueller Geometrien durch eine Kombination verschiedener Formmoden. Somit kann eine standardisierte Simulation unter Verwendung mittlerer Geometrien erstellt werden. Es sollen unterschiedliche Bilddaten (MRT, CT, Echokardiographie) verwendet werden, um diese Modelle zu parametrisieren. Der vorgeschlagene Ansatz ist flexibel und ermöglicht die Identifikation einer optimalen Modellkomplexität: Einfach genug, um eine Integration in klinische Arbeitsabläufe zu realisieren und komplex genug, um hämodynamische Parameter in ausreichender Genauigkeit für Diagnose und Therapieentscheidung zu berechnen.

Der Ansatz soll eine einfach zu handhabende und zeiteffiziente Simulation intrakardialer Hämodynamik für Kliniker ermöglichen. Er hat das Potential der vollständigen Automatisierung, wodurch eine weiter verbesserte Anwendbarkeit sowie eine Minimierung von Anwenderfehlern erzielt werden. Initial liegt der klinische Fokus des Projekts auf Herzklappenerkrankungen. Für eine erfolgreiche Bearbeitung des Projektes ist eine enge Kooperation von klinischen und ingenieurwissenschaftlichen Wissenschaftlern erforderlich. Diese ist am Institut für Kardiovaskuläre Computer-Assistierte Medizin der Charité – Universitätsmedizin Berlin bereits gut etabliert.


Involvierte Institutionen:

Charité – Universitätsmedizin Berlin
Institut für Kardiovaskuläre Computer-assistirte Medizin

Antragsteller:

Prof. Dr.-Ing. Leonid Goubergrits, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Institut für Kardiovaskuläre Computer-assistierte Medizin

Prof. Dr. med. Titus Kühne, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Institut für Kardiovaskuläre Computer-assistierte Medizin

Publikationen:

2024

Obermeier, Lukas; Korte, Jana; Vellguth, Katharina; Barbieri, Fabian; Hellmeier, Florian; Berg, Philipp; Goubergrits, Leonid

Inter-model and inter-modality analysis of left ventricular hemodynamics: comparative study of two CFD approaches based on TTE and MRI Journal Article

In: GAMM-Mitteilungen, 2024.

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2022

Hellmeier, Florian; Bruening, Jan; Berg, Philipp; Saalfeld, Sylvia; Spuler, Andreas; Sandalcioglu, Erol I.; Beuing, Oliver; Larsen, Naomi; Schaller, Jens; Goubergrits, Leonid

Geometric uncertainty in intracranial aneurysm rupture status discrimination: a two-site retrospective study Journal Article

In: BMJ Open, vol. 12, iss. 11, 2022.

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Schlief, Adriano; Bruening, Jan; Voß, Samuel; Berg, Philipp; Goubergrits, Leonid

Uncertainty Quantification of Hemodynamic Parameters for Cerebral Aneurysm Rupture Risk Assessment Proceedings Article

In: Virtual Physiological Human Conference (VPH) Porto, Portugal, 2022.

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Goubergrits, Leonid; Vellguth, Katharina; Obermeier, Lukas; Schlief, Adriano; Tautz, Lennart; Bruening, Jan; Lamecker, Hans; Szengel, Angelika; Nemchyna, Olena; Knosalla, Christoph; Kuehne, Titus; Solowjowa, Natalia

CT-Based Analysis of Left Ventricular Hemodynamics Using Statistical Shape Modeling and Computational Fluid Dynamics Journal Article

In: Front. Cardiovasc. Med., 05 July 2022, vol. Sec. Cardiovascular Imaging , iss. Volume 9 – 2022, pp. 901902, 2022.

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Obermeier, Lukas; Vellguth, Katharina; Schlief, Adriano; Tautz, Lennart; Bruening, Jan; Knosalla, Christoph; Kuehne, Titus; Solowjowa, Natalia; Goubergrits, Leonid

CT-Based Simulation of Left Ventricular Hemodynamics: A Pilot Study in Mitral Regurgitation and Left Ventricle Aneurysm Patients Journal Article

In: Frontiers in Cardiovascular Medicine, iss. 9/2022, 2022, ISSN: 2297-055X.

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