Simulation der Blutströmung in der menschlichen Aorta

Ziel der Arbeit "Simulation der Blutströmung in der menschlichen Aorta" ist, die verschiedenen Varianten der extrakorporalen Blutzirkulation bei einem chirurgischen Eingriff am Herzen präoperativ in Hinblick auf Risiken beurteilbar zu machen. Mit Hilfe von MRT-Daten des Patienten soll dies im Einzelfall individuell möglich werden. Da während einer OP keine MRT-Daten der verschiedenen Varianten der nicht-physiologischen Strömungsführung (antegrad / retrograd bzw. pulsatil / nicht- pulsatil) aufgenommen werden können. Zur realistischen Beurteilung des Risikos eines individuellen Patienten sind neben den Simulationsergebnissen auch Messdaten aus Experimenten erforderlich, die unter Verwendung einer künstlichen Aorta durchgeführt worden sind.

Die erforderlichen MRT-Daten wurden von Medizinern des Universitätsklinikums Düsseldorf bereitgestellt, die gleichzeitig diese Arbeit in aktiver Weise fachlich betreuten.

Die gestellte Aufgabe, die Blutströmung in der menschlichen Aorta zu simulieren, ist durchaus anspruchsvoll. Eine besondere Herausforderung stellt die Modellierung der Strömung im Übergangsbereich zwischen laminarer und turbulenter Strömung, sowie die Modellierung der transienten Austrittsrandbedingungen dar.

Das wichtigste Ergebnis ist eine bemerkenswerte Erhöhung der Aortenwandschubspannung während der pulsatilen EKZ, was arteriosklerotische Plaqueembolie auslösen kann.

Obwohl arteriosklerotische Plaque-Mobilisierung und Embolie nicht unbedingt das einzige Kriterium für die Entscheidung zugunsten der pulsatilen gegenüber der nicht-pulsatilen EKZ darstellen wird, könnten unsere Daten ein neues Argument in die anhaltende Kontroverse über die optimale Art und Weise der EKZ einbringen.

Über allgemeine Schlussfolgerungen hinaus ermöglicht der vorgestellte numerische Ansatz eine komplizierte präoperative Bewertung der möglichen Auswirkungen der spezifischen EKZ-Einstellungen auf der Basis der individuellen Geometrie eines Patienten, für den ein Verfahren mit der EKZ geplant ist.