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Computervisualisten entdecken Herzfehler durch Fließmuster des Blutes

29.04.2016

Forschungsprojekt der Universität Magdeburg mit dem Herzzentrum Leipzig

Computervisualisten der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg haben neue Visualisierungsverfahren entwickelt, mit denen die Geschwindigkeit und Richtung von Blutflüssen dreidimensional dargestellt werden können.


Analyse der Blutflussgeschwindigkeiten im Aortenbogen eines gesunden Probanden

Quelle: Monique Meuschke, Arbeitsgruppe Visualisierung


Verwirbelungen des Blutflusses als Folge der pathologisch geweiteten Aorta dieses Patienten

Quelle: Monique Meuschke, Arbeitsgruppe Visualisierung

Diese auf Patientendaten beruhenden Computervisualisierungen machen mit krankhaften Veränderungen einhergehende Fließmuster sichtbar und werden Mediziner künftig bei der zuverlässigen Diagnose behandlungsbedürftiger Herz- und Gefäßerkrankungen unterstützen.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG hat für das innovative Forschungsvorhaben eine Förderung im Umfang von 250.000 Euro für die Dauer von zwei Jahren bewilligt.

Grundlage der neuen Technologie ist eine relativ neue Form der Bildgebung, bei der für jeden Punkt im dreidimensionalen Raum die Geschwindigkeit und Richtung des Blutflusses gemessen wird. Die mathematischen Berechnungen dafür sind am Lehrstuhl für Visualisierung an der Fakultät für Informatik der Universität entwickelt und werden bereits für ein Gemeinschaftsprojekt mit dem Herzzentrum Leipzig eingesetzt.

Die Leipziger Radiologen um Prof. Dr. Matthias Gutberlet und PD. Dr. Matthias Grothoff nutzen diese Daten insbesondere für die Diagnostik von Herzklappenerkrankungen und Verengungen der Aorta. Sie untersuchen, wie bestimmte Erkrankungen mit besonderen Flussmustern und Verwirbelungen in den Blutgefäßen korrelieren.

Diese komplexen Messdaten sind allerdings durch eine manuelle Auswertung schwer zu erfassen, zu identifizieren und nur von erfahrenen Medizinern zu interpretieren. „Die bisherige Darstellung der Blutflussmessungen lässt keine eindeutigen Aussagen darüber zu, wo die Grenzen normaler Blutflussmuster liegen“, so der Informatiker und Computervisualist Prof. Bernhard Preim vom Lehrstuhl für Visualiserung der Universität Magdeburg.

„Mit dem neuentwickelten Visualisierungsverfahren können die auf Patientendaten basierenden Fließmuster bei Gefäßuntersuchungen anschaulich im Computer gezeigt, zuverlässig erkannt und weitestgehend automatisch klassifiziert werden, so dass eine korrekte Auswertung der Messdaten nicht mehr von der Erfahrung der Radiologen abhängt. So kann zuverlässiger bestimmt werden, in welchen Teilen z. B. der Aorta der Wirbel auftritt, ob er rechts- oder linksdrehend ist und wie stark er ausgeprägt ist.“

Eine im Rahmen dieses Forschungsprojektes entstandene wissenschaftliche Arbeit von Benjamin Köhler fand auf internationalen Konferenzen große Anerkennung und wurde mehrfach ausgezeichnet, so Professor Preim weiter. Der wissenschaftliche Mitarbeiter aus dem Team am Institut für Simulation und Graphik der Uni Magdeburg entwickelte eine Software, die seit Jahren im Herzzentrum Leipzig eingesetzt wird und immer wieder an die Bedürfnisse in der Diagnostik angepasst werden kann.

„Die Qualität dieser Vorarbeiten war maßgeblich für die positive Förderentscheidung der DFG. In dem geförderten Projekt arbeitet auch Professor Siegfried Kropf vom Institut für Biometrie und Medizinische Informatik mit. Er unterstützt beratend mit seinem statistischen Knowhow eine größere Studie, in der Normwerte für den Blutfluss erhoben und dargestellt werden sollen.“

Bisher unterstützen die Computervisualisten der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg die Radiologen bei der Erkennung und Klassifizierung von Gefäß- und Herzkrankheiten. In Zukunft wollen die Wissenschaftler das Verfahren in Richtung Therapie- und Operationsunterstützung für Herzchirurgen ausbauen. So könnten künftig z. B. Klappen-Operationen durch Computervisualisierungen besser geplant werden.

Weitere Informationen zum Projekt unter http://www.youtube.com/watch?v=steqJGQ0Rh8. Das Video zeigt die Aorta und den innen liegenden Fluss, wie der Blutfluss zerlegt wird in Bereiche, in denen er ähnlich ist und wie jeder dieser Bereiche klassifiziert wird.

Kontakt für die Medien:
Prof. Dr.-Ing. habil. Bernhard Preim, Lehrstuhl für Visualisierungen, Fakultät für Informatik der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Tel.: 0391 67-5851, E-Mail: bernhard@isg.cs.uni-magdeburg.de

Weitere Informationen:

http://www.youtube.com/watch?v=steqJGQ0Rh8

Katharina Vorwerk | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-magdeburg.de/

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