Blutflusssimulation unterstützt die Schlaganfalldiagnose

Die RISC Software GmbH hat in mehrjähriger Forschungsarbeit gemeinsam mit der GESPAG, dem AKH Linz und den Experten für Industriesimulation der Firma dTech Steyr eine Simulationssoftware entwickelt, die in der Lage ist, den Blutfluss durch menschliche Gehirngefäße realitätsgetreu zu simulieren.
Als Ergebnis berechnet und visualisiert das Programm Gefahrenstellen für Hirnblutungen im Aderngeflecht des Gehirns. Ziel des Forschungsprojekts, das im Rahmen der MODSIM Initiative von FFG und BM:VIT gefördert wird, ist es, die Schlaganfall- und Hirnblutungsdiagnostik entscheidend zu verbessern und mit Hilfe modernster Informationstechnologie das medizinische Wissen über die Bildung und Ruptur von gefährlichen Ausstülpungen der Gehirngefäße (sogenannte Aneurysmen) zu erweitern.

Ausgangspunkt für die Simulation sind Schichtbilder des Patienten, aus denen die Blutgefäße in 3D rekonstruiert werden. Darauf aufbauend wird die Gefäßwand virtuell eingefügt, da diese aufgrund der sehr geringen Dicke (meist unter 1 mm) nicht auf den Bilddaten erkennbar ist. Dann werden für einen gesamten Herzzyklus (1.2 Sek) die Auswirkungen der Blutzirkulation (Geschwindigkeit, Druck, Spannungen) auf die Gefäßwände für jede Tausendstel Sekunde berechnet. Dazu sind viele Millionen Einzelberechnungen notwendig, weshalb die Forscher der RISC Software GmbH dafür Hochleistungsrechner aus dem Austrian GRID nutzen, um die Berechnungszeit von vielen Wochen auf wenige Stunden zu reduzieren.

Das Ergebnis wird dem Arzt als interaktive 3D Visualisierung präsentiert. Der Arzt kann sich nun ein Bild von der Gefährdung der Blutgefäße des Patienten machen und so viel detaillierter als jemals zuvor eine Diagnose und Therapievorschläge erstellen. Die Fertigstellung des Systems ist Ende 2010 geplant, die ersten Testläufe liefern bereits einzigartige Einblicke für die beteiligten Ärzte von der Landesnervenklinik und dem AKH Linz. In der Endversion soll der Arzt ohne zusätzliche Schulung von der Bildserie zum Simulationsergebnis geleitet werden. Diese Berechnungen sind bislang nur auf Universitätskliniken mit hohem Material- und Personalaufwand aus verschiedenen Disziplinen möglich.