Simulation des Blutflusses im Herzen

In der therapiebegleitenden Diagnostik nach einem Herzinfarkt ist die Blutflussmessung im Herzmuskel (myokardial) von großer Bedeutung für die Prognose des Patienten. Dazu kommen schwerpunktmäßig hochmoderne bildgebende Verfahren wie die MRT zum Einsatz.

Aufgrund ihrer Nichtinvasivität stellt die MRT eine attraktive Möglichkeit dar, Störungen der myokardialen Durchblutung (Perfusion), als kausale Ursache ischämischer Herzerkrankungen (Mangeldurchblutung) wie der koronaren Herzkrankheit (KHK) zu erfassen.

Ursache der KHK ist eine Arteriosklerose der Herzkranzgefäße, das heißt eine chronisch fortschreitende Degeneration der Gefäßwand, die zu Gefäßeinengungen führt. Insbesondere für den Nachweis einer therapiebedürftigen KHK bei Patientinnen und Patienten, bei denen mit anderen Methoden noch keine Mangeldurchblutung nachweisbar ist, die jedoch unter Stressbedingungen bereits charakteristische Symptome - beispielsweise Schmerzen wie Angina Pectoris, beziehungsweise Brustenge - spüren, ist die MRT-Perfusionsbildgebung ideal geeignet.

Das Problem bei der MRT-Perfusionsmessung besteht jedoch in der hohen Komplexität von Messvorgang und Auswertung, vor allem im Hinblick auf eine reproduzierbare und zuverlässige Quantifizierung des myokardialen Blutflusses. Um die Veränderung der KM-Verteilung besser zu verstehen und zu analysieren führen wir strömungsmechanische Berechnungen (Computational Fluid Dynamics (CFD)-Simulationen) des Blutflusses und KM-Transports in den Herzkranzgefäßen durch. Hierfür erstellen wir 3D-Gefäßgeometrien der koronaren Gefäße, welche mithilfe spezialisierter Software aus medizinischen Bilddatensätzen gewonnen werden. Anschließend werden diese mit feinen Rechengittern versehen, auf welchen schließlich die CFD-Simulationen mit möglichst realistischen und stets optimierten Randbedingungen durchgeführt werden.