Universität Magdeburg Blutflüsse in 3-D

Analyse der Blutflussgeschwindigkeiten im Aortenbogen eines gesunden Probanden.
Analyse der Blutflussgeschwindigkeiten im Aortenbogen eines gesunden Probanden.

Die Arbeitsgruppe Visualisierung der Universität Magdeburg hat neue Verfahren entwickelt, um Geschwindigkeit und Richtung von Blutflüssen dreidimensional darzustellen. Dadurch können Herz- und Gefäßerkrankungen zuverlässig diagnostiziert werden.

Die Grundlage der Technik ist ein bildgebendes Verfahren. Für jeden Punkt im dreidimensionalen Raum wird die Geschwindigkeit und Richtung des Blutflusses gemessen. Am Lehrstuhl für Visualisierung an der Fakultät Informatik wurden die nötigen mathematischen Berechnungen entwickelt. Für ein Gemeinschaftsprojekt mit dem Herzzentrum Leipzig werden sie bereits eingesetzt. Die Leipziger Radiologen um Prof. Dr. Matthias Gutberlet und PD. Dr. Matthias Grothoff nutzen die Daten insbesondere für die Diagnostik von Herzklappenerkrankungen und Verengungen der Aorta. Sie untersuchen, wie bestimmte Erkrankungen mit besonderen Flussmustern und Verwirbelungen in den Blutgefäßen zusammenhängen.

Die Messdaten sind durch eine manuelle Auswertung schwer zu erfassen und zu identifizieren. Nur erfahrenen Mediziner können sie interpretieren. »Die bisherige Darstellung der Blutflussmessungen lässt keine eindeutigen Aussagen darüber zu, wo die Grenzen normaler Blutflussmuster liegen«, erklärt der Prof. Bernhard Preim vom Lehrstuhl für Visualiserung der Universität Magdeburg. Mit dem neuen Verfahren können Fließmuster bei Gefäßuntersuchungen anschaulich im Computer gezeigt werden. Die erstellten Muster basieren auf Patientendaten. Sie können weitestgehend automatisch klassifiziert werden, so dass eine korrekte Auswertung der Messdaten nicht mehr von der Erfahrung der Radiologen abhängt. Auf diese Weise kann zuverlässiger bestimmt werden, in welchen Teilen der Wirbel auftritt, ob er rechts- oder linksdrehend ist und wie stark er ausgeprägt ist.

Im Rahmen des Forschungsprojektes verfasste Benjamin Kähler eine wissenschaftliche Arbeit. Sie fand laut Preim auf internationalen Konferenzen große Anerkennung und wurde mehrfach ausgezeichnet. 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.

Bisher unterstützt die Arbeitsgruppe Visualierung 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.

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