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Projekt
Entwicklung und Validierung eines numerischen Modells zur Untersuchung von Transkatheter-Aortenklappenimplantationen
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Ulrich Steinseifer
Fachliche Zuordnung
Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
Förderung
Förderung von 2014 bis 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 237767598
Die perkutane Aortenklappenimplantation stellt für Patienten mit zu hohem operativem Risiko eine minimal-invasive Alternative zum klassischen, chirurgischen Herzklappenersatz dar. Aufgrund fehlender Langzeiterfahrungen und bestehender Komplikationen während und nach der Intervention ist diese relativ neue Methode allerdings noch kein Ersatz für die chirurgischen Prothesen. Besonders häufig tritt postprozedural aufgrund einer Fehlpositionierung der Prothese eine paravalvuläre Aorteninsuffizienz auf. Dies erhöht das postoperative Risiko für lebensbedrohliche Komplikationen drastisch. Bisherige Studien hierzu basieren allerdings ausschließlich auf empirischen Daten klinischer Ergebnisse. Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Entwicklung und experimentelle in-vitro Validierung einer computergestützten Methode, mit welcher systematisch mögliche Komplikationen untersucht werden können. Ein Schwerpunkt bei der Erstellung des Simulationsmodells ist die Fluid-Struktur-Wechselwirkung der Klappensegel und der Blutströmung. Um eine hohe Genauigkeit der Ergebnisse zu erhalten, bedarf es einer genauen Modellierung des Rechennetzes, der Materialeigenschaften, der Randbedingungen, der Koppelstrategie sowie der turbulenten Effekte. Hierzu werden die Modelle schrittweise im in-vitro Experiment unter Laborbedingungen überprüft und numerisch angepasst. Mit Hilfe des validierten numerischen Modellansatzes werden anschließend die Auswirkungen einer Fehlpositionierung der Klappenprothese untersucht. Die Prothese wird in patientenspezifischen Geometrien der herznahen Gefäße an verschiedenen Implantationslagen virtuell implantiert. Die Modelle der Aortenbögen basieren auf bildgebenden Verfahren von Patienten, die unter einer hochgradigen, kalzifizierten Aortenklappenstenose leiden. In enger Zusammenarbeit mit einem klinischen Partner wird untersucht, wie sensitiv die Positionierung der Prothese auf eine mögliche paravalvuläre Leckage ist. Das langfristig angestrebte Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer Methodik, mit welcher die Entscheidungsfindung der behandelnden Ärzte verschiedener Strategien des Eingriffes (z. B. Wahl der Implantationslage und Prothesengroße) objektiviert werden kann, um so die Qualität der Therapie zu optimieren.
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen
