Forschungsschwerpunkte mit Beispielpublikationen

Entwicklung von patientenspezifischen MRT-kompatiblen Flussmodellen

Fig. 2. Arbeitsablauf zur Herstellung von dreidimensionalen (3D)-gedruckten, patientenspezifischen Aneurysma-Modellen. a) Das Gefäßlumen eines Patienten wurde mittels einer 3D- time-of-flight (ToF) Magnetresonanzangiographie-Technik erfasst. b) Diese Daten wurden für die erste Segmentierung des Gefäßlumens verwendet. Das digitale Modell des Lumens wurde weiter verfeinert, indem Artefakte (c) und unerwünschte Verzweigungen (d) entfernt wurden. In den letzten Schritten wurde das Lumen in ein Gefäß umgewandelt, Verbindungen wurden hinzugefügt (e), und das Modell wurde gedruckt (f).

Optimierung der MR-Pulssequenz für die Aneurysma-Bildgebung

Fig. 3. Gemessene durchschnittliche Geschwindigkeit im Zeitverlauf mittels 4D-Fluss-MRT (links) und berechnete mit Computational Fluid Dynamics (CFD, Mitte), sowie die entsprechenden Schwarzblut-MR-Bilder (rechts, nach Verabreichung des Kontrastmittels). Es ist zu beachten, dass die 4D-Fluss-MRT und die CFD ähnliche Flussmuster zeigen: einen starken Flussstrahl in Vorwärtsrichtung (gelbe Pfeilköpfe), einen Flussstrahl in Rückwärtsrichtung entlang der Aneurysmenwand (weiße Pfeile) und den Bereich mit niedriger Geschwindigkeit zwischen Vorwärts- und Rückwärtsfluss (gestrichelte Kreise). Bereiche mit hoher Geschwindigkeit waren mit Bereichen mit niedrigem Signal kolokalisiert.

Aneurysma-Behandlung mit Flussmodulationsgeräten

Fig. 4. Magnitudenbild (oben) und farbkodierte Flussgeschwindigkeitskarte (unten)

Fig. 4. Magnitudenbild (oben) und farbkodierte Flussgeschwindigkeitskarte (unten) von untersuchten 3D-gedruckten patientenspezifischen Modellen mittels 4D-Fluss-MRT. Im ersten Modell ist kein Flow-Diverter-Stent implantiert. Die gelbe Pfeile zeigen die Stents 1 bis 3 in anderen Flussmodellen. Die Geschwindigkeitskarten der gleichen Schicht zeigen eine starke Umleitung des Flusses (unten).

https://doi.org/10.1002/admt.202100384

Fig. 5. Schematische Darstellung des Workflows

Fig. 5. Schematische Darstellung des Workflows zur Entwicklung eines neuen patientenspezifischen Stents aus Dünnschichtmaterial, der den Fluss umleitet. Das Schema zeigt die einzelnen Prozessschritte.