D. Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses

Simulation und Messung (CFD-MRI) deutet jedoch daraufhin, dass bei der Er-
fassung der Strömungsdynamik in komplexen patientenindividuellen Gefäßgeo-
metrien erhebliche Fortschritte zu erwarten sind. Die Grundidee der CFD-MRI-
Methode ist es, MRT-Daten (Gefäßwand und Geschwindigkeitsverteilung) als
Ausgangswerte für ein Optimierungsproblem zu verwenden. Das Ergebnis sind
dann eine akkurat berechnete Gefäßwand und eine Geschwindigkeitsverteilung,
die nah an den Messdaten liegen und zugleich die zugrundeliegenden physikali-
schen Gleichungen erfüllen. Gefäße können somit selbst mit nur wenigen und/
oder auch ungenauen Messdaten identifiziert und die Geschwindigkeitsverteilung
ermittelt werden.
2. Wandschubspannung in der Medizin
Allgemein sind Wandschubspannungen Kräfte, die ein viskoses, strömendes Fluid
auf eine feste Wand ausübt. Die Widerstandskraft der Wand und die Impulskraft
des strömenden Fluides stehen dabei im Kräftegleichgewicht an der Wand. In Folge
entsteht eine laminare Grenzschicht in Abhängigkeit der Wandschubspannung.
In medizinischen Anwendungen ist die Wandschubspannung, welche durch das
durchströmende Blut auf Gefäßwände wirkt, eine wichtige Größe zur Ermittlung
von Verschlusskrankheiten in Arterien. Geringe Wandschubspannungen können
zu einer höheren Permeabilität der Gefäßwand und durch den steigenden Durch-
lass von Makromolekülen dann zu einer lokalen Ablagerung führen. Die entste-
henden Blutgerinnsel in Folge der Verstopfung verursachen dann eine Thrombose.
Geringe Wandschubspannungen herrschen vor allem dort, wo das gleichmäßig
pulsierende laminare Strömungsprofil gestört wird. Verzweigungen, verengte
Blutgefäße oder auch Krümmungen, wie beispielsweise der Aortenbogen, sind an-
fällig für eine Störung des laminaren Blutflusses. Hohe Wandschubspannungen
können durch resultierende mikroskopische Risse der Gefäßwand ebenso Ablage-
rungen zur Folge haben.
Da es in einem organisch pulsierenden Blutfluss nicht möglich ist, lokale
Wandschubspannungen in vivo zu messen und die makroskopische, nicht-newton-
sche Dynamik zeitlich darzustellen, sind Simulationen eine gute Alternative. Die
hier verwendete Lattice-Boltzmann-Methodc ist dabei ein Verfahren der numeri-
schen Strömungssimulation, durch das auf einem diskreten Gitter direkt auf den
lokalen Spannungstensor zugegriffen werden kann, mit dem sich die Wandschub-
spannung ermitteln lässt.
3. Validierung der Wandschubspannungsberechnung
Blut verhält sich strukturviskos, da die Viskosität in schmalen Blutgefäßen unter
der angreifenden Scherkraft abnimmt. Diese Eigenschaft ist überlebenswichtig,
kann jedoch in den größten Blutgefäßen wie der Hauptschlagader vernachlässigt

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