3D-Modell und Simulation Strömung vor der Nasen-OP simulieren - medizin&technik - Ingenieurwissen für die Medizintechnik

3D-Modell und Simulation

Strömung vor der Nasen-OP simulieren

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Simulation der Luftströmung durch die Nase (Bild: Forschungszentrum Jülich / J. H. Göbbert)
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Entscheidungshilfe für Ärzte: Auf der Basis von CT-Aufnahmen wollen Forscher für jede Nase individuelle 3D-Modelle und Strömungssimulationen ermöglichen. Mit deren Hilfe könnten sie den Effekt von anatomischen Veränderungen durch eine OP darstellen.

Herbstzeit ist Erkältungszeit. In den meisten Fällen ist die verstopfte Nase nach ein paar Tagen wieder frei. Doch nicht immer sind die Beschwerden so schnell wieder verschwunden. Bei etwa 11 % der Bevölkerung ist die Behinderung der Nasenatmung chronisch. Dann geht es darum zu entscheiden, ob eine Operation hilfreich ist oder nicht. Über 100 000 Operationen werden laut statistischem Bundesamt in Deutschland jährlich an der Nasenhöhle oder den Nasennebenhöhlen durchgeführt. Doch die Fehlerrate bei derartigen Eingriffen ist mit schätzungsweise 30 % recht hoch, die gegenwärtige Diagnostik ist nicht aussagekräftig genug. Denn bisher kommen für die Diagnose zumeist Methoden der medizinischen Bildgebung oder rein optische Verfahren zum Einsatz, die keinerlei Information über die Strömungsverhältnisse liefern.

Ziel: Aufbau eines Service-Netzwerks

Im Projekt Rhinodiagnost arbeiten Experten des Jülich Supercomputing Centre (JSC) und des Aerodynamisches Institut (AIA) der RWTH Aachen gemeinsam mit Fachkräften aus der Industrie nun daran, Ärzte bei der – oft schwierigen – Entscheidung für oder gegen eine Operation zu unterstützen. Ziel ist der Aufbau eines Service-Netzwerks, das individuelle 3D-Modelle und Strömungssimulationen auf Supercomputern als zusätzliche Entscheidungshilfe zur Verfügung stellen soll.

„Die richtige Einschätzung der Erfolgschance einer OP hängt momentan noch sehr stark ab von der Ausbildung und Erfahrung des praktizierenden Arztes“, erläutert Projektkoordinator Jens Henrik Göbbert vom JSC. „In Rhinodiagnost wollen wir patientenindividuelle Strömungssimulationen auf der Basis von computertomographischen Aufnahmen ermöglichen, die ein ganzheitliches Bild der Strömungsverhältnisse in der Nase vermitteln und mit denen sich der Effekt von anatomischen Veränderungen darstellen lässt.“

Strömungsparameter in Echtzeit

Die gesunde, natürliche geformte Nase ist eine Art strömungsmechanisches Wunderwerk, deren vielfältige Funktionen durch eine OP leicht beeinträchtigt werden können. Die Simulation der Luftströmung auf Superrechnern ist technisch bereits ausgereift. Die Forscher entwickeln in Rhinodiagnost die dazu notwendigen Softwarekomponenten, die es Ärzten ermöglichen, Simulationsdaten auf modernen Höchstleistungsrechnern interaktiv und zielgerichtet zu nutzen. Darüber hinaus ist die Demonstration virtueller Operationen geplant, bei denen sich relevante Strömungsparameter in Echtzeit anzeigen und analysieren lassen. Als Projektpartner aus der Industrie sind die deutschen Unternehmen Sutter Medizintechnik und Med Contact sowie die österreichische Angewandte Informationstechnik Forschungsgesellschaft beteiligt, die das im September 2017 gestartete Projekt koordiniert.

http://rhinodiagnost.eu

www.fz-juelich.de

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