Charakterisierung von durchströmten Gefäßen und der Hämodynamik mittels modell- und simulationsbasierter Fluss-MRI (CFD-MRI)
In diesem Projekt wurde die Kopplung von Strömungssimulation und Fluss-MRI vorgestellt und untersucht. Die Methode basiert auf einen Topologie-Optimierungsansatz, welcher die Differenz aus Simulations- und Messergebnis minimiert. Damit können zugrundeliegende Strukturen automatisch erkannt und das Rauschen in den Messdaten reduziert werden, was schließlich eine realitätsnahe Abbildung durch die Simulation und damit weitere Analysen ermöglicht. Die Methode wurde validiert und anschließend auf medizinische Einsatzgebiete angewandt. Dazu gehörten die Berechnung der Wandschubspannung in Arterien sowie die Anwendung der Methode auf Messdaten des Blutflusses in einer Aorta.
Im Projekt entstandene Publikationen:
- F. Klemens, B. Förster, M. Dorn, G. Thäter, M. J. Krause. Solving fluid flow domain identification problems with adjoint lattice Boltzmann methods. Computers & Mathematics with Applications 79 (1), 17-33, 2020.
- F. Klemens, S. Schuhmann, R. Balbierer, G. Guthausen, H. Nirschl, G. Thäter, M. J. Krause. Noise reduction of flow MRI measurements using a lattice Boltzmann based topology optimisation approach. Computers & Fluids 197, 104391, 2020.
- F. Klemens, S. Schuhmann, G. Guthausen, G. Thäter, M. J. Krause. CFD-MRI: A coupled measurement and simulation approach for accurate fluid flow characterisation and domain identification. Computers & Fluids, 166, 218-224, 2018.
- M. J. Krause, B. Förster, A. Mink, H. Nirschl. Towards Solving Fluid Flow Domain Identification Problems with Adjoint Lattice Boltzmann Methods. Springer International Publishing, High Performance Computing in Science and Engineering´ 16, 337-353, 2016.
- H. Mirzaee, T. Henn, M. J. Krause, L. Goubergrits, C. Schumann, M. Neugebauer, T. Kuehne, T. Preusser, A. Hennemuth. MRI-based computational hemodynamics in patients with aortic coarctation using the lattice Boltzmann methods: Clinical validation study. Journal of Magnetic Resonance Imaging 45 (1), 139-146, 2016.
Kollegiat
Dr. Mathias J. Krause