Entwicklung eines computergestützten Simulationsverfahrens zur präoperativen, nicht-invasiven Risikoabschätzung bei zerebralen Gefäßeingriffen:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
2005
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Fortschritt-Berichte VDI / Reihe 17, Biotechnik/Medizintechnik
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Inhaltsverzeichnis
Zusammenfassung XI
1 Medizinische Grundlagen und Motivation 1
1.1 Die intrakraniellen Gefäfce und der Circulus arteriosus willisii 1
1.1.1 Anatomische Zusammenhänge 1
1.1.2 Die zerebrale Durchblutungsregulation 4
1.2 Pathologie und Therapie zerebrovaskulärer Erkrankungen 7
1.2.1 Methodik und Materialien der interventionellen Neuroradiologie 7
1.2.2 Zerebrovaskuläre Erkrankungen und deren endovaskuläre Therapie 10
1.2.3 Komplikationen neuroradiologischer Verfahren 27
1.3 Präoperative Risikoabschätzung 29
1.3.1 Klinische Testverfahren 30
1.3.2 Die Modellierung der zerebralen Hämodynamik 31
1.3.3 Vorstellung der Arbeitsziele 33
2 Mathematische Grundlagen 37
2.1 Beschreibung hämodynamischer Prozesse 37
2.2 Linearisierter Ansatz und Randbedingungen 38
2.3 Druck-Flufc-Relationen 43
2.3.1 Die Längsimpedanz eines Gefäfoegments 43
2.3.2 Die Querimpedanz eines Gefafcsegments 45
3 Die Modellierung der Geföfte 51
3.1 Analogiebetrachtung und lineare GefaRmodelle 51
3.1.1 Elektrotechnische Analoga hydrodynamischer GröSen 51
3.1.2 Das lineare Gefäfanodell 52
3.1.3 Fehlerbetrachtung der diskreten Näherung 56
3.2 Nichtlineare Erweiterungen 58
3.2.1 Der nichtlineare Staudruckterm 58
3.2.2 Die nichtlineare Druck-Volumen-Beziehung 61
VI INHALTSVERZEICHNIS
4 Das Standardmodell des Circulus arteriosus willisii 65
4.1 Die Struktur des Modells 65
4.2 Die grundlegenden Gleichungen eines Gefäßsegmentes 66
4.3 Die graphische Programmierung des Modells 68
5 Datenakqulsition 72
5.1 Das Probandenkollektiv 73
5.2 Erfassung der anatomischen Gefäßparameter 73
5.3 Bestimmung nicht meßbarer Modellparameter 76
5.3.1 Das wandelastische Verhalten der Gefäßwände 76
5.3.2 Die Abschlußwiderstände des Gefäßnetzes 83
5.4 Messung der Rand- und Validierungsdaten 85
5.5 Festlegung der Startbedingungen 87
6 Simulationen und Ergebnisse 89
6.1 Erste Simulations- und Validierungsversuche 89
6.1.1 Das Standardmodell 90
6.1.2 Die individuellen Modelle der Probanden 94
6.2 Optimierte Probandenergebnisse 114
6.3 Spezielle Simulationen klinischer Szenarien 119
7 Diskussion der Fehler und erste Lösungsansätze 130
7.1 Vereinfachungen und Probleme bei der Modellierung 130
7.2 Fehler bei der Bestimmung der Rand- und Validierungsdaten 134
7.2.1 Die Eingangssignale und Validierungszeitreihen 135
7.2.2 Die peripheren Abschlußwiderstände 140
7.3 Fehler bei der Parameterbestimmung 141
7.3.1 Die geometrischen Gefäßparameter 141
7.3.2 Die Wandelastizität 146
8 Optimierungsversuche mit Evolutionären Strategien 148
8.1 Das Versuchsmodell 148
8.2 Evolutionäre Strategien 150
8.2.1 Rekombination 152
8.2.2 Mutation 152
8.2.3 Selektion 153
8.2.4 Evolutionsprozesse 153
8.3 Die Qualitätsbewertung der Individuen ss
INHALTSVERZEICHNIS VII
8.3.1 Die Euklidische Distanz 156
8.3.2 Die Kreuzkorrelation 156
8.4 Ergebnisse 157
8.4.1 Zweidimensionale Parameteranpassung 158
8.4.2 Fünfdimensionale Parameteranpassung 160
9 Zusammenfassung der Ergebnisse und Ausblick 165
A Datenübersicht 169
Literaturverzeichnis
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