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000861361 0247_ $$aG:(GEPRIS)465213526$$d465213526
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000861361 150__ $$aIn-Stent-Restenose in koronaren Arterien - In silico-Untersuchungen basierend auf patientenspezifischen Daten und Metamodellierung$$y2021 -
000861361 371__ $$aProfessor Marek Behr, Ph.D.
000861361 371__ $$aProfessorin Dr.-Ing. Stefanie Reese
000861361 371__ $$aProfessor Dr. Felix Vogt
000861361 450__ $$aDFG project G:(GEPRIS)465213526$$wd$$y2021 -
000861361 5101_ $$0I:(DE-588b)2007744-0$$aDeutsche Forschungsgemeinschaft$$bDFG
000861361 550__ $$0G:(GEPRIS)441884911$$aSPP 2311: Robuste Kopplung kontinuumsbiomechanischer in silico Modelle für aktive biologische Systeme als Vorstufe klinischer Applikationen - Co-Design von Modellierung, Numerik und Nutzbarkeit$$wt
000861361 680__ $$aDas vorgeschlagene Projekt ist klinisch motiviert durch die Notwendigkeit, Koronarstenting mit Medikamentenelution erfolgreich durchzuführen. Ein schwerwiegendes Problem ist die sogenannte In-Stent-Restenose (ISR), die durch pathologisches Wachstum von biologischem Material entsteht. Die klinische Intervention ist am effektivsten, wenn die patientenspezifische Situation hinsichtlich Geometrie und Zustand der erkrankten Arterie, verkalkter Bereiche sowie der Entwicklung von Wachstumsfaktoren und Zellmigration so gut wie möglich berücksichtigt wird. Langfristiges Ziel ist es, ein in silico-Simulationswerkzeug zu entwickeln, das den Kardiologen bzw. die Kardiologin in die Lage versetzt, ausreichend schnelle Entscheidungen über wichtige Parameter der kardiologischen Behandlung zu treffen. Dazu gehören die Stentgeometrie und die Menge des eluierten Medikaments. Um dieses Ziel zu erreichen, hat sich ein Team von Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen aus drei Disziplinen gebildet. Prof. Vogt aus der Kardiologie liefert patientenspezifische Daten und steuert das entscheidende medizinische Wissen über die mit der ISR einhergehenden biochemischen Prozesse bei. Diese Informationen werden von Prof. Reese aus der Festkörpermechanik aufgegriffen, um die Entwicklung der relevanten Stoffe (Wachstumsfaktoren sowie glatte Muskelzellen und extrazelluläre Matrix) in der Arterienwand zu modellieren. Der letztgenannte Prozess, der auf zellulärer Ebene stattfindet, wird an die Kontinuumsebene gekoppelt, indem der Dehnungstensor von der Dichte der glatten Muskelzellen abhängig gemacht wird. Die Modellierung der Grenzflächen Stent-Blutfluss, Stent-Arterie, sowie Arterie-Blutfluss wird gemeinsam mit Prof. Behr aus der Strömungsmechanik angegangen. Seine Arbeit widmet sich auch der Berechnung des Blutflusses und der Wandschubspannungen, von denen angenommen wird, dass sie einen wichtigen Einfluss auf die ISR haben. Mittels numerischer Methoden wie Proper Orthogonal Decomposition, hierarchischer Tensorapproximation und künstlicher neuronaler Netze tragen alle drei Partner zur Entwicklung eines Metamodells bei. Langfristig soll dieses Modell in ein in der Kardiologie anwendbares Simulationswerkzeug überführt werden. Basierend auf den patientenspezifischen Eingabeparametern wird eine Vorhersage des ISR-Prozess für die jeweils untersuchten Patienten möglich. Ziel ist es des Weiteren, Anhaltspunkte für das zu wählende Stentimplantationsverfahren zu geben.
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