Projekt

Komplexe Multimodale Herzmodellierung und Integration in den Operationssaal

Der medizinische Trend deutet darauf hin, dass sogenannte minimalinvasive Verfahren die traditionellen Operationen, die direkt am offenen Herzen durchgeführt werden, nach und nach ersetzen werden. Allerdings hat ein Arzt bei der Durchführung solch einer minimalinvasiven Operation keine direkte Sicht und auch keinen direkten Zugang zur betroffenen Anatomie. Deshalb spielen voraussagende Modelle, eine durchdachte Planung, sowie Werkzeuge, die die relevanten Informationen in den Operationssaal integrieren, eine wichtige Rolle. Im Kontext von Kathetereingriffen, wie zum Beispiel der Transcatheter Aortic Valve Implantation (TAVI), müssen Biomarker des kompletten Aorten-Mitral-Apparates extrahiert werden, um Patienten selektieren und eine Risikoabschätzung erstellen zu können. Auch für die Auswahl passender Geräte und zur Optimierung der Operation sind solche Informationen entscheidend. Derzeit existieren Verfahren, die einfache Biomarker, wie Durchmesser, Fläche oder C-Bogen-Angulierung bestimmen können. Allerdings gibt es keine Methode, die das komplette Linksherz und die korrekte volumetrische Physiologie der Aortenwurzel und der Aortentaschen (Valvulae) modelliert. Diese Merkmale sind aber notwendig, um komplexere Biomarker zu extrahieren, mit denen biomechanische Modelle oder Strömungsmechaniken im Herzen simuliert werden können.

Der Forschungsschwerpunkt liegt auf der Entwicklung neuer Algorithmen zur Segmentierung von volumetrischen Modellen des Herzklappenapparates, insbesondere der Aorten- und Mitralklappe. Dazu werden bildgebende Verfahren verwendet, die eine hohe räumliche Auflösung bieten. Des weiteren sollen diese Informationen mit Aufnahmen von Modalitäten mit hoher zeitlicher Auflösung kombiniert werden.

Projektleitung:
Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Maier, Dr. Michael Sühling

Beteiligte:
Dr.-Ing. Dominik Neumann

Stichwörter:
Bildverarbeitung;Segmentierung;Herzklappe;Herz-Kreislauf-Erkrankung;Modellierung;Biomechanische Modelle;Simulation

Laufzeit: 1.1.2013 - 31.12.2015

Förderer:
Siemens AG, Corporate Technology, Erlangen

Kontakt:
Maier, Andreas
Telefon +49 9131 85 27883, Fax +49 9131 85 27270, E-Mail: andreas.maier@fau.de

Publikationen

Neumann, Dominik ; Grbic, Sasa ; Mansi, Tommaso ; Voigt, Ingmar ; Rabbah, Jean-Pierre ; Siefert, Andrew ; Saikrishnan, Neelakantan ; Yoganathan, Ajit ; Yuh, David ; Ionasec, Razvan: Multi-modal Pipeline for Comprehensive Validation of Mitral Valve Geometry and Functional Computational Models. In: Young, Alistair (Hrsg.) : 4th International Workshop on Statistical Atalses and Computational Models of the Heart (MICCAI STACOM Workshop Nagoya, Japan 26.09.2013). Heidelberg : Springer, 2013, S. n/a.

Neumann, Dominik ; Mansi, Tommaso ; Grbic, Sasa ; Voigt, Ingmar ; Georgescu, Bogdan ; Kayvanpour, Elham ; Amr, Ali ; Sedaghat-Hamedani, Farbod ; Haas, Jan ; Katus, Hugo ; Meder, Benjamin ; Hornegger, Joachim ; Kamen, Ali ; Comaniciu, Dorin: Automatic Image-to-Model Framework for Patient-specific Electromechanical Modeling of the Heart. In: IEEE (Hrsg.) : 2014 IEEE 11th International Symposium on Biomedical Imaging (ISBI) (2014 IEEE 11th International Symposium on Biomedical Imaging (ISBI) Beijing, China 29.04.2014). 2014, S. 935-938. - ISBN 978-1-4673-1961-4

Zettinig, Oliver ; Mansi, Tommaso ; Neumann, Dominik ; Georgescu, Bogdan ; Rapaka, Saikiran ; Seegerer, Philipp ; Kayvanpour, Elham ; Sedaghat-Hamedani, Farbod ; Amr, Ali ; Haas, Jan ; Steen, Henning ; Katus, Hugo ; Meder, Benjamin ; Navab, Nassir ; Kamen, Ali ; Comaniciu, Dorin: Data-Driven Estimation of Cardiac Electrical Diffusivity from 12-Lead ECG Signals. In: Medical Image Analysis 18 (2014), Nr. 8, S. 1361-1376
[doi>10.1016/j.media.2014.04.011]

Seegerer, Philipp ; Mansi, Tommaso ; Jolly, Marie-Pierre ; Neumann, Dominik ; Georgescu, Bogdan ; Kamen, Ali ; Kayvanpour, Elham ; Amr, Ali ; Sedaghat-Hamedani, Farbod ; Haas, Jan ; Katus, Hugo ; Meder, Benjamin ; Comaniciu, Dorin: Estimation of Regional Electrical Properties of the Heart from 12-Lead ECG and Images. In: Camara, Oscar ; Mansi, Tommaso ; Pop, Mihaela ; Rhode, Kawal ; Sermesant, Maxime ; Young, Alistair (Hrsg.) : Proceedings of the 5th International STACOM Workshop (Statistical Atlases and Computational Modeling of the Heart (in conjunction with MICCAI) Cambridge, MA 18.09.2014). Berlin Heidelberg : Springer, 2014, S. 1-9. (LNCS Bd. 8896)

Grbic, Sasa ; Easley, Thomas F ; Mansi, Tommaso ; Bloodworth, Charles H ; Pierce, Eric L ; Voigt, Ingmar ; Neumann, Dominik ; Krebs, Julian ; Yuh, David D ; Jensen, Morten O ; Comaniciu, Dorin ; Yoganathan, Ajit P: Multi-modal Validation Framework of Mitral Valve Geometry and Functional Computational Models. In: Camara, Oscar ; Mansi, Tommaso ; Pop, Mihaela ; Rhode, Kawal ; Sermesant, Maxime ; Young, Alistair (Hrsg.) : Proceedings of the 5th International STACOM Workshop (Statistical Atlases and Computational Modeling of the Heart (in conjunction with MICCAI) Cambridge, MA 18.09.2014). Berlin Heidelberg : Springer, 2014, S. 239-248. (LNCS Bd. 8896)

Neumann, Dominik ; Mansi, Tommaso ; Georgescu, Bogdan ; Kamen, Ali ; Kayvanpour, Elham ; Amr, Ali ; Sedaghat-Hamedani, Farbod ; Haas, Jan ; Katus, Hugo ; Meder, Benjamin ; Hornegger, Joachim ; Comaniciu, Dorin: Robust Image-Based Estimation of Cardiac Tissue Parameters and Their Uncertainty from Noisy Data. In: Golland, Polina ; Hata, Nobuhiko ; Barillot, Christian ; Hornegger, Joachim ; Howe, Robert (Hrsg.) : Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention -- MICCAI 2014 (International Conference on Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention Cambridge, MA 09.2014). Boston, USA : Springer, 2014, S. 9-16.