Das menschliche Blutgefäßsystem zeigt ein hohes Maß an Verzweigungen und gewährleistet damit die vollständige Versorgung aller Organe und Gewebestrukturen. Dabei besitzen die Gefäßwände die Fähigkeit, bei jedem Herzzyklus der durch die Ventrikelkontraktion eingeleiteten Druckwelle aufgrund elastischer Materialeigenschaften zu widerstehen.

Treten jedoch krankheitsbedingt Schwächungen der Gefäßwände auf, setzt ein Prozess ein, der mit einer zunehmenden Gefäßerweiterung verbunden ist [1]. Diese Dilatationen werden als Aneurysmen bezeichnet und können mithilfe von bildgebenden Verfahren vorrangig an Gefäßen mit starken Richtungsänderungen oder Bifurkationen nachgewiesen werden.

Für die Behandlung wurden unterschiedliche Methoden entwickelt, die individuell nach Zustand und Position des Aneurysmas gewählt werden. Teilweise wird der Blutstrom in die Gefäßerweiterung durch das Anbringen eines Clips verhindert, wobei Operationen am offenen Gehirn mit hohen Risiken verbunden sind. Beim häufiger angewendeten Coiling verursachen ins Aneurysma eingeführte Metalldrähte eine Thrombenbildung, die das weitere Wachstum einschränken und das Rupturrisiko senken [2]. Neuerdings kommen bei der Behandlung zusätzlich Stents zum Einsatz, die aufgrund ihrer Gitterstruktur entweder gefäßstabilisierend wirken oder das Einströmverhalten in das Aneurysma dahingehend beeinflussen, dass die Strömungsgeschwindigkeit reduziert wird und die Wandschubspannungen unter einen kritischen Wert sinken [3]. Die Ursachen, die zu einer Ruptur des Aneurysmas führen, sind zum aktuellen Stand weitestgehend unbekannt. Aufgrund der zum Teil nur zufälligen Detektion und einer niedrigen Rupturrate, existieren wenige Studien, die den Krankheitsverlauf über einen größeren Zeitraum repräsentativ verfolgen konnten [4]. Da allerdings in den bisherigen Untersuchungen nur wenige Zusammenhänge zwischen der Größe oder der Form des Aneurysmas und der Rupturwahrscheinlichkeit festgestellt wurden, scheinen hämodynamische Faktoren den Verlauf des Gefäßwachstums zu bestimmen. Welchen Einfluss die Blutströmung auf die Gefäßwände besitzt beziehungsweise in welchen Bereichen erhöhte Wandschubspannungen auftreten, kann mit aktuellen Messverfahren nicht erfasst werden, weshalb der Einsatz von Computersimulationen zunehmend an Bedeutung gewinnt.

In vielen Fällen werden Strömungssimulationen im menschlichen Gefäßsystem unter stationären Annahmen durchgeführt, wobei häufig vollständig ausgeprägte Geschwindigkeitsprofile als Einströmrandbedingungen dienen [5]. Somit können zwar in kürzester Zeit Ergebnisse generiert und Aussagen über hämodynamische Effekte getroffen werden, es erfolgt jedoch keinerlei Berücksichtigung der zeitabhängigen Einflüsse, die sich aufgrund des pulsatilen Charakters während eines Herzschlags einstellen.

Ziel dieser Arbeit ist die Implementierung einer realitätsnahen instationären Einströmrandbedingung [6], um im Anschluss den Einfluss der Platzierung verschiedener Stent-Arten auf das Strömungsverhalten in einem sakkulären Aneurysma zu untersuchen. Die Auswertung erfolgt dabei mithilfe von Kriterien, die mögliche Rückschlüsse auf Rupturrisiken liefern und Aussagen über die unterschiedlichen Stent-Varianten zulassen.

Die Grundlage der durchgeführten Strömungssimulationen bildet eine im Rahmen der VISC Challenge 2010