Zerebrale Aneurysmen sind krankhafte Aussackungen von Blutgefäßen im Gehirn, die bei Ruptur starke Schädigungen - von motorischen und kognitiven Ausfällen bis hin zum Tod - verursachen können. Die Wahl einer geeigneten Therapie eines diagnostizierten Aneurysmas wird derzeit maßgeblich von der Größe und Lokalisation des Aneurysmas abhängig gemacht. Hingegen werden hämodynamische und mechanische Eigenschaften des Gefäßsystems für die Risikoeinschätzung der Aneurysmen in der klinischen Praxis gegenwärtig nicht genutzt, könnten aber gerade für die Beurteilung kleiner Aneurysmen von großem diagnostischen Wert hinsichtlich der Einschätzung von Entstehung, Wachstum und schlussendlich auch Ruptur sein. Weiterhin ist ein wesentliches Problem beim Verständnis von Aneurysmen hinsichtlich der genauen Mechanismen, die zu einer Ruptur führen, dass von einzelnen Aneurysmenstrukturen nur wenige Bilddatensätze zu verschiedenen Zeitpunkten existieren. Die verschiedenen Entwicklungsstufen eines einzelnen Aneurysmas können also nur schwierig analysiert werden, sodass Thesen hinsichtlich der bedingenden Faktoren von Entwicklung und Ruptur nur schwierig formuliert und verifiziert werden können. Diese Problematik stellte die Motivation für die vorliegende Arbeit dar. Sie beschäftigt sich mit der genauen Berechnung geometrischer Deformation von Aneurysmen, der zuverlässigen Berechnung fluidmechanischer Parameter sowie einer prognostizierten zeitlichen Entwicklung von Aneurysmenstrukturen. Typischerweise stehen in diesem Forschungsfeld nur begrenzt Ground-Truth-Datensätze (dt. etwa Grundwahrheit, ein empirisch erhobener, zur Validierung genutzter, Datensatz) zur Verfügung, weshalb ein wesentlicher Fokus dieser Arbeit in der Entwicklung eines Hardwarephantoms besteht. Das Phantom stellt die strömungsmechanischen Charakteristika eines Aneurysmas und Materialeigenschaften der Gefäßwand nach und dient für alle vorgestellten Studien als Ground-Truth-Datensatz. Das Flussphantom wurde mit verschiedenen Bildgebungsmodalitäten (MRT, CT, DSA) vermessen, sodass medizinische Bilddaten (für die in diesem Forschungsfeld üblichen Bildgebungsmodalitäten) vorliegen, welche die Geometrie und geometrische Verformung abbilden. Zunächst wurden diese Daten genutzt, um eine verlässliche Methode zur zuverlässigen Berechnung von Volumen und Deformation der Aneurysmengeometrien zu entwickeln. Zwar wurde in vorherigen Studien bereits versucht, auf Basis von zeitlich aufgelösten Bilddaten die Pulsation von Aneurysmen zu quantifizieren, allerdings wurde auf Artefakte der genutzten Bildgebungsmodalitäten nicht eingegangen. Folglich ist nicht klar, inwieweit die gemessenen Werte einer wahren Deformation entsprechen. Zudem wurden in den vorherigen Studien keine Ground-Truth-Datensätze für die Verifizierung der generierten Ergebnisse genutzt, was die Verlässlichkeit hinsichtlich der quantifizierten Werte offen lässt. Um sich der verlässlichen Berechnung fluidmechanischer Parameter zu nähern, wurde unter Nutzung des Ground-Truth-Datensatzes ein strömungsmechanisches Berechnungssetup aufgesetzt, das eine zuverlässige Simulation und Berechnung fluidmechanischer Parameter ermöglicht. Dabei wurde die zuvor erlangte Kenntnis genauer Phantom-Geometrie, Deformation und strömungsmechanischer Randbedingungen (Einströmgeschwindigkeit, etc.) genutzt, um die berechneten Ergebnisse zu verifizieren. Auf Basis von diesem Berechnungssetup konnten patientenspezifische Geometrien, die im Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (Klinik und Poliklinik für Neuroradiologische Diagnostik und Intervention) erhoben wurden, simuliert werden und Parameter, die in vorherigen Studien mit einem erhöhten Rupturrisiko korrelierten, ausgewertet werden. Dies wurde im Sinne einer Parameterstudie durchgeführt, die zum Ziel hatte, Randbedingungen zu identifizieren, die einen verfälschenden Einfluss auf die produzierten Ergebnisse haben können. Die teilweise Widersprüchlichkeit, die sich in gegenwärtig veröffentlichter Studien findet, könnte auf dieser Basis zu erklären sein. Darüber hinaus wurden verschiedene Entwicklungsstadien von Aneurysmen konstruiert und die geometrische Form simuliert, sodass die sich über den Entwicklungsprozess ändernden strömungsmechanischen Eigenschaften analysiert werden konnten.
