Computer-Simulation in 3D: So rauscht die Luft durch die Nase Strömungsberechnungen wie im Windkanal

„Wenn es um den Einsatz neuer Medizintechnik geht, gehören Deutschlands HNO-Ärzte zu den innovativsten und die deutschen Kliniken zu den modernsten in Europa“, sagt Dr. Dirk Heinrich, Erster Vorsitzender des Deutschen Berufsverbandes der Hals-Nasen-Ohrenärzte. Dank der hochmodernen Ausstattung der HNO-Kliniken könnten Patienten heutzutage mit modernster Technik und auf schonende Weise behandelt werden, so der Experte.

Modernste Technik, wie man sie aus der Konstruktion von Flugzeugen und Autos kennt, können HNO-Ärzte beispielsweise künftig einsetzen, um Patienten mit Atemproblemen die Operation so leicht wie möglich zu machen. Dem Arzt assistiert dabei der Computer: Mit einer 3D-Animation und einem Strömungsfilm wie beim Wetterbericht. Man muss sich das so ähnlich wie im Windkanal vorstellen – nur dass dieser hier verwinkelt ist: Mit unglaublicher Geschwindigkeit rasen Luftpartikel durch das System, um Kurven und durch Verengungen, also durch die menschliche Nase. Doch wenn die nur unzureichend funktioniert, also das Atmen behindert ist, dann kann in Zukunft eine Technik eingesetzt werden, wie sie tatsächlich an einen Windkanal in der Autoindustrie erinnert. Professor Dr. Werner Heppt, Direktor der HNO-Klinik am Städtischen Klinikum in Karlsruhe, ist einer der ersten, der diese Technik einsetzt: Eine dreidimensionale Strömungssimulation.

Entwickelt wurde die Technik in einem gemeinsamen Forschungsprojekt mit Spezialisten aus Berlin und der Schweiz (CFD-Projekt). Was sich so futuristisch anhört ist so neu gar nicht mehr. In der Industrie sind Strömungssimulationen quasi an der Tagesordnung. Sie helfen, Autos windschnittiger und Flugzeuge sicherer zu machen. Doch in der Medizin ist es noch ein Novum. Professor Heppt stellte die neuen Möglichkeiten jetzt vor Kollegen beim Berufsverband der Hals-Nasen-Ohrenärzte vor: „Wir sprechen von der OP-Planung der Zukunft. Patienten werden uns fragen, ob wir die Strömung simulieren können.“ Warum? „Weil wir der Meinung sind, dass die Operation dadurch sicherer wird, das Risiko für eine nachträgliche Korrektur damit weiter reduziert werden kann.“

Diese neue Einsatzmöglichkeit von Computer-Simulationen hilft nicht nur Ärzten, sondern macht den Patienten stärker als bisher zum Partner des Arztes, weil er wesentlich besser verstehen wird, was die Ärzte während der Operation tun. Professor Heppt: „Wir werden in naher Zukunft in der Lage sein, dem Patienten seine eigene Atemströmung zu zeigen und genau zu erklären, wie unsere Behandlung funktioniert.“ Doch die Informationsmöglichkeiten gehen noch viel weiter: Der Arzt kann dem Patienten – der ja in der Regel Laie ist – nun auch ganz genau verständlich machen, wo bei der Operation eventuelle Risiken entstehen könnten.

Für den Patienten werden Operationen durch die Simulationstechnik künftig noch sicherer, weil der Arzt schon vor der Operation die Veränderungen der Atemströmung durch einen geplanten Eingriff abschätzen kann. Dazu kommt, dass nicht nur die Nase und deren Umfeld abgebildet und simuliert werden kann. Professor Heppt: „Wir arbeiten aktuell gemeinsam mit der Universität Karlsruhe an einem Gittermodell des gesamten Atemweges bis hin zur Lunge.“

Die Universität Karlsruhe (TH) als führende Universität in Deutschland für Informationstechnologie befasst sich speziell mit der Analyse, Entwicklung und Implementierung effizienter numerischer Verfahren im Bereich des wissenschaftlichen Rechnens. Besonderes Augenmerk liegt auf der Analyse effizienter Lösungsansätze mithilfe derer hochgradig komplexe und rechenintensive Problemstellungen, üblicherweise bei partiellen Differentialgleichungen, gelöst werden.

Zu solchen komplexen Problemstellungen, für die eine hohe Rechnerleistung erforderlich ist, gehören numerische Verfahren in der Strömungsmechanik, insbesondere für reaktive Strömungen und deren Visualisierung, wie sie jetzt bald von Hals-Nasen-Ohrenärzte im großen Stil genutzt werden können.

„Die deutsche Forschungslandschaft ist top aufgestellt, konkurrenz- und zukunftsfähig“, sagt Dr. Dirk Heinrich. Für den Vorsitzenden des HNO-Berufsverbandes spielen die Vorteile für die Patienten eine entscheidende Rolle: „Die Spitzenforschung sorgt dafür, dass die Operationen immer sicherer werden und die Risiken für den Patienten zunehmend geringer.
Forscher und Wissenschaftler aus Deutschland sind daran maßgeblich beteiligt“.

Info: Der CFD-Arbeitsgruppe gehören an: Dr. Thomas Hildebrandt (Birkenwerder), Dr. Stefan Zachow (Berlin), Dr. Alexander Steinmann (Berlin), Prof. Dr. Werner Heppt (Karlsruhe).

Trockener Humor zum feuchten Sport

Frank Sauer, Deutschlands Tauch-Comedian, tritt exklusiv für SCUBAPRO auf der BOOT 2009 in Düsseldorf auf.

Mit “halbtrocken” präsentiert der Kabarettist und Comedian Frank Sauerein feuchtfröhliches Programm speziell für Taucher. Das heißt: Unterwasser- Kabarett ohne Sicherheitsstopp und Druckminderer, quasi aus dem Hochdruckschlauch direkt ins Lachzentrum. Und das tut not – denn Tauchen ist ein komplexer Sport. Da kann man nicht alles wissen.

Weihnachtstauchen kennen wir, aber wie geht zum Beispiel Vatertagstauchen? Woher soll man als Anfänger wissen, dass das Unterwasserzeichen für Boot nicht auch „Beine breit“ heißt? Wovor sind die Korallen erschrocken, dass sie so bleich sind? Warum fressen die Menschen den Mantas das Plankton weg? Gibt es tatsächlich Tauchbasen, die Flaschenfüllungen für Raucher anbieten? – Fragen, die jeden Taucher bewegen, und Frank Sauer weiß die Antworten. 

Mit seinem Spezialprogramm “halbtrocken” betrachtet der passionierte Neoprenfisch Sauer den Tauchsport aus einer so schrägen und witzigen Perspektive, dass man das Hyperventilieren kriegen möchte. Da bleibt kein Auge trocken – und schon gar nicht halbtrocken.

SCUBAPRO freut sich sehr, Frank Sauer für die BOOT 2009 als Showgast gewonnen zu haben.

Achtung neue Termine für den Auftritt am Tauchturm in Halle3: 

Di, 20.01. – 12:40-13:00 Uhr
Mi, 21.01. – 13:30-13:50 Uhr
Do 22.01. – 12:40-13:00 Uhr
Fr 23.01. – 13:30-13:50 Uhr

Freuet euch auf einen Lachtauchgang mit einem ganz speziellen Frank-Sauerstoff-Gemisch

Mares goes closer!

Mares goes closer! Vom 17. bis 25. Januar 2009 lüftet Mares in Halle 3 die Geheimnisse der Forschungs- und Entwicklungsabteilung. Das kompetente mares Team freut sich auf Ihren Besuch!

Messe „boot“ 2009: Die Tauchsportgemeinde trifft sich wieder in Halle 3 der „40. Internationalen Bootsaustellung“ auf dem Düsseldorfer Messegelände. Im Focus des Geschehens sowie exakt im Zentrum der Halle 3 präsentiert erneut das italienische Traditionsunternehmen Mares sein komplettes Produktprogramm inklusive sämtlicher Neuprodukte 2009. Und welche Meilensteine die Mares Entwicklungsabteilung wieder zu bieten hat, wird auf der “boot” erstmalig der Öffentlichkeit “preisgegeben”.

Mares zum “Anfassen”: Und wie schon im Vorjahr hat sich das mares-Team wieder einige besondere Schmankerl zur Präsentation ausgedacht, damit die high-lights 2009 besonders gewürdigt werden. Lassen Sie sich überraschen! Im Brennpunkt stehen unter anderem neue luftintegrierte Tauchcomputer, super leichte und damit reisetaugliche Tauchausrüstungen sowie das im Tauchsport umfangreichste Lady-Programm „She Dives“ mit über 30 Tauchprodukten, die speziell für Wassernixen konzipiert wurden.

Weltsensation in Sachen “Regler”: Das Zauberwort heißt Carbon! Denn aus diesem ultraleichten und kaltwassertauglichen Material gibt es erstmalig einen Regler, der mit sagenhaften Eigenschaften die Benchmark für Atemregler neu definiert.

Mit uns können Sie die “Luft” anhalten: Denn auch Apnoeisten sind herzlich Willkommen! Unter fachkundiger Leitung eines Weltrekordlers und Apnoe-Trainers können Sie das neue Apnoe-Programm Pure Instinct bestaunen.

Tauchbasen aufgepasst! Das „mares Diving Center“ Programm mit speziellen Produkten und Angeboten, die extra auf die besonderen Bedürfnisse internationaler Basen ausgerichtet sind, wartet auf Sie. Noch nie gab es ein derart umfangreiches Sortiment – vom Logbuchstempel bis zum Regerl – für Tauchbasen.

Hier treffen Sie auf “Freunde” Mares-Tauchbasen machen Lust auf den kommenden Tauchurlaub. Planen Sie Ihren Urlaub mit uns! Bestens ausgestattete Mares Tauchbasen garantieren vom ersten Urlaubstag für entspannte und sichere Tauchtage.

Neugierig geworden? Dann sehen wir uns auf der „boot“ Halle 3 Stand C54/E54