Vergleich zwischen einem farblich segmentierten CT-Schnitt der Lunge und einem daraus abgeleiteten 3D-Modell zur Vorbereitung numerischer Simulationen.

Für die Analyse von Erkrankungen und die Planung medizinischer Maßnahmen in der Lungenmedizin sind digitale 3-D-Modelle der menschlichen Lunge unverzichtbar. Bildgebende Verfahren wie Computertomographie (CT) und Magnetresonanztomographie (MRT) liefern detaillierte Aufnahmen, aus denen sich anatomische Strukturen und geometrische Besonderheiten des Organs ableiten lassen. Werden diese Bilddaten in präzise digitale Modelle umgesetzt, eröffnen sich neue Möglichkeiten für simulationsgestützte Analysen – etwa zur Untersuchung von Krankheitsprozessen, zur individualisierten Therapieplanung oder als Grundlage für die Entwicklung und Erprobung medizintechnischer Systeme. Solche Modelle sind außerdem essenziell für die Konstruktion experimenteller Testkörper, die in Forschung und Entwicklung genutzt werden.

Die Überführung medizinischer Bilddaten in ein simulationsfähiges digitales Lungenmodell ist technisch anspruchsvoll. Die Daten müssen präzise segmentiert und geometrisch so aufbereitet werden, dass alle relevanten Strukturen – beispielsweise Lungenlappen und Bronchialsystem – für die Finite-Elemente-Simulation eindeutig modelliert werden können. Verschiedene Auflösungen und Bildqualitäten sowie individuelle anatomische Unterschiede führen zu zusätzlichen Herausforderungen bei der Datenverarbeitung und Modellkonstruktion.

In dieser Arbeit werden CT- oder MRT-Datensätze mit geeigneter Segmentierungssoftware (z. B. 3D Slicer, Mimics) verarbeitet, um ein detailliertes 3-D-Modell der menschlichen Lunge zu erstellen. Dieses Modell wird gezielt für die numerische Simulation in Ansys vorbereitet, sodass mechanische Eigenschaften und Druckverhältnisse unter variablen Bedingungen untersucht werden können. Ziel ist ein reproduzierbarer Workflow, der die patientenspezifische Erzeugung und Simulation von Lungenmodellen ermöglicht und als Basis für medizinisch-technische Analysen und Weiterentwicklungen dient.

Aufgaben

• Segmentierung von CT- oder MRT-Daten:
  Isolierung der Lungenstrukturen mit Software wie 3D Slicer oder Mimics.
• Erstellung eines vollständigen 3D-Lungenmodells:
  Rekonstruktion der Lungenlappen und Atemwege und Vorbereitung für die Simulation.
• Aufbau eines klar dokumentierten Workflows:
  Schritt für Schritt festhalten, wie patientenspezifische Modelle zuverlässig erzeugt werden können.

Voraussetzungen

• Interesse an medizinischer Bildverarbeitung:
  Neugier für CT/MRT-Daten und deren Analyse.
• Interesse an 3D-Modellierung und digitalen Werkzeugen:
  Bereitschaft, Segmentierungssoftware und Modellierungsabläufe zu erlernen.
• Interesse an medizinisch-technischen Fragestellungen:
  Motivation, anatomische Strukturen zu verstehen und digitale Modelle für Simulationen zu nutzen.

Hinweise und Bewerbung

Die Bearbeitung ist ab sofort möglich.

Bitte senden Sie Ihre Unterlagen (CV, Notenbescheinigung) per E-Mail an die untenstehenden Kontaktpersonen.

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