@phdthesis{14299,
  author = {Kartik Jain},
  title = {Transition to Turbulence in Physiological Flows: Direct Numerical Simulation of Hemodynamics in Intracranial Aneurysms and Cerebrospinal Fluid Hydrodynamics in the Spinal Canal},
  abstract = {ZusammenfassungDie Verwendung moderner Supercomputer sowie numerischer Methoden hat es erm{\"o}glicht physiologische Str{\"o}mungen zu simulieren. Hierdurch kann das Verst{\"a}ndnis der Pathologie und Pathophysiologie verschiedener Ph{\"a}nomene im menschlichen K{\"o}rper verbessert werden. Physiologische Str{\"o}mungen k{\"o}nnen bereits bei geringen Reynoldszahlen (Re \< 500) Turbulenz aufweisen. Im Besondern das Umschlagen des Str{\"o}mungsregimes im Blutfluss intrakranieller Aneurysmen sowie der Zerebrospinalfl{\"u}ssigkeit (CSF) im Spinalkanal wird in dieser Arbeit thematisiert. Die Untersuchungen wurden dabei mit Hilfe numerischer Simulationen unter Anwendung der Lattice-Boltzmann Methode (LBM) in patientenspezifischen F{\"a}llen durchgef{\"u}hrt. Im ersten Teil werden dazu die grundlegenden Eigenschaften des {\"U}bergangs zur Turbulenz beschrieben sowie die angewandte LBM erl{\"a}utert. Die Methodenvalidierung erfolgt anhand des Vergleichs von Simulationen pulsierender Str{\"o}mungen durch verengte Querschnitte mit Literaturangaben. Darauf aufbauend wird dann das Verhalten von oszillierenden Str{\"o}mungen und insbesondere die Transition zwischen laminaren und turbulenten Zust{\"a}nden n{\"a}her untersucht. Im zweiten Teil wird die Verbreitung und Pathophysiologie intrakranieller Aneurysmen dargelegt. Dazu werden Simulationen von h{\"a}modynamischen Str{\"o}mungs{\"u}berg{\"a}ngen in Aneurysmen pr{\"a}sentiert. Die geometrischen, morphologischen und fluiddynamischen Aspekte, die in Aneurysmen zum Umschlag laminarer Str{\"o}mungen in turbulente f{\"u}hren, werden diskutiert, um daraus Folgerungen aus physiologischer Sicht ziehen zu k{\"o}nnen. Der dritte Teil der Arbeit widmet sich der Beschreibung der Pathologie und der damit verbundenen Pathophysiologie der Zerebrospinalfl{\"u}ssigkeit. Dieser Teil umfasst hydrodynamische Simulationen von CSF im Subarachnoidalraum eines gesunden Subjekts und zweier Patienten, die an der Chiari Malformation des Typs I leiden. Bei einem Patienten weist die Zerebrospinalfl{\"u}ssigkeit umschlags{\"a}hnliche Str{\"o}mungscharakteristiken auf, w{\"a}hrend die Str{\"o}mung des zweiten vii Patienten stark gest{\"o}rt ist. Beim gesunden Subjekt bleibt die Str{\"o}- mung hingegen laminar. Abschlie{\ss}end werden klinische R{\"u}ckschl{\"u}sse aus den Umschlagseigenschaften der Str{\"o}mung im Zerebrospinalfluid gezogen und umfassend diskutiert.},
  year = {2016},
  month = {08/2016},
  publisher = {UniPrint, University of Siegen},
  address = {Siegen},
  isbn = {978-3-936533-83-5},
}