DE10050063A1 - Verfahren und Vorrichtung zum rechnergestützten Ermitteln eines Strömungsfeldes in dem Atemweg eines Tieres, Computerlesbares Speichermedium und Computerprogramm-Element - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zum rechnergestützten Ermitteln eines Strömungsfeldes für den Atemweg eines Tieres wird die dreidimensionale Struktur des Atemwegs ermittelt und unter Verwendung der dreidimensionalen Struktur wird ein Verfahren zum Ermitteln des Strömungsfeldes unter Einsatz eines nichtgitterangepassten Verfahrens durchgeführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum rechnergestützten Ermitteln eines Strömungsfeldes für den Atemweg eines Tieres.

Die sogenannte Septumkorrektur, das heißt die chirurgisch durchgeführte Veränderung des Atemweges im Nasenraum eines Menschens ist ein sehr häufiger operativer Eingriff im Bereich der Nasenchirurgie.

Bei einer solchen Operation ist es bekannt, zur Unterstützung des operativen Eingriffs mittels eines Computertomographen Bilder des interessierenden Bereichs, das heißt beispielsweise des Nasenraums, von dem Patienten zu erfassen und aufgrund der visuell erfassten Information die Strukturveränderung des Atemwegs, das heißt der Nasenwände, in dem Nasenraum durch operativen Eingriff zu verändern.

Berücksichtigt werden bei der Operation üblicherweise jedoch lediglich strukturelle Information über den Aufbau, das heißt die Struktur des Nasenraums des Patienten.

Die funktionelle Anatomie des Nasenraums wird jedoch bisher im Rahmen der üblichen Septumkorrektur-Operationen nicht berücksichtigt.

Weiterhin ist es bekannt, anhand einer vorgegebenen "Standard-Nase", die einen vorgegebenen Nasenraum berücksichtigt, die funktionelle Anatomie dadurch zu ermitteln, dass das Strömungsfeld für den Nasenraum der "Standard-Nase" ermittelt wird.

Die bekannte Vorgehensweise hat jedoch insbesondere den Nachteil, dass die Ermittlung des Strömungsfeldes sehr aufwendig ist, da sie auf einem Verfahren zum Ermitteln des Strömungsfelds beruht, welches das Prinzip der strukturangepassten Gitter verwendet, das heißt es werden um die ermittelte Struktur des Nasenraumes "manuell" Gitter definiert, auf deren Basis die Strömungsberechnungen durchgeführt werden, wodurch das Strömungsfeld für den Nasenraum der "Standard-Nase" ermittelt wird.

Aufgrund des erheblichen Aufwands der Erstellung der Gitter für die Strömungsberechnung ist jedoch diese Vorgehensweise nicht für den praktischen Einsatz im Rahmen der Septumkorrektur für unterschiedliche Patienten mit den jeweils individuellen Nasenstrukturen einsetzbar.

Es ist darauf hinzuweisen, dass bei den derzeit üblichen Septumkorrektur-Operationen nur eine Erfolgsquote von ungefähr 50% zu verzeichnen ist, das heißt es wird nur bei ungefähr der Hälfte aller Septumkorrektur-Operationen tatsächlich eine Verbesserung für den Patienten hinsichtlich seiner Atemwegsbeschwerden erreicht.

Grundlagen über die praktische Rhinologie sowie die funktionelle Anatomie der Nasenstruktur eines Menschen sind in [1] zu finden.

Weiterhin ist aus [2] ein Verfahren und ein allgemein erhältliches Computerprogramm beschrieben zum Ermitteln eines Strömungsfeldes unter Einsatz der sogenannten kartesischen Gitter-Technik.

Die Verfahren der kartesischen Gitter-Technik sind insbesondere dadurch charakterisiert, dass sie nicht an die Geometrie der Struktur, für die das Strömungsfeld ermittelt werden soll, angepasst sind, wie dies beispielsweise bei den sogenannten gitterangepassten Verfahren zur Ermittlung eines Strömungsfeldes (Body-Fitting-Verfahren) der Fall ist.

Gemäß dem in [2] beschriebenen Verfahren und dem als "Clawpack" bezeichneten Computerprogramm wird der berücksichtigte Bereich, für den das Strömungsfeld für eine gegebene Struktur ermittelt werden soll, in kartesische Gitterelemente vorgegebener Form und Größe ohne Berücksichtigung der Struktur unterteilt.

In einem weiteren Schritt wird für die einzelnen Gitterelemente des kartesischen Gitters bestimmt,

• - ob das jeweilige Gitterelement sich innerhalb des durch die Struktur begrenzten Raumes, beispielsweise dem Innenraum eines Fahrzeugs oder eines Flugzeugs, befindet,
• - ob die Wände der Struktur unmittelbar durch ein solches Gitterelement, welches dann als Randgitter bezeichnet wird, verläuft, oder
• - ob die Gitterelemente außerhalb der Struktur, das heißt außerhalb der Wände,

liegen.

Die auf diese Weise bestimmten drei unterschiedlichen Kategorien von Gitterelementen werden unterschiedlich behandelt.

So wird gemäß dem in [2] beschriebenen Verfahren angepasst an die Strömungsveränderung, die in den sogenannten Phantomzellen, das heißt den Gitterelementen, die sich innerhalb der Struktur befinden, die Strömung in den Randgittern bestimmt.

Die Belegung der Phantomzellen, das heißt der Phantom- Gitterelemente, kann beispielsweise erfolgen auf die in [3] beschriebene Weise.

Das in [2] und [3] beschriebene Verfahren wird gemäß dem Stand der Technik lediglich eingesetzt zur Ermittlung eines Strömungsfeldes beispielsweise im Bereich der Kraftfahrzeugsimulation oder auch der Flugzeugsimulation.

Weiterhin sind aus [4] und [5] weitere Verfahren zum Ermitteln eines Strömungsfeldes bekannt.

Allen aus [2], [3], [4], und [5] bekannten Verfahren ist gemein, dass sie keine an die Geometrie strukturangepasste Gitter benötigen im Gegensatz zu dem bekannten Prinzip der strukturangepassten Gitter, wie es oben beschrieben worden ist.

Die aus [2], [3], [4], und [5] bekannten Verfahren werden im Weiteren als Nicht-strukturangepasste Gitter-Verfahren zum Ermitteln eines Strömungsfeldes bezeichnet.

Das in [4] beschriebene Verfahren wird auch als Methode der zellularen Automaten bezeichnet.

Das in [5] beschriebene Verfahren wird auch als Lattice- Boltzmann Methode bezeichnet.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zum rechnergestützten Ermitteln eines Strömungsfeldes für den Atemweg eines Tieres anzugeben, welches gegenüber der bekannten Vorgehensweise schneller durchführbar ist und sich somit für den Einsatz zum Ermitteln eines Strömungsfeldes für den Atemweg für unterschiedliche individuelle Tiere, beispielsweise für unterschiedliche individuelle Menschen, eignet.

Das Problem wird durch das Verfahren und die Vorrichtung zum rechnergestützten Ermitteln eines Strömungsfeldes für den Atemweg eines Tieres, vorzugsweise eines Menschen, durch ein Computerlesbares Speichermedium und ein Computerprogramm- Element mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.

Bei einem Verfahren zum rechnergestützten Ermitteln eines Strömungsfeldes für den Atemweg eines Tieres wird die dreidimensionale Struktur des Atemwegs des Tieres ermittelt, beispielsweise unter Einsatz eines bildgebenden Verfahren, beispielsweise unter Verwendung eines Computertomographen, mittels dem Strukturbilder des Atemwegs ermittelt werden.

Die dreidimensionale Struktur wird in diesem Fall aus den Computertomographie-Bildern des Atemwegs, beispielsweise des Nasenraums oder des oberen Atemwegs des Tieres, beispielsweise des Menschen, ermittelt.

Unter Verwendung der ermittelten dreidimensionalen Struktur des Atemwegs wird ein Verfahren zum Ermitteln des Strömungsfeldes für den Atemweg des Tieres durchgeführt.

Das Strömungsfeld und damit der Strömungsfluss von Luft in dem Atemweg des Tieres wird mittels eines Nicht- strukturangepassten Gitter-Verfahrens ermittelt.

Ein solches Nicht-strukturangepasstes Gitter-Verfahren basiert nicht auf dem Prinzip strukturangepasster Gitter.

Als Nicht-strukturangepasstes Gitter-Verfahren kann beispielsweise das Verfahren zum Ermitteln des Strömungsflusses basierend auf dem Prinzip der sogenannten kartesischen Gitter-Technik eingesetzt werden.

Alternativ kann als Nicht-strukturangepasstes Gitter- Verfahren kann beispielsweise das Verfahren zum Ermitteln des Strömungsflusses basierend auf der Methode der zellularen Automaten, wie sie in [4] beschrieben ist, eingesetzt werden.

Weiterhin kann alternativ als Nicht-strukturangepasstes Gitter-Verfahren beispielsweise das Verfahren zum Ermitteln des Strömungsflusses basierend auf der in [5] beschriebenen Lattice-Boltzmann Methode eingesetzt werden.

Mittels des Verfahrens zum Ermitteln des Strömungsfeldes wird somit das Strömungsfeld für den Atemweg des Tieres ermittelt.

Die Vorrichtung weist einen Prozessor auf, der derart eingerichtet ist, dass die oben beschriebenen Verfahrensschritte durchführbar sind.

Weiterhin ist ein Computerlesbares Speichermedium vorgesehen, in dem ein Computerprogramm zum Ermitteln des Strömungsfeldes für den Atemweg eines Tieres gespeichert ist, die oben dargestellten Verfahrensschritte aufweist.

Ein Computerprogramm-Element zum Ermitteln des Strömungsfeldes für den Atemweg eines Tieres weist die oben beschriebenen Verfahrensschritte auf, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird.

Durch die Erfindung wird es somit möglich, beispielsweise für den in seiner Struktur sehr komplexen Nasenraum eines Tieres bzw. eines Menschen, der sich ferner erheblich von Tier zu Tier unterscheidet, schnell zu ermitteln, wodurch eine patienten-angepasste, den operativen Eingriff zur Septumkorrektur simulativ unterstützenden, Korrektur des Atemwegs ermöglicht wird, da die funktionelle Anatomie des Nasenraums bzw. des oberen Atemwegs berücksichtigt wird.

Auf diese Weise wird es möglich, im Rahmen der Operation zur Korrektur des Septums auch die funktionelle Anatomie, das heißt beispielsweise die Strömungseigenschaften der eingeatmeten und ausgeatmeten Luft durch den Nasenraum des Patienten vor dem operativen Eingriff zu ermitteln und bei einer geplanten Änderung des Nasenraums, das heißt einer strukturellen Veränderung des Atemwegs, die aufgrund der Simulation voraussichtlich entstehenden Strömungseigenschaften innerhalb des veränderten Atemwegs zu ermitteln.

Damit wird es für den Chirurgen auf einfache Weise möglich, unterschiedliche Änderungen des Atemwegs schon vor der Operation hinsichtlich seiner wahrscheinlichen Auswirkungen auf die veränderten Strömungseigenschaften hin zu überprüfen, wodurch die Erfolgsquote eines solchen operativen Eingriffs erheblich verbessert wird.

Ein weiterer erheblicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass diese Ermittlung auch von einem mathematisch nicht vorgebildeten Arzt durchgeführt werden kann, da dieses Programm lediglich die dreidimensionalen Strukturdaten, beispielsweise geliefert von ohnehin während einer solchen Operation im Voraus bekannter Computertomographie-Bilder gelieferten Bilddaten verwertet.

Ein spezielles Fachwissen hinsichtlich der mathematischen Simulation von strömungsmechanischen Aspekten und einer manuellen Gittererzeugung für eine Strömungsberechnung sind somit für den Chirurgen nicht erforderlich.

Ein weiterer erheblicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass aufgrund der nicht mehr erforderlichen aufwendigen körperangepassten Rechengitter, die ja an die Strukturen manuell angepasst werden mussten, das Verfahren erheblich schneller und einfacher durchführbar ist und auch zur Erstellung der Gitter kein Expertenwissen mehr erforderlich ist.

Ferner sind durch die Erfindung nunmehr auch sehr komplexe Geometrien, das heißt insbesondere die komplexen Strukturen der Nasenräume berücksichtigbar.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die ermittelten Strukturbilder einer Segmentierung unterzogen werden, im Rahmen dessen die Koordinaten der einzelnen Wände des Nasenraums oder auch des oberen Atemwegs des Tieres ermittelt werden.

Durch diese Weiterbildung wird eine weitere Verbesserung der Genauigkeit im Rahmen der Ermittlung der dreidimensionalen Struktur des Atemwegs erreicht, wodurch die Gesamtgenauigkeit der Ergebnisse erheblich verbessert wird.

Die Erfindung kann gemäß einer Ausgestaltung beispielsweise für die Ermittlung eines Strömungsfeldes für den Nasenraum eines Tieres, vorzugsweise eines Menschen, eingesetzt werden.

Alternativ kann die Erfindung jedoch auch zur Ermittlung eines Strömungsfeldes im Bereich des oberen Atemwegs eines Tieres, beispielsweise eines Menschen, beispielsweise beginnend von dem Rachenraum (Pharynx), sich erstreckend über den Kehlkopf (Larynx) und die Luftröhre (Trachea) bis zu den Bronchien, eingesetzt werden.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Figuren dargestellt und wird im Weiteren näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein Ablaufdiagramm, in dem die einzelnen Schritte des Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt sind;

Fig. 2 eine Skizze eines Computertomographen, der mit einem Computer verbunden ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 ein Computertomographie-Bild, in dem die zweidimensionale Struktur eines Nasenraums als Schnittdarstellung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist;

Fig. 4 eine Skizze eines kartesischen Gitters mit einer Vielzahl von Gitterelementen und einer zweidimensionalen Struktur, anhand der das Verfahren gemäß der kartesischen Gitter-Technik erläutert wird.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung 200 mit einem Computertomographen 201, mit dem der Kopf 202 eines Patienten, insbesondere dessen Nasenraum 203 als Computertomogramm, das heißt als eine Vielzahl von Schnittbildern 204, die in ihrer Gesamtheit ein dreidimensionales Bild des aufgenommenen Bereichs ergeben, aufgenommen wird.

Die Schnittbilder 204 werden von dem Computertomographen 201 an einen mit dem Computertomographen 201 über ein Kabel 205 verbundenen Computer 206 übermittelt und diesem über eine Eingangs-Ausgangs-Schnittstelle 207 einem Speicher 208, der mit der Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle 207 über einen Computerbus 209 gekoppelt ist, gespeichert.

Ferner weist der Computer 206 einen Prozessor 210 auf, der derart eingerichtet ist, dass das im Weiteren beschriebene Verfahren auf die gespeicherten Computertomographie-Bilder 204 ausgeführt wird.

Mit dem Computer 206 ist ferner über die Eingangs-/Ausgangs- Schnittstelle 207 und über ein zweites Kabel 211 ein Bildschirm 212 verbunden, auf dem die einzelnen Computertomographie-Bilder bzw. die Ergebnisse des Verfahrens, beispielsweise das Strömungsfeld in graphischer oder textueller Form einem Benutzer des Computers 206 dargestellt wird.

Über ein drittes Kabel 213 ist der Computer 206, das heißt insbesondere die Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle 207 mit einer Computermaus 214 und über ein viertes Kabel 215 mit einer Tastatur 216 verbunden.

In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass der Computer 206 mit seiner Funktionalität auch in dem Computertomographen 201 selbst integriert sein kann.

In dem Speicher 208 sind somit eine Vielzahl zweidimensionaler Schnittbilder des Nasenraums 203 des Patienten 202 gespeichert, die insgesamt eine dreidimensionale Darstellung des Nasenraums 203 ergeben.

Fig. 3a zeigt ein erstes Schnittbild entlang einer ersten Schnittebene durch den Nasenraum 203 eines Patienten.

Der Nasenraum 203 wird begrenzt durch Seitenwände 301, 302, die den Atemweg, entlang der eingeatmete oder ausgeatmete Luft geführt wird, bestimmt.

Fig. 3b zeigt eine zweite Schnittansicht in einer zweiten Ebene, die oberhalb der ersten Schnittebene aus Fig. 3a liegt, mit weiteren Seitenwänden als sich ergebende Struktur, die entsprechend im Verlauf aus der Fig. 3a und weiteren Schnittbildern, die nicht dargestellt sind, ergeben.

Somit ergibt sich bei Vorliegen eines vollständigen Computertomogramm-Bildes eines Nasenraums 203 ein kompletter dreidimensionaler Verlauf von Seitenwänden, die den Atemweg durch den Nasenraum eines Patienten definieren und somit die dreidimensionale Struktur des Nasenraums bilden.

Aus den aufgenommenen und gespeicherten Computertomographen- Bildern 303, 304 werden unter Einsatz bekannter Segmentierungstechniken der Bildverarbeitung die Computertomographen-Bilder 303, 304 in Teilelemente segmentiert derart, dass die Wände des Nasenraums jeweils als zusammenhängende Bildsegmente segmentiert werden.

Unter Verwendung der segmentierten Nasenwände werden die Positionen, das heißt die relativen Koordinaten des Verlaufs der Seitenwände innerhalb der Computertomographen-Bilder 303, 304 ermittelt.

Das Ergebnis ist ein zusammenhängender Verlauf der durch die Seitenwände bestimmten dreidimensionalen Struktur, entlang der gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung das Strömungsfeld ermittelt werden soll, um zu bestimmen, wie der Strömungsfluss eingeatmeter bzw. ausgeatmeter Luft durch den Nasenraum bestimmt wird.

Für jedes Computertomographen-Bild 303, 304 wird ein kartesisches Gitter, wie in Fig. 4 beispielhaft dargestellt, gebildet, wodurch das Bild in einzelne Gitterelemente 401 (kartesisches Gitter 400) unterteilt wird.

In einem weiteren Schritt werden die Gitterelemente 401 in drei unterschiedliche Arten von Gitterelementen gruppiert, nämlich in:

• - erste Gitterelemente 402, die außerhalb der durch die dreidimensionale Struktur, das heißt außerhalb der Seitenwände des insbesondere durch die Wandlinien definierten Raums liegen;
• - zweite Gitterelemente 403, die auch als Randelemente bezeichnet werden, durch welche sich die jeweilige Wandstruktur zumindest teilweise erstreckt; und
• - dritte Gitterelemente 404 als sogenannte Phantom- Gitterelemente, die sich vollständig innerhalb des durch die Struktur definierten Innenraums, das heißt den Atemweg, durch den die Luft eingeatmet bzw. ausgeatmet wird, befinden.

In einem weiteren Schritt werden für die einzelnen Gitterelemente 402, 403, 404 unter Verwendung des in [2] beschriebenen Verfahrens jeweils ein Strömungsfeld ermittelt, das die Angabe der Geschwindigkeit der durchströmenden Luft, deren Dichte und den Druck der Luft in dem entsprechenden Nasenraum aufweist.

Die Phantom-Gitterelemente 404 werden gemäß dem in [3] beschriebenen Verfahren belegt.

Im Rahmen der Strömungsfeldermittlung wird von einer Druckdifferenz zwischen Nasenraumeingang und Übergang des Nasenraums in den Kehlkopfraum von 50 Pascal bis 100 Pascal ausgegangen.

Das in [2] beschriebene Verfahren sowie die Vorgehensweise aus [3] sind als Computerprogramm in dem Speicher 208 des Computers 206 gespeichert und werden von den Prozessor 210 entsprechend ausgeführt.

Ergebnis des Verfahrens ist ein Strömungsfeld für den gesamten Nasenraum, das heißt für jede dreidimensionale Gitterzelle, definiert durch das kartesische Gitter 401 über alle Computertomographie-Bilder 303, 304, die in dem Speicher 208 des Computers 206 gespeichert sind.

Das Strömungsfeld wird dem Benutzer auf dem Bildschirm 212 dargestellt, beispielsweise mittels graphischer Darstellung, das heißt der Strömungsfluss wird über entsprechend der Intensität des Strömungsflusses markierten und farbig gehaltenen Linien in das durch die Vielzahl der Computertomographen-Bilder gebildeten dreidimensionalen Computertomographen-Bild markiert.

In einer alternativen Ausführungsform ist es vorgesehen, das Verfahren auf den oben dargestellten oberen Atemweg einzusetzen, alternativ oder zusätzlich zu dem Bestimmen des Strömungsfeldes für den Nasenraum eines Patienten.

Fig. 1 zeigt zusammengefasst das oben beschriebene Verfahren in Form eines Ablaufdiagramms 100.

In einem ersten Schritt (Schritt 101) werden die Computertomographen-Bilder des interessierenden Bereichs des Patienten, beispielsweise des Nasenraums 203, erfasst und in einem weiteren Schritt (Schritt 102) in dem Speicher 208 des Computers 206 gespeichert.

Nach Segmentierung und Ermittlung der Wände des Nasenraums, die den Atemweg eingeatmeter und ausgeatmeter Luft durch den Nasenraum hindurch definieren (Schritt 103) wird der Verlauf der dreidimensionalen Struktur der Wände in dem Nasenraum, die den Atemweg definieren, bestimmt (Schritt 104).

Mittels des bestimmten Koordinatenverlauf der Wände des Nasenraums wird mittels des in [2] und [3] beschriebenen Verfahrens, das heißt mittels eines Verfahrens, welches auf der kartesischen Gitter-Technik basiert, ein Strömungsfeld ermittelt und in einem letzten Schritt (Schritt 106) dem Benutzer des Systems auf dem Bildschirm dargestellt.

Selbstverständlich kann das Verfahren wiederholt ausgeführt werden auf manuell veränderte digitalisierte Computertomographie-Bilder, um geplante Veränderungen der Wände in dem Nasenraum zu simulieren und dem sich aufgrund einer solchen geplanten Veränderung ergebenden Strömungsfeldes operative Ergebnisse zu simulieren.

In diesem Dokument sind folgende Veröffentlichungen zitiert:
[1] G. Rasp et al. Praktische Rhinologie, Urban & Schwarzenberg Verlag, G. von Grevers (Herausgeber), S. 1-47, ISBN 3-541-16341-0, 1998
[2] J. O. Langseth und R. J. LeVeque, A Wave Propagation Method for Three-Dimensional Hyperbolic Conservation Laws, erhältlich am 09.07.2000 im Internet unter der URL- Adresse: http:/ /www.amath.washington.edu/~rjl/clawpack.html
[3] H. Forrer, Second Order Acurate Boundary Treatment for Kartesian Grid-Methods, Research Report Nr. 96-13, Seminar für angewandte Mathematik Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Schweiz, S. 1-21, September 1996
[4] S. Ulam, Random processes and transformations, Proceedings of the International Congress on Mathematics, Vol. 2, S. 264-275, 1950
[5] G. McNamara und G. Zanetti, Use of the Boltzmann equation to simulate lattice-gas automata, Physical Review Letters, Vol. 61, S. 2332-2335, 1988

Claims (13)

1. Verfahren zum rechnergestützten Ermitteln des Strömungsflusses von Luft in dem Atemweg eines Tieres,
bei dem die dreidimensionale Struktur des Atemwegs ermittelt wird, und
bei dem unter Verwendung der ermittelten dreidimensionalen Struktur des Atemwegs ein Verfahren zum Ermitteln des Strömungsflusses, welches nicht auf dem Prinzip strukturangepasster Gitter basiert, durchgeführt wird, womit der Strömungsfluss von Luft in dem Atemweg ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Verfahrens zur Ermittlung des Strömungsflusses ein Verfahren der kartesischen Gitter-Technik durchgeführt wird, womit der Strömungsfluss von Luft in dem Atemweg ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Verfahrens zur Ermittlung des Strömungsflusses ein Verfahren der zellularen Automaten durchgeführt wird, womit der Strömungsfluss von Luft in dem Atemweg ermittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Verfahrens zur Ermittlung des Strömungsflusses ein Verfahren gemäß Lattice-Boltzmann durchgeführt wird, womit der Strömungsfluss von Luft in dem Atemweg ermittelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Strömungsfluss in dem Nasenraum des Tieres ermittelt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Strömungsfluss in dem oberen Atemweg des Tieres ermittelt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die dreidimensionale Struktur aus Strukturbildern des Atemwegs ermittelt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7,
bei dem eine Vielzahl von Computertomographie-Bildern des Atemwegs als Strukturbilder aufgenommen wird, und
bei dem die dreidimensionale Struktur aus den Computertomographie-Bildern ermittelt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem bei der Ermittlung der dreidimensionalen Struktur die Strukturbilder segmentiert werden, wodurch die Position der Wände des Atemwegs ermittelt werden.

10. Vorrichtung zum Ermitteln des Strömungsflusses von Luft in dem Atemweg eines Tieres, mit einem Prozessor, der derart eingerichtet ist, dass folgende Schritte durchführbar sind:

• - die dreidimensionale Struktur des Atemwegs wird ermittelt, und
• - unter Verwendung der ermittelten dreidimensionalen Struktur des Atemwegs wird ein Verfahren zum Ermitteln des Strömungsflusses, welches nicht auf dem Prinzip strukturangepasster Gitter basiert, durchgeführt, womit der Strömungsfluss von Luft in dem Atemweg ermittelt wird.

11. Computerlesbares Speichermedium, in dem ein Computerprogramm zum Ermitteln des Strömungsflusses von Luft in dem Atemweg eines Tieres gespeichert ist, das, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, folgende Verfahrensschritte aufweist:

- die dreidimensionale Struktur des Atemwegs wird ermittelt, und

• - unter Verwendung der ermittelten dreidimensionalen Struktur des Atemwegs wird ein Verfahren zum Ermitteln des Strömungsflusses, welches nicht auf dem Prinzip strukturangepasster Gitter basiert, durchgeführt, womit der Strömungsfluss von Luft in dem Atemweg ermittelt wird.

12. Computerprogramm-Element zum Ermitteln des Strömungsflusses von Luft in dem Atemweg eines Tieres, das, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, folgende Verfahrensschritte aufweist:

• - die dreidimensionale Struktur des Atemwegs wird ermittelt, und
• - unter Verwendung der ermittelten dreidimensionalen Struktur des Atemwegs wird ein Verfahren zum Ermitteln des Strömungsflusses, welches nicht auf dem Prinzip strukturangepasster Gitter basiert, durchgeführt, womit der Strömungsfluss von Luft in dem Atemweg ermittelt wird.