Digitale Simulation menschlicher Organe
Herz aus dem Computer unterstützt Mediziner
Forschung | Digitale Simulationen menschlicher Organe ermöglichen, die Entstehung von Krankheiten zu erforschen und Therapien für Patienten maßzuschneidern. Am KIT entwickeln Forscher realitätsnahe Modelle des Herzens auf mehreren Ebenen: vom Ionenkanal über Zellen und Gewebe bis zum ganzen Organ.
Wie hoch das Risiko eines Patienten ist, atypisches Vorhofflattern zu entwickeln, ließ sich bisher nicht zuverlässig untersuchen. Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), der Medizinischen Klinik IV des Städtischen Klinikums Karlsruhe sowie der Medizinischen Fakultät der Universität Freiburg und des Universitäts-Herzzentrum Freiburg - Bad Krozingen haben nun eine Methode entwickelt, mit der sie das Risiko für Vorhofflattern individuell abschätzen.
Wie die Wissenschaftler in der Zeitschrift Frontiers in Physiology berichten, ermöglichen personalisierte Computermodelle, sämtliche Pfade zu identifizieren, entlang derer die atypischen, kreisenden elektrischen Erregungen auftreten können. »Unsere Modelle beziehen anatomische, elektrophysiologische und pharmakologische Kriterien ein«, erklärt Dr. Axel Loewe, Leiter der Arbeitsgruppe Herzmodellierung am Institut für Biomedizinische Technik des KIT. Auch die Wirkung von Therapien wie Katheterablation oder Medikamenten lässt sich so vorab individuell einschätzen.
Vorteile mathematischer Modelle
»Computermodelle bieten eine perfekt kontrollierbare Umgebung für Experimente«, erklärt Loewe. So würden sich einzelne Änderungen simulieren und ihre Folgen für das Gesamtsystem berechnen lassen. Die Modelle ergänzen klassische Methoden wie Zell- und Tierexperimente und ermöglichen, neue Therapien ohne Risiko für den Menschen zu testen.
Loewe simulierte bereits in seiner Dissertation die Ursachen von Vorhofflimmern mit dem Computer. Die von ihm geleitete Arbeitsgruppe Herzmodellierung entwickelt wirklichkeitsnahe Modelle des Herzens auf allen Ebenen vom Ionenkanal über Zellen und Gewebe bis zum kompletten Organ. So können sie simulieren, wie eine elektrische Erregung entsteht, sich über die Vorhöfe und das gesamte Herz ausbreitet und – bei einem gesund schlagenden Herzen – erlischt oder aber – im Fall bestimmter Herzrhythmusstörungen – sich dauerhaft selbst erhält. (me)
Schlagworte: Medizin, Kardiologie, Vorhofflimmern, Simulation, Herz
Genannte Firmen: Karlsruher Institut für Technologie, Städtisches Klinikum Karlsruhe, Universität Freiburg
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