Ärzte Zeitung online, 24.03.2009

TUM entwickelt Vorhersagemodell für Aortenaneurysmen

München (eb). Eine interdisziplinäre Forschergruppe aus Medizinern und Ingenieuren der Technischen Universität München (TUM) will ein Vorhersagemodell für die Rupturwahrscheinlichkeit von Aneurysmen entwickeln. So sollen künftig unnötige Operationen vermieden werden.

Eine 3D-Simulation eines Aortenaneurysmen.

Foto: TUM

Sechs bis acht Prozent der Männer über 60 Jahre haben ein Aneurysma - eine krankhafte Erweiterung einer Arterie, häufig im Bauchraum. Wenn eine solche Erweiterung reißt, ist dies lebensbedrohlich: Ein Großteil der Patienten verblutet daran. Ein Aneurysma kann operativ behandelt werden, doch die Operation ist mit erheblichen Risiken verbunden. Der Arzt muss daher das Rupturrisiko und das immanente Operationsrisiko abwägen, wobei sich die Entscheidung bislang vor allem auf die Größe des Aneurysmas stützt. Allerdings gibt dieses Kriterium die Rupturgefährdung nur unzureichend wieder.

Ingenieurwissenschaftler und Mediziner aus München versuchen dieses Problem nun in einem interdisziplinären Projekt zu lösen, um in Zukunft unnötige Operationen vermeidbar zu machen. Sie benutzen dazu eine ganzheitliche Simulation der Interaktion von Blutdruck und Arterienwand mithilfe der Finite Elemente Methode (FEM).

Gleichzeitig läuft eine Studie mit einer Reihe von Patienten, die bereits für eine Operation vorgesehen sind. Aus Computertomografiebildern, die für die Operationsplanung angefertigt werden müssen, wird von den Ingenieuren der TUM ein patientenspezifisches, dreidimensionales Modell des Aneurysmas erstellt, eine Simulation ausgeführt und die Bereiche hoher mechanischer Belastung der Wand berechnet. Eine zusätzlich angefertigte Positronen-Emissions-Tomografie des Patienten dient zur Visualisierung der Stoffwechselaktivität in der Aortenwand. Anhand dieser Daten entnimmt der projektbetreuende Gefäßchirurg während der folgenden Operation gezielt Gewebeproben aus auffälligen Gefäßwandbereichen für mechanische und histologische Untersuchungen.

In der sich anschließenden Untersuchung der Proben werden das mechanische Probeverhalten und die Reißfestigkeit gemessen. Die im Versuch gewonnenen Daten werden mit den simulierten Belastungen und Stoffwechselaktivitäten an der Probeentnahmestelle abgeglichen. Zusammenhänge zwischen klinisch nicht-invasiv messbaren Größen und Arterienwandeigenschaften sollen so erkannt werden. Die Simulationen können damit an die realen Bedingungen im menschlichen Körper angepasst und verbessert werden. Eine Vorhersage des individuellen Rupturrisikos wird möglich.

"Die Simulationen geben uns schon jetzt ein sehr gutes Bild von der Wirklichkeit," erklärt Dr. Michael Gee vom Lehrstuhl für Numerische Mechanik. "Im Moment arbeiten wir daran, unsere Modelle an einer statistisch relevanten Anzahl von Aneurysmen zu erproben." Wenn das Modell ausgereift und validiert ist, kann mit der an der TUM entwickelten Methode vorhergesagt werden, ob eine Operation erforderlich ist. Vielen Patienten könnte dann die schwierige und langwierige Operation erspart bleiben.

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