Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Aortenaneurysmen: Mediziner und Ingenieure entwickeln Vorhersagemodell

25.03.2009
Interdisziplinäre Forschergruppe will unnötige Operationen vermeidbar machen

Sechs bis acht Prozent der Männer über 60 Jahre leiden unter Aneurysmen - einer krankhaften Erweiterung einer Arterie, häufig im Bauchraum.

Wenn eine solche Erweiterung reißt, ist dies lebensbedrohlich: 70 bis 90 Prozent der Patienten überleben eine solche Ruptur nicht, sie verbluten innerlich. Ein Aneurysma kann operativ behandelt werden, doch die Operation ist mit erheblichen Risiken verbunden: Der Bauchraum wird geöffnet, um die direkt vor der Wirbelsäule liegende Aorta zu erreichen und eine Gefäßprothese einzunähen.

Ein solcher Eingriff ist eine beträchtliche Belastung für den Patienten. 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. An der Technischen Universität München (TUM) entwickeln Ingenieurwissenschaftler mit Medizinern nun neue Beurteilungsmethoden zur Risikoevaluation der Erkrankung.

Im Rahmen der Exzellenzinitiative geförderten International Graduate School of Science and Engineering (IGSSE) versuchen Ingenieurwissenschaftler und Mediziner dieses Problem nun in einem interdisziplinären Projekt zu lösen, um in Zukunft unnötige Operationen vermeidbar zu machen. Die Ingenieure vom Lehrstuhl für Numerische Mechanik von Prof. Wolfgang A. Wall bringen dabei modernste Ingenieurwissenschaften und eine Reihe bahnbrechender Neuentwicklungen in die medizinische Forschung mit ein: Die ganzheitliche Simulation der Interaktion von Blutdruck und Arterienwand mit Hilfe der Finite Elemente Methode (FEM). Gemeinsam mit Medizinern der Klinik für Gefäßchirurgie unter Leitung von Prof. Hans-Henning Eckstein am Klinikum Rechts der Isar, die sich auf diese Operationen spezialisiert haben, erarbeiten sie neue Methoden mit denen sie international an vorderster Forschungsfront stehen.

Derzeit wird eine Studie mit einer Reihe von Patienten durchgeführt, die bereits für eine Operation vorgesehen sind. Aus Computertomographiebildern, die für die Operationsplanung angefertigt werden müssen, wird von den Ingenieuren ein patientenspezifisches, dreidimensionales Modell des Aneurysmas erstellt, eine Simulation ausgeführt und die Bereiche hoher mechanischer Belastung der Wand berechnet. Zudem wird in der Nuklearmedizinischen Klinik von Prof. Markus Schwaiger eine Positronen-Emissions-Tomographie des Patienten angefertigt, die zur Visualisierung der Stoffwechselaktivität in der Aortenwand dient. Die Simulationsdaten und die Informationen über die Stoffwechselaktivität werden dem projektbetreuenden Gefäßchirurgen Dr. Christian Reeps übermittelt, so dass er während der folgenden Operation gezielt Gewebeproben aus auffälligen Gefäßwandbereichen für mechanische und histologische Untersuchungen entnehmen kann.

In der mechanischen Untersuchung der Proben wird 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 von Patient zu Patient stark schwankenden 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." In naher Zukunft - wenn das Modell ausgereift und validiert ist - kann mit der an der TUM entwickelten Methode vorhergesagt werden, ob eine Operation erforderlich ist, ob ein Aneurysma reißen wird. "Das ist das Ziel, worauf wir hinarbeiten. Wir können dann im Voraus sagen: Nein, eine OP dieses Ausmaßes ist hier nicht nötig," so Christian Reeps. Viele der schwierigen und langwierigen Operationen können den Patienten so in Zukunft erspart werden.

Obwohl das Projekt an der TUM erst seit etwas über einem Jahr verfolgt wird, forschen die Wissenschaftler an der Weltspitze. Das liegt nicht zuletzt an der hervorragenden interdisziplinären Zusammenarbeit aller beteiligten Institute, was auch bedeutet, dass die Ingenieurwissenschaftler mal einer Operation beiwohnen und sich die von ihnen im Vorfeld simulierte Aorta in Wirklichkeit ansehen. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse und Ergebnisse motivieren und geben eine deutlich verbesserte Vorstellung von den realen Verhältnissen im Körper. "Eine komplexe Fragestellung dieser Größenordnung ist eine tolle Herausforderung und kann nur mit einem interdisziplinären Ansatz gelöst werden. Hierfür bildet die im Rahmen der IGSSE eingerichteten Projektgruppe perfekte Arbeitsvoraussetzungen, mit dem Erfolg, dass das Rupturrisiko des einzelnen Patienten bereits wesentlich besser eingeschätzt werden kann," so Michael Gee.

Die International Graduate School of Science and Engineering (IGSSE) ist eine Einrichtung der Technischen Universität München (TUM). Gegründet wurde sie im Rahmen der Exzellenzinitiative des Bundes und der Ländern im Jahr 2006. Ziel der Graduate School ist die Förderung von interdisziplinärer Spitzenforschung im Bereich der Natur- und Ingenieurwissenschaften sowie der Medizin. Neben der Finanzierung von Nachwuchsgruppen setzt die IGSSE auf die individuelle Förderung von Doktorandinnen und Doktoranden.

Bildmaterial und weitere Informationen:
Andreas Maier
a.maier@lnm.mw.tum.de

Dr. Ulrich Marsch | idw
Weitere Informationen:
http://www.igsse.tum.de/
http://portal.mytum.de/welcome

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Interdisziplinäre Forschung:

nachricht Innovation: Optische Technologien verändern die Welt
01.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht SeaArt-Projekt startet mit Feldversuchen an Nord- und Ostsee
18.11.2016 | Hochschule Hannover

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Interdisziplinäre Forschung >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie