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 Speiseröhrenkrebs einfacher erkennen
06.03.2017 | Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt

nachricht Neues Labor für die Aufbautechnik von ultradünnen Mikrosystemen
21.02.2017 | Hahn-Schickard

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: Atome rennen sehen - Phasenübergang live beobachtet

Ein Wimpernschlag ist unendlich lang dagegen – innerhalb von 350 Billiardsteln einer Sekunde arrangieren sich die Atome neu. Das renommierte Fachmagazin Nature berichtet in seiner aktuellen Ausgabe*: Wissenschaftler vom Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) haben die Bewegungen eines eindimensionalen Materials erstmals live verfolgen können. Dazu arbeiteten sie mit Kollegen der Universität Paderborn zusammen. Die Forscher fanden heraus, dass die Beschleunigung der Atome jeden Porsche stehenlässt.

Egal wie klein sie sind, die uns im Alltag umgebenden Dinge sind dreidimensional: Salzkristalle, Pollen, Staub. Selbst Alufolie hat eine gewisse Dicke. Das...

Im Focus: Kleinstmagnete für zukünftige Datenspeicher

Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Chemikern der ETH Zürich hat eine neue Methode entwickelt, um eine Oberfläche mit einzelnen magnetisierbaren Atomen zu bestücken. Interessant ist dies insbesondere für die Entwicklung neuartiger winziger Datenträger.

Die Idee ist faszinierend: Auf kleinstem Platz könnten riesige Datenmengen gespeichert werden, wenn man für eine Informationseinheit (in der binären...

Im Focus: Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet

Wie kann man Quanteninformation zuverlässig übertragen, wenn man in der Verbindungsleitung mit störendem Rauschen zu kämpfen hat? Uni Innsbruck und TU Wien präsentieren neue Lösungen.

Wir kommunizieren heute mit Hilfe von Funksignalen, wir schicken elektrische Impulse durch lange Leitungen – doch das könnte sich bald ändern. Derzeit wird...

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Nierentransplantationen: Weisse Blutzellen kontrollieren Virusvermehrung

30.03.2017 | Biowissenschaften Chemie

Zuckerrübenschnitzel: der neue Rohstoff für Werkstoffe?

30.03.2017 | Materialwissenschaften

Integrating Light – Your Partner LZH: Das LZH auf der Hannover Messe 2017

30.03.2017 | HANNOVER MESSE