Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zerreißprobe für die Hauptschlagader

22.06.2009
"Center for Biomedical Engineering" (CBME) arbeitet an verbessertem Vorhersagemodell für Aneurysmarupturen

Krankhafte Erweiterungen der Bauchschlagader (Bauchaorten-Aneurysmen), sind wie tickende Zeitbomben: Wenn sie platzen, sterben vier von fünf Betroffene an inneren Blutungen noch bevor sie ein Krankenhaus erreichen. Niemand kann mit Bestimmtheit vorhersagen, wann diese lebensbedrohliche Situation eintritt.

Bei ihrer Entscheidung, ein Bauchaorten-Aneurysma vorsorglich zu operieren, richten sich Chirurgen bisher vor allem nach der Größe des Aneurysmas. Eine differenziertere Entscheidungsgrundlage erarbeiten Gefäßchirurgen der Goethe-Universität jetzt gemeinsam mit Ingenieuren der Fachhochschule Frankfurt: Wie die Forscher in der aktuellen Ausgabe von "Forschung Frankfurt" berichten, sollen Simulationen der Strömungsverhältnisse und der Belastbarkeit des Gewebes dabei helfen, den optimalen Zeitpunkt für eine Operation zu ermitteln.

"Ab einem Durchmesser von fünf Zentimetern muss operiert werden, weil die Rupturgefahr dann exponentiell steigt", weiß Prof. Thomas Schmitz-Rixen, Leiter der Gefäß- und Endovascularchirurgie am Klinikum der Goethe-Universität. Doch die Krankheit hält sich nicht an Regeln, immer wieder reißen auch kleinere Aneurysmen, werden andererseits riesige Aussackungen per Zufall bei Patienten entdeckt, die nie Beschwerden hatten und an ganz anderen Krankheiten starben.

Warum das so ist, versucht Schmitz-Rixen in Kooperation mit Prof. Gerhard Silber, Leiter des Instituts für Materialwissenschaften (IfM) an der Fachhochschule Frankfurt, herauszufinden. Gebündelt wird diese Zusammenarbeit im Frankfurter "Center for Biomedical Engineering" (CBME).

Silber ist Fachmann für die Biomechanik von menschlichem Gewebe. Blutgefäße sind nämlich keine starren Rohre. Sie werden durch die Blutmenge passiv aufgedehnt, können sich aber auch aktiv zusammenziehen. Durch Rauchen, zu fettes Essen, ungenügende Bewegung und zunehmendes Alter verlieren die Gefäße ihre Elastizität und Dehnbarkeit. Zusätzlich verkalken die Arterien, so dass die Durchflussmenge messbar abnimmt. Diese Vorgänge modelliert der Materialwissenschaftler Gerhard Silber im Computer. Denn die Reißfestigkeit der Aortenwand oder die Wandspannung im Aneurysma lassen sich nicht im Patienten messen. Sie könnten aber wichtige Indikatoren dafür sein, wann ein Gefäß zu platzen droht.

Zunächst musste ein Materialgesetz abgeleitet werden, das die Eigenschaften der Aneurysmen treffend beschreibt. Dann wurde aus den Bildern der präoperativen Computer- oder Kernspintomografien (CT/MRT) von Schmitz-Rixens Patienten, die der Radiologe Prof. Thomas Vogl, ein weiterer Partner im CBME, liefert, mit aufwendigen Berechnungen ein biomechanisches Modell eines Aortenaneurysmas erstellt. Bis zu zwei Wochen dauert es, bis der Rechner ein Modell erstellt hat, in dem Viskosität, Strömungsgeschwindigkeit und Wandspannung dargestellt sind. Im nächsten Schritt gehen die Flow-Daten ein, ebenfalls gewonnen aus den präoperativen Bildern. Schließlich ändern sich sämtliche Parameter mit jedem Pulsschlag, dehnt sich das Gefäß aus und erschlafft dann wieder.

Um herauszufinden, ob die Berechnungen und Modelle auch tatsächlich In-vivo-Bedingungen repräsentieren, mussten die Eigenschaften echter aneurysmatischer Gefäße geprüft und charakterisiert werden. Doch auch wenn offen operiert wird, verbleibt das Aneurysma im Körper; mit ihm wird die Prothese ummantelt. Silber bekommt daraus nur ein Gewebestück, das kaum zwei Zentimeter misst. Mithilfe eines eigens von seinen Studenten entwickelten Prüfstandes werden die Gewebeeigenschaften des winzigen Fetzens charakterisiert. "Die Datenfülle, die wir aus der Zusammenarbeit mit Medizinern gewinnen, liefert uns völlig neue Informationen über den menschlichen Körper und seine Fehlfunktionen oder Erkrankungen", erklärt Silber seine Vorliebe für die Biomechanik. Selbst wenn das Forscherduo noch Jahre mit der Aneurysmaforschung beschäftigt sein wird: Schon jetzt ist abzusehen, dass dies nicht ihr einziges gemeinsames Projekt bleiben wird.

Informationen:

Prof. Thomas Schmitz-Rixen,
Leiter der Gefäß- und Endovascularchirurgie, Klinikum Campus Niederursel,
Tel.: (069) 6301-5349; Schmitz-rixen@em.uni-frankfurt.de.
Prof. Gerhard Silber,
Leiter des Instituts für Materialwissenschaften (IfM),
Fachhochschule Frankfurt,
Tel.: 069 / 1533-3035
Die Goethe-Universität ist eine forschungsstarke Hochschule in der europäischen Finanzmetropole Frankfurt am Main. 1914 von Frankfurter Bürgern gegründet, ist sie heute eine der zehn größten Universitäten Deutschlands. Am 1. Januar 2008 gewann sie mit der Rückkehr zu ihren historischen Wurzeln als Stiftungsuniversität ein einzigartiges Maß an Eigenständigkeit. Rund um das historische Poelzig-Ensemble im Frankfurter Westend entsteht derzeit für rund 600 Millionen Euro der schönste Campus Deutschlands. Mit über 50 seit 2000 eingeworbenen Stiftungs- und Stiftungsgastprofessuren nimmt die Goethe-Universität den deutschen Spitzenplatz ein. In drei Forschungsrankings des CHE in Folge und in der Exzellenzinitiative zeigte sie sich als eine der forschungsstärksten Hochschulen.
Herausgeber: Der Präsident
Abteilung Marketing und Kommunikation, Postfach 11 19 32,
60054 Frankfurt am Main
Redaktion: Dr. Anne Hardy, Referentin für Wissenschaftskommunikation
Telefon (069) 798 - 2 92 28, Telefax (069) 798 - 2 85 30,
E-Mail hardy@pvw.uni-frankfurt.de

Dr. Anne Hardy | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-frankfurt.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Stammzell-Transplantation: Aktivierung von Signalwegen schützt vor gefährlicher Immunreaktion
20.04.2017 | Technische Universität München

nachricht Was Bauchspeicheldrüsenkrebs so aggressiv macht
18.04.2017 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Im Focus: Tief im Inneren von M87

Die Galaxie M87 enthält ein supermassereiches Schwarzes Loch von sechs Milliarden Sonnenmassen im Zentrum. Ihr leuchtkräftiger Jet dominiert das beobachtete Spektrum über einen Frequenzbereich von 10 Größenordnungen. Aufgrund ihrer Nähe, des ausgeprägten Jets und des sehr massereichen Schwarzen Lochs stellt M87 ein ideales Laboratorium dar, um die Entstehung, Beschleunigung und Bündelung der Materie in relativistischen Jets zu erforschen. Ein Forscherteam unter der Leitung von Silke Britzen vom MPIfR Bonn liefert Hinweise für die Verbindung von Akkretionsscheibe und Jet von M87 durch turbulente Prozesse und damit neue Erkenntnisse für das Problem des Ursprungs von astrophysikalischen Jets.

Supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien sind eines der rätselhaftesten Phänomene in der modernen Astrophysik. Ihr gewaltiger...

Im Focus: Deep inside Galaxy M87

The nearby, giant radio galaxy M87 hosts a supermassive black hole (BH) and is well-known for its bright jet dominating the spectrum over ten orders of magnitude in frequency. Due to its proximity, jet prominence, and the large black hole mass, M87 is the best laboratory for investigating the formation, acceleration, and collimation of relativistic jets. A research team led by Silke Britzen from the Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany, has found strong indication for turbulent processes connecting the accretion disk and the jet of that galaxy providing insights into the longstanding problem of the origin of astrophysical jets.

Supermassive black holes form some of the most enigmatic phenomena in astrophysics. Their enormous energy output is supposed to be generated by the...

Im Focus: Neu entdeckter Exoplanet könnte bester Kandidat für die Suche nach Leben sein

Supererde in bewohnbarer Zone um aktivitätsschwachen roten Zwergstern gefunden

Ein Exoplanet, der 40 Lichtjahre von der Erde entfernt einen roten Zwergstern umkreist, könnte in naher Zukunft der beste Ort sein, um außerhalb des...

Im Focus: Resistiver Schaltmechanismus aufgeklärt

Sie erlauben energiesparendes Schalten innerhalb von Nanosekunden, und die gespeicherten Informationen bleiben auf Dauer erhalten: ReRAM-Speicher gelten als Hoffnungsträger für die Datenspeicher der Zukunft.

Wie ReRAM-Zellen genau funktionieren, ist jedoch bisher nicht vollständig verstanden. Insbesondere die Details der ablaufenden chemischen Reaktionen geben den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

Baukultur: Mehr Qualität durch Gestaltungsbeiräte

21.04.2017 | Veranstaltungen

Licht - ein Werkzeug für die Laborbranche

20.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligenter Werkstattwagen unterstützt Mensch in der Produktion

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Forschungszentrum Jülich auf der Hannover Messe 2017

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten