VDE|DGBMT vergibt Klee-Preis an Hamburger Nachwuchsforscher

In seiner Dissertation stellt Weber neue Methoden vor, um elektrische Signale aus dem Vorhof des Herzens quantitativ auszuwerten und daraus wichtige Modellparameter zu bestimmen. Damit soll die Herzrhythmusstörung Vorhofflimmern, an der allein in Deutschland über eine Million Menschen leiden, noch gezielter behandelt werden.

Gemeinsam mit der Stiftung Familie Klee vergibt die VDE|DGBMT jährlich den mit 5.000 Euro dotierten Preis an Autoren wissenschaftlicher Arbeiten mit den Schwerpunkten Biomedizinische Technik als interdisziplinäres Fach, ingenieurwissenschaftliche Lösungen aktueller klinischer Probleme sowie naturwissenschaftliche Beiträge für Diagnostik oder Therapie.

Computersimulationen des Vorhofes können zum Verständnis und zur besseren Behandlung von Vorhofflimmern beitragen. Um Aussagen über einzelne Patienten zu erhalten, reicht es aber nicht, das bisher meist verwendete Modell eines Durchschnittsmenschen zu verwenden. Vielmehr müssen die Simulationsparameter maßgeschneidert an den individuellen Patienten angepasst werden.

Dazu lieferte die Dissertation von Frank Michael Weber wichtige Beiträge. Kardiologen des Städtischen Klinikums Karlsruhe steuerten viele klinische Daten bei. An diesen ließ sich zeigen, dass Computersimulation und klinische Messung für typische Erregungsmuster sehr gut übereinstimmten. Da die von Frank Michael Weber entwickelten Methoden auf routinemäßig gemessenen Daten basieren, sind keine zusätzlichen Untersuchungen notwendig, welche die Behandlungszeit verlängern würden. Die mit den neuen Methoden mögliche genaue Auswertung der klinischen Daten zeigt auch, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit bei höheren Herzfrequenzen abnimmt. So kann der Arzt in Zukunft krankes Gewebe sehr schnell identifizieren und charakterisieren, was die Untersuchungszeit verkürzen und den Erfolg der Ablation erhöhen könnte.

Weitere Daten zur Modellpersonalisierung lassen sich aus EKG-Messungen an der Körperoberfläche gewinnen. Allerdings verzerrt das Körpergewebe die elektrischen Signale aus dem Herzen auf dem Weg zur Körperoberfläche. Wie sich eine bestimmte Erregung des Herzens auf das Oberflächen-EKG auswirkt, lässt sich also nur mit möglichst genauer Kenntnis der elektrischen Leitfähigkeiten der einzelnen Gewebearten vorhersagen. Da diese von Mensch zu Mensch stark variieren, wurde in der Dissertation eine sehr effiziente Methode entwickelt, um aus wenigen Testsimulationen vorherzusagen, wie das EKG-Signal für verschiedene Kombinationen von Gewebeleitfähigkeiten aussieht.

Eine wichtige Frage bei Computersimulationen ist außerdem die Wahl des passenden Simulationsansatzes. Detaillierte Modelle sind genau aber sie erfordern eine lange Rechenzeit, einfache Modelle sind schnell aber oft zu ungenau. In seiner Arbeit schaffte es Frank Michael Weber, eine kürzlich für die Ventrikel beschriebene gute Kompromisslösung an die Vorhöfe anzupassen. Mit der neu entwickelten Methode könnte in Zukunft auch direkt die Anpassung des Computermodells an gemessene Patientendaten möglich werden. Die Dissertation trägt damit wesentlich dazu bei, Computermodelle der Vorhöfe des Herzens für einzelne Patienten maßzuschneidern, um das Verständnis für die Ursachen von Vorhofflimmern und anderen Vorhofarrhythmien zu fördern und die Therapie zu verbessern. Außerdem macht sie deutlich, dass sich mit Hilfe von solchen Simulationen neue klinische Methoden entwickeln lassen, welche die Kardiologen direkt bei ihrer Arbeit unterstützen.

Frank Michael Weber studierte Physik am heutigen Karlsruher Institut für Technologie (KIT) sowie an der Königlich Technischen Hochschule (KTH) Stockholm in Schweden und nahm 2008 am Institut für Biomedizinische Technik des KIT eine Doktorandenstelle an. Inzwischen arbeitet er im PHILIPS Forschungslabor Hamburg als Research Scientist und forscht im Bereich der medizinischen Bildverarbeitung sowie an biophysikalischen Simulationen des Herzens.

Pressekontakt: Melanie Mora, Tel. 069 6308461, melanie.mora@vde.com