Nichtinvasive Technologie zur dynamischen Simulation des kardiovaskulären Systems

Einem italienischen Forschungsinstitut ist jetzt die Entwicklung eines nichtinvasiven Werkzeugs gelungen, das Klinikärzten einzigartige Möglichkeiten für eine zuverlässige und exakte Überwachung von Blutströmen und ähnlichen Merkmalen des Herz-Kreislauf-Systems bietet.

Die zuverlässige Diagnose vieler Herz-Kreislauf-Erkrankungen ist ganz wesentlich von der präzisen Spezifikation der physikalischen Eigenschaften von Blutströmen abhängig. So deuten beispielsweise Umkehrströmungen oder Regionen mit niedriger Scherbeanspruchung auf veränderte Strömungsbedingungen hin und können in Verbindung mit der Ausbreitung von Druckwellen wichtige Indikatoren für Krankheiten sein. Dennoch haben sich konventionelle Verfahren für die Messung solcher Eigenschaften als unzureichend erwiesen.

Um hier Abhilfe zu schaffen, gibt es jetzt ein neu entwickeltes Hilfsmittel, mit dem sich Druck- und Strömungsverläufe sowohl in normalen als auch abnormen Situationen identifizieren lassen. Solche Bedingungen stellen sich in Fällen von natürlichen oder künstlichen Veränderungen ein, etwa bei Arterienverengungen (Stenosen), krankhaften Wandausbuchtungen von Blutgefäßen (Aneurysmen) sowie an Gefäßprothesen und Herzklappen. Das simple Software-Tool gestattet das Aufstellen mathematischer Modelle des arteriellen Blutstromes und eine numerische Simulation der zeitlichen Strömungs- und Druckverläufe.

Diese vielseitige Technologie war das Endergebnis einer mehrjährigen Forschungsarbeit auf den Gebieten der Hämodynamik und der biomedizinischen Technik. Sie basiert auf physikalischen Prinzipien – im Hinblick auf viskose Flüssigkeiten, die sich durch Gefäße bewegen – und mathematischen Verfahren zur Beschreibung der Wechselwirkungen zwischen Flüssigkeit und Gefäßwand. Die einzelnen Modelle weisen einen unterschiedlichen Komplexitätsgrad auf, lassen sich auf einfache Weise an individuelle Spezifikationen anpassen und liefern zuverlässige Ergebnisse durch numerische Simulation.

Ingenieure der biomedizinischen Technik können dieses simple und sehr erschwingliche Software-Tool bei der Entwicklung und Erprobung von kardiovaskulären Komponenten wie z.B. Implantaten einsetzen. Darüber hinaus kann es Ärzten als Echtzeit-Hilfsmittel während der Durchführung von Herz- oder Gefäßoperationen dienen oder die Diagnose von Herz-Kreislauferkrankungen unterstützen. Derzeit werden Industriebetriebe aus der Biomechanik oder der biomedizinischen Technik gesucht, die die Software und das damit verbundene Know-how nutzen möchten.

Kontakt:

DR. Stefania Giuffrida
Consiglio Nazionale Delle Ricerche – DAST – Servizio IV
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