Simulationen sollen genaue Ursachen für Glaukome ergründen

Verschiedene Erkrankungen können unseren Sehsinn schwächen oder sogar zur Erblindung führen. Die weltweit zweithäufigste Ursache für Erblindung ist das Glaukom, fälschlicherweise auch oft als Grüner Star bezeichnet.

Dr. Rafael Grytz hat für seine Dissertation am Institut für Konstruktiven Ingenieurbau erstmals Computersimulationen entwickelt, die wirklichkeitsnah die biomechanische Beanspruchung der Gewebestrukturen des Auges auf unterschiedlichen Längenskalen darstellen können. Die Methode soll helfen, die Krankheit besser zu verstehen.

Für seine Leistungen im Promotionsverfahren erhielt Rafael Grytz das seltene Prädikat „mit Auszeichnung“.

Angriff auf die Nervenzellen

Ein Glaukom führt zu einer Schädigung und zum Verlust von Nervenzellen und Nervenfasern der Netzhaut. Nicht alle Informationen, die das Auge aufnimmt, können so an das Gehirn weitergegeben werden. Das Gesichtsfeld des Patienten wird eingeschränkt. Die Schäden sind irreparabel; eine medizinische Behandlung kann nur das Fortschreiten der Krankheit verhindern und die verbliebene Sehkraft retten. In den meisten Fällen ist ein überhöhter Augeninnendruck charakteristisch für die Krankheit. Es gibt außerdem Hinweise darauf, dass die optischen Nervenfasern im Bereich der Lamina cribrosa, dem Austrittsort der Sehnerven aus dem Auge, geschädigt werden. Warum das so ist und wie das in Zusammenhang mit dem Augeninnendruck steht, ist noch nicht geklärt.

Simulation auf allen Ebenen

Um diese Fragen zu beantworten, muss man einen Schritt weiter gehen, als die medizinische Forschung es bisher tut, sagt Rafael Grytz. Dort werden – auch in Computersimulationen – bislang nur die Makrostrukturen des Auges untersucht. Doch die Mechanismen, die das Krankheitsbild Glaukom charakterisieren, laufen auf verschiedenen Längenskalen des Auges ab. Also müssen auch die mechanische Beanspruchung der Mikro-Strukturen (einzelne Nervenzellen und Kollagenfasern rund um die Lamina cribrosa) und der Meso-Ebene (Geflecht von Kollagenfasern) betrachtet werden, um zum Beispiel einen Zusammenhang zwischen einem überhöhten Augeninnendruck und der Schädigung der Nervenfasern in der Lamina cribrosa zu verstehen. Die Computersimulationen, die Rafael Grytz für seine Dissertation entwickelt hat, leisten erstmals genau das und eröffnen der medizinischen Forschung so eine ganz neue Sichtweise – mit ingenieurwissenschaftlichem Einschlag.

Auf dem Weg in die USA

Zufälle passieren auch in der Wissenschaft: Während Grytz die biomechanischen Prozesse auf den verschiedenen Längenskalen mit seinen Simulationen theoretisch beschrieb, arbeiteten Wissenschaftler in Portland, USA, experimentell an genau diesem Ansatz. Die US-Forscher wurden via Internet auf Grytz aufmerksam und haben ihn in ihre Forschungsgruppe eingeladen. Im Frühjahr wird Rafael Grytz für mindestens zwei Jahre in Portland forschen und freut sich schon, seine Arbeit nun auch einmal experimentell betrachten zu können.

Titelaufnahme

Grytz, Rafael: Computational Modeling and Remodeling of Human Eye Tissues as Biomechanical Structures at Multiple Scales, Dissertation an der Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwissenschaften der Ruhr-Universität Bochum, erschienen 2009. Die Arbeit finden Sie online unter: http://www-brs.ub.ruhr-uni-bochum.de/netahtml/HSS/Diss/GrytzRafael/diss.pdf

Weitere Informationen

Rafael Grytz, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Statik und Dynamik, Institut für Konstruktiven Ingenieurbau an der RUB, Tel.: 0234 – 32 29 058, Homepage des Lehrstuhls: http://www.sd.ruhr-uni-bochum.de

Redaktion: Sarah Ziegler