Maschinenbauer machen Herzfehler sichtbar

Eine Forschungskooperation zwischen Medizintechnikern der Leibniz Universität Hannover und Kinderkardiologen der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) hat die Erforschung von Herzfehlern einen Schritt vorangebracht: Herzkammern, Arterien und Vorhöfe neun Tage alter Hühnerembryoherzen lassen sich jetzt hochdetailliert dreidimensional darstellen. Das Forschungsergebnis überzeugte auch die renommierte amerikanische Kardiologie-Fachzeitschrift „Circulation“, die die Ergebnisse kürzlich veröffentlichte.

Begonnen hatte die Zusammenarbeit 2007 auf ungewöhnliche Weise. Bei einem Tag der offenen Tür im Produktionstechnischen Zentrum (PZH) zeigte Diplom-Ingenieur Christian Klose, heute Leiter des Bereichs „Biomedizintechnik und Leichtbau“ am Institut für Werkstoffkunde, den Oberschenkelknochen einer Maus als dreidimensionale, bewegbare Darstellung.

Die Daten dafür kamen aus dem Mikro-Computertomographen des Instituts. Dieses Mikro-CT kann Strukturen sichtbar machen, die bis zu zehn Mikrometer, also ein hundertstel Millimeter, klein sind. Unter den Zuschauern war Talât Mesud Yelbuz, Privatdozent für Kinderkardiologie an der MHH. Nach der Vorführung fragte er, ob es vorstellbar sei, mit diesem CT auch Weichgewebe darzustellen. Er wollte die Herzen von Hühnerembryos gern detaillierter zeigen, als es bis dahin möglich war. Da Hühnerherzen sich ähnlich entwickeln wie beim Menschen, wird an ihnen unter anderem erforscht, wie bestimmte Herzfehler entstehen.

„Es ist nicht üblich, ein CT ohne Kontrastmittel für Weichgewebe einzusetzen – die Röntgenstrahlung wird fast gar nicht absorbiert, deshalb sieht man praktisch nichts“, erklärt Klose das Problem. Und: „Die Außenhaut der neun Tage alten Hühnerherzen ist sogar dünner als zehn Mikrometer. Wir waren also im untersten Bereich der Kontraste und mussten sie noch dazu in absolut höchster Auflösung darstellen.“ Klose hätte die Frage des Kardiologen also durchaus verneinen können – tat es aber nicht. Stattdessen machten sich die beiden Wissenschaftler und ihre Teamkollegen daran, nach Wegen zu suchen, um die embryonalen Herzen so zu präparieren, dass sie im CT darstellbar sind.

Schließlich fanden sie an der Uniklinik in Göttingen unter Leitung von Dr. Jörg Männer Experten, die eine sogenannte überkritische Trocknung vornehmen konnten. Dieses Verfahren zur schonenden Abtrennung von Flüssigkeiten aus Feststoffen war notwendig, weil durch das Blut, das sich in den Herzkammern befand, die inneren Strukturen der Anatomie nicht erkennbar gewesen wären. „Jetzt mussten wir nur noch die Grenzen des Mikro-CT in jeder Hinsicht entsprechend ausreizen“, beschreibt Klose.

Das Ergebnis ist bestechend: Auf dem Bildschirm lassen sich die Details der gesunden und kranken neun Tage alten Hühnerembryoherzen jetzt hochdetailliert dreidimensional darstellen. Dr. Christoph M. Happel, ebenfalls Wissenschaftler in der Pädiatrischen Kardiologie der MHH, hat aus den Daten stereoskopische Videos erzeugt, die so plastisch wirken, als könne man darin spazieren gehen.

Hinweis an die Redaktion:
Für weitere Informationen steht Ihnen Dipl.-Ing. Christian Klose vom Institut für Werkstoffkunde der Leibniz Universität Hannover unter Telefon +49 511 762 4328 oder per E-Mail unter klose@iw.uni-hannover.de gern zur Verfügung.