Herz­mo­del­le wei­sen den Weg

Mit Drei­di­men­sio­na­lem am PC sol­len The­ra­pi­en er­folg­rei­cher wer­den

Pforzheimer Kurier - - WISSENSCHAFT - Von un­se­rer Mit­ar­bei­te­rin Bet­ti­na Hah­ne-Wald­scheck

Karls­ru­he. In der mo­der­nen Herz­dia­gnos­tik müs­sen kom­plex zu­sam­men­spie­len­de Sym­pto­me be­rück­sich­tigt wer­den, die Aus­wer­tung der vor­han­de­nen Da­ten­men­ge wird für ei­nen Arzt im­mer schwie­ri­ger. Hier hilft die Me­di­zin­tech­nik, Kennt­nis­se aus dem Be­reich der Tech­nik mit me­di­zi­ni­schem Wis­sen zu ver­bin­den. Olaf Dös­sel ist Di­rek­tor des In­sti­tuts für Bio­me­di­zi­ni­sche Tech­nik am KIT und hat sich mit sei­nem Team auf die Mo­del­lie­rung des Her­zens am Com­pu­ter so­wie die Aus­wer­tung sei­ner elek­tri­schen Si­gna­le spe­zia­li­siert – und gilt in die­sem Fach­ge­biet welt­weit als ei­ner der wichtigsten Ex­per­ten. Me­di­zi­ner sol­len so im Vor­feld die op­ti­ma­le The­ra­pie tes­ten kön­nen.

„Ob ei­ne The­ra­pie bei ei­nem Herz­pa­ti­en­ten wirkt, weiß der Arzt manch­mal erst, wenn er sie aus­pro­biert hat – nach dem Prin­zip Ver­such und Irr­tum“, er­klärt der pro­mo­vier­te Phy­si­ker, der seit 20 Jah­ren als Pro­fes­sor am KIT lehrt und da­vor 15 Jah­re am Phi­lips For­schungs­la­bo­ra­to­ri­um in Ham­burg tä­tig war. „Mit un­se­ren Com­pu­ter­mo­del­len wird man im Vor­feld vor­aus­sa­gen kön­nen, ob ei­ne Be­hand­lung Er­folg ha­ben wird oder nicht.“

Wie kann man et­was Or­ga­ni­sches, wie das mensch­li­che Herz, mit dem Com­pu­ter be­rech­nen und ab­bil­den? Dös­sel: „Das Herz wird durch elek­tri­sche Si­gna­le ge­steu­ert, die das Herz sel­ber er­zeugt. Na­tri­um-, Ka­li­um- und Cal­ci­um­Io­nen sor­gen da­für, dass die Herz-Zel­len elek­tri­sche Span­nun­gen auf- und ab­bau­en. Das al­les sind Vor­gän­ge, die viel mit Phy­sik, Che­mie und Elek­tro­tech­nik zu tun ha­ben.“Hin­ter der Mo­del­lie­rung ei­nes Her­zens ste­cken enor­me Re­chen­leis­tun­gen und 20 Jah­re For­schung, die noch lan­ge nicht zu En­de ist. Die Ana­to- mie des Her­zens ist halt hoch­kom­plex: Vier Kam­mern, vier Klap­pen, die Zu­und Ab­flüs­se, die Herz­kranz­ge­fä­ße und die Pump­be­we­gun­gen.

Die For­scher er­stel­len ih­re drei­di­men­sio­na­len Mo­del­le aus vor­lie­gen­den CT-, MRT- oder Ul­tra­schall-Da­ten­sät­zen mit­tels selbst ent­wi­ckel­ter Bild­ver­ar­bei­tungs­soft­ware.

Dös­sel: „Je mehr Pa­ti­en­ten-Da­ten wir ha­ben, des­to bes­ser un­ser Mo­dell, und des­to bes­ser kön­nen wir be­rech­nen, wie das Herz auf ver­schie­de­ne Be­hand­lun­gen re­agie­ren wird.“

Er zeigt auf ein vir­tu­el­les Herz am Bild­schirm, das die Herz­rhyth­mus­stö­run­gen ei­nes Pa­ti­en­ten am städ­ti­schen Kli­ni­kum Karls­ru­he vi­sua­li­siert. „Wir ar­bei­ten dort mit Pro­fes­sor Claus Sch­mitt und dem Ober­arzt Ar­min Luik zu­sam­men. Sie sen­den uns die Da­ten der Pa­ti­en­ten, wir mo­del­lie­ren das Herz ent­spre­chend, so dass der Arzt er­kennt, wo die Stö­run­gen vor­lie­gen.“

Herz­rhyth­mus­stö­run­gen wer­den häu­fig mit Ka­the­ter-Abla­ti­on be­han­delt, das heißt, der krank­haf­te Er­re­gungs­herd wird mit ei­nem elek­tro­phy­sio­lo­gi­schen Herz­ka­the­ter ver­ödet. Doch bis­her sind nur 60 Pro­zent der Be­hand­lun­gen er­folg­reich, weil der Arzt nicht im­mer die rich­ti­ge Stel­le trifft. Hin­zu kommt, dass die Abla­ti­on mit zwei bis drei St­un­den ein zeit­auf­wen­di­ges Ver­fah­ren ist, da die Me­di­zi­ner lan­ge brau­chen, um die für die Ver­ödung in­fra­ge kom­men­de Stel­le aus­fin­dig zu ma­chen. Dös­sel: „Das wird mit un­se­rem Com­pu­ter­mo­dell spä­ter in ein paar Mi­nu­ten ge­hen. Ziel für die Zu­kunft ist es, dass der Pa­ti­ent in die Kli­nik kommt, man mit­hil­fe ei­nes Com­pu­ters gleich sein Herz ab­bil­det und dann sa­gen kann, an wel­cher Stel­le die Abla­ti­on statt­fin­den soll. Der Be­hand­lungs­er­folg wird viel hö­her sein als heu­te“. In drei Jah­ren soll die ers­te kli­ni­sche Stu­die da­zu lau­fen.

Im Mo­ment noch wer­den die Pa­ti­en­ten-Da­ten des städ­ti­schen Kli­ni­kums ge­nutzt, um das di­gi­ta­le Herz­mo­dell im­mer bes­ser ma­the­ma­tisch zu be­schrei­ben. Noch dau­ert es et­wa ei­ne Wo­che, um ein in­di­vi­du­el­les Pa­ti­en­ten­herz ab­zu­bil­den.

Auch mit dem Uni-Kli­ni­kum Mann­heim läuft ein Pro­jekt. „Mit den Me­di­zi­nern dort er­for­schen wir ven­tri­ku­lä­re Ta­chy­kar­di­en“, das sind Rhyth­mus­stö­run­gen in den Herz­kam­mern. Ein wei­te­res Pro­jekt be­fasst sich zu­sam­men mit der Uni Bo­lo­gna mit Dia­ly­se­pa­ti­en­ten. „Wir ver­su­chen her­aus­zu­fin­den, war­um so vie­le Dia­ly­se­pa­ti­en­ten an Herz­rhyth­mus­stö­run­gen lei­den. Wenn wir es ver­ste­hen, kön­nen wir auch et­was da­ge­gen tun.“

Und was ist mit Me­di­ka­men­ten? Las­sen die sich auch an den Herz­mo­del­len tes­ten. Dös­sel: „Ja, aber das ist eher ein Spe­zi­al­ge­biet der For­scher an der Uni­ver­si­ty of Ox­ford. Wir tau­schen uns auf Fach­ta­gun­gen aus.“

Olaf Dös­sel be­rech­net Herz­re­ak­ti­on vor­aus

OLAF DÖS­SEL will den Be­hand­lungs­er­folg bei Herz­the­ra­pi­en er­hö­hen. Fo­to: bhw

Newspapers in German

Newspapers from Germany

© PressReader. All rights reserved.