Forschung -

Karlsruher Institut für Technologie Neue Methode: Vorhofflattern frühzeitig erkennen

Forscher haben eine Methode entwickelt, Vorhofflatterpfade frühzeitig zu erkennen und individuelle Risiken abzuschätzen. Hierfür entsteht eine digitale Kopie des Herzens bis hin zum Ionenkanal.

Digitale Simulationen von Organen ermöglichen, die Entstehung von Krankheiten zu erforschen und Therapien maßzuschneidern. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickeln Forscher Computermodelle des Herzens vom Ionenkanal über Zellen und Gewebe bis zum Organ. Sie simulieren physiologische und pathologische Prozesse und entwerfen personalisierte Modelle, um das individuelle Risiko von Herzrhythmusstörungen, wie Vorhofflattern, und die Wirkung von Therapien abzuschätzen.

Denn wie hoch das Risiko eines Patienten ist, beispielsweise atypisches Vorhofflattern zu entwickeln, ließ sich bisher nicht zuverlässig untersuchen. Die Forscher des KIT, der Medizinischen Klinik IV des Städtischen Klinikums Karlsruhe sowie der Medizinischen Fakultät der Universität Freiburg und des Universitäts-Herzzentrum Freiburg – Bad Krozingen haben nun eine Methode entwickelt, die dort ansetzt.

Früherkennung durch personalisierte Computermodelle

Wie die Wissenschaftler in der Zeitschrift "Frontiers in Physiology" berichten, ermöglichen personalisierte Computermodelle, sämtliche Pfade zu identifizieren, entlang derer die atypischen, kreisende elektrischen Erregungen auftreten können. „Unsere Modelle beziehen anatomische, elektrophysiologische und pharmakologische Kriterien ein“, erklärt Dr. Axel Loewe, Leiter der Arbeitsgruppe "Herzmodellierung" am Institut für Biomedizinische Technik des KIT. Auch die Wirkung von Therapien wie Katheterablation oder Medikamenten lässt sich so vorab individuell einschätzen.

Vorhofflatterpfade

Individuelle Risiken abschätzen

Neben der Simulation grundlegender Prozesse befasst sich die Arbeitsgruppe auch mit personalisierten Modellen, die die persönliche Anatomie, wie Größe und Form der Vorhöfe, eines Patienten erfassen. Hierfür nutzen die Forscher bildgebende Verfahren wie die Magnetresonanztomografie. Bei der Einbeziehung der per Elektrokardiogramm (EKG) aufgezeichneten elektrischen Aktivität des Herzens arbeitet die Gruppe eng mit der ebenfalls am KIT angesiedelten Arbeitsgruppe "Bioelektrische Signale" unter Leitung von Prof. Olaf Dössel zusammen.

Perfekt kontrollierbare Umgebung für Experimente

Diese Arbeit demonstriert laut KIT die Vorteile mathematisch simulierter Organe für die Medizin: „Computermodelle bieten eine perfekt kontrollierbare Umgebung für Experimente“, erklärt Loewe. „So lassen sich einzelne Änderungen simulieren und ihre Folgen für das Gesamtsystem berechnen.“ Die Modelle ergänzen klassische Methoden wie Zell- und Tierexperimente und ermöglichen, neue Therapien ohne Risiko für den Menschen zu testen.

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