Vor der Operation kommt die Risiko-Prognose

Die Gesetze der Mechanik will ein amerikanisch-österreichisches Forschungsprojekt auch auf den Menschen anwenden

Hüften, Prothesen, Herzschrittmacher - der menschliche Körper macht bereits an vielen Stellen Platz für maschinelle Ergänzungen. Zur Konstruktion von originalgetreuen Ersatzeilen gehört zuvor eine genaue Erforschung des jeweiligen (menschlichen) Systems. Aber nicht nur Körperteile oder Organteile werden erforscht, um diese so optimal wie möglich zu ersetzen oder zu ergänzen, sondern auch Krankheitsverläufe.

Ein Projekt der US-amerikanischen National Institutes of Health (NIH) beschäftigt sich gemeinsam mit dem Institut für Biomechanik an der TU Graz und anderen Universitäten mit krankhaften Erweiterungen von Blutgefäßen, also von Arterienaneurysmen. Für die genaue Vorhersage des Krankheitsverlaufs haben sich die Forscher und Forscherinnen die Entwicklungen eines Simulationswerkzeuges in Form eines Berechnungssystems für die Belastbarkeit von Arterien zum Ziel gesetzt.

Lebensbedrohliche Gefahr

Die häufigste Ursache eines Aneurysmas liegt in einer Gefäßwanderkrankung. Die lebensbedrohliche Gefahr eines Arterienaneurysmas besteht darin, dass es - erreicht es einen bestimmten Dehnungsgrad - reißen und somit durch innere Blutungen akute Lebensgefahr bestehen könnte.

Die Simulation von Arterienaneurysmen soll eine Analyse und somit eine genaue Vorhersage des Krankheitsverlaufs ermöglichen. Ein operativer Eingriff wird bei Arterienaneurysmen ab einem Durchmesser von etwa 5,5 Zentimeter durchgeführt. Aneurysmen kommen alles andere als selten vor. Sie werden oft auch erst zufällig im Rahmen von Routineuntersuchungen entdeckt. Ob die Gefahr besteht, dass ein Aneurysma reißt und wie groß diese Gefahr ist, "hängt aber natürlich von verschiedenen Faktoren ab", so Gerhard H. Holzapfel, der das für vier Jahre angelegte Projekt am Institut für Biomechanik leitet. Ein entdecktes Aneurysma muss auf seine Beschaffenheit genau kontrolliert werden. Wie dick ist die Wand des vergrößerten Gefäßes? Wie stabil ist es oder hat der oder die PatientIn einen hohen Blutdruck? Das sind nur einige Fragen unter vielen, die vor dem riskanten Eingriff geklärt werden müssen. Denn: Nicht jedes Aneurysma muss reißen.

Fokus auf mechanische Belastbarkeit

Die Forschung an dem Simulationswerkzeug soll bei der Frage, ob eine Operation nötig ist oder nicht, weiterhelfen. Somit besteht der Fokus der Arbeit des Instituts für Biomechanik in der Berechnung der mechanischen Belastbarkeit, sowohl von erkrankten als auch von gesunden Arterienwänden.

Das von der TU Graz in Zusammenarbeit mit anderen Instituten und Universitäten (Stanford, Pittsburgh und Texas A&M) entwickelte Simulationstool wäre das erste dieser Art. Das Simulationswerkzeug soll nämlich den Krankheitsverlauf auf verschiedenen Ebenen simulieren. Die Gefäßwandbeschaffenheit, das Wachstum des Aneurysmas und auch die Blutströmung soll nachgeahmt werden. Das Simulationstool soll somit jegliche Faktoren berücksichtigen - biologische, mechanische und chemische - um so feststellen zu können, ob ein operativer Eingriff wirklich nötig ist oder nicht.

Frei verfügbar

"Damit nicht jeder das Rad neu erfinden muss, wollen wir eine Plattform schaffen, auf die jeder zugreifen und aufbauen kann", so Holzapfel. Das Ergebnis der Forschungsarbeit soll somit als Open Source-Tool zur Verfügung gestellt werden. Das Berechnungssystem soll durch diese kostenlose Verfügbarkeit zur Ausbildung von MedizinerInnen ebenso wie zu einem besseren Verständnis der Erkrankungen beitragen. (beaha, derStandard.at, 1.4.2009)