Computermodelle für kleine Herzpatienten

Moderne Medizintechnik für Herzkinder

Forscher am Computer

Am Universitätsklinikum Bonn werten Christian Winkler und Dr. Ulrike Herberg Ultraschallbilder der 3D Echokardiographie aus

Kardiologen und Ingenieure arbeiten Hand in Hand

Um das Leben von Kindern, die mit einem schweren Herzfehler zur Welt kommen, zu retten, bleibt den Kinderherzspezialisten keine Wahl: Sie müssen operieren. Doch jede Herz-OP eines wenige Wochen oder Monate alten Kindes birgt viele Risiken. Deshalb planen die Kinderherzchirurgen jeden Eingriff so minutiös sie möglich. Sie bereiten sich auf alle Eventualitäten vor. Jedes Team hat einen Plan B, bevor es den Operationssaal betritt.

Woran wir forschen

Um die Operation individuell zu planen und Ergebnisse vorauszuberechnen, können Computer helfen. Dazu forschen die kinderherzen. Sie unterstützen Kinderkardiologen und Ingenieure, die Computermodelle entwickeln, um das Herz und das Kreislaufsystem der kleinen Patienten abzubilden. Diese Modelle sollen den Blutkreislauf nachstellen und so Operationsergebnisse am Computer simulieren. Der Vorteil: Behandlungen können präziser geplant werden, ohne die kleinen Patienten zu belasten. Auch der Einfluss von Medikamenten ließe sich berechnen.

Um die Computermodelle zu erstellen, sind Bilder von Herz und Gefäßen notwendig. Dazu nutzen die Wissenschaftler das schonende Ultraschallverfahren der 3D Echokardiographie. Herzkindern wie Moritz kann durch die neue Technik zukünftig hoffentlich besser geholfen werden. Mit Hilfe der Bilddaten stellen die Forscher ein Herzschema nach, das zusätzlich zur Anatomie des Herzens wichtige Informationen über kritische Bereiche wie beispielsweise verengte Blutgefäße liefert. Auf Hochleistungsrechnern werden Geschwindigkeit und Druck des Blutes zu möglichst genau berechnet.

Phantome aus dem Labor

Herzkind Moritz mit seinem Vater

Herzkindern wie Moritz kann durch die neue Technik zukünftig hoffentlich besser geholfen werden

Jedes Computermodell muss überprüft werden. Was bringt es? Wie gut stimmen die Berechnungen mit den realen Verhältnissen überein? Um ihr Modell zu validieren, vergleichen die Wissenschaftler ihre errechneten Daten mit gespeicherten Daten aus aktuellen Studien. Außerdem planen sie, im Labor physikalische Phantome des kindlichen Herzkreislaufsystems zu konstruieren. Daran können die entwickelten Methoden getestet werden – ganz ohne Risiko für die kleinen Patienten.

Logo kinderherzenEin angeborener Herzfehler ist ein schweres Schicksal. Moderne Medizintechnik kann dieses Schicksal mildern. Bitte helfen Sie!

kinderherzen-Forschung

Gemeinsam für die Herzkinder
An diesem Projekt arbeiten Fachleute zweier Hochschulen zusammen. Sie kommen aus dem Institut für Angewandte Medizintechnik (AME) der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) Aachen und aus der Abteilung für Kinderkardiologie des Universitätsklinikums Bonn. Das AME forscht seit über 35 Jahren auf dem Gebiet der kardiovaskulären Technik. Für das aktuelle Projekt stellt es Rechnerressourcen und Expertenwissen zur Verfügung. Die Datenerfassung und Auswertung findet am Universitätsklinikum Bonn statt.

Forschungsziele auf einen Blick:

  • Entwicklung von Computermodellen, die das Herz und das Kreislaufsystem der kleinen Patienten abbilden
  • Erstellung virtueller Herzschemata, die zusätzlich zur Anatomie über kritische Bereiche wie verengte Blutgefäße informieren
  • Simulation von Operationen am Computer, um Ergebnisse vorauszuberechnen
  • Geringeres Operationsrisiko vor allem für Kinder mit besonders schweren Herzfehlern, die mehrmals operiert werden müssen (z.B. Kinder mit Hypoplastischem Linksherzsyndrom)
  • Bessere Chancen der Herzkinder auf ein unbeschwertes Leben

Daten und Fakten

Ausführlicher Titel Entwicklung von patienten-individuellen, computergestützten Strömungsmodellen für herzkranke Kinder
Projekt-Nr. W-BN-011/2017 KH BN
Standort Universitätsklinikum Bonn und RWTH Aachen
Laufzeit Februar 2018 bis Januar 2020
Kosten 194.900 Euro
Portrait Christian Winkler

kinderherzen-Experte
Christian Winkler

Die Medizintechnik hat in den vergangenen Jahren sehr große Fortschritte gemacht. In Zukunft könnten Computermodelle dabei helfen, Behandlungen und Operationen noch individueller als bisher zu planen. Das würde die Behandlungsrisiken für kleine Herzpatienten deutlich senken.

Abteilung für Kinderkardiologie des Universitätsklinikums Bonn

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