Computermodelle der Herzmechanik
Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind die häufigste Todesursache weltweit. Herzinfarkt oder Herzinfarkt, die Hauptgründe für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, verursachen eine oft irreparable Nekrose des Herzmuskels wegen einer fehlenden Blutversorgung. Um einen besseren Einblick in Herz-Krankheit zu erhalten kombinierte das EU-geförderte Projekt COMPCARDMECH (Computational tools for cardiac mechanics) theoretische Modellierung, neue Bildgebungsverfahren und moderne Simulationstools. Das ultimative Ziel war es, neue erfolgreiche Behandlungsstrategien zu entwerfen. Die Forscher entwickelten verschiedene Rechen-Tools, einschließlich eines Frameworks, um die Herzmechanik zu simulieren. Mit Magnetresonanzbildern von Patienten segmentierten sie die Herzkammern und erstellten patientenspezifische Modelle. Orientierungskarten von synthetischen Myofibrillen und Myosheets wurden neben einer digitalen Bildkorrelationstoolbox verwendet, um die Bewegung und Deformation des Herzens zu verfolgen. So konnten sie Daten zu Anatomie, Dehnung und Lebensfähigkeit kombinieren. Das Framework wurde zum ersten Mal angewendet, um normale menschliche myokardiale mechanische Eigenschaften abzuleiten, sowohl in der Diastole als auch in der Systole. Es trug auch zur Erstellung gesunder menschlicher Karten für myokardialen Stress bei, die für die in silico Optimierung von Herztherapien genutzt werden könnten. Wissenschaftler wendeten anschließend die Pipeline auf Patienten mit Herzinfarkt an, wodurch sie die ventrikuläre Mechanik in den Infarkt- und Grenzzonenbereichen charakterisierten. Ähnliche infarzierte ventrikuläre Modelle wurden verwendet, um die Auswirkungen von Biopolymer-Injektion zu untersuchen. Ein weiteres Framework wurde verwendet, um Herzwachstum und Umbau unter Druck oder Restspannung zu modellieren, was darauf hindeutet, dass die Restspannung für die diastolische Funktion von Vorteil war. Das gleiche Wachstumsmodell reproduzierte die wichtigsten Merkmale der Herzhypertrophie, die durch systemische Hypertonie verursacht wird, wodurch seine ursprünglichen Anwendungen erweitert werden. Der prädiktive Wert des COMPCARDMECH in silico-Tools zeigt das Potenzial auf, um quantitative personalisierte Informationen über Herzpatienten sowie entsprechende Leitlinien für die künftige Therapie zu erhalten.
Schlüsselbegriffe
Herz-Mechanik, Herzkreislauferkrankungen, Herzinfarkt, Rechenwerkzeug, Modell
