Nicht-invasive Methoden der Hirndruckmessung
Die derzeitigen Methoden zur Messung des ICP sind alle invasiv, haben eine geringe Genauigkeit und bergen das Risiko einer Kreuzinfektion. Das von der EU finanzierte Projekt MICP entwickelte eine neuartige, nicht-invasive Technik, die Engineering-Techniken auf Basis des deformierten Schädels in Korrespondenz mit der ICP-Fluktuation verwendet. Die Forscher adaptierten das Hohlkugelmodell und entwickelten und validierten ein 3D-Finite-Elemente-Modell, um die Mechanismen der Verformung des menschlichen Schädels bei sich änderndem ICP zu untersuchen. Die Finite-Elemente-Software berücksichtigte, dass die Schädelhöhle aus Schädel und der dünnwandigen Dura Mater besteht. Rekonstruktionen des Modells wurden mithilfe von Multi-CT oder MRT-Scan-Technologie durchgeführt. Um festzustellen, ob das Gewebefluidelement sowohl im kompakten als auch im spongiösen Knochen einen Einfluss auf die Viskoelastizität hat, untersuchte MICP die Mikrostruktur von Schweineschädelknochen. Die Ergebnisse des Modells aus elektronischer Scanning-Mikroskopie und anschließender Fluid-Fest-Wechselwirkung zeigten, dass die interstitielle Flüssigkeitsströmung die Verformung des Schädelknochens im Kanalbereich beeinflusste. Zunächst wurde die Arbeit zur Veröffentlichung in vier hochrangigen Peer-Review-Zeitschriften eingereicht. Das Forschungsteam untersuchte die Materialeigenschaften von Schädelknochen und Gehirn und ihre Auswirkungen auf die Viskoelastizität als Reaktion auf erhöhte ICP im Laufe der Zeit. Es stellte sich heraus, dass der Faktor Zeit-zu-Abgabe den Elastizitätsmodulus und den Enddruck in den Proben signifikant erhöhte. Darüber hinaus war der Elastizitätsmodulus des Monolayer-Kompaktknochens etwa 2,5-mal so groß wie der des Spongiosa-Knochen. Durch Tuning eines dynamischen mechanischen Analysetestgeräts, das normalerweise für Knochen verwendet wird, testeten sie auch die Materialeigenschaften des Hirngewebes für das ganze Gehirn. Aus der Modellierung und der funktionellen Bildgebung verfügt das MICP-Projekt über Daten, die aktuelle Therapien bei Patienten mit intrakraniellen Interventionen optimieren können. Das Team setzte neue Ansätze und Techniken um, erforschte neue Targets und definierte neue Krankheitspopulationen und brachte damit klinische und finanzielle Vorteile. Da die häufigste Todesursache bei neurochirurgischen Patienten ein erhöhter ICP ist, werden die Ergebnisse von MICP die Überlebensraten der Patienten deutlich verbessern. Und da die Methode nicht-invasiv ist, werden darüber hinaus Kosten und Erholungszeit reduziert, begleitet von einer Zunahme des Wohlbefindens des Patienten.
Schlüsselbegriffe
Intrakranieller Druck, Schädel, MICP, Knochen, Viskoelastizität
