Das virtuelle Herz verändert das Verständnis des globalen Gesundheitszustand
Forschung präsentiert immer wieder neue Wunder: das neueste, das mit modernster Technologie entwickelt wurde, ist ein virtuelles Herz, das neue Informationen über eine der weltweit häufigsten Herzerkrankungen offenbaren kann. Forscher an der Fakultät für Physik und Astronomie der Universität Manchester haben ein erweitertes Rechenmodell eines anatomisch korrekten Schafherzens entwickelt. Dazu wurden sehr dünne Scheiben des Herzens genommen, sie wurden in 2D abgebildet und dann mit Hilfe eines Computerprogramms zu einem 3D-Modell gerendert. Die Rekonstruktion umfasst Details der komplexen Faserstruktur des Gewebes und die Segmentierung der Vorhöfe des Herzens in bekannte distinktive atriale Regionen. Einzelzellmodelle, die Informationen über die elektrische Aktivität in verschiedenen atrialen Teilregionen des Herzens berücksichtigen, wurden dann in das Modell integriert. Das virtuelle Herz wurde zur Untersuchung des Vorhofflimmerns (AF) verwendet. Professor Henggui Zhang, der die Studie leitete, erklärt, warum Vorhofflimmern untersucht werden sollte: "Vorhofflimmern (AF) betrifft etwa 1,5% der Weltbevölkerung. Im Vereinigten Königreich wurde diese Erkrankung, die eine unregelmäßige Herzfrequenz verursacht, bei mehr als 500.000 Personen diagnostiziert. Sie ist auch dafür bekannt, das Risiko und die Schwere eines Schlaganfalls zu erhöhen. Trotz ihrer Prävalenz ist nur sehr wenig über die Ursachen von AF bekannt. Wir hofften, unser Modell würde uns erlauben, die Mechanismen dieser Erkrankung zu verstehen und zu besseren Therapien beizutragen." Vorhofflimmern tritt auf, wenn abnormale elektrische Impulse plötzlich in den oberen Kammern des Herzens auftreten. Diese Impulse überschreiben den natürlichen Schrittmacher des Herzens, der den Rhythmus nicht mehr kontrollieren kann. Dies desynchronisiert die Kontraktion des Herzmuskels und senkt die Effizienz und Leistung. Professor Zhang und sein Team konzentrierten sich darauf, den Auslösers des Vorhofflimmerns zu untersuchen, sie simulierten erratische elektrische Wellen, die durch die Vene und das umliegende Vorhofgewebe flossen. Dann untersuchten sie die Auswirkungen auf den Rest des Herzens. Sie folgerten, dass die regionalen Unterschiede in der elektrischen Aktivität im Herzgewebe, die sogenannte elektrische Heterogenität, der Schlüssel für das Vorhofflimmern ist. Der größte elektrische Unterschied lag zwischen der Lungenvene und dem linken Vorhof. Dies könnte erklären, warum die Region der Lungenvene eine häufige Quelle von unregelmäßigem Herzschlag sein kann. Professor Zhang sagt: "Diese Studie hat zum ersten Mal die individuelle Rolle der elektrischen Heterogenität und der Faserstruktur bei der Initiierung und Entwicklung von Vorhofflimmern ermittelt. Es war bisher nicht möglich, den Beitrag der beiden separat zu studieren, aber mit unserem Rechenmodell waren wir in der Lage, klar zu sehen, dass elektrische Heterogenität und Faserstruktur berücksichtigt werden müssen, wenn die Behandlungsstrategien für Vorhofflimmern gestaltet werden müssen." Der nächste Schritt für Professor Zhang und sein Team ist es, einen Weg zu finden, um die elektrische Leitfähigkeit in bestimmten Herzregionen besser gegen Vorhofflimmern zu schützen. Sie wollen das virtuelle Herz auch dazu verwenden, ein tieferes Verständnis des Vorhofflimmerns zu gewinnen und ihre Erkenntnisse zur Entwicklung von wirksameren Therapien anzuwenden. Professor Zhang sagt abschließend: "Wir sind von dem Potenzial unseres virtuellen Herzens begeistert, das dieses für die Erforschung dieses unglaublich komplexen Organs eröffnet. Durch die Zusammenführung von Physik und Biologie hoffen wir, einige der offenen Fragen über Vorhofflimmern aufzuklären - eine sich häufende, da die Menschen immer länger leben."Weitere Informationen sind abrufbar an der: The University of Manchester http://www.manchester.ac.uk/
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Vereinigtes Königreich