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Allianz zwischen Wissenschaft und Industrie bringt Herzfunktionsbewertung voran

In der Medizin müssen Herz-Kreislauf-Erkrankungen vordringlich behandelt werden. Deshalb werden neue, prüfbare Werkzeuge zur integrierten Beurteilung der Herzfunktion gebraucht. Ein europäisches Forschungsteam hat nun bildgestützte Messungen und die Modellierung der Physiologie des Herzens kombiniert, um die Diagnostik in der Klinik zu verbessern.

Gesundheit

Erfolg in der Entwicklung medizinischer Technologien ist untrennbar mit einer engen Zusammenarbeit zwischen Forschung und Industrie, in der Menschen Ideen in Produkte umsetzen, und der Klinik verbunden, wo diese Systeme in die Praxis umgesetzt werden. Diese Zusammenarbeit stellt angesichts der verschiedenen Arbeitsumgebungen und der unterschiedlichen Kommunikationssprache der einzelnen Gruppen von Fachleuten oft eine echte Herausforderung dar.

Wissenschaft und Industrie kooperieren bei Entwicklung neuartiger Werkzeuge

Innerhalb des Projekts CardioFunXion arbeiteten Hochschulforschung, Klinik und Bildgebungssektor vereint an der Entwicklung der nächste Generation von Herzanalysewerkzeugen, um dieses Problem in den Griff zu bekommen. Dem Konsortium gehörten das Großunternehmen für medizinische Bildgebung Philips, die Universität Pompeu Fabra und das klinische Krankenhaus in Barcelona, Spanien, sowie das Centre Hospitalier et Universitaire de Caen und das INRIA in Frankreich an. Das Projekt bildete die Nachwuchsforscherinnen und -forscher mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen sowohl in der Welt der akademischen Forschung als auch im industriellen Umfeld aus und verschaffte ihnen eine ganzheitliche Sicht auf die multidisziplinäre Forschung. „Die Idee bestand darin, einen Werkzeugkasten zusammenzustellen, der Bilder vom Herzen in Informationen umwandeln kann, die dem ärztlichen Personal in der Klinik bei der Interpretation der Herzfunktion und der Vorabdiagnose hilfreich sind“, erklärt Projektkoordinator Bart Bijnens.

CardioFunXion-Forschung zur Physiologie des Herzens

CardioFunXion wandte verschiedene Forschungsprojekte zur longitudinalen Bewertung der Herzfunktion sowie zur Fusion heterogener Messungen in physiologisch plausible Darstellungen an. Das Team arbeitete außerdem an offenen Referenzdatenbanken und neuartigen Ansätzen der evidenzbasierten Klassifizierung der Ätiologie der Herzinsuffizienz. Der Forschungsnachwuchs sammelte bei der Arbeit in den verschiedenen Umgebungen Erfahrungen, dank derer es gelang, neuartige Algorithmen für die Bild- und Dateninterpretation zwecks Herzfunktionsbewertung zu entwickeln. Paradebeispiel ist ein Werkzeug zur Modellierung der Physiologie des Herzens, das Genauigkeit und Rechenzeit genau aufeinander abstimmt und auf Ultraschallbilder zurückgreift. In der Klinik kann dieses Simulationswerkzeug in Echtzeit zum Einsatz kommen, womit das Warten auf lange Berechnungen vermieden wird, die den Prozess normalerweise verlangsamen. Interessanterweise konnte der wissenschaftliche Nachwuchs durch die Verschmelzung heterogener Daten eine völlig neue Hypothese aufstellen, nach der Erwachsene, die wegen Plazentaproblemen mit niedrigem Geburtsgewicht geboren wurden, eine viel höhere Anfälligkeit für nachteilige Auswirkungen auf das Herz aufweisen, als sie durch Rauchen oder Fettleibigkeit zustandekommt. So mündete die Längsschnittverfolgung klinischer, zu verschiedenen Zeitpunkten gewonnener Daten in einem neuen Vorschlag in Bezug auf die Überwachung der Gesundheit von Mutter und Kind während der Geburt, insbesondere in einkommensschwachen Umgebungen. „Insgesamt können wir durch den Vergleich der verfügbaren Informationen über die Herzfunktion und ihre Entwicklung im Zeitverlauf negative Auswirkungen besser vorhersagen sowie geeignete Interventionen zu deren Prävention vorschlagen“, betont Bijnens.

Auswirkungen des Projekts und Aussichten für die Zukunft

Die Forscherinnen und Forscher von CardioFunXion haben mit Erfolg neue Ansätze für Informationsanalyse und -management ungelöster klinischer Fragen entwickelt. Insgesamt haben die konzipierten Werkzeuge sowie der klinische Einblick in Herzprobleme neue Wege für weitere akademische, klinische und industrielle Untersuchungen bereitet. Dank des Projekts konnte außerdem ein breiteres Publikums in der Physiologie des Menschen ausgebildet werden. Die Virtuelle Sommerschule zur Physiologie des Menschen (Virtual Physiological Human Summer School,VPH) begann als Trainingsveranstaltung von CardioFunXion und wird nun vom Virtual Physiological Human Institute for Integrative Biomedical Research organisiert, einer gemeinschaftsweiten Einrichtung, die Forschende auf diesem Gebiet miteinander verbindet. In ähnlicher Weise organisierte CardioFunXion Veranstaltungen rund um das Thema „Künstliche Intelligenz in der Gesundheitsversorgung“ in Zusammenarbeit mit der Gemeinsamen Forschungsstelle der EU für fortgeschrittene Studien. „Das Gute an CardioFunXion ist, dass es allen beteiligten Partnern Möglichkeiten für die Zukunft bietet“, schließt Bijnens. Die Nachwuchsforscherinnen und -forscher verfolgen Karrieren in der Industrie oder im akademischen Bereich, während der Industriepartner das Simulationswerkzeug weiterentwickelt sowie dessen Nutzung und Anwendungen ausweitet. Die akademischen Partner setzen die Forschung auf diesem Gebiet fort, während in der Klinik die neuartigen Erkenntnisse von CardioFunXion angewandt werden, um die klinische Praxis voranzubringen.

Schlüsselbegriffe

CardioFunXion, Herzfunktion, Physiologie, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Simulatorwerkzeug

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