Artikel bewerten
(0 Stimmen)
Mittwoch, 26 März 2014 07:20

Blackbox war gestern: Realitätsnahe Simulation von Blutfluss in der Leber

Fachleute des Fraunhofer-Instituts für Bildgestützte Medizin (MEVIS) in Bremen unter der Leitung von Prof. Tobias Preusser haben gemeinsam mit dem Lehrstuhl für Experimentelle Molekulare Bildgebung des Universitätsklinikums Aachen und Bayer Technology Services aus Leverkusen im Rahmen des EU-Projekts "Virtual Liver Networks" ein Programm entwickelt, das Blutströme und Stoffwechselprozesse in der Leber realitätsnah simulieren kann.

Zur Computersimulation wurde eine Leber in rund 50.000 virtuelle Würfelchen unterteilt. Bislang wurde bei Simulationen in pharmakokinetischen Untersuchungen das Organ als eine einzige „Blackbox“ abgehandelt. „Unser Verfahren kann erstmals simulieren, was im Inneren des Organs tatsächlich passiert", so Preusser in der heute veröffentlichten Pressemitteilung. Beim Menschen fließen pro Stunde rund 90 Liter Blut durch das Organ. Um im Detail simulieren zu können, wie dieses Blut durch die Leber strömt und wie die in ihm enthaltenen Wirkstoffe reagieren, gingen die Forscher allerdings bislang noch von einem hochaufgelösten 3D-Bild eines Mäuseorgans aus. Als nächstes soll jedoch eine menschliche Leber simuliert werden.

Auf der Basis dieser Bilddaten rekonstruieren sie zunächst die präzise Struktur des fein verästelten Gefäßsystems. Um die Rechenzeit in einem vertretbaren Rahmen zu halten, wurde in jedem Würfelchen das Verhalten von mehreren tausend Zellen zusammengefasst. Zur Datenunterstützung können die Forscher auf eine reichhaltige Datenbasis aus der biomedizinischen Forschung zurückgreifen, die das Stoffwechselverhalten von Leberzellen beschreibt. Blutströme und Stoffwechselreaktionen auf Medikamente, z.B. bei Leberverfettung oder Leberschädigung konnten auf diese Weise detailliert am Bildschirm verfolgt werden.

Die Forscher haben ihre Entwicklung im „PLOS Computational Biology“ veröffentlicht.

Originalpaper:
Schwen LO, Krauss M, Niederalt C, Gremse F, Kiessling F, et al. (2014): Spatio-Temporal Simulation of First Pass Drug Perfusion in the Liver. PLoS Comput Biol 10(3): e1003499. http://dx.doi.org/10.1371/journal.pcbi.1003499

Quelle: http://www.innovations-report.de/html/berichte/medizintechnik/virtueller-blutfluss.html