"Das Vorhofflimmern ist eine Volksseuche könnte man sagen. Es betrifft sehr, sehr viele Menschen, gerade im fortgeschrittenen Alter. Das ist nicht unbedingt tödlich, aber sehr unangenehm. Die Menschen müssen behandelt werden, und wir möchten hier die Therapie langfristig deutlich verbessern","
sagt Professor Olaf Dössel, Leiter des Instituts für Biomedizinische Technik der Universität Karlsruhe. An Vorhofflimmern leiden je nach Alter bis zu zehn Prozent der Bevölkerung, einer beunruhigenden Herzrhythmusstörung, deren Ursache oft unbekannt ist. Sie kann Embolien auslösen, und deswegen muss das Blut mit starken Medikamenten künstlich verdünnt werden. In Karlsruher Rechnern schlägt nun ein kaltes Herz, ein virtuelles Herz, das entscheidend dazu beitragen soll, diese und andere Herzprobleme zu bessern und ohne Medikamente zu heilen. Das Modell vom gesunden menschlichen Herzen sei ausgereift, es schlage so wirklichkeitsnah wie nie zuvor. Voller Stolz zeigt Olaf Dössel auf den Computermonitor:
""Das klappt für den gesunden Menschen. Dort sind wir relativ weit. Am gesunden Menschen hat man schon viel gemessen, man kann eben das Elektrokardiogramm messen an der Körperoberfläche, und man kann Messungen an Zellen machen. Und wir setzen das Ganze zusammen, und es passt einfach. Die Messdaten an den Zellen können wir durch unser mathematisches Modell richtig wiedergeben. Und mit der gleichen mathematischen Vorgehensweise können wir auch das dazugehörige Elektrokardiogramm vorhersagen und verstehen."
Die Karlsruher Biomediziner kennen nun sämtliche Algorithmen, die nötig sind, um einen gesunden Herzschlag zu simulieren. Das reicht bis hinunter auf die Ebene der reizübertragenden Ionenkanäle in den Zellen, also in den Nanobereich. Die immense Formelsammlung bildet aber auch den Millimeter- und Zentimeterbereich ab. Das ist wichtig für die Therapie, denn oft wird durch sogenannte Ablationen – das sind millimetergroße gezielte Vernarbungen von Zellen des Herzmuskels – das Vorhofflimmern komplett geheilt. Auch andere Herzkrankheiten, Herzinsuffizienz und das Risiko des plötzlichen Herztods, sollen bald modelliert werden. Medizininformatiker wollen sogar das gesamte Gefäßsystem modellieren. Olaf Dössel:
"Beim kranken Menschen sind wir jetzt noch auf der Suche. Da müssen die richtigen Parameter erst gefunden werden. Und das machen wir zusammen mit Ärzten, mit Messungen am Herzen. Es werden heute alle Patienten, die eine schwerwiegende Rhythmusstörung haben, in der Klinik untersucht mit elektrischen Messungen, die man im Herzen macht. Und diese elektrischen Messungen im Herzen, die man ohnehin jeden Tag in jeder großen Stadt mindestens einmal macht, die sind für uns der Fundus, auf dem wir aufbauen. Diese Messdaten nutzen wir jetzt, um in der näheren Zukunft ganz einem Computermodell des kranken Herzens zu kommen."
Das Computermodell verschiedener kranker Herzen allgemein ist erst der zweite Schritt. Schritt drei ist dann die auf den Patientendaten basierende Modellierung eines individuellen kranken Herzen. Um einen kleinen Eingriff mit dem Herzkatheter optimiert planen zu können, müssen die Forscher den Kardiologen mit ihren Modellen exakt zeigen, was beim einzelnen Patienten das Vorhofflimmern auslöst und das Vorhofflimmern aufrechterhält. Am Rechner werden dann so genannte Ablationslinien entworfen und in der Computersimulation ausprobiert. Dann werden im Rahmen eines kleinen Eingriffs Herzmuskelzellen an den richtigen Stellen ausgeschaltet und störende Reize für immer beseitigt. Dabei hilft heute ein innovativer Operationsroboter. Der Arzt steht nicht mehr neben dem Patienten, sondern bedient im Kontrollraum einen Joystick. Die tägliche Belastung mit Röntgenstrahlung während der Eingriffe bleibt dem Kardiologen künftig erspart. Denn starke Magnetfelder führen auf der Basis der Daten aus dem Modell den Ablationskatheter mit bislang unerreichter Präzision. Dössel:
"Patienten, die nach einem Infarkt schon einmal Herzrasen hatten, diese sind besonders gefährdet, denn dieses Herzrasen kann jedes Mal, wenn es wieder auftritt, tödlich sein. Man versucht heute, mit einem Ablationskatheter solche Rhythmusstörungen endgültig zu unterbrechen. Und wenn das mit unseren Computermodellen zuverlässig gelingen könnte, dann kann dieses Verfahren wirklich Leben retten. Man würde geschickte Linien um diese Infarktnarbe herum mit dem Ablationskatheter rein legen und auf diese Art und Weise den Patienten endgültig heilen."
Was Olaf Dössel auf der Karlsruher Tagung präsentierte wird nach nötigen retrospektiven und prospektiven Studien voraussichtlich in fünf Jahren Einzug in die Operationssäle halten, zunächst an zwei Herzzentren in Heidelberg und Hamburg.
sagt Professor Olaf Dössel, Leiter des Instituts für Biomedizinische Technik der Universität Karlsruhe. An Vorhofflimmern leiden je nach Alter bis zu zehn Prozent der Bevölkerung, einer beunruhigenden Herzrhythmusstörung, deren Ursache oft unbekannt ist. Sie kann Embolien auslösen, und deswegen muss das Blut mit starken Medikamenten künstlich verdünnt werden. In Karlsruher Rechnern schlägt nun ein kaltes Herz, ein virtuelles Herz, das entscheidend dazu beitragen soll, diese und andere Herzprobleme zu bessern und ohne Medikamente zu heilen. Das Modell vom gesunden menschlichen Herzen sei ausgereift, es schlage so wirklichkeitsnah wie nie zuvor. Voller Stolz zeigt Olaf Dössel auf den Computermonitor:
""Das klappt für den gesunden Menschen. Dort sind wir relativ weit. Am gesunden Menschen hat man schon viel gemessen, man kann eben das Elektrokardiogramm messen an der Körperoberfläche, und man kann Messungen an Zellen machen. Und wir setzen das Ganze zusammen, und es passt einfach. Die Messdaten an den Zellen können wir durch unser mathematisches Modell richtig wiedergeben. Und mit der gleichen mathematischen Vorgehensweise können wir auch das dazugehörige Elektrokardiogramm vorhersagen und verstehen."
Die Karlsruher Biomediziner kennen nun sämtliche Algorithmen, die nötig sind, um einen gesunden Herzschlag zu simulieren. Das reicht bis hinunter auf die Ebene der reizübertragenden Ionenkanäle in den Zellen, also in den Nanobereich. Die immense Formelsammlung bildet aber auch den Millimeter- und Zentimeterbereich ab. Das ist wichtig für die Therapie, denn oft wird durch sogenannte Ablationen – das sind millimetergroße gezielte Vernarbungen von Zellen des Herzmuskels – das Vorhofflimmern komplett geheilt. Auch andere Herzkrankheiten, Herzinsuffizienz und das Risiko des plötzlichen Herztods, sollen bald modelliert werden. Medizininformatiker wollen sogar das gesamte Gefäßsystem modellieren. Olaf Dössel:
"Beim kranken Menschen sind wir jetzt noch auf der Suche. Da müssen die richtigen Parameter erst gefunden werden. Und das machen wir zusammen mit Ärzten, mit Messungen am Herzen. Es werden heute alle Patienten, die eine schwerwiegende Rhythmusstörung haben, in der Klinik untersucht mit elektrischen Messungen, die man im Herzen macht. Und diese elektrischen Messungen im Herzen, die man ohnehin jeden Tag in jeder großen Stadt mindestens einmal macht, die sind für uns der Fundus, auf dem wir aufbauen. Diese Messdaten nutzen wir jetzt, um in der näheren Zukunft ganz einem Computermodell des kranken Herzens zu kommen."
Das Computermodell verschiedener kranker Herzen allgemein ist erst der zweite Schritt. Schritt drei ist dann die auf den Patientendaten basierende Modellierung eines individuellen kranken Herzen. Um einen kleinen Eingriff mit dem Herzkatheter optimiert planen zu können, müssen die Forscher den Kardiologen mit ihren Modellen exakt zeigen, was beim einzelnen Patienten das Vorhofflimmern auslöst und das Vorhofflimmern aufrechterhält. Am Rechner werden dann so genannte Ablationslinien entworfen und in der Computersimulation ausprobiert. Dann werden im Rahmen eines kleinen Eingriffs Herzmuskelzellen an den richtigen Stellen ausgeschaltet und störende Reize für immer beseitigt. Dabei hilft heute ein innovativer Operationsroboter. Der Arzt steht nicht mehr neben dem Patienten, sondern bedient im Kontrollraum einen Joystick. Die tägliche Belastung mit Röntgenstrahlung während der Eingriffe bleibt dem Kardiologen künftig erspart. Denn starke Magnetfelder führen auf der Basis der Daten aus dem Modell den Ablationskatheter mit bislang unerreichter Präzision. Dössel:
"Patienten, die nach einem Infarkt schon einmal Herzrasen hatten, diese sind besonders gefährdet, denn dieses Herzrasen kann jedes Mal, wenn es wieder auftritt, tödlich sein. Man versucht heute, mit einem Ablationskatheter solche Rhythmusstörungen endgültig zu unterbrechen. Und wenn das mit unseren Computermodellen zuverlässig gelingen könnte, dann kann dieses Verfahren wirklich Leben retten. Man würde geschickte Linien um diese Infarktnarbe herum mit dem Ablationskatheter rein legen und auf diese Art und Weise den Patienten endgültig heilen."
Was Olaf Dössel auf der Karlsruher Tagung präsentierte wird nach nötigen retrospektiven und prospektiven Studien voraussichtlich in fünf Jahren Einzug in die Operationssäle halten, zunächst an zwei Herzzentren in Heidelberg und Hamburg.