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Forschung & Entwicklung Taktgeber des Herzens in 3D

Operationen am Herzen sollen künftig sicherer gemacht werden. Dazu dienen hochauflösende Daten, aus denen sich 3D-Modelle des Erregungssystems im Herzen erstellen lassen.

Im Herzen befindet sich ein spezielles Netzwerk, das als Erregungsleitungssystem bezeichnet wird. Dieses erzeugt und verteilt elektrische Wellen, die den Herzmuskel zur Kontraktion anregt. Das Erregungssystem sorgt außerdem dafür, dass die unterschiedlichen Teile des Herzens in einer koordinierten Reihenfolge arbeiten.

Forscher der britischen Liverpool John Moores University, der University of Manchester, der Newcastle University und der dänischen Aarhus University haben eine Methode entwickelt, um 3D-Daten zu erstellen, die das Erregungsleitungssystem des Herzens in einem bisher unerreichtem Detailgrad darstellt. Moderne Röntgen-Scanner können detaillierte 3D-Bilder erstellen, die die Verbindungen zwischen einzelnen Herzzellen sichtbar machen und zeigen, in welcher Richtung sie angeordnet sind.

Die neuen Daten der Zellen, die unser Herz antreiben, bilden eine weitaus präzisere Grundlage für Computermodelle des menschlichen Herzschlags. Sie lassen exakt erkennen, wo sich das Erregungsleitungssystem bei einem gesunden Herz befindet. Sichtbar ist z. B. wie nahe es sich bis zur Aortenklappe ausdehnt. Die 3D-Darstellung vereinfacht es, die komplexen Beziehungen zwischen Erregungsleitungssystems und dem übrigen Herzen zu verstehen. Die Wissenschaftler nutzen zudem die Daten, um 3D-Modelle zu drucken, die sehr hilfreich für Diskussionen zwischen Herzspezialisten, Wissenschaftlern und Patienten mit Herzproblemen sind.

Für zukünftige Operationen soll anhand der 3D-Modelle die präzise Planung eines Eingriffs am Herzen möglich gemacht werden, um das Risiko einer Schädigung des Erregungsleitungssystems auf ein Minimum zu reduzieren.

Die Forschungsarbeit wurde in Zusammenarbeit mit dem Visible Heart Laboratory, University of Minnesota, Minneapolis, USA, dem National Institute of Legal Medicine, Bukarest, Rumänien und dem Auckland Bioengineering Institute, University of Auckland, Neuseeland, durchgeführt. Zum Einsatz kamen ein Nikon Metris XTEK 320 kV Custom Bay und ein Nikon XTEK XTH 225 kV für die Mikro-CT-Aufnahmen.

Originalveröffentlichung:

[R. S. Stephenson et al., High resolution 3-Dimensional imaging of the human cardiac conduction system from microanatomy to mathematical modeling, Sci. Rep. 7 (2017), DOI:10.1038/s41598-017-07694-8]

www.manchester.ac.uk

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