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Multiskalen-Modellierung von Herzklappenerkrankungen
- Abstract
- SICVALVES – Multiskalen-Modellierung von Herzklappenerkrankungen
Motivation: Herzklappenerkrankungen sind eine zunehmende gesundheitliche Belastung für die alternde Bevölkerung, bei der allein die Aortenklappenstenose bei mehr als 12% der Patienten >70 Jahre vorherrscht. Es ist eine chronisch-progressive Erkrankung, die mit Geschlecht und Alter variiert. Bestehende Leitlinien für die Behandlungsplanung verwenden jedoch nur grobe Funktionsparameter, die die interindividuelle Variabilität nicht berücksichtigen und weit von den Anforderungen der Präzisionsmedizin entfernt sind. Im Zeitalter der digitalen Medizin haben Computermodelle das Potenzial, wichtige pathophysiologische Mechanismen zu entschlüsseln und zur personalisierten Präzisionsmedizin beizutragen.
Ziele: Die Nutzung fortgeschrittener Modelle auf Zell-, Gewebe- und Organebene, um mechanistische Erkenntnisse über Auslöser von ventrikulären Arrhythmien, diastolischer und systolischer Dysfunktion und myokardialen metabolischen Veränderungen zu gewinnen und zu untersuchen wie sich diese Prozesse gegenseitig verstärken. Geschlechtsspezifische Unterschiede müssen systematisch berücksichtigt werden. Letztlich sollen die Modelle zur Verbesserung der Diagnostik, Risikobewertung und Behandlungsplanung von Herzklappenerkrankungen beitragen.
Methoden: Basierend auf unseren bisherigen Arbeiten werden wir bestehende computergestützte Modelle der Biomechanik, Elektrophysiologie und der Hämodynamik technologisch weiterentwickeln, testen und validieren. Zur Modellparametrisierung verwenden wir bestehende multidimensionale klinische Daten (Bildgebung, Sensortechnik, Systembiologie) aus eigenen früheren Untersuchungen bei Patienten mit Herzklappenerkrankungen. Die Validierung der Genauigkeit der Modelle zur Vorhersage von mechanistischen Veränderungen erfolgt anhand von Daten, die vor und nach dem Einsatz von künstlichen Klappenprothesen gewonnen werden.
Innovation: Fortgeschrittene computergestützte Werkzeuge werden dafür genutzt, um personalisierte Modelle zu erstellen und diese zur quantitativen Bewertung von hypertropischem Remodeling und der Neigung zu Arrhythmien zu verwenden. Es werden vollständig neue Methoden entwickelt um zugrunde liegenden Mechanismen, Verlauf und Symptome die bei Herzklappenerkrankungen auftreten zu verstehen. Des Weiteren wird ein virtueller Simulator für die patientenspezifische Planung der Therapie von Herzklappenerkrankungen entwickelt, der die Wirksamkeit der künstlichen Klappenprothesen verbessert und die Sterblichkeit bei Patienten reduziert.
- Schlagworte
- Aortenstenose
- Herzklappenerkrankungen
- Herzklappenersatz
- Kardiales Remodeling
- Präzisionsmedizin
- Projektleitung:
- Augustin Christoph
- Laufzeit:
- 01.05.2020-31.08.2024
- Programm:
- FWF ERA-Net Beteiligungen
- Art der Forschung
- Angewandte Forschung
- Mitarbeiter*innen
- Augustin, Christoph, Projektleiter*in
- Kariman, Mohammadreza, Projektmitarbeiter*in
- Zappon, Elena, Projektmitarbeiter*in
- Jung, Alexander, Projektmitarbeiter*in
- Beteiligte MUG-Organisationseinheiten
- Lehrstuhl für Medizinische Physik und Biophysik
- Gefördert durch
- FWF, Fonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung, Wien, Österreich
FWF-Grant-DOI: 10.55776/I4652
- Publizierte Projektergebnisse
- > Multiphysics simulations reveal haemodynamic impac... J Physiol. 2024; 602(24):6789-6812
- > Mechanoelectric effects in healthy cardiac functio... Comput Biol Med. 2023; 156:106696
- > An accurate, robust, and efficient finite element ... Comput Methods Appl Mech Eng. 2022; 394: 114887
- > An accurate and efficient finite element framework... Austrian Numerical Analysis Day; MAY 4-6, 2022; Linz, Austria. 2022.
- > Multiscale modelling of Valvular Heart Diseases. U... ERA-Net Symposium on Cardiovascular Diseases; SEP 19-20, 2022; Riga, LATVIA. 2022.
- > Physiologically valid 3D-0D models of the heart an... 9th World Congress of Biomechanics; JUL 10-14; Taipei, TAIWAN. 2022.
- > Physiologically valid 3D-0D models of cardiac elec... Abstracts of the 2022 Joint Annual Conference of the Austrian (ÖGBMT), German (VDE DGBMT) and Swiss (SSBE) Societies for Biomedical Engineering, including the 14th Vienna International Workshop on Functional Electrical Stimulation. 2022; -Joint Annual Conference of the Austrian (ÖGBMT), German (VDE DGBMT) and Swiss (SSBE) Societies for Biomedical Engineering; SEP 28-30, 2022; Innsbruck, AUSTRIA;.
- > The interplay of sex-specific electrophysiology an... EUR HEART J. 2022; 43: 2518-2518.
- > Digital Twin Models of Cardiac Function for Clinic... Meeting Research Field "Metabolism and Circulation"; JUN 24, 2021; Graz, Austria. 2021.
- > A physiologically valid 3D-0D closed loop model of... CompBioMed Conference 2021; SEP 15-17; London, UK. 2021.
- > Physiologically valid 3D-0D models of the heart an... Cardiac Electro-Mechanics Research Group Seminar; SEP 27; London, UK. 2021.