Ein Modell für Arteriosklerose

Arteriosklerose ist eine Krankheit im Zusammenhang mit der Verdickung der Arterienwand aufgrund von Plaque-Bildung und der Ansammlung von weißen Blutkörperchen. Dieser Zustand wirkt sich auf den Blutfluss aus und verändert die Interaktion von Blutkomponenten mit den deformierten Arterien. Obwohl sich eine Reihe von Parametern wie LDL-Konzentration auf die Atherombildung auswirken, fehlt es an einem integrierten Modell, das Blutflussdynamik und Arterienwandmechanik vereint.

Als Reaktion auf dieses Problem, schlugen die Wissenschaftler des EU-geförderten Projekts ICOMATH (Integrated computational model framework for the study of atherosclerosis) ein Rechenmodellrahmen vor, der diese Parameter integriert, um die Entwicklung von Arteriosklerose zu untersuchen. Durch die Fokussierung auf den LDL-Transport, wollten sie die biologischen Ereignisse beschreiben, die den atherogenen Prozess auslösen und dessen Verlauf bestimmen.

Schallbestrahlung durch Ultraschall und scherbasierte Elastographie wurden auf ihre Fähigkeit hin untersucht, das viskoelastische Verhalten von Arterienwänden zu beurteilen und zwischen normalen und verkalkten Arterien zu unterscheiden. Die Forscher verwendeten ein theoretisches Modell, um das Strahlungskraftprofil zu untersuchen und eine ausreichende räumliche Auflösung zu erzeugen. Dieses Verfahren verbesserte die geschätzten lokalen viskoelastischen Eigenschaften der Arterienwand signifikant.

In einem anderen Teil des Projekts entwickelten die Forscher ein dreidimensionales Modell auf Basis der Finite-Elemente-Methode (FEM), um die Ausbreitung von Scherwellen in viskoelastischen Medien zu studieren. Gleichzeitig befassten sich verbesserte frequenzbasierte Algorithmen mit Rauschunterdrückung in der Schätzung der viskoelastischen Eigenschaften von Arterienwänden. Das gleiche Modell ermöglichte die Untersuchung und die Vorhersage von arteriosklerotischer Plaquesentwicklung.

Zusammengefasst könnte die Umsetzung des ICOMATH-Modells zu einer genaueren Vorhersage von möglichen Stellen der Plaquebildung führen. Dies würde eine sofortige Behandlung und Überwachung von einzelnen Patienten ermöglichen.