Der kommerziell nutzbare, hochgenaue und wissenschaftlich validierte 3D-Simulator für ein menschliches Herz mit vier Kammern wurde mit den Anwendungen zur realistischen Simulation auf der 3DEXPERIENCE Plattform von Dassault Systèmes entwickelt und ist das erste Produkt seiner Art.

Das „Living Heart“-Modell stellt ein normales gesundes Herz dar. Es eignet sich zur Untersuchung angeborener Fehler oder Herzkrankheiten durch Modifikation der Form und Gewebeeigenschaften in einem bedienerfreundlichen Softwareeditor. Zudem kann die Einführung medizinischer Geräte simuliert werden und damit untersucht werden, wie diese die Herzfunktionen beeinflussen, wie wirksam sie sind und wie zuverlässig sie unter verschiedenen Betriebsbedingungen sind. Beispielsweise lassen sich so koronare Stents zur Erzielung der bestmöglichen Leistung auf optimale Bauform, Größe und Anordnung evaluieren.

„Ich wusste um die Fortschritte in der Simulationstechnik, war mir aber vor Beginn des „Living Heart“-Projekts nicht darüber im Klaren, dass ich damit Antworten auf die Fragen erhalte, vor denen ich als praktizierender Kardiologe und Lehrender stehe“, sagte Robert Schwengel, MD, FACC und Clinical Assistant Professor of Medicine an der Alpert Medical School, Brown University, Rhode Island, USA. „Nachdem ich mich mit den 3D-Anwendungen vertraut gemacht habe, bin ich davon überzeugt, dass ein derartiges Produkt sehr hilfreich bei der Unterweisung von Patienten, Studenten und medizinischen Fachleuten sein kann. Auch die Diagnosemöglichkeiten und die Personalisierung medizinischer Therapien könnten sich damit verbessern.“

Das 2014 angekündigte „Living Heart“-Projekt nutzt das Know-how seiner derzeit 45 Teilnehmer zur Erstellung von Modellen, wobei das geistige Eigentum jedes Teilnehmers geschützt bleibt. Zu den Teilnehmern zählen reguläre wissenschaftsorientierte Institutionen, wie die US-Gesundheitsbehörde (FDA) und das Medical Device Innovation Consortium (MDIC) sowie Technologieanbieter, Kardiologen, Gerätehersteller, wie beispielsweise das St. Jude Medical, oder Krankenhäuser, wie die Mayo Clinic. Dieser einzigartige Crowdsourcing-Ansatz hat eine unabhängige Prüfung des Herzmodells und eine Vorabbesprechung in wissenschaftlichen Fachzeitschriften durch die Projektteilnehmer ermöglicht. Dassault Systèmes konnte somit das erste kommerzielle Produkt aus diesem Projekt schneller verfügbar machen. Der Erfolg unterstreicht die Effektivität des Projektkonzepts und bestätigt die Möglichkeiten der Simulation zur Bewältigung wichtiger Herausforderungen im Bereich der kardiovaskulären Krankheiten.

„Die Verfügbarkeit des ersten kommerziell nutzbaren, physikalisch exakt simulierten Herzens stellt einen Meilenstein in der Entwicklung der digitalen medizinischen Werkzeuge dar. Dies wird die kardiovaskuläre Wissenschaft voranbringen und unmittelbaren Einfluss auf die Lebensqualität der Patienten haben“, sagte Scott Berkey, CEO, SIMULIA, Dassault Systèmes. „Das ‚Living Heart‘-Projekt ist der Beleg dafür, dass unsere Technologie das Zeug hat, den künftigen Kurs der Therapie durch Simulation des menschlichen Körpers zu ändern. Wir werden die Zusammenarbeit mit der biomedizinischen Community und unseren Partnern fortsetzen und hierzu Technologien und Anwendungen bereitstellen, die das Leben der Herzpatienten verbessern helfen.“

Das „Living Heart“-Modell umfasst wohldefinierte anatomische Details des Herzens sowie des proximalen Gefäßsystems, wie beispielsweise Aortenbogen, Lungenarterien und obere Hohlvene. Das dynamische Ansprechverhalten des Herzmodells unterliegt realistischen, elektrischen, strukturellen und strömungstechnischen Gesetzmäßigkeiten.

Neben der allgemeinen Verfügbarkeit des Herzsimulators haben die Teilnehmer des „Living Heart“-Projekts gemeinsam die kardiovaskulären Anwendungen von höchster Priorität und die damit verbundenen technologischen Fortschritte ermittelt. Das wird dazu beitragen, die Funktionalität künftiger Versionen des Simulators zu definieren. kf

Hier gibt es weitere Infos und ein Video zum Living-Heart-Project.