Herz-OPs: Künstliche Intelligenz hilft bei Aortenwurzel-Prothese

Stand: 22.08.2021 05:00 Uhr

Lübecker Wissenschaftler entwickeln derzeit eine neue Methode für Aortenwurzel-Prothesen. Dadurch kann die Herzklappe die Hauptschlagader wieder vollständig verschließen. Auch künstliche Intelligenz kommt zum Einsatz.

Wenn die linke Herzklappe nicht richtig schließt, fällt der Blutdruck bedrohlich ab. Häufig ist dafür aber nicht die Herzklappe selbst verantwortlich, sondern das angrenzende, geschwächte Gewebe der Aortenwurzel. Damit die Klappe wieder vollständig schließt, müssen Herzchirurgen bis heute auf Standardprothesen zurückgreifen und bei jedem Patienten unter Zeitdruck am offenen Herzen anpassen. "Ich habe eine Dreiviertelstunde bis Stunde Zeit, diese Rekonstruktion vorzunehmen und zu entscheiden: Wie groß muss die Prothese werden? Welche Aufhängungspunkte braucht man für den Klappen-Apparat? Und dann das ganze wieder zu verschließen und den Kreislauf wieder aufzubauen", erläutert Dr. Michael Scharfschwerdt, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Kardioprothetik am Universitätsklinikum Schleswig-Holstein (UKSH) Lübeck.

Experimente mit Schweineherzen

Am UKSH in Lübeck erforscht ein interdisziplinäres Team, wie man diese Gewebeschwäche anders beheben kann. Das Ziel: eine Gewebeprothese der Aortenwurzel, die für jeden Patienten maßgeschneidert ist. Jannis Hagenah ist Computerspezialist am Institut für Robotik an der Universität Lübeck. Für dieses Projekt experimentiert er mit gesunden Schweineherzen. Die Daten gibt er später in ein Computerprogramm ein, das er entwickelt hat. Das Programm soll lernen, wie der Unterschied zwischen dem gesunden und demselben, aber erkrankten Herzgewebe aussieht. Darum modifiziert er die Aortenwurzelwand, macht kleine Einschnitte und näht zusätzliches Gewebe aus der Aorta ein. "Dadurch bauen wir diese 'Aussackungen' selber ein und die Wurzel wird größer als sie eigentlich ist und damit können wir die Krankheit eigentlich sehr gut simulieren", erläutert Hagenah.

Computer vergleicht Ultraschall-Modelle

Per Ultraschall hat der Wissenschaftler digitale Modelle von 30 Herzklappen und dem umgebenen Gewebe erstellt - jeweils in gesundem und krankem Zustand. Hagenahs Computerprogramm hat diese genau vermessen und verglichen. Inzwischen kann der Computer, wenn er ein Ultraschallbild einer kranken Aortenwurzel erhält, dieses durch künstliche Intelligenz mit den gespeicherten Daten vergleichen und daraus berechnen, wie sie im gesunden Zustand ausgesehen haben muss - ohne dass er das gesunde Bild gesehen hat und somit die Original-Form nicht kannte. "Das heißt, wir können davon ausgehen, dass er tatsächlich die richtigen Transformationen gelernt hat", sagte Hagenah. So könne der Computer aus einer erkrankten, eine gesunde Aortenwurzel schätzen, die dann als Prothese dem Patienten eingesetzt werden kann.

Prothese ermöglicht Schließen der Herzklappe

Die Prothese wird dann um die Aortenklappe des Herzens gelegt. Die neue Methode hat laut Scharfschwerdt einen weiteren großen Vorteil für die Patienten. Sie könne verhindern, dass auch die natürliche Herzklappe durch eine künstliche ersetzt werden muss, weil sie in Verbindung mit der Aortenwurzel-Prothese wieder vollständig schließt. Und das Original hält meist länger als eine Prothese.

Einsatzbereit vermutlich in zehn Jahren

Da die Datenlage aktuell noch sehr klein ist und noch nicht alle Varianten der Menschen, wie Alter oder Größe, komplett abgedeckt werden, ist die Aortenwurzel-Prothese aus Lübeck noch nicht einsetzbar. Die Wissenschaftler schätzen, dass es noch zehn Jahre dauern wird, bis individuelle Prothesen bei Operationen genutzt werden können.

Weitere Informationen
Ein Mann, der im Hintergrund unscharf zu erkennen ist, mit weißem Hemd, zeichnet auf eine Glasscheibe ein Herz aus Kurven. © fotolia.com Foto: peshkov

Vorhofflimmern: Welche Behandlung ist wann sinnvoll?

Die Herzrhythmusstörung erhöht das Risiko für einen Schlaganfall. Gesunde Ernährung kann helfen. Wann ist eine OP notwendig? mehr

Ein 3D-Drucker in einem Forschungslabor. © NDR Foto: Malin Girolami

Innovation aus Kiel: Bio-Bypässe aus 3D-Drucker

Ein Kieler Forschungsteam testet derzeit selbst entwickelte Bio-Bypässe aus dem 3D-Drucker. Die Forscher im Interview. mehr

Dieses Thema im Programm:

Schleswig-Holstein Magazin | 21.08.2021 | 19:30 Uhr

Nachrichten aus Schleswig-Holstein

Finanzministerin Monika Heinold (Bündnis 90/Die Grünen) hält eine Rede im Kieler Landtag. © NDR

Landtag: Heinold lobt Haushalt, Midyatli vermisst Ideen

Seit dem Vormittag diskutiert der Landtag über den Haushaltsplan für das kommende Jahr - und die Arbeit der Landesregierung ganz generell. mehr

Videos