Bis ins Detail

Supercomputer bildet Blutkreislauf in 3D nach

(Bild: ETH Lausanne)

Forschern der ETH Lausanne ist es mit Hilfe eines Supercomputers gelungen, das Blutkreislaufsystem detailliert und dreidimensional nachzubilden. Die Technik soll es Ärzten künftig ermöglichen, das individuelle Risiko einer Arterienverkalkung von Patienten vorauszusagen.

Erkrankungen der Herzkranzgefäße sind die häufigste Todesursache weltweit. Jeder achte Mensch stirbt daran, wie die ETH Lausanne am Donnerstag mitteilte. Ursachen sind meist Ablagerungen an den Blutgefäßen, die verminderten Blutdurchfluss und schließlich Sauerstoffmangel im Herzen zur Folge haben.

Zahlreiche Risikofaktoren begünstigen die Entstehung einer solchen Arterienverkalkung. Neben Faktoren wie Rauchen oder Übergewicht, die durch das Verhalten steuerbar sind, fällt auch die von Mensch zu Mensch verschiedene räumliche Anordnung der Blutgefäße ins Gewicht. Von der Geometrie hängen Blutfluss und Anfälligkeit auf Ablagerungen ab.

Blutfluss bis ins Detail nachgeahmt
Ein ETH-Team hat nun einen wichtigen Schritt gemacht, um vorauszusagen, welche Gefäßstellen besonders anfällig sind. Die Forscher entwickelten eine Technik, mit der sich der Blutkreislauf eines Menschen dreidimensional nachbilden lässt. Sechs Stunden benötigt ein Supercomputer, um eine komplette Blutkreislaufkarte zu erstellen.

In dem Modell wird der Blutfluss bis ins Detail nachgeahmt. Rote Blutkörperchen, Blutplättchen und andere Mikropartikel sind einzeln erkennbar. Bei den Simulationen werden laut den Wissenschaftlern eine Milliarde Fließ-Variablen benutzt und mit der Bewegung von zehn Millionen Blutzellen gekoppelt.

Bald auf herkömmlichen PCs in Arztpraxen
Möglich sind solche Simulationen momentan nur dank dem Supercomputer "Cadmos", der im August 2009 an der ETH Lausanne installiert wurde. "Cadmos" besteht aus 16.000 Mikroprozessoren, was 8.000 herkömmlichen PCs entspricht. Für noch komplexere Berechnungen weichen die Forscher auf den Supercomputer im deutschen Jülich aus.

Binnen zwei bis drei Jahren wollen die Lausanner Forscher ihre Technik so verfeinern, dass das Programm auch auf einem weniger leistungsfähigen Computer in einer Arztpraxis läuft. Dann könnte das Risiko einer Arterienverkalkung beim Patienten abgeschätzt werden, bevor Blutgefäße vestopft ist.