Forschung an künstlichen Herzen vor Durchbruch dank PTC Creo

Laut Weltgesundheitsorganisation (World Health Organization, WHO) leiden fast 20 Millionen Menschen an Herzversagen, und jährlich kommen 2 Millionen neue Fälle hinzu. Viele dieser Patienten bräuchten ein neues Herz, doch unglücklicherweise gibt es nicht genügend Organspender.

Also müssen die Patienten warten.

Forscher am Department of Radiology and Biomedical Engineering der medizinischen Fakultät der Universität Tokio möchten das ändern. In Japan warten Herzpatienten durchschnittlich 981 Tage auf ein geeignetes Organ. Das sind mehr als zweieinhalb Jahre. Wenn es der Gruppe in Tokio gelingen würde, ein künstliches Herz zu entwickeln, das die Funktion eines menschlichen Herzens perfekt übernehmen könnte, könnten sie kranke Herzen einfach dadurch ersetzen und Patienten unmittelbar heilen oder zumindest das Herz-Kreislauf-System solange aufrechterhalten, bis ein passender Spender gefunden wird.

Anm. d. Red.: In diesem Video sehen Sie eine kurze Vorstellung der Universität Tokio.

Künstliche Herzen sind natürlich nichts Neues. Ärzte verwenden schon seit den 1950er-Jahren mechanische Pumpen, um Ärzte während operativen Eingriffen am Leben zu erhalten. Doch bis jetzt konnten sie ein echtes Herz nur kurz ersetzen – nicht einmal annähernd für mehr als 900 Tage, wie es notwendig wäre, um ein neues Organ zu finden.

Mithilfe von PTC Creo als Konstruktionssoftware begannen die Forscher an der Universität Tokio, Prototypen einer Reihe von innovativen mechanischen Modellen mit einer hydrodynamischen, frei schwebenden Flügelradpumpe zu bauen und zu testen. Geschmiert wird der Mechanismus durch das Blut des Patienten, sodass sichergestellt ist, dass bewegliche Teile sich nie berühren. Das Ergebnis ist ein vollständig künstliches Herz, das bemerkenswert effizient und langlebig ist.

Wie bemerkenswert? Eine Ziege überlebte 2008 bereits 153 Tage mit einem vollständig künstlichen Herzen des Teams. Mit einem pneumatisch angetriebenen vollständigen Kunstherzen konnte eine Ziege sogar ganze 532 Tage am Leben erhalten werden – die bisherige Bestleistung des Geräts.

Nun hoffen die Forscher, in wenigen Monaten in der Lage zu sein, eine implantierbare Lösung herzustellen, die ein menschliches Herz deutlich länger ersetzen kann, als bisher möglich war.

artificial-heart

Prototyp eines vollständig künstlichen Herzens

 

Biotechnik mit PTC Creo
Das Team der Universität Tokio kann mit PTC Creo Parametric das komplexe, kompakte Herz hochpräzise digital konstruieren und modellieren. Mithilfe der Erweiterung PTC Creo Simulate testen sie anschließend die Performance ihrer 3D-Modelle (z. B. Evaluierung der Flüssigkeitsdynamik) lange, bevor sie den ersten physischen Prototyp bauen.

artificial-heart-b

Modell eines künstlichen Herzens, konstruiert und analysiert in PTC Creo

 

„PTC Creo Simulate spart uns viel Zeit und Nacharbeit, da wir Probleme frühzeitig finden und lösen“, erklärt der Hochschulassistent Isoyama.  „Die Software ermöglicht uns einen analysegesteuerten Konstruktionsansatz, mit dem wir das Modell kontinuierlich optimieren können, sobald wir Feedback nach den digitalen Tests erhalten.“

Quick Links
Was ist PTC Creo? Demos und Grundlagen
Medizintechnik Entworfen mit PTC Creo
Kostenlose 30-Tage-Testversion PTC Creo testen

PTC Creo ist für die veränderliche Universitätsumgebung ideal geeignet, in der unterschiedliche Forscher am Projekt beteiligt sind. „Ich kannte mich schnell mit PTC Creo aus, ebenso wie die anderen Spezialisten im Team“, so Yurimoto, ein Projektmitglied und Medizinstudent.

Diese flache Lernkurve ist besonders wichtig, wenn zahlreiche Teammitglieder mit unterschiedlichem Knowhow an einem Projekt mitwirken. Darüber hinaus hat das Team in PTC Creo einen besseren Überblick über das Projekt.

„Wir arbeiten im Team, mit Experten, die sich speziell auf die Mechanik, die Sensoren und Elektronik sowie den Flüssigkeitsfluss konzentrieren“, so Isoyama. „Ohne 3D-Modell könnten wir die Form nicht visualisieren, keine Simulationen durchführen und das Herz nicht im Hinblick auf die von uns gewünschten Performance-Kriterien optimieren.“

artificial-heart-c.jpg

Weniger Prototypen dank Entwurf der Hauptpumpe und digitaler 3D-Tests

 

2016 – das Jahr des Herzens?
Den Forschern der Universität Tokio gelang kürzlich ein technischer Durchbruch, der zu einer erheblich besseren Stabilität der im Modell verwendeten hydrodynamischen Lagerung führte. Das ist ein Grund, warum sie jetzt davon ausgehen, dass ihr vollständig künstliches Herz im Jahr 2016 fertig sein könnte.

„Wir freuen uns, das innovative Forschungsprojekt der Universität Tokio zu unterstützen“, erklärt John Stuart, Senior Vice President Global Education bei PTC. „PTC ist der festen Überzeugung, dass der zukünftige Erfolg unseres Unternehmens, unserer Kunden und der Gesellschaft insgesamt davon abhängt, dass jede Generation in der Lage ist, die Herausforderungen ihrer Zeit zu bewältigen.“

Die Forschung am vollständig künstlichen Herzen ist ein hervorragendes Beispiel dafür, wie akademische Einrichtungen mithilfe der führenden Technologielösungen von PTC nicht nur zukünftige Generationen auf die Berufswelt vorbereiten, sondern auch die Lebensqualität in unmittelbarer Zukunft verbessern.

Dieser Eintrag wurde veröffentlicht in Creo Kunden und getagged , , , , , , , , . Bookmarken: Permanent-Link. Trackbacks sind geschlossen, aber sie können Kommentieren.

Einen Kommentar schreiben

Ihre E-Mail wird niemals veröffentlicht oder verteilt. Benötigte Felder sind mit * markiert

Trage deine Daten unten ein oder klicke ein Icon um dich einzuloggen:

WordPress.com-Logo

Du kommentierst mit Deinem WordPress.com-Konto. Abmelden / Ändern )

Twitter-Bild

Du kommentierst mit Deinem Twitter-Konto. Abmelden / Ändern )

Facebook-Foto

Du kommentierst mit Deinem Facebook-Konto. Abmelden / Ändern )

Google+ Foto

Du kommentierst mit Deinem Google+-Konto. Abmelden / Ändern )

Verbinde mit %s

Du kannst diese HTML Tags und Attribute verwenden: <a href="" title="" rel=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <pre> <q cite=""> <s> <strike> <strong>