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Simulating the impact of Amiodaron and Cisapride on the ECG with detailed electrophysiological modeling

Simulating the impact of Amiodaron and Cisapride on the ECG with detailed electrophysiological modeling
Forschungsthema:Simulating the impact of Amiodaron and Cisapride on the ECG with detailed electrophysiological modeling
Typ:Diplomarbeit
Betreuer:

Dr.-Ing. Gunnar Seemann

Bearbeiter:

Christian Rombach

Nebenwirkungen von Medikamenten sind die häufigsten Ursachen für das Scheitern eines Wirkstoffes. Die Entwicklungszeit beträgt ungefähr 5 Jahre und verschlingt mehrere Milliarden Euro. Oft können Nebenwirkungen auf das menschliche Herz erst nach einer sehr langen präklinischen Entwicklungsphase erkannt werden. Um die arrhythmogenen Eigenschaften einer Substanz frühzeitig in einer menschlichen Umgebung zu testen, soll in dieser Arbeit ein Computermodell implementiert und getestet werden.
Ziel des Projektes ist die Untersuchung der QT-Zeitenveränderung und auch der Stabilität der Elektrophysiologie unter Einfluss von Medikamenten mittels einer Kombination aus elektro-physiologischen Messungen und Computermodellierung zu erreichen. Diese Technik soll schon in einer sehr frühen vorklinischen Phase Aufschluss über die Eigenschaften einer zu untersuchenden Substanz auf das menschliche Herz geben.
Dazu werden die Auswirkungen der Substanzen Amiodaron und Cisaprid auf alle Ionenkanä-le unabhängig aus Literaturwerten extrahiert. Diese Daten jedes einzelnen Ionenstromes werden in das Computermodell übertragen, das mit Hodgkin-Huxley ähnlichen Gleichungen die Kinetik jedes einzelnen Ionenkanals beschreibt.
Mit Hilfe der Messdaten lassen sich dann die durch die Substanzen veränderten Aktionspoten-tiale in menschlichen Ventrikelzellen rekonstruieren. Numerische Methoden der elektrischen Feldrechnung werden dann verwendet, um sowohl die Erregungsausbreitung im gesamten Herz zu berechnen, als auch um die Potentiale auf der virtuellen Körperoberfläche eines hochdetaillierten geometrischen Datensatzes zu bestimmen. Hieraus lassen sich QT-Zeitenveränderungen im Vergleich zum physiologischen Modell bestimmen.