Institut für Biomedizinische Technik

Simulationsstudie der hypertrophen Herzwand

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    Motivation
    Im Herzmuskel liegt eine Hypertrophie der linken Kammer vor, wenn die Wand verdickt und ihr Querschnitt vergrößert ist. Die elastische Kontraktion des Gewebe sist verglichen zum gesunden Fall verändert - ihre Geschwindigkeit ist gemindert und der zeitliche Verlauf unterscheidet sich.
    Die Simulation des menschlichen Herzschlages ist am IBT möglich. Hierfür wird das in-house implementierte Framework CardioMechanics verwendet. Dort sind Modelle vorhanden, welche die der Herzkontraktion zugrundeliegenden, Phänomene modellieren. Mathematische Modelle des Herzens erlauben eine quantitative Beschreibung von physiologischen und pathophysiologischen Zusammenhängen von Herz und Kreislauf. Diese können die Diagnose von Herzerkrankungen präzisieren, es können Therapieoptionen am virtuellen Herzen erprobt und innovative Systeme der Medizintechnik am mathematischen Modell optimiert werden.

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    Der linke Ventrikel ist farblich dargestellt und der rechte Ventrikel ist in grau. Die blaue Farbe markiert Knoten mit einer niedrigen Geschwindigkeit, die rote eine hohe Geschwindigkeit. Links ist der gesunde linke Ventrikel, rechts ist der hypertrophe linke Ventrikel dargestellt, beide im end-systolischen Zustand.

    Aufgabenstellung
    In dieser Arbeit soll CardioMechanics für die Simulation verschiedener Szenarien genutzt werden. Es sollen Kombinationen implementierter Modelle (z.B. aktive Kraft Modell, passive Kraft Modell, Faser Orientierung) in Simulationen eingesetzt werden, um die Deformation der hypertrophen Herzwand zu ermitteln. Somit soll quantifiziert werden, wie die unterschiedlichen Modelle sich auf die Änderung der Geschwindigkeit der Deformation (und evtl. weiteren Beobachtungsgrößen) auswirken. Die Wahl der Simulationsszenarien und Parameter soll basierend auf Literaturwerten erfolgen.

    Qualifikationen

    • Programmierkenntnisse in Matlab oder Python
    • Grundkenntnisse in C++ / weiteren objektorientierten Sprache sind von Vorteil
    • Grundkenntnisse der Herzphysiologie sind von Vorteil
    • Analytisches Denken und Kommunikationsfähigkeit