Aus dem Automobilbau sind Computersimulationen nicht mehr wegzudenken.
Sie ersetzen dort zuverlässig viele der teuren Crashtests.
Inzwischen hat die Simulation auf dem Computer aber auch in der
Medizin Einzug gehalten.
Am Karlsruher Institut für Technologie wird beispielsweise intensiv an
einem naturgetreuen Computermodell des menschlichen Herzens
gearbeitet.
Wenn es gelingt, lassen sich nicht nur chirurgische Eingriffe viel
genauer planen, auch der Einsatz von Medikamenten lässt sich optimal
auf den einzelnen Patienten abstimmen.
Die grundsätzliche Funktionsweise des menschlichen Herzens kann schon
seit einiger Zeit durch ein Computermodell simuliert werden.
Jetzt geht es darum, die komplexen elektrischen Vorgänge im Herzmuskel
in mathematischen Gleichungen abzubilden.
Die Muskelfaser, die kontrahieren im Herzen, weil dann ein
elektrischer Puls ausbreitet.
Das heißt, da fließen tatsächlich Ströme und das können wir auch mit
Gleichungen beschreiben.
Das heißt, welche Ionen da letztendlich an der Zelle hin und her
fließen und so, das ist alles durch Gesetze der Natur sozusagen dann
beschrieben und das können wir auch so beschreiben, um was über den
Patienten zu lernen.
Gustavo Lenis ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für
biomedizinische Technik.
Er schätzt, dass es noch fünf Jahre dauern wird, bis eine komplette
Computersimulation des Herzens steht.
Das große Ziel ist die personalisierte Medizin.
Das heißt, wir wollen ein Herz haben, welches exakt zu einer Person
angepasst worden ist, wo auch die Krankheit dieser Person
wiedergegeben wird und wo auch der Arzt anhand von diesem Herzen
entscheiden kann, was mit dieser Person passieren soll.
Dann könnten chirurgische Eingriffe erst einmal am personalisierten
Computerherzen ausprobiert werden und auch die Entwicklung neuer
Medikamente könnte revolutioniert werden.
Macht überhaupt so ein Medikament Sinn, bevor man anfängt mit Ratten
zu experimentieren oder mit Affen oder sonst mit irgendwas?
Und da kann man tatsächlich auch anhand von diesen
Differenzialgleichungen sagen, okay, das ist ein Medikament, weil es
ja gewisse Ionenkanäle blockiert.
Und dann kann man anhand von den Gleichungen sozusagen die Kanäle
blockieren und gucken, wie das Gesamtergebnis im ganzen Herzen
aussieht, bevor man überhaupt irgendein Experiment durchgeführt hat.
Genauso könnte man auch theoretische Medikamente postulieren.
Also wie müsste ein Medikament aussehen, sodass eine gewisse
Erkrankung damit geheilt wird?