Untersuchung pathologischen Veränderungen der Halsschlagader

Krankhafte Verformungen von Blutgefäßen, bei denen sich Arterien stark winden, schlingen oder abknicken, werden mit häufigen Erkrankungen wie Bluthochdruck, Diabetes und Arteriosklerose in Verbindung gebracht. Besonders kritisch sind solche Veränderungen an der Halsschlagader, die das Gehirn mit sauerstoffreichem Blut versorgt. In diesem sensiblen Bereich können sie den Blutfluss erheblich beeinträchtigen und das Risiko für einen Schlaganfall deutlich erhöhen. Ein Schlaganfall ist eine akute Durchblutungsstörung des Gehirns, bei der bestimmte Hirnregionen plötzlich nicht mehr ausreichend mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt werden. Dies kann zu schweren bleibenden neurologischen Schäden oder sogar zum Tod führen. Trotz der hohen medizinischen und gesellschaftlichen Bedeutung ist bislang nicht ausreichend verstanden, welche Faktoren die Entstehung und das Fortschreiten dieser Gefäßveränderungen verursachen. Ziel dieses Forschungsprojekts ist es, die Entwicklung und den zeitlichen Verlauf krankhafter Gefäßverformungen an der Karotis systematisch zu untersuchen. Ein vertieftes Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen soll dazu beitragen, diagnostische Verfahren gezielt zu verbessern, Risikopatientinnen und -patienten früher zu identifizieren und das Risiko eines ischämischen Schlaganfalls nachhaltig zu reduzieren. Im Zentrum des Projekts steht die Wechselwirkung zwischen Blutströmung, Gefäßform und den mechanischen Eigenschaften der Gefäßwand. Diese Faktoren beeinflussen sich gegenseitig: Eine individuelle Gefäßgeometrie kann lokale Veränderungen der Blutströmung verursachen, die zu erhöhten mechanischen Belastungen der Gefäßwand führen. Solche Belastungen können die Funktion der Endothelzellen beeinträchtigen und einen krankhaften Umbau des Gefäßes auslösen. Vergleichbare Prozesse sind aus der Entstehung der Arteriosklerose bekannt und können langfristig zur Bildung von Ablagerungen, Verdickungen der Gefäßwand oder Blutgerinnseln führen, die den Blutfluss weiter einschränken und das Schlaganfallrisiko erhöhen. Um diese komplexen Zusammenhänge umfassend zu untersuchen, verfolgt das Projekt einen interdisziplinären Ansatz. Zunächst wird eine digitale Datenbank patientenspezifischer Gefäßgeometrien auf Basis moderner medizinischer Bildgebungsverfahren aufgebaut. Diese Daten dienen der Erstellung statistischer Formmodelle, mit denen typische Variationen und krankhafte Muster identifiziert werden können. Ergänzend werden mechanische Tests an Gefäßwandproben durchgeführt, um realistische Materialmodelle zu entwickeln. Darauf aufbauend kommen fortgeschrittene Computersimulationen zum Einsatz, die Blutströmung und Gefäßbewegung zunächst getrennt und anschließend gemeinsam abbilden. Ziel ist die Entwicklung eines dynamischen Modells, das nicht nur den aktuellen Zustand, sondern auch die zeitliche Entwicklung der Gefäßveränderungen beschreibt und damit neue Grundlagen für Prävention, personalisierte Diagnostik und zukünftige Therapiestrategien schafft.