Das digitale Herz
Dieser Film dreht sich um die Modellierung eines Herzschlages, um dadurch Krankheiten frühzeitig zu erkennen und beispielsweise Herzschrittmacher an das jeweilige Krankheitsbild anzupassen.
Nach einer Einführung in die Arbeitsweise von Muskelfasern wendet sich der Film der Simulation dieser Bewegungen zu. Dabei müssen alle wirkenden Kräfte individuell modelliert werden, um ihr Zusammenspiel zu simulieren. Ein geometrisches Modell für die mechanischen Bewegungsgleichungen ist entstanden.
Um die Bewegung des Herzmuskels in Zeit und Raum zu visualisieren, müssen diese Bewegungsgleichungen nun numerisch ausgewertet werden. Dafür werden alle physikalischen und physiologischen Voraussetzungen zusammengetragen und die Bewegungen in Zeit und Raum diskretisiert. Dann kann ein Herzschlag simuliert und alle elektromechanischen Größen berechnet werden. Die entstandene Simulation zeigt die Muskelbewegungen eines Herzschlags sowie die elektrische Aktivierung der Muskeln und deren Ausbreitung. Des Weiteren werden Diagramme erstellt, die Hinweise auf die Pumpleistung des Herzens liefern. Dabei wird die Veränderung von Volumen und Druck über die Zeit gezeigt. Dadurch können auch Spannungen im Herzgewebe analysiert werden.
Mit Hilfe dieser Simulationen werden Messdaten eines kranken Herzens mit dem Soll-Zustand eines gesunden Herzens verglichen. So können zum Beispiel Unregelmäßigkeiten in der elektrischen Aktivierung entdeckt werden, was häufig durch einen Infarkt ausgelöst wird. Diese Unregelmäßigkeiten führen zu einer Verzögerung der Kontraktion des Herzens, was durch einen Herzschrittmacher korrigiert werden kann. Dieser kann durch den Vergleich mit dem gesunden Herzen nun individuell angepasst werden.
