Auf der Basis der Visible Human Female haben wir ein hochauflösendes 3D-Modell des menschlichen Herzens entwickelt. Mit dem Modell können die Erregungsmuster des schlagenden Herzens simuliert werden.
Der Herzschlag wird durch den kardialen Erregungszyklus gesteuert. Dieser besteht aus einer elektrischen Welle, die sich durch das Herzmuskelgewebe ausbreitet und mit Hilfe der Elektrokardiografie (EKG) beobachtet werden kann. Für die Simulation des Erregungszyklus wurde das anatomische 3D-Herzmodell um einen 3D-zellulären Automaten erweitert. Mit einem Volumeneditor wurden der Sinusknoten, der Atrioventrikularknoten und das Erregungsleitungssystem zum Modell hinzugefügt.
Das Modell zeigt das physiologische Verhalten des schlagenden Herzens (links, erregte Bereiche in gelb). Die Erregung wird im Sinusknoten erzeugt und breitet sich über die Vorhöfe und den AV-Knoten zu den Herzkammern aus. Schließlich erholen sich die Ventrikel und die Erregung klingt ab.
Wenn die Parameter des Modells entsprechend den Veränderungen im realen ischämischen Myokardgewebe (Herzinfarkt) variiert werden, treten Erregungsmuster auf, die bestimmten Herzrhythmusstörungen ähneln.
Zum Beispiel führt eine Veränderung der Erregbarkeitsschwelle zu Mustern, die Vorhofflattern und Vorhofflimmern entsprechen. Im Falle des Vorhofflatterns (Mitte) zeigt sich eine kreisende Makro-Reentry, während das Erregungsmuster der Ventrikel unverändert bleibt. Beim Vorhofflimmern (rechts) ist keine gerichtete Erregungsleitung mehr erkennbar.
Für Bilder des Herzens im Brustkorb werfen Sie einen Blick auf Rumpf und Innere Organe.
Literatur
- Jan Freudenberg, Thomas Schiemann, Ulf Tiede, Karl Heinz Höhne: Simulation of cardiac excitation patterns in a three-dimensional anatomical heart atlas. Computers in Biology and Medicine 30 (4), 2000, 191-205.
- Thomas Schiemann, Jan Freudenberg, Bernhard Pflesser, Andreas Pommert, Kay Priesmeyer, Martin Riemer, Rainer Schubert, Ulf Tiede, Karl Heinz Höhne: Exploring the Visible Human using the VOXEL-MAN framework . Computerized Medical Imaging and Graphics 24 (3), 2000, 127-132.
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