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News: Auf den Winkel kommt es an

Kleine Änderungen beim Abzweigungswinkel von Bypässen können über langfristigen Erfolg oder Mißerfolg der Operation entscheiden. Das geht aus einer Studie der Technischen Universität Graz hervor. Dabei wurde der Blutstrom in Gefäßen mathematisch modelliert und simuliert und etwa gefährliche Wirbelbildungen, die zu Ablagerungen führen können, analysiert.
Ausgangspunkt für die Studie waren klinische Untersuchungen, wonach Atherosklerose – landläufig auch Gefäßverkalkung genannt – häufig an Gefäßverzweigungen auftritt. "Das zeigt, daß es für die krankhafte Veränderung der Arterien nicht nur biochemische Gründe gibt", so Karl Perktold, Professor am Institut für Mathematik der Technischen Universität Graz. Vielmehr spiele auch das Strömungsverhalten des Blutes in den Gefäßen eine entscheidende Rolle.

Für ihre Berechnungen gießen die Forscher Arterienverzweigungen und Bypässe in Wachs, vermessen sie genau und bringen sie dann in eine digitale, vom Computer rechenbare Form. "Wir konnten beweisen, daß der Blutstrom an den Außenwänden der Verzweigungen Wirbel bildet. Dadurch entstehen Zonen, in denen die durch die Strömung entstehende Wand-Scher-Spannung zwischen dem Blutstrom und der Arterienwand sehr niedrig wird", so Perktold.

In diesen Ruhezonen können sich Blutpartikel festsetzen, die sich von der Wand ablösen, und damit gleichsam den Grundstein für Atherosklerose und Thrombosen (Blutgerinnsel) legen. Die strömungsmechanischen Berechnungen zeigten, daß der Blutstrom bei stumpfwinkeligen Verzweigungen dazu tendiert, sich von der Wand abzulösen. Um die Langzeitfunktion von Bypässen zu gewährleisten, sollten diese daher eher spitzer verzweigt sein, raten die Forscher.

Die strömungsmechanischen Simulationen geben aber auch Auskunft darüber, welche Stoffe durch die Arterienwand transportiert werden und welche Rolle dabei die Strömung spielt. Dazu versetzte Perktold das virtuelle Blut mit verschiedenen, ebenfalls virtuellen, Bestandteilen, etwa Sauerstoff oder Cholesterin. Auch diese Stoffe durchdringen die Arterienwand an ruhigeren Stellen des Blutstromes. Speziell beim Cholesterin kann es durch lokale Anhäufungen zu arteriellen Schäden kommen.

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