Morphologische Merkmale als Biomarker bei Aneurysmen

Intrakranielle Aneurysmen sind blutgefüllte Aussackungen, die sich an Schwachstellen von Blutgefässen im Gehirn bilden. Sie bleiben meist ohne Symptome und verursachen keine Beschwerden, können jedoch zum Tod führen. Derzeit gibt es keine Hilfsmittel, mit denen sich die Entwicklung von Aneurysmen oder der Erfolg einer Behandlung voraussagen lassen. Die Forscher des MRD-Projekts AneuX möchten dies ändern, indem sie morphologische Merkmale von Aneurysmen für die Diagnose heranziehen.

Wie Blut und Gefässwände bei der Regulierung des Blutstroms miteinander interagieren und wie sich der Blutstrom auf die Form von Blutgefässen auswirkt, sind wichtige biologische Fragestellungen von grosser medizinischer Bedeutung. Über die genauen biomechanischen Vorgänge und Bedingungen, die zur Schädigung von Gefässen und damit zur Krankheit führen, ist jedoch noch nichts bekannt. Antworten auf diese Fragen könnten grundlegende Einblicke in die Entstehung, das Wachstum und das Fortschreiten von Aneurysmen im Gehirn liefern. Die biologischen Reaktionen der Gefässwand können charakteristische Gefässdeformationen bewirken, die sich mithilfe der modernen bildgebenden Routinediagnostik erkennen lassen. Die dreidimensionale Gestalt von Aneurysmen kann daher als Biomarker zur Charakterisierung von Stadium und Schweregrad der Erkrankung herangezogen werden.

Drei Prozent Betroffene

Das MRD-Projekt AneuX konzentriert sich ausschliesslich auf intrakranielle Aneurysmen. Diese betreffen drei Prozent der Bevölkerung und treten somit relativ häufig auf. Obwohl intrakranielle Aneurysmen meist gutartig sind, führt eine Ruptur in aller Regel zu schweren Schäden am Gehirn oder zum Tod des Patienten, weshalb Aneurysmen im Gehirn eine hohe sozioökonomische Belastung darstellen.

Immer häufiger werden asymptomatische Aneurysmen als Zufallsbefunde diagnostiziert. Die meisten davon bleiben stabil. Doch es herrscht Uneinigkeit über die Kriterien, die für einen Eingriff sprechen. Trotz der qualitativ immer besser werdenden bildgebenden Diagnostik, fehlt es den Ärzten immer noch an Hilfsmitteln, um im Einzelfall eine fundierte Entscheidung treffen zu können. 

Entwicklung eines Prognose-Instruments

Ausgangspunkt des MRD-Projekts AneuX ist die Hypothese, dass sich die dreidimensionale Gestalt des Aneurysmas als visueller Biomarker eignet. Die beteiligten Projektpartner verfolgen rund um die morphologische Charakterisierung von Aneurysmen zwei verschiedene Ansätze:

• Im biologischen Teil werden die grundlegenden biologischen Erkenntnisse zu den biomechanischen Veränderungen in ein Simulationsmodell für die Gefässremodellierung integriert. Die Simulationen werden dann anhand eines experimentellen Tiermodells für das Wachstum von Aneurysmen validiert.
• Im klinischen Teil wird klinische Evidenz gesammelt und organisiert, um mithilfe von maschinellen Lernmethoden neue morphologische Deskriptoren zu entwickeln.

In der Kombination sollen beide Ansätze die Prognose des Krankheitsverlaufs verbessern und die klinische Entscheidungsfindung erleichtern. Ziel ist es, ein integriertes mathematisches Modell zur Prognose der Krankheitsentwicklung und des Behandlungsergebnisses zu entwickeln, das anschliessend in einer klinischen Studie validiert werden soll.

Stand: Juni 2015