CSF-Biomechanik

Zusammenfassung

Der NPH ist eine Krankheit, die hauptsächlich ab 65 Jahren auftritt und drei häufige Symptome - Gangstörung, Demenz und Inkontinenz - mit sich bringt. Es wird vermutet, dass ca. 10 % aller Demenzkranken eigentlich NPH-Patienten sind. In der magnetresonanztomographischen Bildgebung kann ein Untergang von Gehirngewebe und eine vermehrte Ansammlung der, Gehirn, Rückenmark und Nervenwurzeln bis hinab zur Lendenwirbelsäule umgebenden, Cerebrospinalen Flüssigkeit ("CSF" – auch "Liquor" genannt) beobachtet werden. Auch die Flussdynamik des CSF, insbesondere im Bereich der Wirbelsäule, ist verändert. Die Ursachen des NPH sind bisher jedoch noch völlig unklar. Außerdem werden im Bereich von Stenosen des Wirbelkanals sogenannte "redundante Nervenwurzeln" (engl.: Redundant Nerve Roots - RNR) beobachtet, verknäulte, hypertrophierte und aufgestaute Nervenfasern. Diese verschärfen nicht nur die Problematik der Stenosen, sondern werden mutmaßlich ebenfalls durch die morphologischen Veränderungen der Wirbelsäule verursacht. Das Phänomen der RNR geht mit entsprechenden neurologischen Beschwerden einher, ein Zusammenhang mit der Problematik des NPH liegt nahe. Auch hier sind die tatsächlichen Ursachen jedoch bisher unbekannt und sollen durch experimentelle sowie theoretische Untersuchungen in Zusammenarbeit mit klinischen Partnern erforscht werden. Durch die Modellierung (in-vitro und in-silico) der CSF Dynamik können Effekte und Einflussfaktoren pathologischer Veränderungen u.a. in Sensitivitätsanalysen des dynamischen Fluidsystems als Basis für die Entwicklung neuer Diagnose- und Therapiemöglichkeiten untersucht werden.

Kooperationspartner

  • Dr. Olivier Balédent, Bio Flow Image Processing Group, University Hospital of Picardy Jules Verne, Amiens, Frankreich, (Kooperation gefördert vom DAAD)
  • Univ.-Prof. Dr. med. Hans Clusmann und Dr. med. Chuh-Hyoun Na, Klinik für Neurochirurgie, Uniklinik RWTH Aachen
  • Prof. Dr. med. Uwe Kehler, Asklepios Klinik, Hamburg Altona
  • Prof. Dr. med. Luca Papavero, Neurochirurgie, Universität Hamburg

Aktuelle Projekte

Abgeschlossene Projekte

  • DynaCephalus - Investigation of the dynamic craniospinal compliance for the therapy of NPH (2015 - 2019)

Publikationen

  • A. Benninghaus, F. Huber, A. Müller & K. Radermacher: Experimental investigation of the influence of pathological blood dynamics on the CSF system with regard to normal pressure hydrocephalus. Abstracts from Hydrocephalus 2022: the Fourteenth Meeting of the Hydrocephalus Society, Fluids and Barriers of the CNS, 19(104), 2023 [DOI: 10.1186/s12987-022-00397-x]
  • A. Benninghaus, L. Stellmann, U. Kehler & K. Radermacher: In vitro investigation of the influence of cervical spinal canal stenosis on CSF hydrodynamics. Abstracts from Hydrocephalus 2021: The Thirteenth Meeting of the International Society for Hydrocephalus and Cerebrospinal Fluid Disorders, Fluids and barriers of the CNS, 18(60), 2021 [DOI: 10.1186/s12987-021-00293-w]
  • C. Goffin: Modellbasierte Biomechanische Untersuchungen der Statischen und Dynamischen Compliance bei Normaldruckhydrocephalus. In: S. Leonhardt, K. Radermacher & T. Schmitz-Rode (ed.): 58, Aachener Beiträge zur Medizintechnik (ISBN 978-3-8440-7368-3), Shaker, 2020, pp. 218
  • A. Benninghaus, O. Balédent, A. Lokossou, C. Castelar, S. Leonhardt & K. Radermacher: Enhanced in vitro model of the CSF dynamics. Fluids and barriers of the CNS, 2019, 16(1), pp. 1-11 [DOI: 10.1186/s12987-019-0131-z]
  • A. Benninghaus, C. Goffin, S. Leonhardt & K. Radermacher: Functional modeling of the craniospinal system for in-vitro parameter studies on the pathogenesis of NPH. Current Directions in Biomedical Engineering, 2017, 3(2), pp. 825-828 [DOI: 10.1515/cdbme-2017-0173]
  • C. Goffin, S. Leonhardt & K. Radermacher: The Role of a Dynamic Craniospinal Compliance in NPH - A Review and Future Challenges. IEEE Reviews in Biomedical Engineering, 2017, pp. 310-322 [DOI: 10.1109/RBME.2016.2620493]
  • C. Goffin, A. Holterhoff, S. Leonhardt & K. Radermacher: Modelling and Understanding Normal Pressure Hydrocephalus. In: D.A. Jaffray (ed.): IUPESM World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering(ISBN 978-3-319-19387-8 ), 2015, pp. 333-337 [DOI: 10.1007/978-3-319-19387-8_80]
OBEN