Multimodale valvuläre und vaskuläre Implantattechnik
Unser wissenschaftlicher Fokus
Implantatoptimierung sowie robotisch unterstützte Implantierung valvulärer und vaskulärer Devices unterstützt durch multimodale Analytik einschließlich Computersimulation und maschinellem Lernen.
Kardiovaskuläre Implantate wie Herzklappen, Plugs oder Koronarstents werden künftig in computersimulierten Trials weiterentwickelt und mit robotischer Unterstütztung implantiert werden. Hierbei bilden Mikromechanik, CFD (computational fluid dynamics), deep learning Ansätze wie physically-informed neural networks (PINNs) und weitere computerunterstützte technische Systeme entscheidende Grundlagen zur Berechnung, Optimierung und nicht zuletzt robotisch unterstützten Implantation. In verschiedenen nationalen und internationalen DFG-, BMBF- und Horizon Europe (EU)-geförderten Projekten werden in silico-Modelle mit unterschiedlichem Fokus multimodal und transdisziplinär unter enger Einbeziehung der entsprechenden ingenieurwissenschaftlichen Fachrichtungen weiterentwickelt.
Arbeitsgruppenleiter
Prof. Dr. med. Felix Vogt
Tel.: 0241 80-35832
Fax: 0241 80-82131
fvogtukaachende
MTA
Nicole Schaaps
Wissenschaftliche Mitarbeiterin
Pakhwan Nilcham
Doktoranden
Huabo Zheng
Yichen Xu
HORIZON Call CL4-2022-RESILIENCE-01 (A DIGITISED, RESOURCE-EFFICIENT AND RESILIENT INDUSTRY 2022)
Projektnummer 101091954; Förderung: 2024-2027
Beschreibung:
Das GeneStent / BIOMEND Netzwerk ist ein internationales “doctoral network” und wird von der National University of Ireland Galway, Fundacion IMDEA Materiales and Universidad Politecnica de Madrid, Spain und Eastern University of Finland sowie weiteren Partnern kooperativ geleitet. Etwa 15 “doctorate candidates” tragen zur Weiterentwicklung multifunktionaler biofunktionalisierter "hyperbranched biopolymers“ zur kontrollierten gentherapeutischen Lokaltherapie verschiedener kardiovaskulärer Erkrankungen bei.
Teilprojekt "In-Stent-Restenose in Koronaren Arterien - In Silico-Untersuchungen basierend aut patientenspezifischen Daten und Metamodellierung"
DFG VO 1624/7-1, Projektnummer 465213526
Förderung 2021-2024 (aufbauend auf DFG VO 1624/5-1 “Medikamente freisetzende Koronarstents in stenotischen Arterien: medizinische Untersuchung und numerische Modellierung“, Förderung bis 2022)
Beschreibung:
Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines In-silico-Simulationswerkzeugs, welches Kardiologen in die Lage versetzt, schnelle Entscheidungen über wichtige Parameter der Stentbehandlung zu treffen. Dazu gehören die Stentgeometrie und die Menge des eluierten Arzneimittels. Patientenspezifische Daten werden für die In-silico-Modellierung relevanter Substanzen wie Wachstumsfaktoren sowie glatter Muskelzellen und extrazellulärer Matrix verwendet. Die Prozesse werden an die Kontinuumsebene gekoppelt, indem der Dehnungstensor von der Dichte glatter Muskelzellen abhängig gemacht wird. Die Modellierung der Grenzflächen Stent-Blutfluss, Stent-Arterie und Arterie-Blutfluss wird durch die Berechnung von Blutfluss und Wandschubspannungen adressiert. Das ultimative Ziel ist die Entwicklung eines Metamodells unter Verwendung numerischer Methoden wie korrekter orthogonaler Dekomposition, hierarchischer Tensor-Approximation und künstlicher neuronaler Netze und die Umwandlung in ein Simulationswerkzeug, das in der klinischen Kardiologie verwendet werden kann. Anhand der patientenspezifischen Eingabeparameter ist eine Vorhersage des Restenoseverlaufs für den untersuchten Patienten möglich.
DFG VO 1624/6-2, Projektnummer 405895710
Förderung 2021-2024
Beschreibung:
Basierend auf einem eigenen patentierten Beschichtungsverfahren werden gradierte Komposit-Stentbeschichtungen mit einem hohen Anteil an keramischen Nanopartikeln mittels galvanischer Abscheidung weiterentwickelt und charakterisiert (ISO 10993-4, ISO10993-5). Das Projekt zielt darauf ab, A) die Abstufung der Anteile keramischer Nanopartikel für eine verbesserte Flexibilität und Anpassung an mechanische Kräfte und Endothelialisierung kardiovaskulärer Implantate zu optimieren und B) die Implantierbarkeit von Demonstrator-Prototypen im ApoE-Knockout-Rattenmodell zu optimieren.
BMBF Förderkennzeichen 03RU1U174F
Förderung 2022-2025
Beschreibung:
3D Bioprinting – basierte interdisziplinäre Forschung an resorbierbaren Plattformlösungen für Gefäßanastomosen, Gefäßwiederverschluss nach Punktion, Reduktion der paravalvulären Insuffizienz nach TAVI-Prozedur und zur Vermeidung der Koronarobstruktion nach TAVI-in-TAVI-Prozedur einschliesslich der durch Teilresorption mitwachsenden Herzklappe für die Kinderherzchirurgie.
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics (NUAA), College of Energy and Power Engineering
Förderung 2023-2026
Beschreibung:
In a collaboration across Medicine and Engineering Discipline between NUAA and RWTH Aachen University, this project aims to design, manufacture and evaluate personalized cardiovascular stents which are designed according to the disease state of an individual patient based on patient-specific simulations, machined out of metallic alloy using laser micromachining technology.
- Leitung Qualifikationsprofil Herz-Niere im Modellstudiengang Medizin:
Qualifikationsprofile dienen der Vertiefung des Grundlagenwissens und ermöglichen es den Studierenden, eine definierte Zusatzqualifikation zu erwerben. Neben der Wahrnehmung der organisatorischen Aufgaben Qualifikationsprofil Herz-Niere werden die zum Profil gehörenden Seminare Thoraxschmerz, Aortenerkrankungen, Extrakorporaler Life Support und Grundlagen der Bypasschirurgie angeboten.
Ständiges Mitglied in der START-Forschungsförderungs-Gutachterkommission der Uniklinik RWTH Aachen
i.R. des unter "Projekte" genannten vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Verbundprojekts „reACT: Zeitlich adaptive teilresorbierbare Implantate kardiovaskuläre Versorgung" (Förderkennzeichen 03RU1U174F, Förderung 2022-2025) werden mit der Projektsäule „Tech Education“ medizintechnologiebezogene und modulare Zertifizierungen entwickelt und künftig in Qualifikationsprofilen des Modellstudiengangs Medizin angeboten.
Patentanmeldungen
Schickle K, Neuss S, Vogt F, Grigorev N: „Gradierte Dünnschichtsysteme aus Metall-Keramik-Verbundwerkstoffen für die Beschichtung kardiovaskuläer Implantate“; Aktenzeichen DE 10 2020 111 669.1
Hüsing M, Schoenen D, Vogt F et al.: „System zur Behandlung des Carina-Bereichs einer Gefäß-Bifurkation“, Aktenzeichen DE 10 2017 009 791.7
Afify M, Schaaps N, Vogt F: „Histo-LOOP - Präzisions-, Reproduzierbarkeits-, Produktivitäts- und Effizienzsteigerung in der histologischen Aufarbeitung länglicher Gewebe“, Aktenzeichen DE 10 2020 119 764.
