Modellbasierte Biomechanische Untersuchungen der Statischen und Dynamischen Compliance bei Normaldruckhydrocephalus
Model Based Biomechanical Analysis of the Static and Dynamik Compliance in Normal Pressure Hydrocephalus
Christine Goffin
Ziel dieser Arbeit war die Entstehungshypothesen zu NPH im Hinblick auf die statische und dynamische Compliance bei altersbedingter morphologischer und funktional struktureller Veränderung zu untersuchen. Besonderer Fokus lag dabei auf der Abgrenzung von elastischen und viskosen Materialeigenschaften, um den Einfluss der Viskosität auf die Pathogenese von NPH zu analysieren.
Mit dem Blutgefäßmodell wurden Sensitivitätsuntersuchungen zum Einfluss der Materialeigenschaften von Gefäßwänden, von erhöhtem venösen Druck sowie von morphologischen Veränderungen der Gefäßwände durchgeführt. Hierbei konnte gezeigt werden, dass die Anzeichen verminderter Compliance im Hirndruck durch vaskuläre Alterungsprozesse hervorgerufen werden können. Die Betrachtung der viskosen Eigenschaften von Blutgefäßen und Gewebe lässt vermuten, dass viskose Eigenschaften mit zunehmender Dehnung einen exponentiellen Verlauf annehmen. Weiterhin belegen die Ergebnisse die Hypothese, dass durch eine venöse Druckerhöhung die kraniospinale Compliance funktional gesenkt ist [Bateman, 2008].
Die liquordynamischen Veränderungen bei NPH wurden mit einem FEM-Modell der Compliance des Spinalkanals untersucht. Die Prüfung verschiedener Materialmodelle zur Darstellung der spinalen Compliance zeigte, dass bei linear elastischem Material durch Vernachlässigung der viskosen Eigenschaften die Druckamplituden verstärkt werden. Es konnte weiter mittels einer Parameterstudie gezeigt werden, dass bereits leichte Abweichungen der viskosen Zeitkonstante eine Verstärkung der Pulsatilität verursachten. Dies lässt vermuten, dass der von Wagshul et al. und Park et al. beobachtete Kerbfiltereffekt bei der Herzfrequenz durch den dynamischen Anteil der Compliance hervorgerufen wird [Wagshul et al., 2009; Park et al., 2012].
