Beginn des Seitenbereichs:
Seitenbereiche:

  • Zum Inhalt (Zugriffstaste 1)
  • Zur Positionsanzeige (Zugriffstaste 2)
  • Zur Hauptnavigation (Zugriffstaste 3)
  • Zur Unternavigation (Zugriffstaste 4)
  • Zu den Zusatzinformationen (Zugriffstaste 5)
  • Zu den Seiteneinstellungen (Benutzer/Sprache) (Zugriffstaste 8)
  • Zur Suche (Zugriffstaste 9)

Ende dieses Seitenbereichs. Zur Übersicht der Seitenbereiche

Beginn des Seitenbereichs:
Seiteneinstellungen:

Deutsch de
English en
Suche
Anmelden

Ende dieses Seitenbereichs. Zur Übersicht der Seitenbereiche

Beginn des Seitenbereichs:
Suche:

Suche nach Details rund um die Uni Graz
Schließen

Ende dieses Seitenbereichs. Zur Übersicht der Seitenbereiche


Suchen

Beginn des Seitenbereichs:
Hauptnavigation:

Seitennavigation:

  • Universität

    Universität
    • Die Uni Graz im Portrait
    • Organisation
    • Strategie und Qualität
    • Fakultäten
    • Universitätsbibliothek
    • Jobs
    • Campus
    Lösungen für die Welt von morgen entwickeln – das ist unsere Mission. Unsere Studierenden und unsere Forscher:innen stellen sich den großen Herausforderungen der Gesellschaft und tragen das Wissen hinaus.
  • Forschungsprofil

    Forschungsprofil
    • Unsere Expertise
    • Forschungsfragen
    • Forschungsportal
    • Forschung fördern
    • Forschungstransfer
    • Ethik in der Forschung
    • Kommission für wissenschaftliche Integrität
    Wissenschaftliche Exzellenz und Mut, neue Wege zu gehen. Forschung an der Universität Graz schafft die Grundlagen dafür, die Zukunft lebenswert zu gestalten.
  • Studium

    Studium
    • Studieninteressierte
    • Infos für Studierende
    • Anmeldung zum Studium (Wintersemester 2026/27)
    • Welcome Weeks für Erstsemestrige
  • Community

    Community
    • International
    • Am Standort
    • Forschung und Wirtschaft
    • Absolvent:innen
    Die Universität Graz ist Drehscheibe für internationale Forschung, Vernetzung von Wissenschaft und Wirtschaft sowie für Austausch und Kooperation in den Bereichen Studium und Lehre.
Jetzt aktuell
  • Jetzt zum Studium anmelden
  • Jetzt die "Youni"-App holen
  • Klimaneutrale Uni Graz
  • Forscher:innen gefragt
  • Arbeitgeberin Uni Graz
Menüband schließen

Ende dieses Seitenbereichs. Zur Übersicht der Seitenbereiche

Beginn des Seitenbereichs:
Sie befinden sich hier:

Universität Graz Neuigkeiten Wie Formeln die Medizin persönlicher machen

Ende dieses Seitenbereichs. Zur Übersicht der Seitenbereiche

Donnerstag, 16.07.2026

Wie Formeln die Medizin persönlicher machen

Eine Frau mit einer blauen Weste steht vor einer gläsernen Wand

Federica Caforio operiert am offenen virtuellen Herzen. Foto: wildundwunderbar

Wenn Federica Caforio vom Herzen spricht, klingt es nicht nach OP-Saal, sondern nach Gleichungen, Parametern und Simulationen. Doch genau darin liegt die medizinische Hoffnung ihrer Forschung: Aus klinischen Daten soll eines Tages ein digitaler Zwilling des Herzens entstehen – ein virtuelles Modell, an dem sich Erkrankungen besser verstehen und Therapien individueller planen lassen. Ihre Forschungen präsentiert sie im Rahmen des Mathematik Kongresses „ECMTB 2026“.

Die Mathematikerin Federica Caforio entwickelt Methoden für sogenannte Cardiac Digital Twins: rechnerische Abbilder echter Herzen, die elektrische Signalweiterleitung, Gewebemechanik und Blutfluss zusammenführen. Der Ausgangspunkt ihrer Forschung war ein Seed-Funding: die L’Oréal Fellowship for Women in Science, die Caforio 2023 erhielt. Damit konnte sie einen Proof of Concept erarbeiten – zunächst mit synthetischen Daten, also vollständig am Computer erzeugten Versuchsdaten. Ziel war es, aus Verschiebungs- und Dehnungsinformationen Rückschlüsse auf passive Eigenschaften des Herzgewebes zu ziehen. Sprich: Wie steif ist das Gewebe? Wie reagiert es auf Belastung?

Inzwischen geht Caforio einen Schritt weiter. In einem vom Land Steiermark geförderten UFO-Projekt (Unkonventionelle Forschung) arbeitet sie an den aktiven Eigenschaften des Herzens – also an jener Kontraktionsbewegung, die das Organ zur Pumpe macht. Denn Herzgewebe ist nicht nur weich und dehnbar. Es erzeugt auch aktiven “Stress”, zieht sich zusammen und treibt damit den Kreislauf an. Jedes Herz hat seine Eigenschaften.

Mathematisch ist diese Personalisierung hochkomplex. Das Modell enthält zahlreiche Parameter: einige beschreiben elektrische Vorgänge, andere mechanische Verformungen oder die Wechselwirkung mit dem Blutfluss. Die Aufgabe der Forscher:innen am Institut für Mathematik besteht darin, diese Parameter so anzupassen, dass die Simulation möglichst gut zu klinischen Messdaten passt. Erschwerend kommt hinzu: Unterschiedliche Parameterkombinationen können ähnliche Ergebnisse erzeugen.

Caforios Ansatz verbindet deshalb klassische mathematische Modelle mit maschinellem Lernen. “Im Zentrum stehen Physics-Informed Neural Networks, kurz PINNs. Anders als rein datengetriebene neuronale Netzwerke sollen sie nicht nur zu vorhandenen Daten passen, sondern zugleich physikalische Gesetze berücksichtigen”, erklärt sie. Vereinfacht gesagt: Das Netzwerk lernt nicht eine plausible Form, sondern eine, die auch den zugrunde liegenden Gleichungen gehorcht.

Für die Herzforschung ist das entscheidend. Denn ein vorhergesagtes Verschiebungsfeld mag auf den ersten Blick zu Messdaten passen – medizinisch nützlich wird es aber erst, wenn es auch physikalisch sinnvoll ist. Bei PINNs fließt daher beides in die Berechnung ein: die Nähe zu den Daten und die Nähe zur Physik, etwa zu Differentialgleichungen, Randbedingungen und Anfangsbedingungen.

Internationales Netzwerk

Seit April 2026 leitet Caforio eine BioTechMed-Graz Young Researcher Group. Das auf drei Jahre angelegte Projekt soll die Methode vergrößern und robuster machen: von einzelnen mechanischen Fragestellungen hin zu multiphysikalischen Modellen, die Elektrophysiologie und Mechanik gemeinsam betrachten. Es basiert auf einem starken internationalen Kooperationsnetzwerk mit Partnern an der MedUni Graz (Computational Cardiology Lab, Kardiologie), der TU Graz, dem IDea-Lab sowie renommierten Forschungsgruppen am Politecnico di Milano, der University of Trento und der Pontificia Universidad Católica de Chile. Die Kooperation vereint Expertise in Kardiologie, mathematischer Modellierung, Computational Science und Künstlicher Intelligenz.

Das klinische Ziel ist klar: Gewebeveränderungen nichtinvasiv sichtbar machen. Besonders Narben im Herzmuskel sind von Interesse. Sie können steifer sein als gesundes Gewebe und ihre Kontraktionsfähigkeit verlieren. Wenn eine Parameterschätzungs-Pipeline solche räumlich variierenden Eigenschaften erkennt, könnte sie Ärzt:innen zeigen, wo Narben liegen und wie ausgeprägt sie sind.

Heute gilt für den Nachweis solcher Narben häufig die Late-Gadolinium-Enhanced-MRI als Goldstandard – eine MRT-Technik mit Kontrastmittel. Sie ist jedoch teuer, nicht für alle Patient:innen geeignet und kann insbesondere bei Nierenproblemen problematisch sein. Caforios langfristige Vision ist daher eine Alternative: Aus vorhandenen Bild- und Bewegungsdaten könnte eine virtuelle Darstellung entstehen, die relevante Gewebeveränderungen sichtbar macht, ohne zusätzliches Kontrastmittel.

Der digitale Zwilling eines Herzens wäre dann mehr als ein schönes Bild am Bildschirm. An ihm ließen sich Diagnosen präzisieren und mögliche Behandlungen vorab testen. Statt mehrere Eingriffe oder Behandlungsversuche nacheinander auszuprobieren, könnte die Medizin künftig zuerst am virtuellen Herzen simulieren, was im Körper wahrscheinlich passiert.

Erstellt von Konstantin Tzivanopoulos

Weitere Artikel

Staunen, Schauspiel, Science: Astrophysiker:innen begleiteten partielle Sonnenfinsternis

Der Star war die Sonne, am Programm ein Naturschauspiel: Die partielle Sonnenfinsternis am Abend des 12. August 2026 lockte die Massen auf den Grazer Schloßberg. Begleitet wurde der Sun-Downer mit einem Schuss Wissenschaft durch Astrophysiker:innen der Universität Graz.

In Graz wird über Europas digitale Zukunft diskutiert

Exakt drei Monate vor der Veranstaltung stellt das Team des Technology Impact Summits (TIS) das Programm des diesjährigen Think-Tank-Events vor.

Kulturerbe retten: Grazer Forschende machen Römersteine wieder lesbar

Was zur Zeit der Römer in Stein gemeißelt wurde, bewahren Forschende der Uni Graz und TU Graz vor dem Verschwinden. Sie haben eine einfache und kostengünstige Methode entwickelt, um Inschriften auf Grabmälern und Weihealtären, die verwittert sind oder beschädigt wurden, wieder lesbar zu machen. Derzeit testen sie das Verfahren an Römersteinen in mehreren Orten der Steiermark. Ziel ist, auch anderen Historiker:innen ein Werkzeug in die Hand zu geben, um Kulturerbe zu bewahren, wenn teure Forschungsgeräte nicht verfügbar sind. Die Methode wurde kürzlich im Wissenschaftsjournal Heritage Science publiziert.

Wenn sich die Sonne verfinstert: Erhellendes für Wissenschaft und Grazer:innen

Wenn sich am 12. August 2026 in Graz der Mond teilweise vor die Sonne schiebt, wird das Ereignis wieder viele Menschen in seinen Bann ziehen. So auch Manuela Temmer, Astrophysikerin an der Uni Graz. Denn das Himmelsphänomen hat einen Mehrwert für die Forschung, bestätigt die Wissenschaftlerin: „Während einer Sonnenfinsternis lässt sich die Korona besser beobachten als mit jedem Instrument.“

Beginn des Seitenbereichs:
Zusatzinformationen:

Universität Graz
Universitätsplatz 3
8010 Graz
  • Anfahrt und Kontakt
  • Kommunikation und Öffentlichkeitsarbeit
  • Moodle
  • UNIGRAZonline
  • Impressum
  • Datenschutzerklärung
  • Cookie-Einstellungen
  • Barrierefreiheitserklärung
Wetterstation
Uni Graz

Ende dieses Seitenbereichs. Zur Übersicht der Seitenbereiche

Ende dieses Seitenbereichs. Zur Übersicht der Seitenbereiche

Beginn des Seitenbereichs:

Ende dieses Seitenbereichs. Zur Übersicht der Seitenbereiche