Erweiterte 3D Analyse von Herzrhythmusstörungen durch die Speiseröhre

Herzrhythmusstörungen sind gut behandelbar, wenn sie rechtzeitig erkannt werden. Mit neuen 3D-Kathetern messen wir EKGs in der Speiseröhre, um damit mittels neuer mathematischer Methoden die Präzision der Herzdiagnostik zu verbessern.

Steckbrief

  • Lead-Departement Technik und Informatik
  • Institut Institute for Human Centered Engineering (HUCE)
  • Forschungseinheit HUCE / Labor für Mikroelektronik und Medical Devices
  • Förderorganisation SNF
  • Laufzeit (geplant) 01.01.2020 - 31.01.2021
  • Projektverantwortung Dr. Reto Wildhaber
  • Projektleitung Dr. Reto Wildhaber
  • Partner Solothurner Spitäler AG

Ausgangslage

Herzrhythmusstörungen treten mit zunehmendem Alter häufiger auf. Nicht immer genügen die heutigen Standard-EKG-Untersuchungen um sie zu erkennen oder deren Ursache exakt zu finden. Die Elektrokardiographie (EKG) aus der Speiseröhre hat gegenüber der Standard-EKGs den Vorteil, dass sie im Bereich der Vorhöfe sehr genaue Signale zu liefern vermag, da die Speiseröhre nahe an diesen Vorhöfen liegt. Erste klinische Studien, mit eigens dafür entwickelten Speiseröhren 3D-EKG Kathetern, haben gezeigt, dass sich mit einem solchen Messkatheter Rhythmusstörungen im Bereich des linken Vorhofes exakt erkennen lassen. Ziel dieses Projekts ist es, mittels mathematischer Methoden Rhythmusstörungen auf der gesamten Herzoberfläche erkennen zu können. Damit wären wir in der Lage ein klinisches Tool zur raschen und risikoarmen Diagnose von Herzrhythmusstörungen zur Verfügung zu stellen.

Herzmodell mit 3D-Katheter
Herzmodell mit 3D-Katheter

Vorgehen

Anhand von MRI-Aufnahmen haben wir anatomische Herzmodelle erstellt, die wir nutzen, um auf deren Oberfläche die elektrische Herzaktivität zu simulieren, so wie sie in-vivo zu beobachten ist. Anhand mathematischer Algorithmen versuchen wir diese Simulation mit gemessenen Patientendaten in Übereinstimmung zu bringen und damit auf die Art und Lokalisation einer Rhythmusstörung rückzuschliessen. Dieses Problem wird im Allgemeinen auch als das ‘Inverse EKG’-Problem bezeichnet.

Screenshot der errechneten elektrischen Herzaktivität im Bereich des linken Herzvorhofes
Screenshot der errechneten elektrischen Herzaktivität im Bereich des linken Herzvorhofes

Ergebnisse

Bisher wurden erfolgreich Herzrhythmusstörungen im linken Vorhof lokalisiert. Diese Information ist für klinisch praktizierende Ärzte und Ärztinnen von hohem Interesse, da eine Störung im linken Vorhof eine andere Herangehensweise verlangt, als eine Störung im rechten Vorhof.

Ausblick

Bis zum Abschluss dieses Projekts sind wir bestrebt, Aktivitäten auf der gesamten Herzoberfläche lokalisieren zu können. Damit sind die Grundlagen gelegt, für ein neues diagnostisches Device, das in der Lage ist, in Echtzeit und ambulant die elektrischen Herzaktivitäten auf der Herzoberfläche direkt sichtbar zu machen. Damit hoffen wir, künftig Herzrhythmusstörungen leichter identifizieren und deren therapeutische Eingriffe präziser planen zu können.