EEKG Imaging - Kombination von 3D Echo- und inverser ElektroKardioGraphie

Das nichtinvasive Imaging elektrischer Funktion im menschlichen Herzen gewinnt auf Grund der Verfügbarkeit von Systemen zum Mapping des Elektrokardiogramms (EKG) und des Magnetokardiograms (MKG) in Kombination mit bildgebenden Verfahren (z.B. Magnetresonanz Imaging (MRI) oder Computertomographie (CT)) und aufgrund kürzlich entwickelter inverser Algorithmen zunehmend an Bedeutung. Während der letzten Jahre wurden von unserer Arbeitsgruppe einige der grundlegenden mathematischen und numerischen Verfahren für dieses nichtinvasive elektrische Quellimaging entwickelt. Kürzlich wurden in der klinischen Elektrophysiologie zwei invasive Mappingverfahren (CARTOTM (Biosense Inc., Johnson&Johnson), EnSiteTM (Endocardial Solutions Inc., Medtronic Inc.)) eingeführt. Die von der Arbeitsgruppe in Graz entwickelte und in diesem beantragten Projekt weiter zu entwickeinde und weiter zu validierende Methode wird es erlauben, die Aktivierungs- und Repolarisationszeitverteilung an der gesamten Herzoberfläche nichtinvasiv aus EKG und MKG Mappingdaten zu bestimmen. Aus der Sicht der Kardiologen wird dieses Verfahren eine attraktive Alternative zu den bislang eingesetzten invasiven Kathetermappingverfahren sein, insbesondere da hiermit die invasive Eingriffszeit signifikant verkürzt werden kann. Es werden weltweit große Anstrengungen unternommen, numerische Verfahren für dieses elektrische Quellimaging zu entwickeln. Allerdings ist bis jetzt der technische und klinische breakthrough dieses neuen Imagingverfahrens noch nicht gelungen. Ingenieurwissenschaftliche Forschungs- und Entwicklungsarbeiten haben die Modellbildung 3D anatomischer Daten (Ultraschall, MRI), die Weiterentwicklung der Quellrekonstruktionsalgorithmen, die anatomische Modellierung des Atriums (geometrische Anisotropie), eine Methode zur nichtinvasiven Beschreibung räumfich- zeitlicher Organisation von Vorhofflimmern und eine neue Methode zur Optimierung der Lage und der Position des Herzmodells im inversen Problem zum Inhalt. Die Kombination des EKG Mappings mit 3D Ultraschall wird eines der zentralen Forschungsgebiete sein. Diese neuartige Kombinationsmöglichkeit erlaubt ein online (Katheterlabor) und single beat Imaging. Quellimaging im Atrium stellt ein weiteres Forschungsgebiet dar. Klinische Validierungsstudien und eine klinische Applikation des kardialen Quellimaging wird in Zusammenarbeit mit der Universitätsklinik für Innere Medizin Innsbruck, Kardiologische Abteilung (60 Patienten, Kathetermessungen, (128/64-kanaliges) EKG Map, MRI (torso, (cine) cardiac), kardialer 3D Ultraschall (cine); Sinus-Rhythmus, Ektopie, Pre-Erregung, Flimmern, Flattern, Tachycardia) durchgeführt. Quellimaging aus MKG Maps (mit simultaner Aufzeichung des EKG Maps) wird zusammen mit der University of California San Francisco und mit dem Helsinki University Central Hospital (Helsinki University of Technology) untersucht. Die Forschungsarbeiten werden essentiellen Einfluß auf die Elektrokardiographie haben. Das Hauptziel dieser Forschung ist die Entwicklung und Etablierung inverser Elektrokardiographie. Das Imaging des Aktivierungs- und Repolarisationszeitmaps an der Herzoberfläche wird weiterentwickelt und als state-of-the-art Technik etabliert. Diese Methode erlaubt es erstmals, das Aktivierungs- und Repolarisationszeitmap in Kombination mit Ultraschall, MRI oder CT nichtinvasiv zu bestimmen. Bislang ist dies nur mit invasiven Kathetermappingsystemen (z.B. mit CARTO TM ) möglich. Besonderes Augenmerk legen wir in diesem Projekt auf 3D Ultraschall. Durch die Kopplung von Echo- und Elektrokardiographie (EEKG) und mit Hilfe der vorgeschlagenen inversen Methode kann die bestehende kardiale 3D Ultraschalltechnik (anatomisches und Doppler Imaging) um das nichtinvasive Imaging elektrischer Funktion erweitert werden. Es ist zu erwarten, daß dies großen Einfluß auf die klinische Anwendung des Ultraschalls in der nahen Zukunft haben wird. Der essentielle Einfluß auf die klinische Elektrophysiolgie besteht darin, daß erstmals ein nichtinvasives tool zur Verfügung stebt, ektopische, vorzeitige und extrasystolische Herzschläge, Tachykardien, Flattern, Flimmern, und infarziertes Gewebe zu lokalisieren.

Das nichtinvasive Imaging elektrischer Funktion im menschlichen Herzen gewinnt auf Grund der Verfügbarkeit von Systemen zum Mapping des Elektrokardiogramms (EKG) und des Magnetokardiograms (MKG) in Kombination mit bildgebenden Verfahren (z.B. Magnetresonanz Imaging (MRI) oder Computertomographie (CT)) und aufgrund kürzlich entwickelter inverser Algorithmen zunehmend an Bedeutung. Während der letzten Jahre wurden von unserer Arbeitsgruppe einige der grundlegenden mathematischen und numerischen Verfahren für dieses nichtinvasive elektrische Quellimaging entwickelt. Kürzlich wurden in der klinischen Elektrophysiologie zwei invasive Mappingverfahren (CARTOTM (Biosense Inc., Johnson&Johnson), EnSiteTM (Endocardial Solutions Inc., Medtronic Inc.)) eingeführt. Die von der Arbeitsgruppe in Graz entwickelte und in diesem beantragten Projekt weiter zu entwickeinde und weiter zu validierende Methode wird es erlauben, die Aktivierungs- und Repolarisationszeitverteilung an der gesamten Herzoberfläche nichtinvasiv aus EKG und MKG Mappingdaten zu bestimmen. Aus der Sicht der Kardiologen wird dieses Verfahren eine attraktive Alternative zu den bislang eingesetzten invasiven Kathetermappingverfahren sein, insbesondere da hiermit die invasive Eingriffszeit signifikant verkürzt werden kann. Es werden weltweit große Anstrengungen unternommen, numerische Verfahren für dieses elektrische Quellimaging zu entwickeln. Allerdings ist bis jetzt der technische und klinische breakthrough dieses neuen Imagingverfahrens noch nicht gelungen. Ingenieurwissenschaftliche Forschungs- und Entwicklungsarbeiten haben die Modellbildung 3D anatomischer Daten (Ultraschall, MRI), die Weiterentwicklung der Quellrekonstruktionsalgorithmen, die anatomische Modellierung des Atriums (geometrische Anisotropie), eine Methode zur nichtinvasiven Beschreibung räumfich- zeitlicher Organisation von Vorhofflimmern und eine neue Methode zur Optimierung der Lage und der Position des Herzmodells im inversen Problem zum Inhalt. Die Kombination des EKG Mappings mit 3D Ultraschall wird eines der zentralen Forschungsgebiete sein. Diese neuartige Kombinationsmöglichkeit erlaubt ein online (Katheterlabor) und single beat Imaging. Quellimaging im Atrium stellt ein weiteres Forschungsgebiet dar. Klinische Validierungsstudien und eine klinische Applikation des kardialen Quellimaging wird in Zusammenarbeit mit der Universitätsklinik für Innere Medizin Innsbruck, Kardiologische Abteilung (60 Patienten, Kathetermessungen, (128/64-kanaliges) EKG Map, MRI (torso, (cine) cardiac), kardialer 3D Ultraschall (cine); Sinus-Rhythmus, Ektopie, Pre-Erregung, Flimmern, Flattern, Tachycardia) durchgeführt. Quellimaging aus MKG Maps (mit simultaner Aufzeichung des EKG Maps) wird zusammen mit der University of California San Francisco und mit dem Helsinki University Central Hospital (Helsinki University of Technology) untersucht. Die Forschungsarbeiten werden essentiellen Einfluß auf die Elektrokardiographie haben. Das Hauptziel dieser Forschung ist die Entwicklung und Etablierung inverser Elektrokardiographie. Das Imaging des Aktivierungs- und Repolarisationszeitmaps an der Herzoberfläche wird weiterentwickelt und als state-of-the-art Technik etabliert. Diese Methode erlaubt es erstmals, das Aktivierungs- und Repolarisationszeitmap in Kombination mit Ultraschall, MRI oder CT nichtinvasiv zu bestimmen. Bislang ist dies nur mit invasiven Kathetermappingsystemen (z.B. mit CARTO TM ) möglich. Besonderes Augenmerk legen wir in diesem Projekt auf 3D Ultraschall. Durch die Kopplung von Echo- und Elektrokardiographie (EEKG) und mit Hilfe der vorgeschlagenen inversen Methode kann die bestehende kardiale 3D Ultraschalltechnik (anatomisches und Doppler Imaging) um das nichtinvasive Imaging elektrischer Funktion erweitert werden. Es ist zu erwarten, daß dies großen Einfluß auf die klinische Anwendung des Ultraschalls in der nahen Zukunft haben wird. Der essentielle Einfluß auf die klinische Elektrophysiolgie besteht darin, daß erstmals ein nichtinvasives tool zur Verfügung stebt, ektopische, vorzeitige und extrasystolische Herzschläge, Tachykardien, Flattern, Flimmern, und infarziertes Gewebe zu lokalisieren.