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Charakterisierung des elektrophysiologischen Substrats bei Patienten mit Vorhofflimmern - Bedeutung von Restitution der atrialen Leitungsgeschwindigkeit und der Signalamplitude für die Entwicklung von Vorhofflimmern

Fachliche Zuordnung Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
Kardiologie, Angiologie
Förderung Förderung von 2011 bis 2022
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 183027722
 
Erstellungsjahr 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Gemäß aktueller Leitlinien erfolgt die Stadieneinteilung von Vorhofflimmern (VHF) in (1) erstmals diagnostiziert, (2) paroxysmal, (3) persistierend, (4) lange persistierend und (5) permanent. Hierbei handelt es sich um eine symptombasierte klinische Klassifikation. Aktuelle Studien deuten darauf hin, dass diese Einteilung unzureichend definierte Übergänge hat und nicht mit der tatsächlichen VHF-Last – und somit mit der Progression des eigentlichen Krankheitsprozesses – korreliert. Dennoch dominiert diese Einteilung den klinischen Alltag und spielt eine wesentliche Rolle bei der individuellen Therapieplanung (Rhythmus- vs. Frequenzkontrolle). Da die Erfolgsraten einer Normalisierung des Herzrhythmus durch interventionelle oder medikamentöse Therapie jedoch abhängig sind vom individuellen Krankheitsstadium, wäre eine Einteilung wichtig, die mit dem Schweregrad des elektrophysiologischen Remodelings korreliert, um so die aktuell begrenzten Erfolgsraten der VHF-Therapie zu verbessern. Im Rahmen dieses Projekts erfolgte eine individualisierte Charakterisierung des heterogenen Gewebesubstrats bei VHF. Hierzu wurden invasiv erfasste Daten zur effektiven Refraktärphase (ERP) des Vorhofgewebes sowie der Herzfrequenzabhängigkeit (Restitution) von Ausbreitungsgeschwindigkeit und Signalamplitude (Voltage) mithilfe neuer Methoden assimiliert, die es erlauben nicht direkt messbare Parameter durch Nutzung mechanistischer Computermodelle optimal zu schätzen. Atriale Messdaten und klinische Routineparameter wurden in 42 VHF-Patienten erfasst und mit neu entwickelter, maßgeschneiderter Open Source Software verarbeitet. Die atriale Ausbreitungsgeschwindigkeit sowie deren Anisotropie konnte mit neu entwickelten simulationsbasierten Schätzverfahren präziser und lokaler als bisher bestimmt werden. Clusteranalyse der patientenindividuellen ERP sowie der Restitution von Signalamplitude und Ausbreitungsgeschwindigkeit hat keine statistisch robuste Einteilung der Patienten jenseits der etablierten VHF-Stadien hervorgebracht. Durch Kombination von Signalverarbeitung und Computermodellierung/-simulation konnten unter anderem Elektrogrammcharakteristika von arrhythmogenen Quellen im Vorhof identifiziert sowie der lokale Fibrosegehalt und die lokale ERP des Gewebes quantifiziert werden, ein in silico Teststand für Ablationsstrategien bereitgestellt werden, die Erfolgsaussichten von Pulmonalvenenisolation sowie das Risiko für VHF-assozierte Herzinsuffizient komplett nichtinvasiv durch maschinellem Lernen auf dem 12-Kanal-EKG prädiziert werden und die pharmakologische Wirkweise neuer TASK-1 Antiarrhythmika mechanistisch untermauert werden. Die entwickelten Methoden, Daten und Erkenntnisse wurden in 16 begutachteten Publikationen sowie 12 weiteren Forschungsergebnissen veröffentlicht.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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