Simultane optische und elektrische Charakterisierung von Herzgewebe mit akuten Ablationsnarben

• Antragsteller: Professor Dr. Olaf Dössel, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 286726745

Herzrhythmusstörungen und ihre Folgeerkrankungen gehören zu den häufigsten Todesursachen der westlichen Welt und stellen eine große Herausforderung für das Gesundheitssystem dar. Eine Standardprozedur zur Behandlung verschiedenster Formen von Herzrhythmuserkrankungen ist die Radiofrequenzablation, bei welcher arrhythmogenes Herzgewebe vernarbt werden soll. Bis zum heutigen Zeitpunkt ist der Langzeiterfolg dieser Behandlungsmethode nicht garantiert und von vielen Faktoren abhängig, so dass in vielen Fällen ein erneuter Eingriff erforderlich ist. Ein wichtiger Faktor für den Erfolg der Prozedur stellt die Erzeugung transmuraler Ablationsnarben (d.h. die Narbe zieht sich durch den gesamten Herzmuskel), sowie linearer Ablationslinien ohne Lücken dar. Zur Kontrolle der Ablation werden verschiedene Verfahren wie Temperaturüberwachung oder Ultraschall angewendet. Jedoch konnten mit diesen Methoden bisher keine spezifischen oder reproduzierbaren Endpunkte für die Radiofrequenzablation festgelegt werden. In einem Tierversuch und einer präklinischen Studie wurde nachgewiesen, dass ein elektrogrammbasiertes Kriterium wahrscheinlich einen zuverlässigen Indikator zur Kontrolle der Ablationsprozedur und des Narbenwachstums darstellt. Ein Nachteil beider Studien bestand in dem empirischen Design, so dass weitere Studien zum Verständnis der pathophysiologischen Mechanismen und deren Auswirkungen auf die intrakardialen Elektrogramme erforderlich sind. Kernziel dieses Forschungsprojektes ist die Untersuchung der elektrophysiologischen Veränderungen von lebendem Herzgewebe mit akuten Ablationsnarben unter definierten Bedingungen. Hierbei soll untersucht werden, wie die Charakterisierung komplexer Ablationsläsionen durch die Veränderung der intrakardialen Elektrogramme oder der zeitlichen Entwicklung dieser Signale möglich ist. Zur Lösung der Forschungsfrage wird eine Kombination aus in-vitro Experimenten, klinischen Studien und Computersimulationen eingesetzt. Mit einem bereits entwickelten in-vitro Setup kann die elektrische Aktivität von lebendem Herzgewebe simultan mit fluoreszenzoptischen und mit elektrischen Methoden erfasst werden. Durch umfangreiche Erweiterungen des Teststandes werden die extrazellulären Potentiale des Herzgewebes mit komplexen Ablationsnarben sowie der Verlauf der Depolarisationswelle über das Gewebe untersucht. Die experimentellen Ergebnisse werden zur Weiterentwicklung bestehender Computermodelle für akute Ablationsnarben verwendet. Mit Hilfe dieser Computersimulationen lassen sich komplexere Ablationsmodelle und deren Einfluss auf die Veränderungen der Elektrogramme vorhersagen. Zur Validierung der Simulationsstudien ist ein Vergleich mit den experimentellen als auch mit den klinischen Daten vorgesehen. Auf Basis dieses Forschungsprojektes sollen optimierte Kriterien für die Beurteilung von akuten Ablationsnarben während des klinischen Eingriffs abgeleitet sowie der Behandlungserfolg langfristig verbessert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Großgeräte: High Speed Camera
• Gerätegruppe: 5430 Hochgeschwindigkeits-Kameras (ab 100 Bilder/Sek)
• Mitverantwortliche: Professor Dr.-Ing. Andreas Guber; Professorin Dr. Gisela Guthausen; Professor Dr. Claus Schmitt
• Kooperationspartner: Professor Dr.-Ing. Ernst Hofer