Vorhofflimmern ist eine der häufigsten Herzrhythmusstörungen bei Menschen und für 25 Prozent aller Schlaganfälle verantwortlich. Medikamentöse Therapie oder Operationen am Herz sind häufig auf Dauer wirkungslos.
In seiner Dissertation untersucht Axel Loewe vom Institut für Biomedizinische Technik des KIT Vorhofflimmern mittels Computermodellen. Ihm ist es gelungen, individuelle Messdaten der Patienten, beispielsweise des Erbguts des Herz-Kreislauf-Systems, in mathematische Modelle zu integrieren. Die modellbasierten Ansätze tragen zu einem umfassenderen Verständnis der Krankheit bei. So können effizientere, auf den einzelnen Patienten angepasste Therapien entwickelt werden.
Mit seiner Forschung belegte Loewe nun den dritten Platz des Gips-Schüle-Nachwuchspreises 2018 der Gips-Schüle-Stiftung.

Wir möchten Herrn Jorge Sánchez als neuen Forschungsassistent begrüßen. Als Mitglied der Gruppe Herzmodellierung wird sich Jorge Sánchez in seiner Forschung auf die Entwicklung einer Open-Source-Modellierungslösung für die Elektrophysiologie des Herzens konzentrieren. Dabei zielen wir auf eine nachhaltige Forschungssoftware, die qualitativ hochwertige, benutzerfreundliche Simulations-Software für kardiale Elektrophysiologie bereitstellt. Dies wird eine optimale Lösung für einen großen Teil derjenigen bereitstellen, die möglicherweise von Computermodellierung des Herzens profitieren können.

2018 feierte die internationale Konferenz ihren 15. Geburtstag in Deutschland in Magdeburg. Getreu dem Konferenzmotto „Bringing together international PhD and MD experts“ präsentierte Yannick Lutz seine Arbeit über die Erstellung eines numerischen Modells zur Bestimmung der zerebralen und systemischen Temperatur für die Behandlung des ischämischen Schlaganfalls. Durch die Entwicklung eines neuen Kühlkatheters ist das schnelle Erreichen lokaler therapeutischer Hypothermie im Gehirn möglich, wodurch effizient zerebrale Schäden und mögliche Nebenwirkungen systemischer Hypothermie reduziert werden können.

Michael Kircher wurde auf der 19. Internationalen Konferenz für Biomedizinische Anwendungen der Elektrischen Impedanz Tomographie mit dem „Best Student Paper Award“ ausgezeichnet. Die Konferenz fand in diesem Jahr in Edinburgh vom 11. – 13. Juni statt. Der Award wurde von der Institute of Physics (IOP) Gesellschaft gesponsert.

Gemeinsam mit Ärzten des Universitäts-Herzzentrums Freiburg · Bad Krozingen haben Forscher des IBT eine neue Methode zur unmittelbaren Beurteilung des Behandlungserfolgs in der Fachzeitschrift „JACC Clinical Electrophysiology“ veröffentlicht. Konkret geht es darum, die Vollständigkeit einer anterioren Mitrallinie bei Ablation wegen Vorhofflattern im linken Vorhof mithilfe des Oberflächen-EKGs zu beurteilen. Durch die neue Methode könnte sich die Dauer des invasiven Eingriffs künftig merklich verkürzen und die Erfolgsrate steigen. Die klinische Studie wurde mit Computersimulationen des IBT ergänzt und untermauert.

Die Medizintechnik steht im Fokus der Robotics Innovation Competition, einer Zusammenarbeit zwischen Zeiss und dem KIT.

Technologies (Health Care)
• Tracking and referencing
• Smart instruments as control module
• Real-time control with sensor feedback
• Reinforcement Learning
 
Application (Health Care)
• Microsurgery, e.g. Resection of tumorous tissue
• Ophtalmology, e.g. Interventions on the retina
• Surgery process, e.g. Recognition of persons, role and situations

Prof. Dr. Olaf Dössel wurde zum Fellow of the European Alliance for Medical and Biological Engineering and Science ernannt.
In der Ernennungsurkunde heisst es: „In recognition of distinguished leadership and important contributions to research and advocacy of Medical and Biological Engineering and Science“.
Die Urkunde wurde am 13. März auf einer Festveranstaltung in London übergeben.

Katheterablation von Vorhofflattern ist klinisch auch heute noch eine Herausforderung. Wissenschaftler des IBT haben eine Methode entwickelt, die Signale aus dem Herzen automatisiert verarbeitet und zeitlich-räumliche Zusammenhänge ausnutzt. Die Art der Herzrhythmusstörung sowie die kritischen Bereiche des Vorhofs können so automatisch identifiziert werden. Die Methode könnte zu einer besseren Therapie von komplexen Vorhofflimmerfällen beitragen und wurde in der Fachzeitschrift "IEEE Transactions on Biomedical Engineering" veröffentlicht.

In der Sonderausgabe "Advances in cardiac cellular electrophysiology – relevance for clinical translation" der Zeitschrift "Herzschrittmachertherapie und Elektrophysiologie" erscheint ein Schwerpunkt-Artikel zum Thema "Kardiale Ischämie – Erkenntnisse aus Computermodellen" von Autoren des IBT und des Universitäts-Herzzentrums Freiburg/Bad Krozingen. Im Artikel werden die Grundlagen einer computergestützten Multiskalenmodellierung der kardialen Elektrophysiologie und des Elektrokardiogramms (EKG) – von Ionenkanälen auf molekularer Ebene bis hin zur Ebene des Gesamtorganismus beschrieben. Am Beispiel der Modellierung der kardialen Ischämie wie sie beim Herzinfarkt auftritt wird veranschaulicht, wie in-silico-Experimente zum Verständnis der Zusammenhänge zwischen fundamentalen pathophysiologischen Mechanismen und Diagnosewerkzeugen wie dem EKG beitragen können.

Das Institut für Biomedizinische Technik begrüßt Frau Ekaterina Kovacheva zum 1. November 2017 als neue wissenschaftliche Mitarbeiterin. In der Arbeitsgruppe Herzmodellierung  beschäftigt sich Ekaterina Kovacheva mit der Weiterentwicklung der vorhandenen Modelle von Teilkomponenten des Herzens sowie dessen zusammenführen. Bisher wurden die elektrophysiologische Erregungsausbreitung, die elastomechanische Kontraktion, die Fluiddynamik und der Kreislauf, der an das Herz gekoppelt ist, weitgehend getrennt modelliert. Nun sollen die einzelnen mathematischen Modelle miteinander wechselwirken – wie im realen Herzen.

Axel Loewe vom IBT war eingeladen einen Vortrag beim 9."TRM Forum on the Computer Simulation of Cardiac Function“ zu halten. Die Konferenz versammelt weltweit führende Experten der Computermodellierung, der experimentellen Untersuchung und der klinischen Forschung im Bereich Herzrhythmusstörungen. Wir haben zum diesjährigen Motto „From Model to Clinical Outcome“ beigetragen indem wir Arbeiten vorgestellt haben, die Computermodelle nutzen, um diagnostische und therapeutische Konzepte zu validieren. Im Speziellen waren dies neuartige Mappingkatheter mit integrierten Minielektroden und aus dem EKG abgeleitete Größen zur Schätzung von anatomischen Eigenschaften des linken Vorhofs.

Das Institut für Biomedizinische Technik begrüßt Frau Laura Anna Unger zum 1. Oktober 2017 als neue wissenschaftliche Mitarbeiterin. In der Arbeitsgruppe Biosignale beschäftigt sich Laura Unger mit der Analyse intraatrialer Signale in enger Kooperation mit Elektrophysiologen aus der klinischen Praxis. Neue Methoden im Bereich der Diagnostik und Therapie von atrialen Tachykardien wie Vorhofflimmern und Vorhofflattern stehen dabei im Vordergrund.

Laura Unger absolvierte ihr Bachelor- und Masterstudium in Elektrotechnik und Informationstechnik am KIT. Schon während ihrer Abschlussarbeiten und hilfswissenschaftlichen Tätigkeit am IBT machte sich Laura Unger mit der Modellierung und Verarbeitung von intraatrialen Signalen vertraut.

Mitarbeiter des IBT waren mit insgesamt 8 Beiträgen an der internationalen Konferenz CinC in Rennes, Frankreich vertreten. Dabei wurden die wissenschaftlichen Beiträge des IBT auch ausgezeichnet: Zum einen erreichte die Arbeit „ECG as a tool to estimate potassium and calcium concentrations in the extracellular space“ das Halbfinale des Young Investigator Awards. Außerdem erhielt die Arbeit „An Interactive Virtual Reality Environment for the Analysis of Clinical Atrial Arrhythmias and Ablation Planning“ den Posterpreis. Weiterhin waren Angehörige des Instituts als Session-Leiter und als Organisatoren des Hackathons bzgl. des Inversen Problems involviert.

01.09.2017

Das Institut für Biomedizinische Technik begrüßt Herrn Tobias Gerach als neuen wissenschaftlichen Mitarbeiter. Im Rahmen des Sonderforschungsbereich 1173: Wellenphänomene, arbeitet Herr Gerach zusammen mit der Arbeitsgruppe Herzmodellierung an der Erforschung von Depolarisationswellen im menschlichen Herzen.

Sein Studium hat Herr Gerach am Karlsruher Institut für Technologie im Fach Geophysik abgeschlossen. In seinen Abschlussarbeiten am Geophysikalischen Institut hat er die Ausbreitung seismischer Wellen in der Erde erforscht. Der Schwerpunkt seiner Forschungsarbeit war die Simulation seismischer Wellen und die Inversion vollständiger, seismischer Wellenfelder im maritimen Umfeld.

Während der Radiofrequenzablation führt eine lokale Hyperthermie zu reversiblen und irreversiblen elektrophysiologischen Veränderungen des Herzmuskels. In einer kürzlich veröffentlichten in-vitro Studie wurden die Veränderungen der Ausbreitungsgeschwindigkeit im Herzgewebe von Ratten bei hyperthermischen Bedingungen durch die Kombination fluoreszenz-optischer sowie elektrischer Techniken untersucht. Die Erkenntnisse dieser Studie können zur Weiterentwicklung von Computermodellen mit Ablationsläsionen genutzt werden.

01.07.2017

In der kommenden Ausgabe der "Zeitschrift für Medizinische Physik“ erscheint ein Übersichtsartikel zum Thema „Computermodelle des menschlichen Herzens“ von Olaf Dössel und Axel Loewe vom IBT. Der Artikel der Rubrik „Forum" fasst den Stand der Technik bezüglich der Modellierung der kardialen Elektrophysiologie, der Elastomechanik, der Fluiddynamik und des Kreislaufsystems zusammen. Sowohl Potential als auch Herausforderungen dieses komplementären Forschungsansatzes werden diskutiert.

Am 27. April fand der Girls’ Day 2017 statt.  Auch das IBT wollte den Mädchen aus der fünften bis zwölften Klasse das Thema Medizintechnik näher bringen. 19 Mädchen meldeten sich für unseren angebotenen Workshop “Technik im Krankenhaus – Herz- und Lungenaktivität sichtbar machen“ an. Inhalte des Workshops waren die elektrische Impedanztomographie, Photoplethysmographie und die Elektrokardiographie. Die kurzen, ins Thema einführenden, Vorträge und die anschließenden Versuche, wurden sehr positiv aufgenommen. Die aktive Teilnahme der Besucherinnen  an den in den Vortrag eingebauten Fragen und auch bei den Experimenten machten den Workshop zu einem für alle sehr spaßigem Event. Wir danken den Organisatoren, Helfern, Teilnehmern herzlich für ihr Engagement und freuen uns auf den nächsten Girls’ Day 2018!

Das sogenannte ST-Segment im EKG spielt eine entscheidende Rolle bei der Diagnose von Myokardinfarkten. In einer kürzlich erschienenen Publikation des IBT wurde der Einfluss von verschiedenen Filterungsmethoden auf das ST-Segment untersucht. Realistische simulierte EKGs mit akuten Myokardinfarkt und überlagertem bekanntem Rauschen wurden zur Auswertung herangezogen. Es zeigte sich, dass bekannte Methoden zur Filterung das ST-Segment vereinzelt im Vergleich zum ungefilterten rauschfreien EKG so weit verändern können, dass die diagnostische Aussage dadurch verfälscht werden könnte.

Basket-Katheter ermöglichen die simultane Erfassung intrakardialer Aktivität aus dem gesamten Vorhof. Die korrekte Auswertung der gewonnen Daten stellt jedoch eine große Herausforderung dar, da die Herzerregung als zeitlich-räumlicher Prozess interpretiert werden muss. In unserer open-access Publikation „Basket-Type Catheters: Diagnostic Pitfalls caused by Deformation and Limited Coverage“ haben wir sowohl in-silico als auch klinische Daten quantitativ analysiert. Die Ergebnisse betonen, dass neben den aufgenommenen Elektrogrammen auch die Position der Elektroden berücksichtigt werden muss um eine korrekte Diagnose zu erzielen.

28. September 2016
Prof. Olaf Dössel hält einen der Plenarvorträge beim International Scientifc Workshop des IHU-Liryc in Bordeaux: "Simulated and measured atrial electrograms - what can we learn from a critical comparison?“ L’institut de rhytmologie et modélisation cardiaque hat sich zum Ziel gesetzt elektrophysiologische Erkrankungen des Herzens zu erforschen und wird von Prof. Michel Haissaguerre geleitet.

26. August 2016
Im Rahmen des Workshop der Cardiac Physiome Society in Seoul, Korea präsentierte Axel Loewe Forschungsergebnisse des IBTs. Sein Beitrag "P-wave terminal force is affected by site of earliest right atrial activation“ wurde als einer von 22 wissenschaftlichen Vorträgen ausgewählt. [Mehr]