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Analysen zur Unterscheidung von Kathetersignalen mit und ohne Endokardkontakt

Analysen zur Unterscheidung von Kathetersignalen mit und ohne Endokardkontakt
chair:Medizinische Messtechnik &. digitale Signalverarbeitung
type:Diplomarbeit
tutor:

Dipl.-Ing. Christopher Schilling

person in charge:

Dipl.-Ing. Stefan Ponto

Trotz des großen medizinischen Fortschritts der letzten Jahre, sind kardiale Arrhythmien ein weit verbreitetes Krankheitsbild und Herz-Kreislauferkrankungen stellen nach wie vor die Todesursache Nummer eins der Industriegesellschaft dar. Obwohl Vorhofflimmern nicht direkt tödlich ist, haben Menschen, die an dieser Krankheit leiden, mit einer großen Einschränkung ihrer Leistungsfähigkeit und damit auch ihrer Lebensqualität zu kämpfen. Zudem erfahren an Vorhofflimmern erkrankte Menschen eine signifikant erhöhte Gefahr, einen Schlaganfall zu erleiden. Eine kurative Methode der Behandlung ist die Katheterablation, bei der mit minimal invasivem Aufwand das Vorhofsubstrat so modifiziert wird, dass das Vorhofflimmern terminiert. Das Vorgehen bei der Katheterablation ist in hohem Maße von der Erfahrung des behandelnden Arztes abhängig.

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Um die Ablationspunkte zuverlässig zu setzen und dabei angrenzendes Gewebe möglichst unversehrt zu hinterlassen, ist eine korrekte Durchführung der Behandlung besonders wichtig. Da sich die absorbierte Leistung im Gewebe bei unzuverlässigem Kontakt des Katheters schnell sehr stark verringert, muss der Endokardkontakt unbedingt gewährleistet sein. Das korrekte Anliegen des Katheters wird meist über das subjektive taktile Gefühl des Arztes bestimmt, was bei großer Erfahrung des Mediziners häufig korrekt, aber niemals garantiert zuverlässig sein kann. Wünschenswert wäre es daher, die Informationen über den Wandkontakt direkt aus den Messsignalen selbst abzulesen, was neben Zeiteinsparungen, vor allem die Erfolgsrate der Katherablation noch weiter verbessern könnte.

Ziel dieser Arbeit ist es nun, den endokardialen Kontakt allein aus gemessenen Signalmerkmalen zu ermitteln und zuverlässig zu bestimmen. Zur Validierung sollen zusätzlich intrakardiale Signale mit Hilfe von Computermodellen simuliert und deren Veränderung bei wachsendem Endokardabstand untersucht werden. Als Ergebnis soll ein Klassifikator zur Verfügung stehen, der in der Lage ist, bei beliebigen im Vorhof gemessenen Signalen, sichere Aussagen über den Endokardkontakt des Messkatheters zu treffen.

In Zusammenarbeit mit dem Städtischen Klinikum Karlsruhe wurde eine Datenbank mit Kontakt- und Nichtkontaktsignalen angelegt, die 256 Signale von vier Patienten enthält. Um die unterschiedlichen Charakteristika dieser beiden Signalgruppen zu beschreiben, wurden 37 Deskriptoren entwickelt, die im Anschluss auf Basis der erstellten Testdatenbank ausgewertet wurden. Die Deskriptoren wurden dann einem Entscheidungsbaum übergeben, der eine Erkennungsrate von 97,22% zeigte. Zur Validierung der Ergebnisse wurden zusätzlich intrakardiale Vorhofsignale simuliert und der Entscheidungsbaum mit diesen Signalen getestet. Die Erkennungsrate des zuvor entwickelten Klassifikators lag für diese unbekannten simulierten Daten bei 94,73%.