Multichannel Intracardiac Electrogram Analysis to Estimate the Depolarisation Wavefront Propagation: Supporting Diagnostics and Treatment of Atrial Fibrillation

Kardiale Arrhythmien sind Störungen des Herzrhythmus, welche von unregelmäßigem Herzschlag kommen. Vorhofflimmern ist die am weitesten verbreitete Herzrhythmusstörung und ist mit zunehmendem Alter weiter verbreitet. Thromboembolische Ereignisse und Störungen der Hämodynamik können als Begleiterscheinungen von Vorhofflimmern (AFib) auftreten und eine signifikant gesteigerte Morbidität und Mortalität zur Folge haben. Die Be- handlung von AFib erfolgt mit Medikamenten und zudem mit Hilfe der Katheterablation. Im Zuge der Ablation versuchen Ärzte die Bereiche arrhythmogenen Substrats zu lokalisieren. Danach werden kleine Ablationsnarben im Herzgewebe erzeugt, welche die Ausbreitung abnormaler elektrischer Erregungen im Herzen unterdrücken sollen. Die Erfolgsraten dieser Prozedur erreichen bis zu 70% nach zwei oder drei Ablationen.
Im Zuge diese Arbeiten wurden die Regionen arrhythmogenen Substrats lokalisiert, und die Details der Erregungsausbreitung über dieses Substrat wurden bestimmt. Im Verlauf dieser Arbeit wurden klinische Daten, experimentelle Daten und Simulationen für die Analyse genutzt. Simulationen wurden genutzt um die lokale Aktivierungszeit (LAT) auf klinischen Anatomien zu bestimmen. ... mehrExperimentelle Daten wurden mit Hilfe eines Elektrodenpatches von einem Hund herzen erfasst. Klinische Daten wurden mit Hilfe eines elektroanatomischen Mappingsystems im Rahmen klinischer Routineuntersuchungen aufgezeichnet.
Die aufgezeichneten Daten wurden einer Vorverarbeitung unterzogen um messtechnische und geometrische Artefakte wie das ventrikuläre Fernfeld (VFF) oder hoch- und niederfrequentes Rauschen zu unterdrücken. Eine Vielzahl von Merkmalen wurden aus den vorbearbeiteten Daten gewonnen. Dies waren die Bestimmung des Stimulationsprokotolls, die Abschätzung der Dauer der fraktionierten Aktivität, die Korrelation der Morphologie, Spitzen-zu-Spitzen Amplitude, Bestimmung der QRS Komplexe, lokale Aktivierungszeit, die Bestimmung einer stabilen Katheterposition und die Markierung der Region des arrhythmogenen Substrats. Die Methode zur Bestimmung von Richtung und Geschwindigkeit der Erregungsausbreitung wurde bestimmt. Ein grafisches Nutzerinterface (GUI) wurde entwickelt zur Bestimmung der Ausbreitungsgeschwindigkeit und darauf basierender regionaler Analyse. Simulierte Daten wurden genutzt um die Leistungsfähigkeit der entwickelten Algorithmen zu beurteilen. Zur Simulation der LAT auf klinischen Anatomien wurde die fast marching Methode (FaMaS) genutzt. In diesen Simulationen war die goldene Wahrheit für eine Beurteilung der Parameterabschätzung bekannt.
Ein umsichtiger und erfolgreicher Versuch wurde unternommen, um Muster und Geschwindig- keit der Erregungsausbreitung auf dem Vorhof zu bestimmen. Dies wurde auf Basis der LAT Zeit und stabiler Katheterpositionen durchgeführt. Interessante Regionen wurden zudem als wahrscheinliche Regionen eines arrhythmogenen Substrats im linken Vorhof markiert. Dies wurde auf Grundlage mehr als eines Merkmals und visueller Beurteilung deren Verteilung im Vorhof durchgeführt. Für die stimulierten Daten wurde die Aktivität der S1 und S2 Erregung verglichen um Änderungen in der Erregungsausbreitung abzuschätzen. Die Auswertung der experimentellen Daten wurde in Kooperation mit internationalen Part- nern aus den USA durchgeführt. Für verschiedene Szenarien wurden dabei Richtung und Muster der Erregungsausbreitung abgeschätzt. Die zeitliche und räumliche Informationen der vorgeschlagenen Method war dabei genau kontrolliert.
Mit den Auswertemethoden aus dieser Arbeit können die wahrscheinliche Region des arrhythmogenen Substrats und der Verlauf der Erregungsausbreitung auf dem Vorhof für Vorhofflimmern und Vorhofflattern bestimmt werden. Diese können dem behandelnden Arzt bei der Planung der Ablationstherapie und erfolgreicher Durchführung helfen.