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Medizinisches Gerät zur Planung von elektrophysiologischen Eingriffen

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Herzrhythmusstörungen treten häufig auf und nehmen, wie zum Beispiel das oft vorkommende Vorhofflimmern, durch den demographischen Wandel der Bevölkerung weiter zu. Daher ist eine frühe Erkennung und korrekte Diagnose von hohem Interesse. In einem vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF) unterstützten Projekt wird am Institute for Human Centered Engineering HuCE der Berner Fachhochschule eine Methodik erforscht und ein Gerät entwickelt, um die Diagnose von solchen Herzrhythmusstörungen zu verbessern.

Ist bei einer Herzrhythmusstörung eine interventionelle Behandlung angezeigt1, erfolgt heute die Planung mit dem Standard 12-Kanal-Elektrokardiogramm (EKG). Die diagnostische Präzision dieses Standard- EKGs ist jedoch limitiert. Unser Ansatz ist es, das Standard- EKG mit EKG-Ableitungen aus der Speiseröhre zu ergänzen. Die Signalqualität eines Speiseröhren-EKGs ist aufgrund der anatomischen Nähe von Speiseröhre und Herz wesentlich besser als jene des Standard-EKGs. In unserem Forschungsprojekt entwickeln wir spezielle Katheter zur Aufzeichnung von Speiseröhren-EKGs und erforschen mathematische Methoden, um die elektrische Herzaktivität zwei- und drei-dimensional zu erfassen und darzustellen.

Das Forschungsprojekt im Kontext
Verschiedene Herzrhythmusstörungen können durch Katheterablation2 behandelt werden. Aufgrund der limitierten Signalqualität des Standard-EKGs kann eine detaillierte Diagnose oft erst während dem Eingriff erstellt werden. Wird unser Forschungsziel der 3D-Visualisierung erreicht, steht dem Kardiologen ein ergänzendes, mächtiges Diagnosewerkzeug zur präziseren Planung von kardiologischen Eingriffen zur Verfügung.

Am BFH-Zentrum für Technologien in Sport und Medizin (Innocampus, Switzerland Innovation Park, Biel) hat das Institut HuCE einen Reinraum für die Herstellung von medizinischen Geräten (im Speziellen von Speiseröhren-EKG-Kathetern) erstellt.

Von der Forschung zur Realisierung
Die für den Bau des geplanten Speiseröhren-EKG-Katheters notwendigen Tätigkeiten − Forschung, Entwicklung und Herstellung − sind in hohem Masse multidisziplinär. Medizinisches Fachwissen wird von Ärzten des Inselspitals und des Instituts HuCE beigesteuert. Mathematische Modellierungen, Algorithmen-Entwicklung, Signalverarbeitung, Hardware-, Software-, Chip-Design und Mechanik-Konstruktion wird durch Teams von Doktoranden, wissenschaftlichen Mitarbeitern, Ingenieuren der Elektro-, Mikro- und Medizintechnik des Institutes HuCE, sowie MSE- und BME-Masterstudenten erarbeitet. Die klinischen Studien für den Nachweis des Patienten-Nutzens werden am Inselspital durchgeführt (Co-Applicant im SNF-Projekt). Klinische Studien sind nur möglich, weil wir in der Lage sind, in einem entsprechend ausgerüsteten Reinraum das zu entwickelnde Gerät auch nach medizinischen Normen fachgerecht herzustellen.

 

1 | Interventionelle Behandlung mittels eines durch ein Gefäss ins Herz vorgeschobenen Herz-Katheters.
2 | Ein medizinischer Eingriff mit dem Ziel, Gewebe im Herzen, welches falsche elektrische Impulse auslöst auszuschalten, oder gezielt Narben herbeizuführen, um die Leitung falscher Impulse zu unterbrechen.