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Robert Pikkemaat
Kardiopulmonales Monitoring mit Hilfe der elektrischen Impedanztomographie
Das kardiopulmonale Monitoring in der intensivmedizinischen Praxis weist auch heute noch ein großes Verbesserungspotential auf. So ist es beispielsweise bislang nicht möglich, bettseitig ein Monitoring der regionalen pulmonalen Ventilation und Perfusion sicherzustellen, obgleich ein solches Monitoring unter anderem für eine möglichst schonende Beatmungstherapie von größtem Nutzen wäre. Aber auch das bereits etablierte Monitoring des Herzauswurfvolumens und des Schlagvolumens steht aufgrund der Invasivität und, insbesondere im Fall des kontinuierlichen Monitorings, der teils erheblichen Ungenauigkeit regelmäßig in der Diskussion.
Die elektrische Impedanztomographie ist eine nicht-invasive zeitlich hoch auflösende Tomographiemethode, die regionale Änderungen der elektrischen Impedanz erfassen und darstellen kann. Ihr Potential in Bezug auf ein Ventilationsmonitoring konnte sie bereits in einigen Studien unter Beweis stellen. Ferner konnte gezeigt werden, dass sie qualitativ in der Lage ist, durchblutungsbedingte Impedanzänderungen, welche um mehr als eine Größenordnung kleiner als ventilationsinduzierte Impedanzänderungen sind, darzustellen. Die Möglichkeit, mit Hilfe der EIT quantitative Aussagen über pulmonale Perfusion oder das Schlagvolumen zu treffen, wurde bislang jedoch wenig untersucht und wurde aufgrund des großen klinisch diagnostischen Potentials als Schwerpunkt dieser Arbeit gewählt.
Zu diesem Zweck werden unterschiedliche Methoden der Extraktion von durchblutungsbedingten Impedanzsignalen diskutiert. Neben der Diskussion der Verwendung von Impedanzkontrastmitteln wird vor allem ein Algorithmus hergeleitet, der eine Trennung von ventilations- und perfusionsbedingten Signalanteilen vornimmt, so dass eine Visualisierung von pulmonaler Perfusion möglich wird. Da aufgrund technischer Randbedingungen eine quantitative Bestimmung von Perfusion nicht ohne weiteres möglich ist, fokussiert sich die Arbeit auf die quantitative Überwachung des Schlagvolumens, wobei geeignete Methoden zur Signaltrennung Verwendung finden.
Es hat sich herausgestellt, dass die Darstellung von pulmonaler Perfusion in der EIT Effekte hervorbringt, die im Bereich des Ventilationsmonitorings eine untergeordnete Rolle spielen. Aus diesem Grund erörtert die Arbeit außerdem das Potential von speziellen Rekonstruktionen zum Zweck der Perfusionsdarstellung, welche ebenfalls entwickelt und erprobt werden.
Neben einer ausgiebigen Evaluation der entwickelten und bereits bekannten Rekonstruktionsformen wurde für die Bewertung des EIT-basierten Monitorings von Schlag- und Herzminutenvolumen eine tierexperimentelle Studie an der Universität Göteborg in Schweden durchgeführt. Anhand der Studienergebnisse wird der praktische Nutzen der entwickelten Verfahren abschließend diskutiert.
Die elektrische Impedanztomographie ist eine nicht-invasive zeitlich hoch auflösende Tomographiemethode, die regionale Änderungen der elektrischen Impedanz erfassen und darstellen kann. Ihr Potential in Bezug auf ein Ventilationsmonitoring konnte sie bereits in einigen Studien unter Beweis stellen. Ferner konnte gezeigt werden, dass sie qualitativ in der Lage ist, durchblutungsbedingte Impedanzänderungen, welche um mehr als eine Größenordnung kleiner als ventilationsinduzierte Impedanzänderungen sind, darzustellen. Die Möglichkeit, mit Hilfe der EIT quantitative Aussagen über pulmonale Perfusion oder das Schlagvolumen zu treffen, wurde bislang jedoch wenig untersucht und wurde aufgrund des großen klinisch diagnostischen Potentials als Schwerpunkt dieser Arbeit gewählt.
Zu diesem Zweck werden unterschiedliche Methoden der Extraktion von durchblutungsbedingten Impedanzsignalen diskutiert. Neben der Diskussion der Verwendung von Impedanzkontrastmitteln wird vor allem ein Algorithmus hergeleitet, der eine Trennung von ventilations- und perfusionsbedingten Signalanteilen vornimmt, so dass eine Visualisierung von pulmonaler Perfusion möglich wird. Da aufgrund technischer Randbedingungen eine quantitative Bestimmung von Perfusion nicht ohne weiteres möglich ist, fokussiert sich die Arbeit auf die quantitative Überwachung des Schlagvolumens, wobei geeignete Methoden zur Signaltrennung Verwendung finden.
Es hat sich herausgestellt, dass die Darstellung von pulmonaler Perfusion in der EIT Effekte hervorbringt, die im Bereich des Ventilationsmonitorings eine untergeordnete Rolle spielen. Aus diesem Grund erörtert die Arbeit außerdem das Potential von speziellen Rekonstruktionen zum Zweck der Perfusionsdarstellung, welche ebenfalls entwickelt und erprobt werden.
Neben einer ausgiebigen Evaluation der entwickelten und bereits bekannten Rekonstruktionsformen wurde für die Bewertung des EIT-basierten Monitorings von Schlag- und Herzminutenvolumen eine tierexperimentelle Studie an der Universität Göteborg in Schweden durchgeführt. Anhand der Studienergebnisse wird der praktische Nutzen der entwickelten Verfahren abschließend diskutiert.
Schlagwörter: EIT; elektrische Impadanztomographie; Perfusion; Herz; cardiac
Aachener Beiträge zur Medizintechnik
Herausgegeben von Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. med. Steffen Leonhardt, Univ.-Prof. Dr.-Ing. Klaus Radermacher und Univ.-Prof. Dr. med. Dipl.-Ing. Thomas Schmitz-Rode, Aachen
Band 30
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