Visualisierung von Elektrokardiogrammen (EKG)

Mittels Intereferenztransformation war ein Modell der Erregungsausbreitung des Herzens zu prüfen. Ziel war es, aus einer hochkanakligen Hautableitung ein 3D-Erregungsmodell des Herzens zu animieren. Einen ersten Schritt stellt die Aufnahme und Visualisierung von Kanaldaten dar.

Abb. 1: Zeitfunktionen einer 75-Kanal Ableitung am Herzen

Abb. 2: Räumliche Elektrodenanordnung

Visualisierungsergebnisse

Ergebnisse statischer Kanaldatenrekonstruktion, generiert mit dem Dämpfungsterm unter Annahme unendlicher Leitgeschwindigkeit der Interferenztransformation sind hier zu sehen. Eine 45-Kanalaufnahme (400 Samples, 500 Sps) wurde in 4 Schnittebenen visualisiert. Unter Berücksichtigung kurzer Ladezeiten wurde eine geringe Bildauflösung gewählt. Die Ergebnisse sind vergleichbar mit Ergebnissen einer Spline-Interpolation der jeweiligen Oberfläche, wobei eine radiale Amplitudenabhängigkeit anzunehmen ist.

Abb.: Herz mit Schnittebenen V, H, O, U

Die Kürzel bedeuten:

Die Kartierung ist in zwei Varianten zu finden:

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In den V-Movies (Ansicht von vorn) ist die Ausbreitung vom Vorhof über die Kanmmern von dextral nach sinistral zu erkennen. In der Ansicht von oben (_O) ist die zeitliche Zuordnung der Kammererregung nachvollziehbar. Die Relativbilder zeigen teilweise sogar den Sinusknoten als Ausgangspunkt der Erregung, der in den Absolutbildern vollkommen unterdrückt wird. Der Unterschied zwischen den um +/-5cm versetzt aus dem Herzzentrum angeordneten Schnittebenen (V <-> H; O <-> U) ist relativ gering.

Fazit

Mit relativ geringen Mitteln ist es möglich, zu brauchbaren, statischen Visualisierungen der Muskelerregung des Herzens aus EKGs zu kommen. Erstaunlich sind die in der flächigen Visualisierung zu bemerkenden, räumlich-zeitlichen Abhängigkeiten im Bewegungsablauf der Herzkammern, die bei einer Betrachtung der Kanaldaten nicht so offenbar werden. Der Versuch interferenzieller Rekonstruktionen auf pseudo-homogenen Laufzeiträumen wurde zunächst ergebnislos abgebrochen. Ein Problem stellt hierbei die Umsetzung der Interferenztransformation (HIT) auf ein inhomogenes Laufzeitmodell der Herznerven dar. Mit einer interferenziellen Rekonstruktion wäre es möglich, Defekte schnell und ursächlich sicher zu erkennen. Anwendung der HIT würde es gestatten, obige Kanaldaten in Ausbreitungmodelle umzurechnen, sodaß zusätzlich zu obigen Visualisierungen der Muskelerregung unkompliziert ein dynamisches Modell der Erregungsausbreitung in den Herznerven berechnet werden kann.

Danksagung

Herzlichen Dank an Herrn Dr. Krenzke vom Deutschen Herzzentrum Berlin für die Bereitstellung von Datenmaterial sowie für verschiedene, fruchtbare Fachdiskussionen.


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E-mail: info@gheinz.de

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