cardiologic explorer - Medizintechnik Bergmann GmbH

CARDIOLOGIC EXPLORER
KARDIOGONIOMETRIE NACH SANZ
PRODUKTBLATT
Die Kardiogonimetrie nach Sanz (KGM) ermöglicht eine
belastungsfreie und nicht-invasive Diagnostik myokardialer Ischämien.
Arteriosklerotisch bedingte Koronare Herzkrankheit (KHK)
sowie Small Vessel Diseases (SMD) aufgrund von Diabetes sind die häufigtsen Ursachen von Myokardischämien.
Durch frühzeitiges Erkennen kann den oftmaligen Folgeerscheinungen Herzinfarkt oder chronische Herzinsuffizienz vorgebeugt und damit den häufigsten Todesursachen
entgegen gewirkt werden.
Es handelt sich hierbei um ein neues und deutlich vereinfachtes vektorkardiographisches Verfahren. Mit nur 5
Elektroden kann der Untersuchende innerhalb weniger
Minuten die elektrische Herzaktivität dreidimensional darstellen und automatisch wie subjektiv auf Ischämieverdacht
bewerten.
Die KGM-Software wurde zusammen mit dem Urvater der
Methode, Dr. Ernst Sanz, entwickelt und setzt seine innerhalb von 30 Jahren erzielten Erkenntnisse bestmöglich um.
Die automatischen Interpretationsvorschläge erreichen eine
Genauigkeit, welche mit der belastenden Ergometrie vergleichbar sind bzw. diese übertreffen.
INHALTSVERZEICHNIS
1 Myokardischämien & Kardiogoniometrie.................................................................................................................................................................2
2 Diagnostische Genauigkeit & Studienergebnisse..................................................................................................................................................3
3 Elektrodenschema & orthogonale Ableitungen.....................................................................................................................................................4
4 Räumliche Schlingen & Maximalvektoren................................................................................................................................................................6
5 Diagnostische Kriterien....................................................................................................................................................................................................7
6 Dreidimensionale Schlingendarstellung....................................................................................................................................................................7
7 Zweidimensionale Schlingendarstellung...................................................................................................................................................................8
8 Projektion der Maximalvektoren...................................................................................................................................................................................9
9 Darstellung des Vektorpotentials.............................................................................................................................................................................. 10
10 Automatische Interpretation & Parameter............................................................................................................................................................ 10
11 Leistungsumfang.............................................................................................................................................................................................................. 11
12 Systemvoraussetzungen............................................................................................................................................................................................... 11
1 Myokardischämien & Kardiogoniometrie
Myokardischämien und dessen Folgekrankheiten gehören derzeit zu den häufigsten Todesursachen. Die Minderdurchblutung
und somit Sauerstoffunterversorgung des Herzens sind zumeist bedingt durch koronare Herzkrankheit (arteriosklerotisch
verengte Herzkranzgefäße) oder einen „Small Vessel Disease“ (meistens diabetisch bedingte Verengung der Kapillargefäße
des Herzmuskels). Diese können zu chronisch ischämischen Herzkrankheiten, Herzinsuffizienz oder zum akuten Herzinfarkt
führen.
Eine Myokardischaemie kann im Ruhe-EKG oft nicht erkannt werden. Die derzeitige Methode der Wahl im ambulanten
Bereich ist das Belastungs-EKG (Ergometrie), diese ist jedoch sehr zeit- und geräteintensiv sowie nicht risikofrei. Screeninguntersuchungen, insbesondere bei asymptomatischen Patienten, sind daher nicht die Regel. Eine Myokardischämie kann
jedoch lange Zeit asymptomatisch und beschwerdefrei verlaufen, so dass diese ohne eine Screeninguntersuchung häufig
erst (zu) spät erkannt wird.
Die Kardiogoniometrie kann als einfaches, preiswertes und vor allem belastungsfreies Verfahren diese Lücke füllen. Hiermit
können bereits im Hausarztbereich Myokardischämien während eines Routinescreenings diagnostiziert werden.
Das Verfahren stellt eine deutliche Veränderung und Verbesserung der konventionellen Vektorkardiographie dar. Mittels
eines geänderten Elektrodenschemas, bei dem nur noch 5 Elektroden benötigt werden, können drei zueinander orthogonale
Ableitungen berechnet werden. Dies ermöglicht eine dreidimensionale Darstellung der Herzströme und somit die räumliche
Visualisierung der Erregungsausbreitung und –rückbildung am Herzen.
Diverse neue Parameter, wie beispielsweise Streuungen oder die Raumwinkel von Erregungsleitungsvorgängen, werden
automatisch interpretiert und mittels unterschiedlicher Darstellungsmöglichkeiten im Programm aufbereitet.
2 Diagnostische Genauigkeit & Studienergebnisse
Die folgende Tabelle zeigt derzeitige Studienergebnisse zur belastungsfreien Diagnostik von Ischämien. Als Golden StandardMethode diente dabei die Koronarangiographie (von einer Ischämie wurde ausgegangen, wenn mindestens eine signifikante
Stenose in wenigstens einem Koronargefäß vorlag). Im Vergleich dazu wird die äquivalente Genauigkeit des Ruhe-EKGs
dargestellt. Publiziert wurden diese Ergebnisse erstmalig auf folgendem Kongress: 13th World Congress on Heart Disease,
International Academy of Cardiology, Annual Scientific Sessions 2007, Vancouver, B.C., Canada.
Patientencharakteristik
Anzahl
Alter (in Jahren)
Größe (cm)
Gewicht (kg)
BodyMassIndex (kg/m2)
307
60,7 +/- 11,0
173 +/- 7
81,6 +/- 11,8
27,2 +/- 3,6
Frauen
154
65,2 +/- 9,7
161 +/- 6
69,5 +/- 14,7
26,8 +/- 5,7
Männer
216
61,3 +/- 12,5
173 +/- 10
80,5 +/- 12,4
27,3 +/- 8,3
Frauen
116
65,8 +/- 11,8
161 +/- 6
70,8 +/- 15,8
27,4 +/- 5,5
retrospektive Männer
prospektive
Aufbau der retrospektiven und prospektiven Gruppe
Vergleich der Studienergebnisse von Kardiogoniometrie und Ruhe-EKG
Männer
retrospektiv
KGM
EKG
Frauen
prospektiv
Alle
retrospektiv prospektiv retrospektiv
prospektiv
Sensitivtät
74 %
65 %
71 %
61 %
73 %
64 % (67%*)
Spezifität
86 %
84 %
88 %
79 %
87 %
82 % (93%*)
Positiver prädikativer Wert
90 %
92 %
83 %
68 %
88 %
85 %
Negativer prädikativer Wert
65 %
47 %
79 %
74 %
71 %
58 %
Sensitivität
45 %
54 %
57 %
55 %
49 %
55 %
Spezifität
83 %
80 %
77 %
70 %
81 %
74 %
Positiver prädikativer Wert
72 %
88 %
63 %
57 %
69 %
77 %
Negativer prädikativer Wert
60 %
39 %
72 %
69 %
64 %
51 %
Sensitivität, Spezifität, Positiver und Negativer prädikater Wert
* In der prospektiven Gruppe wurden 15 Patienten falsch positiv gegenüber der Koronarangiographie diagnostiziert. Diese
15 Patienten hatten zwar freie Koronarien, aber gleichzeitig entweder einen enzymatisch nachweisbaren Infarkt (nach
erfolgreicher Lysebehandlung, aber mit Ischämiefolgen) oder eine Kardiomyopathie (vermutlich in Folge eines zumeist
diabetisch bedingten Small Vessel Diseases).
Unter Berücksichtigung dieses Sachverhaltes ergeben sich die deutlich erhöhte Sensitivität (67%) und Spezifität (93%) in
der prospektiven Gruppe von 332 Patienten.
Gegenstand derzeitiger Studien ist die weitere prospektive Validierung der Kardiogoniometrie gegenüber ischämiesensitiven
radiologischen Verfahren.
3 Elektrodenschema & orthogonale Ableitungen
Jede mechanische Herzaktion beruht auf elektrischen Reizleitungsvorgängen am Herzen, die zu messbaren Potentialen führen. Mittels drei bipolarer Ableitungen (A, D und Ve) werden diese Potentiale bei der Messung erfasst und digitalisiert. Für
die Datenerfassung werden nebst der Masse-Elektrode lediglich vier thorakale Elektroden positioniert, welche in festen
geometrischen Verhältnissen zueinander stehen. Durch die besondere Elektrodenpositionierung wird eine dreidimensionale
Erfassung, sowie eine räumliche Darstellung des Herzpotentials im Zeitverlauf ermöglicht.
Anlageschema und Datenerfassung in den Ableitungen A, D und Ve
Bedingungen für die Elektrodenpostion
1. Abstand von
2. =
und
= 0.7 * (
)
sind orthogonal zueinander
Transformation der Ableitungen und Darstellung
Nach der Erfassung der Ableitungen A, D und Ve werden diese vektoriell zusammengefasst und bevorzugt als dreidimensionales Zeitsignal betrachtet. Die drei Ableitungen stehen in einer festen geometrischen Beziehung zueinander, sind jedoch
aus physiologischen Gründen nicht orthogonal. Eine Transformation der Ableitungen A, D und Ve nach X, Y und Z bringt die
digitalisierten Daten in eine orthogonale Form, wobei X und Y direkt die Schrägsagittalebene des Herzens aufspannen, und
Z orthogonal zur Schrägsagittalebene verläuft.
Mittels den drei zueinander orthogonalen Ableitungen ist es nun möglich, eine dreidimensionale Vektordarstellung zu konstruieren. Somit wird eine weitaus realistischere Visualisierung der Reizleitungsvorgänge am Herzen erreicht, als es durch die
Vektorkardiographie bisher möglich war.
X = D * sin(45°) - I
Y = D * sin(45°) + A
Z = sin(45°) * (Ve - Ho)
Transformation der Ableitungen A, D und Ve in die orthogonalen Ableitungen X,Y und Z
KGM-Schreiber: Während und nach der Aufnahme können die drei bipolaren Ableitungen sowie deren Transformation
ähnlich einem EKG angezeigt werden.
Unterschied zur konventionellen Vektorkardiographie
In der konventionellen Vektorkardiographie (VKG) werden die Projektionsebenen der Vektoren auf die Körperachse ausgerichtet: horizontal, vertikal und sagittal. Dies hat zur Folge, dass sich die Ansichten der Hinter- und Vorderwand des Herzens
teilweise überlagern und deshalb die Orientierung der Vektorschlingen ein gutes Vorstellungsvermögen beansprucht.
In der KGM werden wird die Hauptebene um 45 Grad in die Hauptachse des Herzens gedreht. Damit wird das Herz in Hinterwand und Vorderwand getrennt und damit ein besserer Einblick in den Verlauf der Vektorschlinge ermöglicht, die
normalerweise in der schräg sagittalen Ebene liegt. Damit wird die Schrägsagittalebene zur Hauptebene.
Die vertikale Hauptebene bei der körperbezogenen Vektorkardiographie (links) im Gegensatz zur Schrägsagittalebene bei der
herzbezogenen Kardiogoniometrie (rechts).
4 Räumliche Schlingen & Maximalvektoren
Nach der Digitalisierung und der Transformation der Daten nach X, Y und Z beschreibt ein Vektor (x,y,z) mit seiner Richtung
die Ausrichtung des aktuellen Summenpotentials am Herzen und mit seinem Betrag das aktuelle Summenpotentials für
jeden Zeitpunkt t. Diese Vektoren können zur Veranschaulichung als Schlinge in einem dreidimensionalen Koordinatensystem dargestellt werden. Jeder Vektor hat seinen Anfangspunkt am isoelektrischen Koordinatenursprung und zeigt auf
einen entsprechenden Punkt im Raum. Die einzelnen Punkte werden chronologisch miteinander verbunden und bilden so
die Schlinge.
Bestimmung eines Schlingenpunktes zum Zeitpunkt t aus den Kanälen X, Y und Z
Veranschaulichung der Entstehung der Schlinge im Zeitverlauf und Bestimmung der Maximalvektoren
5 Diagnostische Kriterien
Schon im EKG wird ersichtlich, dass die Zeichen für eine bestehende Myokardischaemie zuerst in der Repolarisationsphase
(STT-Abschnitt) auftreten (ST-Senkung), und Veränderungen der Depolarisation (QRS-Abschnitt) erst bei einer Myokardschädigung (Infarkt) eintreten.
Dies ist auch in der KGM der Fall und hat nach langjähriger Forschung und verschiedenen Studien mit über 700 Patienten
zu folgenden zehn Arbeitshypothesen geführt:
Hypothesen zu R (QRS-Komplex)
1. Das Gesamtpotential von R (=SumR) ist ein Maß für die vitale Mykoardmasse.
2. Rmax gibt an, wo sich das Maximum dieser Masse befindet.
3. Die Streuung (floating) von Rmax oder der R-Schlinge ist ein Mass für die Homogenität des Myokard.
4. Leichtes floating von Rmax ist atembedingt.
5. Starkes floating = frischer Infarkt
Hypothesen zu T (STT-Komplex)
6. Das Gesamtpotential von STT (=SumSTT) ist ein Maß für die Blutversorgung des Mykoards.
7. Tmax gibt an, wo die Blutversorgung am stärksten ist.
8. Die Streuung (floating) von Tmax oder der T-Schlinge ist ein Mass für die Homogenität der Blutversorgung.
9. Leichtes floating von Tmax ist technisch oder atembedingt.
10. Starkes floating = aktuelle Ischämie
Die aufgestellten Thesen sollen der Diagnostik und Beurteilung von Patientendaten helfen.
6 Dreidimensionale Schlingendarstellung
Abweichungen vom typischen Reizleitungsvorgang zeigen sich in der Kardiogoniometrie vor allem in einer Veränderung der
Richtungen der Maximalvektoren. Damit sind sowohl die Ausrichtung dieser Vektoren im Raum, als auch ihre Winkel relativ
zueinander, besonders sensitive Parameter bei der Erkennung von Myokardischämien.
Für die absolute Ausrichtung dieser Maximalvektoren sind Normbereiche definiert. Weisen die Maximalvektoren eine Raumrichtung auf, die außerhalb der Normbereiche liegt, deutet dies auf einen pathologischen Sachverhalt hin.
Die Schrägsagittalebene (X-Y-Ebene, im Bild rot) bildet in dieser Darstellung standardmäßig die
Vorderansicht.
Gesund: Der Maximalvektor (orange) der T-Schlinge liegt innerhalb des
Pathologisch: Der Maximalvektor (orange) der T-Schlingen liegt deutlich au-
Normbereiches. Die Schlinge und deren Maximalvektor zeigen in Richtung
ßerhalb des Normbereiches. Die Repolarisation (T) verläuft atypisch und nicht
Herzspitze.
in Richtung der Herzspitze.
In der 3D-Schlingenansicht der KGM-Software können neben der Schlinge auch Normbereiche und Maximalvektoren eingeblendet werden. Die gesamte Ansicht kann per Mausbewegung beliebig in alle Richtungen bewegt, gedreht und gezoomt
werden. Das ermöglicht dem Nutzer einen bestmöglichen plastischen Eindruck des Reizleitungsvorganges am Herzen. Weiterhin kann so schnell erkannt werden, ob die Maximalvektoren der Schlingen in Normbereichen liegen und ob die Vektorschleifen wenig streuen (beides deutet auf einen Normalbefund hin).
7 Zweidimensionale Schlingendarstellung
Eine weitere Darstellungsform ist die Schlingenprojektion in die drei Ebenen des Koordinatensystems. Die typische Reizleitung verläuft entlang der Schrägsagittalebene des Herzens.
Eine starke Streuung der Schlinge der Einzelschläge sowie ein deutliches Abweichen der Reizleitung in Richtung der Z-Achse weisen ebenso auf eine atypische Reizleitung am Herzen und damit auf mögliche Ischämien hin.
Gesund: Die Hauptaktivität der Reizleitung erfolgt in der Schrägsagittal-
Pathologisch: Ein deutlicher Teil der Reizleitung erfolgt in Z-Richtung,
ebene (X, Y) des Herzens.
heraus aus der Schrägsagittalebene des Herzens.
8
8 Projektion der Maximalvektoren
Durch Anwendung des Kugelkoordinatensystems kann die Richtung der Maximalvektoren erkannt und analysiert werden.
Der Durchstichpunkt der Vektoren durch die Kugel definiert sich über Längengrad (alfa) und Breitengrad (beta).
Die aufgeklappte seitliche Darstellung der basalen Halbkugel (ähnlich einem aufgeklappten Globus) veranschaulicht auch die
Lokalisation der nach basal gerichteten Vektoren.
Diese Ansicht ermöglicht auf einen Blick, die Lage und Verteilung der Maximalvektoren zu erfassen.
Oktantenbelegung in der Maximalvektoransicht, die Herzspitze befindet sich in dieser Ansicht mittig, während die basale Halbkugel nach außen geklappt wird
Gesund: Die Maximalvektoren von R und T liegen dicht beieinander und
Pathologisch: Die Maximalvektoren von R und T (Depolarisation und Repo-
innerhalb der Normfelder, was auf eine gesunde Potentialausbildung hin-
larisation) laufen deutlich in unterschiedliche Richtungen. Die T-Maximal-
deutet.
vektoren liegen vollständig ausserhalb des Normfeldes, zudem streuen sie
stark. Dies deutet auf eine akute Ischämie in der Hinterwand hin.
Blaues Feld:
Normfeld für R-Maximalvektor
Grünes Feld:
Normfeld für T-Maximalvektor
Blaue Rechtecke:
R-Maximalvektoren der Einzelschläge
Grüne Dreiecke:
T-Maximalvektoren der Einzelschläge
(Gelb - Gewählter Einzelschlag,
Rot - Medianschlag)
9
9 Darstellung des Vektorpotentials
Der zeitliche Verlauf des Vektorpotentials ist ein weiterer sensitiver Parameter für die Ischämiediagnostik. Die KGM-Software
stellt hier den zeitlichen Verlauf der Intensität des Herzpotentials unabhängig von dessen räumlicher Ausrichtung dar. Das
Potential entspricht dem Betrag des jeweiligen Raumvektors und wird gemäß der Formel
Vp = √ (X² + Y² + Z²) berechnet.
Die Summe der Einzelpotentiale entspricht dem Integral. Damit kann das Gesamtpotential eines beliebigen Abschnitts gemessen werden, z.,B. SumR, SumST, SumT+ usw.
In dieser Darstellung können beispielsweise Veränderungen der ST-Strecke sehr viel deutlicher als bisher im normalen EKG
erkannt werden.
Gesund: Ein typischer Verlauf des Vektorpotentials.
Pathologisch: Das Potential zeigt sich deutlich abgeflacht und zeitlich
verlängert.
10 Automatische Interpretation & Parameter
Die KGM-Software verfügt über ein Modul, welches eine automatische Analyse durchführt und dem Nutzer einen Befund
vorschlägt. Neben der automatischen Interpretation kann der Nutzer selbst eine Befundung anhand der unterschiedlichen
Ansichten vornehmen und innerhalb der Software speichern.
Gesund: Alle relevanten Parameter liegen innerhalb der Normwerte.
Pathologisch: Parameter, welche außerhalb der Normwerte liegen, sind rot
hervorgehoben. Je mehr Parameter außerhalb der Normbereiche liegen,
umso wahrscheinlicher sind relevante Ischämien.
10
11 Leistungsumfang
Erfassung des KGM
 3-dimensionale Erfassung der Herzpotentiale
 Frei wählbare Darstellung von 3-6 Kanälen im KGM-Schreiber
 Online-Darstellung der Pulsfrequenz
 M
ehrstufig wählbare Schreibgeschwindigkeit (25, 50, 100, 200 mm/s) und Amplitudendarstellung (in 2,5er-Schritten von
2,5 bis 20 mm/mV)
Darstellung, Vermessung
 A
nsicht der Erregungsleitung als dynamische dreidimensionale Schlinge oder als zweidimensionale Schlinge in den drei
Projektionsebenen
 D
arstellung der Maximalvektoren von R- und T-Schlinge, deren Normfeldern, sowie Medianüberblendung in beiden
Schlingenansichten
 Darstellung des zeitlichen Verlaufes des Vektorpotentials
 Automatisches Ermitteln und Anzeige des Median-Zyklus in verschiedenen Ansichten
 Automatisches Generieren einer Parametertabelle
Interpretation
 A
utomatisches Vermessungs- und Interpretationsmodul nach definierten, Update-fähigen Parametern und Parameterlimits  Generierung eines automatischen Befunds
 E
rfassen und Speichern einer manuellen Diagnose Weitere Features
 Export der Parametertabelle, des automatischen und manuellen Befunds
 Einfügen und Speichern von Bemerkungen / Kommentaren direkt im geschriebenen KGM (Annotations)
 Programmfenstergröße von 1024 x 768 bis 1600 x 1200 Bildpunkten stufenlos wählbar
Druckmanager
 Jeder individuelle Screen kann erfasst und dem Druckermanager beigefügt werden
 Druckvorschau über Screenshots im Druckmanager
 Drucken von manuell gewählten Ansichten
 PDF-Generierung, Speicherung und Export der PDF-Datei in den PATIENT EXPLORER
12 Systemvoraussetzungen
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
Windows 2000, XP, Vista oder höher
CPU mit mindestens 1 GHz Taktfrequenz
Mindestens 40 MB freier lokaler Festplattenspeicher
Bildschirmauflösung von mindestens 1024 x 768 Pixeln
USB-Anschluss (mindestens 1.1)
Mindestens 256 MB Arbeitsspeicher
Empfohlen: 32 MB Grafikkartenspeicher für eine optimale dreidimensionale Darstellung
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enverdis GmbH
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Tatzendpromenade 2
D-07745 Jena
Tel. +49 (0) 36 41/53 49 0-00
Fax +49 (0) 36 41/53 49 0-19
Internet: www.enverdis.com
E-Mail: [email protected]
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