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Medic V-Tach

Patientinnen und Patienten mit Herzinsuffizienz sind dem Risiko ausgesetzt, eine Herzrhythmusstörung zu entwickeln, die mit einem anhaltenden beschleunigten Pulsschlag einhergeht. Diese sogenannte ventrikuläre Tachykardie (VT) ist für etwa 80% der plötzlichen Herztodesfälle verantwortlich. Es besteht daher großer Forschungsbedarf, Menschen mit VT-Risiko frühzeitig und zuverlässig identifizieren zu können. Um diese Analyse nicht-invasiv möglich zu machen, werden bildgebende mit elektrophysiologischen Daten miteinander verbunden (Elektrokardiographische Bildgebung, EKGI).

Das Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung einer neuartigen mobilen ECGI. Diese soll Daten des Elektrokardiogramms (EKG), mechanische Informationen des Herzens aus der Magnetresonanztomographie (MRT) und Rhythmusinformationen von tragbaren Langzeit-EKG-Systemen zusammenführen. Dies geschieht über die folgenden drei Teilziele:

1. Der Entwicklung einer neuen Aufnahmestrategie für die Herz-MR-Bildgebung von pathologischen Rhythmen. Diese wird mechanische Informationen über die Herzkontraktion während pathologischer Herzschläge liefern.

2. Der Erforschung von neuartigen Methoden zur Segmentierung und Oberflächenverfolgung für dreidimensionale und zeitabhängige Darstellungen.

3. Der Implementierung von Algorithmen für die automatisierte Analyse von Langzeit-EKG-Signalen, die in einer häuslichen Umgebung aufgenommen werden. Solche Langzeitaufzeichnungen werden es ermöglichen, pathologische ventrikuläre Herzschläge mit seltenem Auftreten zu erkennen und damit die Risiko-Stratifizierung von VT deutlich zu verbessern.

Teilprojekte

Mobile elektrokardiographische Bildgebung für die Vorhersage von Ventrikulärer Tachykardie

Förderkennzeichen: 01KL2008
Gesamte Fördersumme: 264.017 EUR
Förderzeitraum: 2020 - 2024
Projektleitung: Prof. Dr. Mattias Heinrich
Adresse: Universität zu Lübeck, Sektion Informatik/Technik, Institut für Medizinische Informatik
Ratzeburger Allee 160
23562 Lübeck

Mobile elektrokardiographische Bildgebung für die Vorhersage von Ventrikulärer Tachykardie

Patienten mit Herzinsuffizienz sind dem Risiko ausgesetzt, eine ventrikuläre Tachykardie (VT) zu entwickeln. VT ist für etwa 80% der plötzlichen Herztodesfälle verantwortlich. Es besteht daher großer Forschungsbedarf, eine bessere Stratifizierung der Patienten mit VT-Risiko zu entwickeln. Die Möglichkeit zur Fusion von bildgebenden und elektrophysiologischen Daten, die elektrokardiographische Bildgebung (EKGI), wird neuerdings erforscht, um eine nicht-invasive Visualisierung der kardialen Elektrophysiologie zu ermöglichen. Das EKGI ist ein vielversprechender Forschungszweig für verschiedene kardiovaskuläre Anwendungsbereiche und insbesondere für die Risikostratifizierung von VT. Das Ziel des Konsortiums ist die Entwicklung einer neuartigen Technik, dem mobilen EKGI, welches das Zusammenführen von Daten des Elektrokardiogramms (EKG), mechanische Informationen des Herzens aus der Magnetresonanztomographie (MRT) und Rhythmusinformationen von tragbaren Langzeit-EKG-Systemen ermöglicht. Im Vorhaben werden die folgenden Fragestellungen bearbeitet: die Entwicklung und Anpassung eines Lernalgorithmus zur Klassifikation von EKG-Daten mit CNNs und rekurrenten Netzwerken;  die Erstellung und Optimierung eines "Deep Learning"- Verfahrens für die nichtlineare interpatienten Registrierung von MRT-Herzaufnahmen mit Ausgabe von Unsicherheiten; die Fertigstellung des Algorithmus zur Graph-CNN-gestützten Extraktion von Oberflächengittern des Herzens; die Implementierung und Evaluation eines Algorithmus zur lernbasierten Schätzung von Oberflächenbewegungen; die Implementierung eines geometrischen Deep Learning Algorithmus zur Findung von 4D Herz-Korrespondenzen und Evaluation eines Clustering Ansatzes zur Unterteilung der Patientendaten in ähnliche Bewegungsmuster; die Entwicklung von inverser Lösung der elektrischen Herzaktivität für bewegte Modelle sowie retrospektiver Machbarkeitsnachweis des mobilen EKGI-Verfahrens.