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EchoAnalyzer®

Zum Ende der ersten Phase des ehemaligen SFB 414 existierten eine ganze Reihe von neuen Algorithmen und Computer-gestützten Analysefunktionen, die jedoch noch nicht in der Routine einsetzbar waren, weil zu ihrer Anwendung neben dem Mediziner auch ein Informatiker anwesend sein musste. Aus diesem Grunde wurde ein integriertes Softwaresystem(EchoAnalyzer®) entworfen und implementiert, das sämtliche in der ersten Phase entwickelten und die in der zweiten Phase neu hinzugekommenen Funktionen unter einer gemeinsamen Oberfläche in einer einfach zu bedienender Form zur Verfügung stellt (Abb. 8). Die in der ersten Phase entwickelte Methode zur Bestimmung eines drei-dimensionalen Regurgitationsparameters wurde in das EchoAnalyzer®-System integriert. Statt nur einen Zeitpunkt während der Systole auszuwerten, erhält man mit dieser Funktion nun eine graphische Darstellung des gesamten zeitlichen Verlaufs. Zur Trennung von laminaren Verdrängungsflüssen von dem eigentlichen, turbulenten Regurgitationsjet dient ein automatisches Schwellwertverfahren. Der automatisch bestimmte Schwellwert kann interaktiv angepasst werden, die sich daraus ergebende Änderung der Jet-Segmentierung kann sowohl auf Schnittbildern in Form der Änderung der eingeblendeten Jet-Kontur als auch in ihrem Einfluss auf die zeitliche Entwicklung in Echtzeit studiert werden.

Abbildung 8. EchoAnalyzer®-System zur Bestimmung der 3D-Regurgitationsparameter

In vitro - Experimente zur Untersuchung des drei-dimensionalen Regurgitationsparameters wurden von uns an einer bei St. Jude Medical Inc. in St. Paul, Minnesota, USA, aufgebauten Anlage, die primär zur hämodynamischen Untersuchung von künstlichen Herzklappen dient, durchgeführt (Abb. 9).

Mit dieser Anlage ist es möglich, bekannte Flussraten mit den 3D-Dopplermethoden zu vergleichen. Zum Einen wurden kontinuierliche Flüsse in einem zentrifugalen Pumpsystem untersucht, das mit einem Satz von 14 verschiedenen Perikardmembranen ausgestattet wurde. In den Perikardlappen wurden 7 kreisförmige und 7 schlitzförmige Defekte, jeweils mit einem Durchmesser von 2 bis 8 mm, bereitgestellt. Das System wurde mit einer blutähnlichen Flüssigkeit gefüllt, die zu 70% aus Wasser, zu 30% aus Glycerol und zu 2% aus Cornstarch bestand. Die Jetvolumina wurden in einer Serie mit verschiedenen Druckgradienten (von 10 bis 100 mmHg) gemessen. Die Flussrate wurde direkt aus der gesammelten Flüssigkeit gemessen. In einer Serie von 32 Untersuchungen wurden exzentrische Regurgitationsjets erzeugt, in denen die Flüsse entlang einer gekrümmten Oberfläche aus Plexiglas® gerichtet wurden, um die atriale Wand zu simulieren. 

Zum Anderen wurden gepulste Flüsse in einem geschlossenen pulsatilen System aus Plexiglas® gemessen. Das Modell basiert auf einem "PulseDuplicator" System, welches zur Auswertung der physikalischen Eigenschaften sowie der Regurgitationsflüsse der Herzklappenprothesen gebaut wurde (St. Jude Medical, St. Paul, Minnesota, USA). Dieses System besteht aus einer pneumatischen Pumpe, einer Vorhof- und Ventrikelkammer, einem Schlitten für die künstliche Herzklappe, zwei Millar-Kathetern zur Druckmessung und zwei elektromagnetischen Flowmetern (zur Messung des antegraden Flusses und des Regurgitationsflusses). Die transösophageale Sonde befand sich in der Vorhofkammer. Die Regurgitationsjets wurden in einer Serie von biologischen Herzklappen mit 7 kreisförmigen und 7 schlitzförmigen Defekten, jeweils mit einem Durchmesser von 2 bis 8 mm gemessenen. Die Messungen erfolgten bei zwei verschiedenen Herzzeitvolumina (2.5 und 5 l/min).

Abbildung 9. Experimente zur Untersuchung des drei-dimensionalen Regurgitationsparameters