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• Diogo Silva

Projektbeschreibung

Die elektrische Impedanztomographie ist ein bildgebendes Verfahren, das eine nicht-invasive, kostengünstige, Echtzeit- und Point-of-Care-Visualisierung der Impedanzverteilung eines anatomischen Querschnitts ermöglicht. Durch das Anlegen eines Elektrodengürtels mit injizierenden und messenden Elektrodenpaaren um den Brustkorb eines Patienten können sowohl ventilatorische als auch kardiale Informationen gewonnen werden. Damit ist die EIT ein besonders geeignetes Instrument für die kardiorespiratorische Überwachung und Diagnostik auf der Intensivstation.
Bislang stand die Untersuchung der Beatmungskomponente der EIT im Mittelpunkt der Forschung, die zahlreiche Methoden zur Analyse der regionalen Lungenventilation und beispiellose Möglichkeiten zur Beurteilung von Lungenerkrankungen wie Atelektase, Lungenödem und sogar Lungenentzündung hervorgebracht hat. In letzter Zeit hat sich die Aufmerksamkeit auf das relativ unerforschte Thema der kardialen Komponente des EIT-Signals verlagert. Es wird postuliert, dass sie sich aus einer Zusammensetzung von Teilquellen zusammensetzt, die von der Bewegung durchbluteter Organe bis zur Ausrichtung von Blutzellen reichen. Dieses Projekt zielt auf die Entwicklung von Mitteln zur Gewinnung folgender Informationen ab: (1) diese kardiale Information zu erhalten, (2) die Quellen zu untersuchen, aus denen sie sich zusammensetzt, (3) und ihre Verwendung in der klinischen Praxis zu validieren:

1. Angesichts der Dominanz der Beatmungskomponente im Rohsignal werden algorithmische Methoden zur Trennung und Extraktion der kardialen Komponente entwickelt. Diese Algorithmen stammen aus verschiedenen Bereichen, die von der Quellentrennung bis zum maschinellen Lernen reichen.
2. Es werden simulationsbasierte Studien durchgeführt, um den Einfluss einzelner postulierter Quellen im gemessenen Signal zu modellieren, zu isolieren und zu analysieren. Diese Aufgabe umfasst die multiphysikalische Modellierung des kardiorespiratorischen Systems und seiner Aktivität.
3. Tierversuche werden im Vergleich zur Goldstandard-Technologie (Computertomographie) durchgeführt, um zu verstehen, welche Erkenntnisse die gemessenen EIT-Herzsignale in Bezug auf die zentrale und periphere Perfusion in der Lunge liefern.

Dieses Projekt zielt darauf ab, endlich eine nicht-invasive vollständige kardiorespiratorische Überwachung mit EIT zu erreichen, die die Türen zu beispiellosen Diagnose- und Überwachungsindikatoren öffnet. Einer der vielversprechendsten Indikatoren ist das regionale Verhältnis von Ventilation und Perfusion (V/Q), das bei einer Reihe von pathologischen Zuständen variiert. Einer dieser bekanntesten Krankheiten ist z. B. COVID.

Projektziele

•    Entwicklung von Methoden zur Gewinnung kardialen Signals aus dem EIT-Rohsignal.
•    Erstellung von Metriken aus dem kardialen Signal, die den kardiopulmonalen Zustand des Patienten charakterisieren.
•    Verstehen der Quellen des kardialen Signals.
•    Bestimmung der kardiorespiratorischen Überwachungs- und Diagnosefähigkeiten der EIT im Vergleich zum derzeitigen Goldstandard.

Projektpartner

Uniklinik RWTH Aachen