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Die Katheterablation mit Hochfrequenzstrom (HF) ist der Goldstandard für die Therapie vieler kardi-aler Tachyarrhythmien. Bei der HF-Ablation entstehen Temperaturen zwischen 50 °C und 70 °C, wo-durch bestimmte Strukturen im Herzgewebe gezielt zerstört werden können. Ziel der Studie ist, die HF-Ablation und deren Wärmeausbreitung in Bezug auf die zugeführte Leistung mit unterschiedli-chem Elektrodenmaterial und Elektrodengröße bei supraventrikülären Tachykardien zu simulieren.
Background: The application of high-frequency ablation is used for the treatment of tachycardia arrhythmias and is a respected method. Ablation with high frequency current leads to the targeted heat destruction of myocardial tissue at specific sites and thus prevents the pathological propagation of excitation through these structures.
Purpose: The aim of this study was to simulate heat propagation during RF ablation with modeled electrodes in different sizes and materials. The simulation was performed on atrioventricular node re-entry tachycardia (AVNRT), atrioventricular re-entry tachycardia (AVRT) and atrial flutter (AFL).
Methods: Using the modeling and simulation software CST, ablation catheters with 4 mm and 8 mm tip electrodes were modeled from gold and platinum for each. The designed catheters correspond to the manufacturer"s specifications of Medtronic, Biotronik and Osypka. The catheters were integrated into the Offenburg heart rhythm model to simulate and compare the heat propagation during an ablation application, which also takes into account the blood flow in the four heart chambers. A power of 5 W - 40 W was simulated for the 4 mm electrodes and a power of 50 W - 80 W for the 8 mm electrodes.
Results: During the simulated HF ablation application, the temperature at the ablation electrode was measured at different powers. This is 40.67°C at 5 W, 44.34°C at 10 W, 51.76°C at 20 W, 59.0°C at 30 W, and 66.33°C at 40 W. The measured temperature during 40 W application is 39.5°C at 0,5 mm depth in the myocardium and 37.5°C at 2 mm depth.
In the simulation, the 8 mm platinum electrode reached an ablation temperature of 72.85°C at its tip during an applied power of 60 W. In contrast, the 8 mm platinum electrode reached a depth of 5 mm at 39.5 C° and at a depth of 2 mm at 37.5 °C. In contrast, the 8 mm gold electrode reached a temperature of 64.66°C with the same performance. This is due to the thermal properties of gold, which has a better thermal conductivity than platinum.
Conclusions: CST offers the possibility to carry out a static and dynamic simulation of a heart model and the ablation electrodes integrated in it during an HF ablation. In variation with different electrode sizes and materials, therapy methods for the treatment of AVNRT, AVRT and AFL can be optimized
Electrode modelling and simulation of diagnostic and pulmonary vein isolation in atrial fibrillation
(2022)
Background: Transesophageal left atrial (LA) pacing and transesophageal LA ECG recording are semi-invasive techniques for diagnostic and therapy of supraventricular rhythm disturbance. Cardiac resynchronization therapy (CRT) with right atrial (RA) sensed biventricular pacing is an established therapy for heart failure patients with reduced left ventricular (LV) ejection fraction, sinus rhythm and interventricular electrical desynchronization.
Purpose: The aim of the study was to evaluate electromagnetic and voltage pacing fields of the combination of RA pacing, LA pacing and biventricular pacing in patients with long interatrial and interventricular electrical desynchronization.
Methods: The modelling and electromagnetic simulations of transesophageal LA pacing in combination with RA pacing and biventricular pacing would be staged and analyzed with the CST (Computer Simulation Technology) software. Different electrodes were modelled in order to simulate different types of bipolar pacing in the 3D-CAD Offenburg heart rhythm model: The bipolar Solid S (Biotronik) electrode where modelled for RA pacing and right ventricular (RV) pacing, Attain 4194 (Medtronic) for LV pacing and TO8 (Osypka) multipolar esophageal electrode with hemispheric electrodes for LA pacing.
Results: The pacemaker amplitudes for the electromagnetic pacing simulations were performed with 3 V for RA pacing, 1.5 V for RV pacing, 50 V for LA pacing and 3V for LV pacing with pacing impulse duration of 0.5 ms for RA, RV and LV pacing and 10 ms for LA pacing. The atrioventricular pacing delay after RA pacing was 140 ms. The different pacing modes AAI, VVI, DDD, DDD0V and DDD0D were evaluated for the analysis of the electric pacing field propagation of pacemaker, CRT and LA pacing. The pacing results were compared at minimum (LOW) and maximum (HIGH) parameter settings. While the LOW setting produced fewer tetrahedral and more inaccurate results, the HIGH setting produced many tetrahedral and therefore more accurate results.
Conclusions: The simulation of the combination of transesophageal LA pacing with RA sensed biventricular pacing is possible with the Offenburg heart rhythm model. The new temporary 4-chamber pacing method may be additional useful method in CRT non-responders with long interatrial electrical delay.
Die vorliegende Erfindung betrifft Steuer- und Regeleinheiten für eine extrakorporale Kreislaufunterstützung sowie Systeme, umfassend eine solche Steuer- und Regeleinheit und entsprechende Verfahren. Entsprechend wird eine Steuer- und Regeleinheit Steuer- und Regeleinheit (10) für eine extrakorporale Kreislaufunterstützung vorgeschlagen, welche dazu eingerichtet ist eine Messung eines EKG-Signals (12) eines unterstützten Patienten über einen vorgegebenen Zeitraum zu empfangen, wobei das EKG-Signal (12) für jeden Zeitpunkt innerhalb eines Herzzyklus mehrere Datenpunkte umfasst. Die Steuer- und Regeleinheit (10) umfasst eine Auswerteeinheit (100), welche dazu eingerichtet ist, die Datenpunkte für mindestens einen Zeitpunkt räumlich und/oder zeitlich auszuwerten und aus den ausgewerteten Datenpunkten mindestens eine Amplitudenänderung (14) innerhalb des Herzzyklus zu bestimmen. Die Steuer- und Regeleinheit (10) ist weiterhin dazu eingerichtet, ein Steuer- und/oder Regelsignal (16) für die extrakorporale Kreislaufunterstützung an einem vorgegebenen Zeitpunkt nach der mindestens einen Amplitudenänderung (14) auszugeben.
The present invention relates to open-loop and closed-loop control units for extracorporeal circulatory support, to systems comprising such an open-loop and closed-loop control unit, and to corresponding methods. An open-loop and closed-loop control unit (10) for extracorporeal circulatory support is proposed, which is configured to receive a measurement of an ECG signal (12) of a supported patient over a predefined period of time, wherein the ECG signal (12) comprises multiple data points for each time point within a heart cycle. The open-loop and closed-loop control unit (10) comprises an evaluation unit (100) which is configured to evaluate the data points for at least one time point in a spatial and/or temporal manner and to determine at least one amplitude change (14) within the heart cycle based on the evaluated data points. The open-loop and closed-loop control unit (10) is further configured to output an open-loop and/or closed-loop signal (16) for extracorporeal circulatory support at a predefined point in time after the at least one amplitude change (14).
Die vorliegende Erfindung betrifft Steuer- und Regeleinheiten für eine extrakorporale Kreislaufunterstützung sowie Systeme, umfassend eine solche Steuer- und Regeleinheit und entsprechende Verfahren. Entsprechend wird eine Steuer- und Regeleinheit (10) für eine extrakorporale Kreislaufunterstützung vorgeschlagen, welche dazu eingerichtet ist eine Messung eines EKG-Signals (12) eines unterstützten Patienten über einen vorgegebenen Zeitraum zu empfangen und für die extrakorporale Kreislaufunterstützung bereitzustellen, wobei das EKG-Signal (12) für jeden Zeitpunkt innerhalb eines Herzzyklus eine Signalhöhe aus mindestens einer EKG-Ableitung (14A, 14B) umfasst. Die Steuer- und Regeleinheit (10) umfasst eine Auswerteeinheit (16), welche dazu eingerichtet ist, eine Signaldifferenz (18) einer Signalhöhe eines aktuellen Zeitpunkts (12A) und einer Signalhöhe des vorhergehenden Zeitpunkts (12B) zu bestimmen und die Signaldifferenz (18) mit einem vorgegebenen Schwellenwert (20) zu vergleichen. Die Steuer- und Regeleinheit (10) ist weiterhin dazu eingerichtet, das EKG-Signal (22) beim Überschreiten des Schwellenwerts (20) für den aktuellen Zeitpunkt und eine vorgegebene Anzahl von nachfolgenden Zeitpunkten (28) mit einer vorgegebenen Signalhöhe (30) bereitzustellen.
The present invention relates to open-loop and closed-loop control units for extracorporeal circulatory support, to systems comprising such an open-loop and closed-loop control unit, and to corresponding methods. An open-loop and closed-loop control unit (10) for extracorporeal circulatory support is proposed, which is configured to receive a measurement of an ECG signal (12) of a supported patient over a predefined period of time, wherein the ECG signal (12) comprises multiple data points for each time point within a heart cycle. The open-loop and closed-loop control unit (10) comprises an evaluation unit (100) which is configured to evaluate the data points for at least one time point in a spatial and/or temporal manner and to determine at least one amplitude change (14) within the heart cycle based on the evaluated data points. The open-loop and closed-loop control unit (10) is further configured to output an open-loop and/or closed-loop signal (16) for extracorporeal circulatory support at a predefined point in time after the at least one amplitude change (14).
Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Überwachen und Optimieren einer zeitlichen Triggerstabilität einer extrakorporalen Kreislaufunterstützung sowie Steuer- und Regeleinheiten zur extrakorporalen Kreislaufunterstützung, umfassend eine solche Vorrichtung und entsprechende Verfahren. Entsprechend wird eine Vorrichtung (10) zum Überwachen einer zeitlichen Triggerstabilität einer extrakorporalen Kreislaufunterstützung vorgeschlagen, welche dazu eingerichtet ist, einen ersten Datensatz (14) einer Messung eines EKG-Signals eines unterstützten Patienten über einen vorgegebenen Zeitraum zu empfangen. Die Vorrichtung (10) umfasst eine Auswerteeinheit (16), welche dazu eingerichtet ist, mehrere R-Trigger (26) aus dem ersten Datensatz (14) zu bestimmen oder zu identifizieren, wobei die Auswerteeinheit (16) weiterhin dazu eingerichtet ist, einen zweiten Datensatz (20) mit ausgewerteten EKG-Signalen und mehreren R-Triggern (28) zu empfangen oder bereitzustellen und den zweiten Datensatz (20) selektiv auf dem ersten Datensatz (14) abzubilden. Die Vorrichtung ist weiterhin dazu eingerichtet, ein Signal (22) auszugeben, welches kennzeichnend für einen zeitlichen Abstand sukzessiver R-Trigger (26) aus dem ersten Datensatz (14) und darauf abgebildeten sukzessiven R-Trigger (28) aus dem zweiten Datensatz (20) ist.