Spektroskopische Methoden zur Behandlung von Herzkrankheiten

Autor: Charlie Meier

Forscher haben gezeigt, dass spektroskopische Methoden, die auf Nahinfrarotspektroskopie basieren, zwischen Fett- und Muskelgewebe im Herzen unterscheiden können. Diese Unterscheidung ist entscheidend bei der Verwendung der Hochfrequenzablation zur Behandlung einer schwerwiegenden Herzrhythmusstörung, das Mediziner als ventrikuläre Tachykardie kennen. Die Ablation ist die einzige Behandlung dafür und idenzifiziert Bereiche des Herzens, die abnorme Signale auslösen. Diese können dann bis zu dem Punkt erhitzt werden, dass sie nicht mehr übertragen werden können. Während des Eingriffs ist es wichtig und dennoch herausfordernd, genau zu bestimmen, wo Energie abgegeben werden soll, während der Arzt gesundes Gewebe verschont.

Neuer Ansatz für spektroskopische Methoden

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Die Forscher bestätigen erstmals, dass ein Ablationskatheter mit Nahinfrarotspektroskopie-Kartierung verschiedene Gewebe im Herzen erfolgreich unterscheiden kann. So kann die Medizin Patienten mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen besser behandeln. Ventrikuläre Tachykardie ist die Hauptursache für plötzliche Todesfälle. Schätzungsweise 300 000 Todesfälle pro Jahr sind auf die Krankheit zurückzuführen. Die Wissenschaftler hoffen, dass sie diese Technologie in die Klinik übertragen können. Auf diese Weise kann sich die Wirksamkeit der Hochfrequenzablationstherapie erhöhen und die damit verbundenen Komplikationen bei Patienten mit ventrikulärer Tachykardie verringern.

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Heutzutage basieren die meisten klinischen Kartierungen des Herzens auf funktionellen Messungen wie der Spannung. Dies ist eine optische Messung, die Informationen über die zugrunde liegende Gewebezusammensetzung liefert. Ärzte könnten diese jedoch auch für spektroskopische Methoden verwenden, um die Erfolgsraten der Ablation zu verbessern. Die Forscher verwendeten die Nahinfrarotspektroskopie, bei der sie Licht mit einem breiten Wellenlängenbereich auf das Gewebe richteten und anschließend das reflektierte Licht erfassten. Dieses Reflexionsspektrum liefert Informationen über die Gewebezusammensetzung basierend auf ihren Absorptions- und Streueigenschaften. Der Ansatz könnte nicht nur dazu dienen, Ablation zu steuern, sondern auch Informationen liefern, die zur Entwicklung neuer Rechenmodelle verwendet werden könnten, um das Verständnis der an Arrhythmien beteiligten Mechanismen zu verbessern.

Verfahren der Ablation im Herzen

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Für die Verwendung der Nahinfrarotspektroskopie während der Hochfrequenzablation mussten die Forscher neue Ablationskatheter entwickeln. Diese enthielten die optischen Fasern zur Emission und Detektion von Licht. Außerdem bieten sie eine benutzerdefinierte Spitze zur Verfolgung des Instruments. Sie entwickelten auch neue Signal- und Datenverarbeitungstechniken, einen Workflow zum Rendern anatomischer Karten und ein Verfolgungssystem, um eine räumliche Kartierung des Gewebes zu ermöglichen. Mit dem neuen Katheter verfolgten die Forscher die Position des Instruments, während es sich entlang der Herzoberfläche bewegte. An jedem Ort zeichneten sie Reflexionsspektren auf. Das Team verwendete diese, um einen optischen Index sowohl für Fett- als auch für Läsionsgewebe zu berechnen.

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Die Experimente wurden an Spenderherzen von Verstorbenen mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen durchgeführt, um das zu replizieren, was wahrscheinlich in der Klinik auftreten würde. Bisher haben die Forscher äußerst ermutigende Ergebnisse erreicht. Ihre Arbeit zeigt, dass die Optik im Bereich der Herzelektrophysiologie eine große und wirkungsvolle Rolle spielen kann. Die Forscher arbeiten derzeit an einem neuen Prototyp, der die Kartierung vollständiger integrieren kann. Sie planen außerdem auch, spektroskopische Methoden bei großen Tieren zu demonstrieren, um zu testen, wie gut es funktioniert, wenn sich die Herzmuskeln bewegen und das Blut durch das Herz zirkuliert.




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