Technik in der Kardiologie: eine interdisziplinäre Darstellung für Ingenieure und Mediziner
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Berlin [u.a.]
Springer
2002
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
1 Grundlagen der Fluidmechanik 1
1.1 Die Druckverteilung 1
1.2 Die Viskosität einer Flüssigkeit 2
1.3 Die Strömung einer Flüssigkeit in einem Rohr 3
1.4 Der Fluss 4
1.5 Der Strömungswiderstand Analogien zu einem
elektrischen Stromkreis 5
1.6 Die Strömung in einem Rohrsystem 6
1.7 Literatur 8
2 Anatomie und Physiologie des Herzens 9
2.1 Die Anatomie des Herz Kreislaufsystems 9
2.2 Das Arbeitsmyokard 12
2.2.1 Mechanismen der Herzkontraktion 14
2.2.2 Biochemie der Herzkontraktion 16
2.2.3 Elektrophysiologie von Herzmuskelzellen 17
2.2.4 Elektromechanische Kopplung 19
2.3 Erregungsbildung und leitung 20
2.4 Das Elektrokardiogramm 24
2.4.1 Das Dipolmodell 25
2.4.2 Der zeitliche Verlauf des Elektrokardiogramms 26
2.5 Literatur 30
3 Der Blutkreislauf 31
3.1 Anatomie und Physiologie des Gefäßsystems 31
3.1.1 Verteilung der Blutvolumina 32
3.1.2 Gefäßversorgung des Herzens 33
3.2 Blutdruck und Blutfluss 35
3.2.1 Herzzyklus und zeitintervalle 35
3.2.2 Zentraler Blutdruck und fluss 39
3.2.3 Ortsabhängigkeit von Blutdruck und Blutfluss 40
3.2.4 Ortsabhängigkeit der Pulskurven 42
3.3 Regulation des Blutdruckes 43
3.3.1 Der Frank Starling Effekt 47
3.3.1.1 Das PV Diagramm des Herzens 47
3.3.1.2 Die Konstruktion des PV Diagramms 48
3.3.1.3 Die Autoregulation des Herzens (Frank Starling Effekt) 51
X Inhaltsverzeichnis
3.3.2 Der Barorezeptorreflex 53
3.3.3 Mittel und langfristige Regulationsmechanismen 55
3.3.4 Adrenerge Regulation 58
3.3.4.1 ß adrenerge Signaltransduktion 59
3.3.5 Arbeitsweise des gesunden menschlichen Herzens 62
3.3.6 Arbeitsweise trainierter Herzen 64
3.3.7 Regulation unter pathologischen Bedingungen 65
3.3.7.1 Drucküberbelastete Herzen 66
3.3.7.2 Volumenüberlastete Herzen 70
3.3.7.3 Pumpinsuffiziente Herzen 72
3.3.7.4 Pathophysiologische Hinweise zur Herzinsuffizienz 74
3.4 Der Sauerstofftransport im Blut 76
3.4.1 Physikochemie des Sauerstofftransportes 76
3.4.2 Diagnostisch wichtige Parameter 79
3.4.3 Pathologische Einflussfaktoren und Symptome 79
3.5 Literatur 80
4 Ausgewählte Herz Kreislauferkrankungen und ihre Diagnose 82
4.1 Koronare Herzkrankheit (KHK) 82
4.2 Hypertonie 85
4.3 Herzklappenerkrankungen 87
4.4 Kongenitale Herzfehler 89
4.4.1 Herzfehler ohne Shunt 89
4.4.2 Herzfehler mit Links Rechts Shunt 89
4.4.3 Herzfehler mit Rechts Links Shunt 90
4.5 Kardiomyopathien 91
4.5.1 Die dilatative/kongestive Kardiomyopathie 91
4.5.2 Die hypertrophische Kardiomyopathie 91
4.5.3 Die arrhythmogene rechtsventrikuläre Kardiomyopathie 93
4.5.4 Die restriktive Kardiomyopathie 93
4.6 Herzinsuffizienz 94
4.7 Arrhythmien 96
4.7.1 Pathophysiologie der Arrhythmien 97
4.7.1.1 Bradykarde Arrhythmien 97
4.7.1.2 Tachykarde Arrhythmien 97
4.7.2 Erregungsleitungsstörungen 100
4.7.3 Nomotope Erregungsbildungsstörungen 102
4.7.4 Heterotope Rhythmusstörungen 103
4.8 Literatur 104
5 Elektrokardiographie 105
5.1 Ableitelektroden 105
5.1.1 Das thermodynamische Gleichgewicht 106
5.1.2 Die Helmholtz Doppelschicht 107
5.1.3 Die Kinetik von Elektrodenreaktionen 109
5.1.3.1 Polarisation und Ãœberspannung 109
Inhaltsverzeichnis XI
5.1.3.2 Durchtrittsüberspannung 110
5.1.3.3 Diffusionsiiberspannung 112
5.1.3.4 Chemische Ãœberspannung 114
5.1.4 Elektrodenübergangsimpedanz 114
5.1.5 Gebräuchliche Elektrodentypen 116
5.1.5.1 Silber/Silberchlorid Elektrode 117
5.1.5.2 Fraktale Elektroden 119
5.1.6 Elektrodenpasten 120
5.2 Die Haut als elektrische Grenzschicht 121
5.2.1 Anatomischer Aufbau der Haut 121
5.2.2 Elektrisches Ersatzschaltbild der Haut 122
5.2.3 Messung der Hautimpedanz 122
5.3 Ersatzschaltbild des Gesamtsystems 124
5.4 Ableittechnik 124
5.4.1 Der Operationsverstärker als Subtrahierer 125
5.4.2 Die Impedanzwandlerstufe 127
5.4.3 Die Gleichtaktunterdrückung 128
5.4.4 Bezugspotenzialsteuerung 130
5.4.5 Der EKG Verstärker 130
5.5 Nichtinvasive Ableitverfahren 131
5.5.1 Einthoven Ableitungen 133
5.5.2 Goldberger Ableitungen 132
5.5.3 Wilson Brustwandableitungen 134
5.5.4 Standardableitungen nach Nehb 135
5.5.5 Cabrera Kreis 136
5.5.6 Korrigiertes Franksches Ableitverfahren 137
5.6 Elektrophysiologische Untersuchungen 139
5.6.1 Ruhe EKG 139
5.6.2 Langzeit EKG 140
5.6.2.1 Die ST Streckenanalyse 143
5.6.2.2 Analyse der Herzfrequenzvariabilität 143
5.6.2.3 Die QT Intervall Analyse 146
5.6.2.4 Die T Wellen Altemans Analyse 146
5.6.2.5 Herzfrequenzturbulenz 147
5.6.3 Spätpotenzialanalyse mit Hilfe der hochauflösenden Elektro
kardiographie 147
5.6.4 Ösophagus EKG 150
5.6.5 Telefonische EKG Ãœbertragung 150
5.6.6 Implantierbare EKG Event Recorder 151
5.6.7 Multielektrodensysteme und Mappingverfahren 152
5.6.7.1 Body Surface Potential Mapping (BSPM) 153
5.6.7.2 Epikardiales Mapping 155
5.6.7.3 Endokardiales Mapping 157
5.6.7.4 His Bündel Elektrographie 161
5.6.7.5 Funktionsstörungen der intraventrikulären Leitung 163
5.6.7.6 Ventrikuläre Stimulation und Ableitung 164
XII Inhaltsverzeichnis
5.6.7.7 Multipolares Basket Mapping 166
5.6.7.8 Elektromagnetisches Mapping 168
5.6.7.9 Noncontact Mapping 172
5.6.7.10 Realtime Position Ultraschall Monitoring 172
5.7 Literatur 173
6 Messung des Blutdruckes 178
6.1 Drucksensoren 178
6.2 Invasive Blutdruckmessung 182
6.2.1 Extrakorporale Druckmessung 182
6.2.1.1 Das Ãœbertragungsverhalten eines Katheters 182
6.2.1.2 Messung des Ãœbertragungsverhaltens 185
6.2.1.3 Messfehler und Abhilfe 186
6.2.2 Intrakorporale Druckmessung (Tip Katheter) 188
6.3 Nichtinvasive Blutdruckmessung 188
6.3.1 Palpatorische Blutdruckmessung 190
6.3.2 Blutdruckmessung nach Korotkow 190
6.3.3 Oszillometrische Blutdruckmessung 192
6.4 Aktuelle Entwicklungen 194
6.5 Klinische Aspekte der Blutdruckmessung 195
6.5.1 Blutdruckvariationen 196
6.5.2 Blutdruckmessungen in der Praxis 198
6.6 Literatur 201
7 Messung des Blutflusses 202
7.1 Elektromagnetisches Messverfahren 202
7.1.1 Physikalische Grundlagen 202
7.1.2 Technische Realisierung 205
7.2 Laufzeitmessung mit Ultraschall 207
7.2.1 Physikalische Grundlagen 208
7.2.2 Gepulstes US Laufzeitmessverfahren 210
7.2.3 CW Phasendifferenz Messverfahren 211
7.3 Doppler Messverfahren 212
7.3.1 Physikalische Grundlagen 212
7.3.2 CW Doppler Verfahren 215
7.3.3 PW Doppler Verfahren 216
7.3.4 Farbdoppler Verfahren 218
7.4 Alternative Verfahren 218
7.5 Literatur 219
8 Messung des Herzzeitvolumens 220
8.1 HZV Bestimmung nach dem Fick schen Prinzip 220
8.2 Indikatorverdünnungsmethoden 224
8.2.1 Quantitative Auswertung der Indikatortransienten 224
8.2.2 Qualitative Auswertung des Transienten 226
8.2.3 Thermodilutionsmethode 230
Inhaltsverzeichnis XIII
8.2.3.1 Rechtsherzkatheteruntersuchung 231
8.2.3.2 Pulmonalarterielle Thermodilution 232
8.2.3.3 Transkardiopulmonale Thermodilution 232
8.2.3.4 Berechnung der Ejektionsfraktion
und der mittleren Transitzeit 235
8.2.3.5 Kontinuierliche Durchblutungsmessung 235
8.2.3.6 Aussagen und Grenzen der Thermodilution 236
8.2.4 Farbstoffverdünnungsmethode 236
8.2.4.1 Quantitative Bestimmung der Regurgitationsfraktion 237
8.2.4.2 Quantitative Shuntbestimmung 238
8.2.5 Beurteilung der Verdünnungsmethoden 240
8.3 Physikalische Methoden Volumenbestimmung 240
8.3.1 Amplitudenfrequenzprodukt 240
8.3.2 Sphygmographische Verfahren 241
8.3.3 Pulskonturmethoden 242
8.4 Ultraschallkardiographische SV Bestimmung 245
8.5 Impedanzkardiographie 245
8.6 Aktuelle Trends in der Volumenbestimmung 248
8.7 Literatur 248
9 Pulsoximetrie 251
9.1 Grundlagen der Spektralphotometrie 252
9.2 Bestimmung der Sauerstoffsättigung 253
9.3 Störeinflüsse 257
9.4 Bestimmung der Hämoglobinkonzentration 259
9.5 Literatur 260
10 Ultraschallkardiographie 261
10.1 Eindimensionale Ultraschallverfahren 263
10.2 Zweidimensionale Ultraschallverfahren 264
10.2.1 Parasternale Anlotung 264
10.2.2 Apikale Anlotung 265
10.2.3 Fakultative Einstellungen 266
10.2.4 Second Harmonie Imaging 266
10.3 Dopplerechokardiographie 266
10.3.1 CW (continuous wave) Doppler Methode 266
10.3.2 PW (pulsed wave) Doppler Methode 267
10.3.3 Farbkodierte Dopplerechokardiographie 268
10.4 Kontrastechokardiographie 268
10.4.1 Echokardiographischer Shuntnachweis 269
10.4.2 Kontrastverstärkung von Färb und Spektraldoppier 269
10.4.3 Verbesserung der Endokarderkennung 269
10.4.4 Myokardiale Kontrastechokardiographie 270
10.5 Neue Techniken zur Quantifizierung der Myokardfunktion 270
10.5.1 Akustische Quantifizierung 270
10.5.2 ColorKinesis 271
XIV Inhaltsverzeichnis
10.5.3 Gewebedoppier 271
10.5.4 Strain Rate Imaging 272
10.6 Dreidimensionale (3D ) Echokardiographie 272
10.6.1 Bilddatengewinnung 272
10.6.2 Bilddarstellung 273
10.6.3 Anwendungen der 3D Echokardiographie 273
10.7 Augmented Reality Anwendungen 273
10.8 Transösophageale Echokardiographie 273
10.9 Stressechokardiographie 275
10.9.1 Formen der Belastung 275
10.9.2 Stressechokardiographie zur Ischämiediagnostik 276
10.9.3 Stressechokardiographie zur Vitalitätsdiagnostik 276
10.9.4 Probleme, Limitationen und neue Entwicklungen 276
10.10 Intravasaler Ultraschall 277
10.10.1 Technische Voraussetzungen 277
10.10.2 Einsatzmöglichkeiten 277
10.10.3 Limitationen und Ausblick 278
10.11 Standardparameter und Formeln der Echokardiographie 280
10.12 Literatur 281
11 Nuklearmedizinische Verfahren in der Kardiologie 282
11.1 Myokardiale SPECT Perfusionsszintigraphie 283
11.1.1 Myokardaffine Radiopharmaka 283
11.1.2 Moderne Kameratechnik 283
11.1.3 Ischämienachweis 285
11.1.4 Vitalitätsnachweis 286
11.1.5 Risikostratifizierung und Prognosebeurteilung 286
11.1.6 Kosten Nutzen Analyse 287
11.2 Myokardiale Gated SPECT Perfusionsszintigraphie 287
11.3 Positronen Emissions Tomographie (PET) 289
11.3.1 Ischämienachweis 289
11.3.2 Vitalitätsnachweis 290
11.3.3 Beurteilung der autonomen neuronalen Innervation des Herzens ..291
11.4. Radionuklidventrikulographie (RNV) 291
11.4.1 Klinischer Stellenwert 293
11.4.2 Shunt Bestimmung 294
11.5 Molekulare Aspekte der Nuklearkardiologie 294
11.6 Literatur 296
12 Angiokardiographie 301
12.1 Bilderzeugung und Speicherung 301
12.2 Herzkatheter 304
12.2.1 Instrumente zur transkutanen Arterien und Venenpunktion 305
12.2.2 Instrumente zur transseptalen Linksherzkatheterisierung 305
12.2.3 Führungsinstrumentarium 306
12.2.4 Katheter und Führungsdrähte 306
Inhaltsverzeichnis XV
12.2.5 Spezialkatheter 309
12.2.6 Führungsdrähte 310
12.2.7 Röntgenkontrastmittel 311
12.3 Durchführung der Untersuchung 311
12.3.1 Rechtsherzsondierung 312
12.3.2 Linksherzkatheterismus 313
12.3.3 Transseptale Linksherzsondierung 314
12.3.4 Koronararteriensondierung 314
12.3.5 Registriertechnik 315
12.4 Aussagen der Angiokardiographie 320
12.4.1 Untersuchung der Herzkammern 321
12.4.1.1 Lävokardiographie 321
12.4.1.1.1 Volumenbestimmung 326
12.4.1.1.2 Myokardvolumen, Wanddicke, Myokardmasse,
Wandspannung 334
12.4.1.1.3 Regionale Wandbewegungsanalyse 337
12.4.2 Untersuchung der Koronararterien 339
12.4.3 Untersuchung der großen Gefäße 344
12.5 Auswertung der Untersuchung 345
12.5.1 Beurteilungshinweise zur Pump und Myokardfunktion 347
12.5.2 Normwerte bei der Lävokardiographie 350
12.5.3 Druckgradienten und Klappenöffnungsflächen 351
12.5.4 Abschätzen der Regurgitationen 355
12.5.5 Quantitative Koronarangiographie 356
12.6 Literatur 360
13 Herzschrittmacher 364
13.1 Aufbau eines Schrittmachersystems 365
13.1.1 Das Programmiergerät 366
13.1.2 Der Schrittmacher 367
13.1.3 Die Schrittmacherelektrode 368
13.2 Die Funktionalität eines Herzschrittmachers 370
13.2.1 Die Wahrnehmungsfunktion 371
13.2.2 Die Stimulationsfunktion 372
13.2.3 Das EKG nach Stimulation 376
13.3 Stimulationsmodi 376
13.3.1 Internationaler (NBG ) Schrittmachercode 376
13.3.2 Einkammerschrittmacher 377
13.3.2.1 VOO Schrittmacher 377
13.3.2.2 AOO Schrittmacher 379
13.3.2.3 VVl Schrittmacher 379
13.3.2.4 AAI Schrittmacher 381
13.3.3 Zweikammer Schrittmacher 382
13.3.3.1 VAT Schrittmacher 382
13.3.3.2 VDD Schrittmacher 385
13.3.3.3 DVI Schrittmacher 398
XVI Inhaltsverzeichnis
13.3.3.4 Der vorhofgesteuerte DDD Schrittmacher 390
13.3.3.5 DDD Schrittmacher (ventrikelgesteuert) 393
13.3.4 Frequenzadaptive Schrittmacher 395
13.3.5 Antitachykarde Schrittmacher 396
13.3.6 Biatriale Stimulationssysteme 396
13.3.7 Biventrikuläre Stimulationssysteme 396
13.3.8 Auswahlkriterien 397
13.4 Literatur 498
14Defibrillator/Kardioverter 400
14.1 Physiologische Grundlagen 403
14.1.1 Defibrillationsschwelle 404
14.1.2 Kardioversion 404
14.2 Technische Realisierung 405
14.2.1 Prinzipieller Aufbau eines Defibrillators 406
14.2.2 Herkömmliche Ausgangsstufen 407
14.2.3 Neue Ansätze in der Endstufentechnologie 408
14.2.4 Aufladen des Kondensators 410
14.2.5 Elektroden 411
14.2.6 EKG Monitor 412
14.3 Algorithmen zur automatischen Tachykardieerkennung 412
14.3.1 EKG Signalaufbereitung 413
14.3.2 QRS Komplex Erkennung 414
14.3.3 VT und VF Erkennung 417
14.3.3.1 Verfahren im Zeitbereich 417
14.3.3.2 Verfahren im Frequenzbereich 418
14.3.3.3 Vergleich der verschiedenen VF/VT Detektionsverfahren 420
14.4Frühdefibrillation 421
14.5 Der implantierbare Kardioverter/Defibrillator (ICD) 422
14.6 Literatur 424
15 Alternative Techniken der Tachykardiebehandlung 427
15.1 Atriale Tachykardiebehandlung 438
15.2 Ventrikuläre Tachykardiebehandlung 430
15.3 Ablationsverfahren 434
15.3.1 RF Ablation 434
15.3.2 Gepulste RF Ablation 436
15.3.3 Cooled Tip Ablation 436
15.3.4 Mikrowellen Ablation 437
15.3.5 Ultraschall Ablation 438
15.3.6 Laser Ablation 439
15.3.7 Kryoablation 440
15.3.8 Chemische Ablation 440
15.4 Literatur 441
Inhaltsverzeichnis XVII
16 Informationstechnik in der Kardiologie 442
16.1 Datenarten und deren Formate 445
16.1.1 Standard Patienten Daten 445
16.1.2 Zeitreihen 446
16.1.3 Bild/Video Daten 447
16.1.4 XML als Universalformat 447
16.2 Datenhaltung 448
16.2.1 Das Prozess Modell 449
16.2.2 Das patientenorientierte Modell 449
16.3 Aktuell verfügbare Informationssysteme 450
16.3.1 Praxisnetze 450
16.3.2 PACS Systeme 451
16.3.3 Die integrierte Patientenakte 452
16.4 Datensicherheit 453
16.4.1 Ãœbertragungssicherheit 453
16.4.1.1 Intimität der Daten 453
16.4.1.2 Integrität der Daten 454
16.4.1.3 Authentizität und Nicht Abstreitbarkeit 454
16.4.2 Authentifizierung von Benutzern 454
16.5 Mobile Datenerfassungsgeräte 456
16.6 Literatur 459
Anhang Farbabbildungen 460
Sachverzeichnis 467
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