BESTIMMUNG DER HERZWANDKINETIK AUS TRANSOESOPHAGEALEN ECHOKARDIOGRAMMSEQUENZEN

Für den Anaesthesisten oder dem kardiologischen Intensivmediziner ist eine schnelle und präzise Information über den aktuellen Zustand des Herzens von entscheidender Bedeutung. Je frühzeitiger und direkter ischämische Prozesse erkannt werden können, desto größer ist die Chance, irreversible oder gar lebensbedrohliche Zustände abzuwenden. Die elektrokardiographischen und serologischen Veränderungen hinken zeitlich ischämischen Zuständen hinterher und erlauben daher nur eine verspätete Diagnose. Dagegen bietet die Ultraschalltechnik ein direktes und nichtinvasives Verfahren zur Erkennung von Wandbewegungsstörungen, die als unmittelbare Reaktion auf pathologische Veränderungen der Perfusion folgen [8]. Für den Einsatz dieser Technik in Form eines intraoperativen Routinemonitorings sind jedoch zur Zeit keine eigens dafür ausgelegten Evaluationsverfahren verfügbar. Diese Situation wurde als Ausgangspunkt genommen, die Grundlagen für ein stabiles und problemlos anwendbares ON-LINE Verfahren zur Bestimmung der Wandkinetik zu entwickeln. Ziel war es ferner durch eine grafische Aufarbeitung, pathologische Zustände leicht erkennbar darzustellen. Für die Bildsequenzanalyse der Herzbewegungen ergeben sich zunächst zwei Ausgangsmöglichkeiten. Einerseits ist von Bild zu Bild die Anwendung von Konturerkennungsverfahren zur Bestimmung der Herzwand möglich. Auf der anderen Seite kann der Versuch unternommen werden, manuell definierte Ausgangskonturen mit Bewegungsverfolgungsalgorithmen über einen längeren Zeitraum fortzusetzen. Geht man davon aus, daß das Auge eines erfahrenen Arztes nach wie vor die beste Möglichkeit für das Erkennen der Myokardgrenzen darstellt, so kommt vor allem die Letztgenannte in Betracht. Als Grundlage für den Algorithmus wurde ein differentialtheoretischer Ansatz mit dehnungsenergetischer Regularisierung gewählt ([1], [2] und [4] S.555). Die Problematik von Ultraschallbildern (Dropouts, statistisches Rauschen .) stellt jedoch extreme Anforderungen an ein Bewegungsverfolgungsverfahren dar. Demzufolge wurde der ursprüngliche Ansatz modifiziert unter dem Aspekt der Arbeitshypothese, daß ein Einflechten von physikalischen und physiologischen Eigenschaften des beobachteten Objektes entscheidend zu einer Stabilisierung beiträgt. Dies geschah vor allem in zwei wesentlichen Punkten: 1. Mittels eines aus der Physiologie bekannten Modells der Dehnungseigenschaften des linken Ventrikels [3] wurde eine Stetigkeitsbedingung für die Bildpunktbewegung eingebunden, die sich an den tatsächlichen Gegebenheiten orientiert. 2. Es wurde ein Modell für die Bewegungen des Herzens entwickelt, das die Gesamtheit der möglichen Punktbewegungen auf die physiologisch sinnvollen einschränkt. Die zugrundege174 Biomedizinische Technik Band 37 · Ergänzungsband * 1992 legte Bewegungsmodellfunktion stellt eine Ähnlichkeitsforderung an das bewegte Myokard dar und bewirkt im Zusammenspiel mit der dehnungsenergetischen Regularisierung das Vermeiden sprunghafter Formänderungen der Umrandungen des Myokards während des Bewegungsablaufes. Ein weiterer positiver NebenefFekt ist eine erhebliche Reduzierung des Datenumfangs. Der Algorithmus wurde auf einem IBM AT 386® kompatiblen Computer, der durch ein Bildverarbeitungssystem und einem Arrayprozessor erweitert worden war, implementiert. Für den Computer sowie für den Arrayprozessor wurden dazu Programmteile in der Sprache C entwickelt, die auf den jeweiligen Einheiten in Form eines Kommunikationsverbundes ablaufen.