J. Tischer. Implementation and assessment of a statistical fitting approach for detection of conduction velocity, anisotropy ratio and fiber orientation of cardiac tissue. Institut für Biomedizinische Technik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Bachelorarbeit. 2021
Abstract:
Vorhofflimmern ist die häufigste, anhaltende Art von Arrhythmie bei Erwachsenen und be- einträchtigte im Jahr 2016 mehr als 43 Millionen Menschen weltweit [1]. Zu den aktuellen diagnostischen und therapeutischen Methoden gehört die Durchführung eines Katheter- verfahrens, um Einblicke in den Zustand des Gewebes zu gewinnen, die den Arzt bei der Ablationstherapieplanung unterstützen. Hierzu wird das atriale Gewebe mit einem bipha- sischen Puls extrazellulär stimuliert mit dem Resultat, dass sich eine Depolarisationswelle über das linke Atrium ausbreitet. Anschließend werden die Aktivierungszeiten des Gewe- bes über die Messelektroden des Katheters erfasst. In dieser Arbeit wurde für die Modellierung der Depolarisationswelle ein schnelles, ver- einfachtes Modell, die sogenannte Fast Marching Methode (FMM) verwendet, welche die anisotrope Ausbreitung der Wellenfront durch ein eikonales Modell reproduziert. In einer Simulationsstudie wurden in-silico erfasste Aktivierungszeiten (LATs) mithilfe eines nicht- linearen, iterativen trust-region-reflective Algorithmus mit den durch die FMM berechne- ten LATs minimiert und damit eine Rekonstruktion der Gewebeeigenschaften ermöglicht. Das Ziel dieser Arbeit ist die Ermittlung der Leitungsgeschwindigkeit, des Anisotropiever- hältnisses und der Faserrichtung des Gewebes. Hierfür soll die Robustheit und Präzision der Parameterbestimmung unter Verwendung der FMM analysiert und evaluiert werden. Die Genauigkeit der FMM wurde zu Beginn durch Variation der Gitterauflösung der FMM sowie der Startwerte des Optimierungsalgorithmus evaluiert. Dabei wurde gezeigt, dass die Gitterauflösung der FMM mit der Simulationszeit und der Parametergüte korreliert, sodass anhand dieser Ergebnisse ein optimaler Kompromiss aus Parametergüte und Kal- kulationszeit getroffen wurde. Des Weiteren korreliert der Startwert des Optimierungsal- gorithmus mit dem Wert der Kostenfunktion. Es hat sich gezeigt, dass Startwerte, die unterhalb der zugrundeliegenden Gewebeeigenschaften liegen, einen geringeren Fehler der Parameterbestimmung erzeugen. Daran anschließend wurde die Robustheit der FMM in einer Simulationsstudie, mit unterschiedlichen Gewebe- und Leitungseigenschaften, bewertet. Über alle definierten Fälle und ohne Vorprozesse wurde die longitudinale CV mit einer maximalen Abweichung von 170 mm und der Anisotropiefaktor mit einer maximalen Abweichung von 1 zur Grundwahrheit geschätzt. Dennoch wurde in dieser Arbeit gezeigt, dass die FMM eine robuste und präzise Rekon- struktion der Gewebeeigenschaften ermöglicht.
J. L. Tischer. Entwicklung und Aufbau einer Messhardware zur Erfassung von extrazellulären Potenzialen an vitalem Myokardgewebe. Institut für Biomedizinische Technik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Diplomarbeit. 2013
L. J. Tischer. Entwicklung einer automatisierten Messeinrichtung zur MEMS-basierten Flowmessung. Institut für Biomedizinische Technik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT). . 2013