Cathi

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CATHI - ein Trainingssystem für kardiologische Eingriffe

CATHI im Überblick

  • VR-Ausbildungs- und Trainingssystem
  • Virtuelles Herz
  • Reale Patientendaten
  • Virtuelles Röntgensystem
  • Realistische Handhabung mit Kraftrückkopplung

Der Eingriff mit dem Herzkatheter ist eine relativ komplikationsarme Methode, um den Querschnitt verstopfter Herzkranzgefäße zu vergrößern. Er setzt jedoch einen hohen Ausbildungsstandard bei den Ärzten voraus. Zu diesem Zweck wird das Trainingssystem CathI (Catheter Instruction System) entwickelt. Es simuliert den Herzkathetereingriff am schlagenden Herz, von der Handhabung des Katheters bis zu den Angio-Röntgenaufnahmen. Somit erhält der Kardiologe eine möglichst realistische Simulation des später realen Eingriffs. Der Kardiologe arbeitet mit einem realen Katheter in einem virtuell schlagenden Herzen. Die dafür nötigen Datensätze werden aus realen Angioaufnahmen von Patienten rekonstruiert.

Neue Erkenntnisse der Herzforschung sowie Fortschritte in der Herzchirurgie haben die Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen in den vergangenen Jahren maßgeblich verbessert und die Lebensqualität und Erwartung vieler Betroffener erhöht.

Die Herzkatheteruntersuchung

Der Eingriff in die Herzkranzgefäße mit dem Katheter ist heutzutage ein Standardverfahren, welches tagtäglich in den Kliniken eingesetzt wird. Der Kardiologe navigiert mit Hilfe eines Führungsdrahts durch die Herzkranzgefäße bis zu der Engstelle hin, wobei er als einzige Kontrolle eine oder zwei zweidimensionale Röntgenprojektion(en) zur Hilfe nehmen kann. Dieses Verfahren erfordert Geschicklichkeit und Erfahrung.

Zugang zum Herzen

Der Eingriff wird im Herzkatheterlabor durchgeführt. Dabei wird in lokaler Betäubung eine Schleuse in die rechte oder linke Leistenarterie, alternativ auch über die Ellbeuge, eingeführt. Durch diese Schleuse, die innen hohl ist, wird sodann ein dünner Kunststoffschlauch, der Katheter, vorgeschoben. Mit diesem Katheter gelangt man von der Leistenarterie in die Hauptschlagader, die Aorta. Die Aorta fährt schließlich in einem Bogen von oben in die linke Herzkammer. Von dort sondiert man mit dem Katheter die Herzkranzarterien.

Koronarangiographie

Durch die Beobachtung des Röntgenbilds kann der Arzt den Katheter kontrollieren. Die Adern allerdings sind erst dann sichtbar, wenn man sie mit Kontrastmittel fällt, beispielsweise radioaktivem Jod. Die Röntgendarstellung der Herzkranzgefäße mittels Kontrastmittel heißt Koronarangiographie. Auf den Röntgenaufnahmen kann man eventuelle Stenosen, wie die Verengungen genannt werden, oder Verschlüsse der Herzkranzgefäße erkennen. Aufgrund der Beschaffenheit solcher Veränderungen entscheidet man dann über die Weiterbehandlung.

Bild einer realen Anlage in Würzburg, hier erkennt man auch die beiden Röntgenkameras, die mit dem Eingabepult  gesteuert werden. Dieses Pult ist auch bei dem Simulator so vorhanden wie in der echten Anlage.

Therapie

Wenn die Verengung hochgradig ist, dann wird während der Untersuchung oder am Folgetag der therapeutische Eingriff erfolgen. Der Arzt schiebt dabei durch den Katheter einen feinen Führungsdraht bis zu den Herzkranzgefäßen vor. Mit Hilfe von Durchleuchtung und Kontrastmittel navigiert er nun mit dem Draht von dem Eingang der Herzkranzgefäße bis hin zu der Verengung. Als einzige Kontrollmöglichkeit hat er dafür eine (bzw. zwei bei einer biplanaren Anlage) ebene zweidimensionale Projektion. Aufgrund dieser Projektion muss er sich jetzt den Koronarbaum dreidimensional vorstellen. Diese Vorstellung bildet die Basis für seine Navigation mit dem Führungsdraht. Die Hauptinformation über die dreidimensionale Geometrie des Gefäßbaums erhält er aus der Bewegung der Adern.

Die einzigen Bewegungen, die der Arzt mit dem Führungsdraht überhaupt machen kann, sind Translations- und Rotationsbewegungen, er kann den Draht also nur hineinschieben, herausziehen oder drehen. Da die Spitze des Drahtes ein wenig geknickt ist, kann der Arzt an den Kreuzungen, je nachdem, wie die Spitze orientiert ist, in die eine oder die andere Ader hineinlenken. Immer wieder muss er dann mit Kontrastmittel und Röntgendurchleuchtung kontrollieren, ob er noch auf dem richtigen Weg ist. Dieser Vorgang erfordert eine Menge Geschicklichkeit und Erfahrung.

Wenn die Spitze des Katheters an der Verengung angekommen ist, schiebt der Arzt den Führungsdraht durch die Engstelle hindurch. Über den Führungsdraht und durch den Herzkatheter durch stülpt der Kardiologe nun einen zweiten Katheter, der an seiner Spitze einen zusammengefalteten Ballon hat. Dieser Ballon wird dann mit einer Kochsalzlösung aufgepumpt. So drückt er die Kalkablagerungen zur Seite in die Gefäßwände hinein. In der Regel werden die Wände des Blutgefäßes dabei nicht verletzt. Dadurch wird das Gefäß wieder frei durchlässig und die Durchblutung des dahinter liegender Herzmuskels wird entscheidend verbessert. Ein Herzinfarkt kann somit verhindert werden. Dieser Vorgang nennt man Ballondilatation. Die Ballondilatation wird auch perkutane transluminale Coronarangioplastie oder kurz PTCA genannt. Dies bedeutet, dass der Eingriff durch die Haut (Perkutan), vom Inneren des Blutgefäßes (Transluminal) durchgeführt wird und die Aufdehnung (Dilatation) von Herzkranzgefäßen (Coronar) mit Hilfe eines Ballons eine Verformung der Gefäßwand bewirkt (Angioplastie). Kontakt:

Dipl. Phys. Ulrike Kornmesser (früher Höfer)
Universität Mannheim
E-Mail:
ulrike@mp-sun1.informatik.uni-mannheim.de

Web: http://www.cathi-online.com

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