EMERGE

  • Projekttitel: KMU-innovativ-Verbundprojekt: 12-Kanal-EKG für MR-geführte Herzkatheter-Eingriffe und hämodynamisches Monitoring (EMERGE) - Teilvorhaben Hämodynamisches Monitoring für die kardiologische Diagnostik im MRT

 

Am Forschungscampus STIMULATE startete zum 01.05.2020 im Rahmen der  BMBF-Bekanntmachung „KMU-innovativ Medizintechnik“ das  dreijährige Projekt „EMERGE - 12-Kanal-EKG für MR-geführte Herzkatheter-Eingriffe und hämodynamisches Monitoring", ein Verbundprojekt zwischen den Forschungscampus-Partnern Mammendorfer Institut für Physik und Medizin GmbH (MIPM) , der Klinik für Kardiologie und Angiologie des Universitätsklinikum Magdeburg A.ö.R. und dem Institut für Medizintechnik der OvGU.

Das Projekt hat zwei Ziele: Zusätzlich zu der Entwicklung eines 12-Kanal-EKGs für MR-geführte Herzkatheter-Eingriffe sollen hämodynamische Parameter für ein intraprozedurales Monitoring aus dem vom magnetohydrodynamischen (MHD-) Effekt überlagerten EKG-Signal abgeleitet werden.

Ein typisches Problem bei der Aufnahme und Interpretation eines im MRT aufgenommen EKGs sind die durch das MRT verursachten Störsignale. Die Überlagerung des eigentlichen EKG-Signals wird im Wesentlichen durch zwei Quellen verursacht. Zum einen verursacht das statische Magnetfeld des MRTs (0,5 -3 Tesla) den MHD-Effekt, der die Wechselwirkung zwischen dem statischen Magnetfeld und dem senkrecht dazu gerichteten Blutfluss beschreibt. Zum anderen induzieren die für die MR-Bildgebung benötigten geschalteten magnetischen Gradientenfelder elektrische Spannungen innerhalb des Körpers und der EKG-Kabel, welche sich ebenfalls dem EKG-Signal überlagern (Gradientenartefakte). Zur Lösung dieser Probleme müssen sowohl die entsprechende Hardware zur Aufzeichnung vom 12-Kanal-EKG als auch Methoden und Algorithmen entwickelt werden, die eine Filterung der verschiedenen Störsignale ermöglichen. Technisch besonders anspruchsvoll ist die Tatsache, dass die  Störungen durch den MHD-Effekt synchron zum Herzrhythmus auftreten.

Das zweite wesentliche Projektziel ist die Entwicklung eines hämodynamischen Monitoring-Verfahrens, basierend auf dem MHD-Signal. Für die Entwicklung des MHD-basierten Verfahrens soll das IKG (Impedanzkardiographie )-Signal zunächst als Referenz genutzt werden. Mittels dieser Referenz sollen sowohl relative als auch absolute hämodynamische Kenngrößen ermittelt werden. Durch die nicht-invasive Ermittlung dieser Parameter, basierend auf dem MHD-Signal, wäre ein hämodynamisches Monitoring kritischer Patienten während einer MRT-Untersuchung realisierbar.

 

At the Research Campus STIMULATE, the three-year project "EMERGE - 12-Channel ECG for MRI-Guided Cardiac Catheter Interventions and Hemodynamic Monitoring" commenced on May 1, 2020, as part of the Federal Ministry of Education and Research announcement "KMU-innovativ Medizintechnik". This collaborative project involves the research campus partners Mammendorfer Institute for Physics and Medicine GmbH (MIPM), the Clinic for Cardiology and Angiology at the University Hospital Magdeburg (Institute of public right), and the Institute of Medical Engineering at Otto-von-Guericke-University Magdeburg.

The project has two main objectives: firstly, the development of a 12-channel ECG for MRI-guided cardiac catheter interventions, and secondly, deriving hemodynamic parameters for intra-procedural monitoring from the ECG signal overlaid by the magnetohydrodynamic (MHD) effect.

A typical challenge in recording and interpreting an ECG during MRI is the interference caused by MRI-related artifacts. The overlay of the actual ECG signal is primarily caused by two sources: firstly, the static magnetic field of the MRI (0.5 - 3 Tesla) induces the MHD effect, which describes the interaction between the static magnetic field and the blood flow perpendicular to it. Secondly, the switched magnetic gradient fields required for MR imaging induce electrical voltages within the body and ECG cables, which also superimpose on the ECG signal (gradient artifacts). To address these issues, both appropriate hardware for recording the 12-channel ECG and methods/algorithms for filtering the various artifacts need to be developed. Technically challenging is the fact that disturbances due to the MHD effect occur synchronously with the heart rhythm.

The second major project goal is the development of a hemodynamic monitoring method based on the MHD signal. Initially, the ICG (Impedance Cardiography) signal will be used as a reference for developing the MHD-based method. This reference will facilitate the determination of both relative and absolute hemodynamic parameters. Non-invasive determination of these parameters based on the MHD signal would enable hemodynamic monitoring of critically ill patients during an MRI examination.