Die Cardiogoniometrie (CGM)

Pro Tag werden allein in Deutschland 10.000 Menschen mit der Verdachtsdiagnose Herzinfarkt in ein Krankenhaus eingeliefert. Zwar  bestätigt sich dieser Verdacht nur in etwa 8% der Fälle, dennoch ist  der akute Herzinfarkt nach wie vor eine der häufigsten Todesursachen!

Die beste Chance, einen Infarkt zu überleben, ist eine schnelle  Diagnose, um die richtige Behandlung einzuleiten. Jetzt bietet eine neue Methode, die Cardiogoniometrie – auch kurz CGM  genannt – die Möglichkeit auch versteckte Infarkte in wenigen  Sekunden zu entdecken.

Der Schweizer Mediziner Dr. Ernst Sanz entwickelte auf Basis der Vektorkardiografie diese Diagnosemethode, welche wiederum die Voraussetzung für unseren CARDIOLOGIC EXPLORER bildet. Mit dem CARDIOLOGIC EXPLORER haben wir in jahrelanger Forschung ein Gerät entwickelt, welches es ermöglicht, die Cardiogoniometrie sehr schnell und extrem einfach anzuwenden.

Die Cardiogoniometrie ist ein neues, völlig belastungsfreies und nicht-invasives Diagnoseverfahren.

In nur 12 Sekunden werden über 5 Elektroden die elektrischen Ereignisse  des Herzens räumlich, also dreidimensional, erfasst. Die Untersuchung findet in Ruhe statt. Es ist keine Belastung mittels Fahrrad oder Laufband erforderlich.

Die gemessenen Werte werden sofort durch das Diagnose-Modul ausgewertet. Das  Ergebnis wird unmittelbar nach Abschluss der Untersuchung am Bildschirm angezeigt. Patient und Arzt erhalten dadurch eine schnelle Rückmeldung.

Die CGM liefert eine räumliche Darstellung der Herzaktivität, die wesentlich genauer ist als die des klassischen EKGs. So kann der Arzt einen Herzinfarkt sofort entdecken!

Darüber hinaus können Durchblutungsstörungen (Ischämien) am Herzen, oft die Vorstufe eines Infarktes, völlig belastungsfrei erkannt werden.

Die ursprüngliche Vektorkardiographie

Seit Beginn der Elektrokardiographie wird der Begriff der „elektrischen Achse“ verwendet. Bei normalem Ablauf der Erregung wird im Zeitpunkt der Spitze der R-Zacke eine verhältnismäßig starke, etwa gegen die Herzspitze gerichtete elektrische Kraft offenbar, die im „Einthoven-Dreieck“ als „elektrische Achse des Herzens” — genauer als „elektrische Achse der R-Zacke“ — eingezeichnet werden kann. Genau so wie im Zeitpunkt der Spitze der R-Zacke läßt sich im Einthoven-Dreieck für jeden anderen Zeitpunkt eine Resultierende der augenblicklichen bioelektrischen Kräfte konstruieren, die eine bestimmte Größe, eine in Winkelgraden definierbare Richtung sowie eine Polarität (positiv oder negativ) hat. Diese drei Eigenschaften, nämlich Größe (Länge), Richtung (Lage im Koordinatensystem) und Polarität kennzeichnen den physikalischen Begriff „Vektor”.

Wenn man nun die zeitlich nacheinander auftretenden Resultierenden der bioelektrischen Kräfte (= Momentanvektoren) im Einthoven-Dreieck in Form von Pfeilen einzeichnet und die Pfeilspitzen miteinander verbindet, erhält man eine schlingenförmige, in sich geschlossene Linie, das Vektorkardiogramm (= VKG). Dieses ist daher als der geometrische Ort der Endpunkte der Projektionen der einzelnen Momentanvektoren auf die Frontalebene zu bezeichnen. Das Vektorkardiogramm gibt an, in welcher Richtung und mit welcher Intensität die Aktivierung in jedem Augenblick vorwiegend stattfindet.

Elektrodenschema und orthogonale Ableitungen

Jede mechanische Herzaktion beruht auf elektrischen Reizleitungsvorgängen am Herzen, die zu messbaren Potentialen führen. Mittels bipolarer Ableitungen (A, D, I ,Ve und Ho) werden diese Potentiale bei der Messung erfasst und digitalisiert. Für die Datenerfassung werden neben der Masse-Elektrode lediglich vier thorakale Elektroden positioniert, welche in festen geometrischen Verhältnissen zueinander stehen. Durch die besondere Elektrodenpositionierung wird eine dreidimensionale Erfassung sowie eine räumliche Darstellung des Herzpotentials im Zeitverlauf ermöglicht.

Anlegeschema und Datenerfassung

Bedingung für die Elektrodenposition

Abstand von

sind orthogonal zueinander

.

Elektodenapplikation

Transformation der Ableitungen und Darstellungen

Nach der Erfassung der bipolaren Ableitungen werden diese vektoriell zusammengefasst und als  dreidimensionales Zeitsignal betrachtet. Die Ableitungen stehen in einer festen geometrischen Beziehung zueinander, sind jedoch aus physiologischen Gründen nicht orthogonal. Eine Transformation der bipolaren Ableitungen nach X, Y und Z bringt die digitalisierten Daten in eine orthogonale Form, wobei X und Y direkt die Schrägsagittalebene des Herzens aufspannen und Z orthogonal zur Schrägsagittalebene verläuft.

Mittels der drei zueinander orthogonalen Ableitungen ist es nun möglich, eine dreidimensionale Vektordarstellung zu konstruieren. Somit wird eine im Vergleich zu den bisherigen Möglichkeiten der Vektorkardiographie weitaus realistischere Visualisierung der Reizleitungsvorgänge am Herzen erreicht.

Transformation der bipolaren Ableitung in die orthogonalen Ableitungen X, Y und Z

X=D*sin(45°)-I
Y=D*sin(45°)+A
Z=sin(45°)(Ve-Ho)

Unterschied zur konventionellen Vektorkardiographie

In der konventionellen Vektorkardiographie werden die Projektionsebenen der Vektoren auf die Körperachsen ausgerichtet: horizontal, vertikal und sagittal. Dies hat zur Folge, dass sich die Ansichten der Hinter- und Vorderwand des Herzens teilweise überlagern und der Betrachter deshalb zum Verständnis der Orientierung der Vektorschlingen ein gutes Vorstellungsvermögen benötigt. In der CGM wird die Hauptebene um 45 Grad in die Hauptachse des Herzens gedreht. Damit wird das Herz in Hinterwand und Vorderwand getrennt und ein besserer Einblick in den Verlauf einer Vektorschlinge ermöglicht, die normalerweise in der schrägsagittalen Ebene liegt. Damit wird die Schrägsagittalebene zur Hauptebene.

Ebenen in der klassischen Vektorkardiographie
Ebenen und Achsen in der Cardiogoniometrie

Räumliche Schlingen und Maximalvektoren

Nach der Digitalisierung und der Transformation der Daten nach X, Y und Z beschreibt ein Vektor (x,y,z) mit seiner Richtung die Ausrichtung des aktuellen Summenpotentials am Herzen und mit seinem Betrag das aktuelle Summenpotential für jeden Zeitpunkt t. Diese Vektoren können zur Veranschaulichung als Schlinge in einem dreidimensionalen Koordinatensystem dargestellt werden. Jeder Vektor hat seinen Anfangspunkt am isoelektrischen Koordinatenursprung und zeigt auf einen entsprechenden Punkt im Raum. Die einzelnen Punkte werden chronologisch miteinander verbunden und bilden so die Schlinge.

Bestimmung eines Schlingenpunktes zum Zeitpunkt t aus den Projektionen X, Y u. Z
Entstehung der Schlinge im Zeitverlauf und Bestimmung der Maximalvektoren

Diagnostische Kriterien

Schon im EKG wird ersichtlich, dass die Zeichen für eine bestehende Myokardischämie zuerst in der Repolarisationsphase (STT-Abschnitt) auftreten (ST-Senkung) und Veränderungen der  Depolarisation (QRS-Abschnitt) erst bei einer Myokardschädigung (Infarkt) eintreten.

Dies ist auch in der CGM der Fall und hat nach langjähriger Forschung und verschiedenen Studien mit über 2000 Patienten zu folgenden zehn Aussagen geführt:

Aussagen zu R (QRS-Komplex)

1. Das Gesamtpotential von R (=SumR) ist ein individuelles Maß für die vitale Myokardmasse.
2. Die Richtung des Maximalvektors von R (=Rmax) gibt an, wo sich das Maximum dieser Masse befindet.
3. Die Streuung (Floating) von Rmax oder der R-Schlinge ist ein Maß für die Homogenität des Myokards.
4. Leichtes Floating von Rmax ist atembedingt.
5. Starkes Floating weist auf einen frischen Infarkt hin.

Aussagen zu T (STT-Komplex)

6. Das Gesamtpotential von STT (=SumSTT) ist ein individuelles Maß für die Blutversorgung des Myokards.
7. Die Richtung des Maximalvektors von T (=Tmax) gibt an, wo die Blutversorgung am stärksten ist.
8. Die Streuung (Floating) von Tmax oder der T-Schlinge ist ein Maß für die Homogenität der Blutversorgung.
9. Leichtes Floating von Tmax ist atembedingt.
10. Starkes Floating weist auf eine akute Ischämie hin.

Die aufgestellten Aussagen sollen bei der Diagnose und Beurteilung von Patientendaten helfen.

Dreidimensionale Schlingendarstellung

Abweichungen vom typischen Reizleitungsvorgang zeigen sich in der Cardiogoniometrie vor allem in einer Veränderung der Richtungen der Maximalvektoren. Damit sind sowohl die Ausrichtung dieser Vektoren im Raum als auch ihre Winkel relativ zueinander besonders sensitive Parameter bei der Erkennung von Myokardischämien. Für die absolute Ausrichtung dieser Maximalvektoren sind Normbereiche definiert. Weisen die Maximalvektoren eine Raumrichtung auf, die außerhalb der Normbereiche liegt, deutet dies auf einen pathologischen Sachverhalt hin.

Gesund: homogener Verlauf der R- (blau) und T- Schlingen (grün)
Pathologisch: Die Schlingen verlaufen heterogen

In der 3D-Schlingenansicht der CGM-Software können neben der Schlinge auch Normbereiche und Maximalvektoren eingeblendet werden. Die gesamte Ansicht kann beliebig in alle Richtungen bewegt, gedreht und gezoomt werden. Das ermöglicht dem Nutzer einen bestmöglichen plastischen Eindruck des Reizleitungsvorganges am Herzen. Weiterhin kann so schnell erkannt werden, ob die Maximalvektoren der Schlingen in den Normbereichen liegen und ob die Vektorschleifen wenig streuen (beides deutet auf einen Normalbefund hin).

Gläsernes Herz

In der Ansicht „3D-Schlingen“ ist das Herz links der Schlingen transparent dargestellt. Die Position des dreidimensionalen Herzens kann mit der der Schlingen ausgetauscht werden. Somit kann auch das gesamte gläserne Herz skaliert, gedreht und verschoben werden. Desweitern bietet diese Art der Darstellung die Möglichkeit, bei einer Lokalisierbarkeit von  Ischämiezonen diese in dem transparenten Herzschema als dunkle Strukturen abzubilden.

Herz aus Glas mit der Lokalisierung einer Ischämie

Projektion der Maximalvektoren

Durch Anwendung des Kugelkoordinatensystems kann die Richtung der Maximalvektoren erkannt und analysiert werden. Der Durchstichpunkt der Vektoren durch die Kugel definiert sich über Längengrad (alpha) und Breitengrad (beta). Die aufgeklappte seitliche Darstellung der basalen Halbkugel (ähnlich einem aufgeklappten Globus) veranschaulicht die Lokalisation der nach basal gerichteten Vektoren. Diese Ansicht ermöglicht auf einen Blick, die Lage und Verteilung der Maximalvektoren zu erfassen.

Oktantenbelegung in der Maximalvektoransicht, die Herzspitze befindet sich indieser Ansicht mittig, während die basale Halbkugel nach außen geklappt wird.
Gesund: Die Maximalvektoren von R und T (Depolarisation und Repolarisation) liegen dicht beieinander und innerhalb der Normbereiche, was auf eine gesunde Potentialausbildung hindeutet.
Pathologisch: Die Maximalvektoren von R- und T (Depolarisation und Repolarisation) streuen weit und die T-Maximalvektoren liegen außerhalb des Normbereiches.

Blaues Feld: Normbereich für R-Maximalvektoren
Grünes Feld: Normbereich für T-Maximalvektoren
Blaue Rechtecke: R-Maximalvektoren der Einzelschläge (Gelb – Gewählter Einzelschlag, Rot – Medianschlag)
Grüne Dreiecke: T-Maximalvektoren der Einzelschläge (Gelb – Gewählter Einzelschlag, Rot – Medianschlag)

Automatische Interpretation und Parameter

Die CGM-Software führt eine automatische Analyse durch und schlägt dem Nutzer einen Befund vor. Neben der automatischen Interpretation kann der Nutzer selbst eine Befundung anhand der unterschiedlichen Ansichten vornehmen und innerhalb der Software speichern.

Gesund: Alle relevanten Parameter liegen innerhalb der Normwerte (grün).
Pathologisch: Ein pathologischer Befund liegt vor, wenn mindestens ein Parameter im roten Bereich ist. Befinden sich Parameter im roten Bereich, liegen mit hoher Wahrscheinlichkeit relevante Ischämien vor.

Einsatz der Cardiogoniometrie

Der akute Herzinfarkt ist nach wie vor eine der häufigsten Todesursachen in Deutschland: Pro Jahr fallen ihm über 60.000 Menschen zum Opfer  (Statitisches Bundesamt, 2008). Dem Ereignis Herzinfarkt geht jedoch eine, sich oft unbemerkt entwickelnde, KHK (Koronare Herzkrankheit) voraus. In 50% aller Fälle ist der Infarkt sogar das erste klinische Anzeichen der KHK. Bisher ist kein Verfahren in breiter klinischer Anwendung etabliert, welches nicht-invasiv, belastungsfrei, unkompliziert applizierbar und automatisch interpretierend insbesondere asymptomatische Patienten mit KHK, möglichst sogar als Screening-Verfahren im Hausarztbereich, identifizieren kann. Die Cardiogoniometrie (CGM) kann diese Lücke schließen. Es ist ein automatisches und innerhalb von wenigen Minuten am ruhenden Patienten durchführbares Verfahren zur Diagnose von Koronarer Herzkrankheit (KHK), Myokardischämie und struktureller Myokarderkrankung.

Bisher wurden Studien an über 2.000 Patienten in unterschiedlichen Settings und im Vergleich zu verschiedenen Referenzmethoden (wie z.B. Koronarangiographie, Cardio-MRT, SPECT) publiziert, die durchschnittliche Sensitivität der CGM zur Erkennung der o.g. Krankheitsbilder betrug ca. 73% und die Spezifität ca. 84%. Metaanalysen über die prospektive Genauigkeit des Belastungs-EKG bei Patienten ohne vorherigen Myokardinfarkt zeigen eine Sensitivität von 67% sowie eine Spezifität von 72% bei der Erkennung von KHK. Weiterführende kontrollierte Studien eruieren den Stellenwert der CGM im diagnostischen Pfad bei Verdacht auf KHK und Akutes Koronarsyndrom ohne ST-Hebung. Aufgrund der Einfachheit, Kosteneffizienz, einer automatischen Befundung sowie der Diagnostik ohne körperliche oder medikamentöse Belastung eignet sich dieses Verfahren vor allem im niedergelassenen Bereich. Bei Patienten mit unklarem Brustschmerz, unspezifischem EKG und (noch) nicht vorliegendem Troponin erhärtet ein positives CGM den Verdacht auf das Vorliegen eines akuten Koronarsyndroms. Wenn alle drei Untersuchungsmethoden negativ sind, ist eine nicht-ischämische Ursache des Thoraxschmerzes wahrscheinlich. Bei stabilen Patienten mit einem unspezifischen oder nicht durchgeführten Belastungs-EKG erhärtet ein positives CGM den Verdacht auf KHK oder strukturelle Herzerkrankungen.

Leistungsumfang

Erfassung des Kardiogoniogramms

  • 3-dimensionale Erfassung der Herzpotentiale
  • Frei wählbare Darstellung von 3-6 Kanälen im CGM-Schreiber
  • Online-Darstellung der Pulsfrequenz
  • Wählbare Schreibgeschwindigkeit (10, 25, 50, 75, 100 mm/s) und Verstärkungsdarstellung (5, 10, 15, 20 mm/mV)

Darstellung und Vermessung

  • Ansicht der Erregungsleitung als dynamische dreidimensionale Schlinge in den drei Projektionsebenen
  • Darstellung der Maximalvektoren von R- und T-Schlinge sowie deren Normbereiche
  • Darstellung des zeitlichen Verlaufes des Vektorpotentials
  • Automatisches Ermitteln und Anzeigen die Median-Schlages im CGM-Schreiber

Interpretation

  • Automatisches Vermessungs- und Interpretationsmodul nach definierten Parametern und deren Grenzen
  • Generierung eines automatischen Befundes

Allgemeine Funktionen

  • Erfassen und Speichern eines manuellen Befundes
  • Verifizierung der Untersuchung
  • Export des automatischen und manuellen Befundes
  • Drucken eines vollständigen Reports
  • Drucken von manuell gewählten Ansichten
  • Druckvorschau über Screenshots
  • PDF-Druck mittels Zusatzsoftware