Ausgangspunkt
Das menschliche Herz ist ein Muskel, der elektrische aktiv ist. Diese Aktivität kann gemessen werden; das Ergebnis ist als Elektrokardiogramm (EKG). Neben dieser elektrischen Aktivität produziert das Herz synchron ein Magnetfeld, das als Magnetokardiogramm (MKG) gemessen werden kann.
Gegenüber der klassischen elektrophysiologischen Funktionsdiagnostik mittels EKG oder BSPM (body surface potential mapping) werden magnetische Felder durch das menschliche Gewebe fast nicht abgeschwächt, sodass auf Magnetokardiographie basierte Verfahren unverfälschte und damit deutlich präzisere Informationen über die elektromagnetische Aktivität des Herzmuskels liefern.
Dadurch können quasi dc-Felder magnetisch erfasst werden, die beim Oberflächen-EKG durch das nicht definierte Elektroden-Haut-Potential nicht gemessen werden können. Eine weitere Besonderheit der MKG-Messung ist das nichtinvasive und berührungslose Messverfahren.
Aktuelle Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass magnetogardiographische Untersuchungen die Früherkennung im Bereich der Herz-Kreislauf-Erkrankungen verbessern könnte, die Supracon AG verfolgt das Ziel, mit der Etablierung von MKG-Verfahren im klinischen Alltag zu dieser Entwicklung beizutragen.
Hintergrund
Hintergrund
Die Aktivitäten vom Herzmuskel sind ein Summationssignal, das neben einem räumlich und zeitlich veränderlichen elektrischen Feld auch ein biomagnetisches Feld erzeugen das sich auch außerhalb des Herzmuskels mit einem geeignet empfindlichen Magnetfeldsensor nachweisen lässt. Im Gegensatz zum klassischen Elektrokardiogramm, bei dem die Qualität der Messung von der spezifischen und zeitlich variierenden elektrischen Leitfähigkeit der äußeren Hautpartien sowie dem Widerstand zwischen Haut und Elektroden abhängt, sind per MKG Herz-Magnetfelder außerhalb des Körpers völlig berührungsfrei messbar.
Beim MKG wird das Summensignal aller im Herzmuskel fließenden elektrophysiologischen Ströme registriert, sodass interne Ströme sogar von der Hinterseite des Herzens aufgezeichnet werden können, einer Region, die durch das klassische, Oberflächen-EKG nur unzureichend erfasst wird.
Mittels der Magnetokardiographie ist eine Diagnose von koronaren Herzkrankheiten und Herzinfarkt (sog. ischämische Herzkrankheiten) sowie einer Risikostratifizierung des plötzlichen Herztodes möglich.
Ergebnis
Gemeinsam mit Cryoton und Softmag wurde das 9 kanalige Magnetokardiographie System entwickelt, für das die Supracon AG Komponenten sowie komplette MKG Messsysteme beisteuert. Klinische Tests haben gezeigt, dass die mit MKG ermittelte Stromverteilung auf dem Herzmuskel die Analyse des funktionellen Zustands des Herzens auf eine ganz neue Ebene hebt. So ist die Ortsauflösung, die mit MKG erzielt werden kann, signifikant präziser als das auf EKG beruhende BSPM (Body Surface Potential Mapping) Verfahren. Zugleich liefert die MKG eine äußerst schnelle zeitliche Auflösung, von weniger als einer Millisekunde. Der Vergleich von MKG-Stromverteilungsaufnahmen eines Patienten unter Stress (z.B. Injektion von Dobutamin) oder unter körperlicher Anspannung (Ergometer-Fahrrad) mit entsprechenden Aufnahmen im Ruhezustand des Patienten liefert dem Kardiologen belastbare Informationen zur Diagnose von Funktionsstörungen, noch bevor sich ein Infarkt ereignet hat! Insbesondere für die Diagnose der Ischämie bei Patienten mit CAD (coronary artery disease) hat sich die MKG als sehr zuverlässig erwiesen.
Leistungen des Messystems
In dem durch die Supracon AG mitentwickelten System sind 9 SQUID Sensoren in einem Raster von jeweils 4 cm verbaut, welche die Messdaten liefern. Auf mathematischer Basis werden daraus spezifische medizinische Parameter (Scores) als Grundlage für eine medizinische Diagnose ermittelt.
Das 9 kanalige dc-SQUID-System ist für die Untersuchung biomagnetischer Signale in abgeschirmter Umgebung ausgelegt. Es misst im Bereich 0-1.000 Hz und erreicht eine Sensitivität von < 10 fT/ Hz½.
Spezifikation Systemkomponenten
- Amagnetischer Kryostat mit Füllstandsmessung
- Magnetisches Rauschen des Kryostaten: < 2 fT/ Hz½
- Warm-Kalt-Abstand: (mm) 11±0,5
- Max. Helium-Verdampfung (L/Tag): 1,35
- Haltezeit bis vollständige Verdampfung (Tage): > 7
- SQUID Sensorik
- SQUID Gradiometer 2ter Ordnung mit dc SQUID Modell CE2blue
- x,y,z-Referenzmagnetometer (Model 3D green)
- 12-Kanal SQUID Elektronik JESSY
- Kabelsatz
- Amagnetische Systemhalterung und Untersuchungsliege
- 12-Kanal EKG System
- PC mit Datenaufbereitung, Analyse- und Auswertesoftware
Diese Systeme können in vielen verschiedenen Systemkonfigurationen geliefert werden:
- 1-4 kanalige Systeme, z.B. für kleine Quellen
- 7-9 kanalige Systeme (4-6 Messpositionen zur Vermessung des gesamten Brustkorbes)
- 36 Kanal-System zur Vermessung des gesamten Herzmuskels (20×20 cm)
Darüber hinaus wurden für die bmp GmbH von der Supracon AG ein 64-kanaliges Gradiometer-SQUID-System (Abbildung 1, 2 und 3) einschl. SQUID-Control-Unit (Abbildung 4) entwickelt und gefertigt. Ein Echtzeit Magnetokardiogramm sowie ein MKG-Position-Plot sind in den Abbildungen 5 und 6 zu sehen.