Direkte, nichtinvasive Quantifizierung von intrakardialen pathologischen Flußvolumina bei Klappeninsuffizienzen, Klappenstenosen und Shunts anhand des Integrals von "backscattered acoustic power" mittels Doppler-Echokardiographie

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Die nichtinvasive Quantifizierung von Insuffizienzflüssen, welche bei Herzklappenerkrankungen auftreten, ist seit langem eine große Herausforderung. Existierende Methoden, basierend auf der Ultraschall-Technik als dem wichtigsten nichtinvasiven diagnostischen Verfahren, sind unbefriedigend, weil sie auf grob vereinfachenden Annahmen oder indirekten Messungen basieren. Wir entwickelten daher eine neue Methode, mit der wir den pathologischen Blutfluß direkt aus dem Dopplerspektrum des reflektierten (backscattered) Ultraschalls bestimmen. Da backscattered Ultraschall-Power proportional zum sonifizierten Blutvolumen ist, sollte das Produkt aus Power und Geschwindigkeit proportional zur Flußrate sein. Bis heute wurde jedoch angenommen, daß dies nur für laminaren Fluß gilt und nicht für turbulente Insuffizienzjets. Wir konnten zeigen, daß dieses Problem gelöst werden kann, indem das Dopplerspektrum an der vena contracta, direkt am Ursprung des Insuffizienzjets, wo der Fluß noch laminar ist, analysiert wird. In in vitro und in vivo Experimenten konnten wir demonstrieren, daß der Insuffizienzfluß linear proportional zu dem Integral von Doppler-Power mal Geschwindigkeit (PVI) ist. Mittels einer "Dual-Beam"-Methode können die Power-Meßergebnisse kalibriert werden, um absolute Werte für Flußrate und Flußvolumen zu erhalten. Diese neue Methode kann neben Insuffizienzflüssen prinzipiell auch Stenose- und Shuntflüsse sowie den Cardiac Output quantifizieren. Das wissenschaftliche Ziel des Projekts ist die weitere Erforschung der Eigenschaften dieser neuen Meßmethode und ihre Validierung im Hinblick auf eine spätere Integration in diagnostische Ultraschallsysteme und ihre Anwendung in der kardiologischen Routinedagnostik. Im Rahmen des Projekts existiert eine enge wissenschaftliche Kooperation mit dem Ultraschall-Labor des Massachusetts General Hospital, Boston, MA, USA (Prof. R.A. Levine) und der Firma Agilent Technologies, Andover, MA, USA.