Personalisierung digitaler Zwillingsmodelle mittels charakteristischer Elektrogrammsignaturen zur Identifikation der Entstehungsorte von Vorhofflimmern als mögliches Ablationsziel

• Antragsteller: Privatdozent Dr.-Ing. Axel Loewe; Privatdozent Dr. Armin Luik; Professor Dr. Reza Wakili
• Fachliche Zuordnung: Kardiologie, Angiologie ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 394433254

Vorhofflimmern (VHF) ist die am weitesten verbreitete Herzrhythmusstörung und stellt Patienten und Gesundheitssysteme weltweit vor Herausforderungen. Trotz Fortschritten beim Verständnis der fundamentalen Mechanismen, die dem VHF zugrunde liegen, und trotz empirischer Studien, in denen verschiedene Behandlungsstrategien untersucht wurden, kommt es bei einer beträchtlichen Anzahl von Patienten nach einer Behandlung gemäß den derzeitigen Leitlinien zu einem Wiederauftreten des VHF. Der mangelnde Erfolg bei der Erreichung langfristiger Arrhythmiefreiheit kann auf die unzureichende Charakterisierung des funktionellen und strukturellen VHF-Substrats im einzelnen Patienten zurückgeführt werden, was individuellere Diagnose- und Behandlungsansätze erforderlich macht. Dieses Projekt zielt darauf ab, fortschrittliche Signalverarbeitungsalgorithmen und digitale Zwillingsmodellierungstechniken zu entwickeln, zu kombinieren und zu validieren, um die Behandlung von VHF über die Pulmonalvenenisolation (PVI) hinaus zu optimieren. Arrhythmogene Areale, die zur Entstehung von VHF beitragen, können durch eine umfassende Charakterisierung der Substrateigenschaften des Vorhofgewebes und die Durchführung virtueller Belastungstests mit personalisierten digitalen Zwillingsmodellen identifiziert werden. Die gezielte Behandlung dieser potentiell arrhythmogenen Regionen zielt darauf ab, künftige Episoden zu verhindern und damit die Erfolgsrate der Ablation zu erhöhen. Wir werden eine umfassende klinische Signaldatenbank und realistische hochauflösende Simulationen in einer gut kontrollierten Umgebung nutzen, um charakteristische Elektrogrammsignaturen zu identifizieren, die mit diesen arrhythmogenen Substratarealen verbunden sind. Die erfolgreiche Identifizierung dieser arrhythmogenen Regionen würde in Zukunft keine personalisierten Computersimulationen mehr erfordern und damit die klinische Umsetzung weiter erleichtern. Der Fokus auf sog. „PVI-non-responder“ in diesem Projekt ermöglicht die Evaluation eines neuen Ansatzes in einer dezidierten Patientenkohorte mit einem evident arrhythmogenen Substrat unabhängig von Pulmonalvenen- Triggern. Ziel dieses Projekts ist daher die Entwicklung eines objektiven, bedienerunabhängigen und digital verbesserten Ansatzes für die VHF-Ablation. Zu den erwarteten Ergebnissen dieser Forschung gehören ein validierter digitaler Algorithmus basierend auf digitalen Zwillingsmodellen zur Identifizierung anfälliger Substratstellen im individuellen Patienten, charakteristische Elektrogrammsignaturen dieser Stellen und die Korrelation mit dem klinischen Therapieerfolg. Diese Forschung hat das Potenzial, die VHF-Behandlung durch einen stärker personalisierten und effektiveren Ansatz erheblich zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen