Heart rate variability analysis of PICSO data

Abstract

Herz-Kreislauferkrankungen zählen mit Abstand zu den häufigsten Todesursachen in Österreich und auch in Europa.<br />PICSO (Pressure Controlled Intermittend Coronary Sinus Occlusion) stellt eine nicht-medikamentöse Behandlungsart für Herzinfarktpatienten dar. Es handelt sich hierbei um eine spezielle Form der Kathetertherapie, die bei einem akuten Myocardinfarkt bzw. während einer Bypassoperation eingesetzt werden kann.<br />Bei diesem Verfahren wird ein Ballonkatheter am Eingang des Koronarvenensystems (Koronarsinus)platziert und periodisch inflatiert.<br />Daraus resultiert eine pulsartige Blutrückstauung in das Ischämiegebiet des Herzmuskels. Dessen Nährstoffversorgung erfolgt somit retrograd über das venöse System. Die Infarktgröße wird deutlich reduziert, die bei einem Herzinfarkt entstehenden toxischen Stoffe, welche für den Zelluntergang verantwortlich sind, werden ausgeschwemmt.<br />In den letzten Jahren testete man diese Anwendung experimentell im Rahmen von Tierversuchen an Hand von Schweinen im AKH Wien. Nachdem bei den Versuchstieren ein 15-minütiger künstlicher Infarkt ausgelöst worden war, erfolgte die 2 ¾-stündige PICSO-Anwendung mit anschließender 60-minütiger Reperfusionsphase.<br />Diese Diplomarbeit beschäftigt sich zu einem großen Teil mit den Auswertungen der Signale, die während des Versuchs aufgezeichnet wurden.<br />Es handelt sich dabei u.a. um den wichtigen Druckkurvenverlauf im Koronarsinus (CSP). Solch ein CSP-Zyklus besteht aus einer Inflations- und einer Deflationsphase. D.h., der Ballon wird im Gefäß zuerst aufgeblasen und danach wieder entleert. Für die Bestimmung der Herzratenvariabilität (HRV) ist eine Auswertung des EKG-Signals erforderlich. Im Rahmen dieser Signalauswertungen soll geklärt werden, inwiefern sich die HRV in den einzelnen Phasen während der Intervention mit PICSO bzw. während der Inflations- und Deflationsphase ändert.<br />Datenauswertungen ergaben zu Beginn der Inflationsphase bzw. vor dem Erreichen des systolischen Plateaus eine mehr als doppelt so große Standardabweichung vom Mittelwert als gegen Ende der Inflationsphase. Da die Infarktgröße während des Tierversuchs nicht permanent messbar ist, erfolgt in einem kleineren Kapitel die Bestimmung der Infarktgröße mit Hilfe digitaler Bildaufnahmen vom entnommenen Herzen nach dem Tierversuch.<br />

Cardiovascular diseases are the most frequent causes of death both in Austria and in Europe.<br />PISCO represents a non medicinal kind of treatment for heart attack patients. It is a special form of a catheter therapy which is implanted during a bypass operation or at an acute myocard attack.<br />By this procedure a balloon catheter is placed near the entrance of the coronary sinus and it is inflated periodically. The result is a periodic build up of blood, back into the iscamic area of the heartmuscle. The supply with nutrients of the heart takes place by the vein system. The infarct-size is reduced distinctively, toxic substances which are responsible for the decline of the cells are washed out.<br />During the last years this procedure was tested experimentally on animals by means of pigs in the AKH Vienna. After there had been an 15 minutes lasting artificial heart attack, the two hours and three quarters of an hour lasting procedure of PICSO followed. Then there was a period of reperfusion which lasted for 60 minutes.<br />This diploma deals for the most part with the analysis of the signals which were written during the animal experiments. It deals with the important curve of the coronary sinus pressure. A CSP-cycle consists of a phase of inflation and a phase of deflation. That means that at first the balloon is inflated and then it is emptied again. For the determining of the heart rate variability the analysis of the EKG-signal is necessary. This procedure should show how far the particular phases of the HRV change during the PICSO intervention or during inflation and deflation. Data analysis showed that before the systolic plateau has been reached, more than a twice larger standard deviation from the mean value as at the end of the inflation phase or after the systolic plateau. Due during the animal experiments the infarct size cannot be measured permanently a smaller chapter follows with the determining of the dimension of the attack with the help of digital images of the removed hearts which have been taken after the animal experiments.