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Technik in der Kardiologie


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Januar 2002

Beschreibung

Beschreibung

Diagnose und Therapie von Herz-Kreislauf-Erkrankungen erfordern eine immer engere Zusammenarbeit von Ärzten, Naturwissenschaftlern und Ingenieuren. Das vorliegende Lehrbuch wagt daher den Versuch eines Brückenschlages zwischen den Disziplinen. Im ersten Drittel werden die medizinischen Grundlagen der wichtigsten Herz-Kreislauffunktion und -erkrankungen vermittelt. Auf dieser Basis wird der Aufbau und die Funktionsweise der bekannten Diagnose- und Therapieverfahren aus dem Bereich der Kardiologie erläutert. Dies umfasst sowohl den aktuellen Stand der Technik als auch die neuesten Trends.Das Buch richtet sich somit an Studierende, Lernende und Praktizierende in medizinischen, natur- und ingenieurwissenschaftlichen Berufen. Ziel des Buches ist es, ein gegenseitiges Verständnis zu wecken, um neue Techniken sinnvoll entwickeln und sicher anwenden zu können.

Inhaltsverzeichnis

1 Grundlagen der Fluidmechanik.- 1.1 Die Druckverteilung.- 1.2 Die Viskosität einer Flüssigkeit.- 1.3 Die Strömung einer Flüssigkeit in einem Rohr.- 1.4 Der Fluss.- 1.5 Der Strömungswiderstand - Analogien zu einem elektrischen Stromkreis.- 1.6 Die Strömung in einem Rohrsystem.- 1.7 Literatur.- 2 Anatomie und Physiologie des Herzens.- 2.1 Die Anatomie des Herz-Kreislaufsystems.- 2.2 Das Arbeitsmyokard.- 2.2.1 Mechanismen der Herzkontraktion.- 2.2.2 Biochemie der Herzkontraktion.- 2.2.3 Elektrophysiologie von Herzmuskelzellen.- 2.2.4 Elektromechanische Kopplung.- 2.3 Erregungsbildung und -leitung.- 2.4 Das Elektrokardiogramm.- 2.4.1 Das Dipolmodell.- 2.4.2 Der zeitliche Verlauf des Elektrokardiogramms.- 2.5 Literatur.- 3 Der Blutkreislauf.- 3.1 Anatomie und Physiologie des Gefäßsystems.- 3.1.1 Verteilung der Blutvolumina.- 3.1.2 Gefäßversorgung des Herzens.- 3.2 Blutdruck und Blutfluss.- 3.2.1 Herzzyklus und -zeitintervalle.- 3.2.2 Zentraler Blutdruck und -fluss.- 3.2.3 Ortsabhängigkeit von Blutdruck und Blutfluss.- 3.2.4 Ortsabhängigkeit der Pulskurven.- 3.3 Regulation des Blutdruckes.- 3.3.1 Der Frank-Starling-Effekt.- 3.3.1.1 Das PV-Diagramm des Herzens.- 3.3.1.2 Die Konstruktion des PV-Diagramms.- 3.3.1.3 Die Autoregulation des Herzens (Frank-Starling-Effekt).- 3.3.2 Der Barorezeptorreflex.- 3.3.3 Mittel- und langfristige Regulationsmechanismen.- 3.3.4 Adrenerge Regulation.- 3.3.4.1 ß-adrenerge Signaltransduktion.- 3.3.5 Arbeitsweise des gesunden menschlichen Herzens.- 3.3.6 Arbeitsweise trainierter Herzen.- 3.3.7 Regulation unter pathologischen Bedingungen.- 3.3.7.1 Drucküberbelastete Herzen.- 3.3.7.2 Volumenüberlastete Herzen.- 3.3.7.3 Pumpinsuffiziente Herzen.- 3.3.7.4 Pathophysiologische Hinweise zur Herzinsuffizienz.- 3.4 Der Sauerstofftransport im Blut.- 3.4.1 Physikochemie des Sauerstofftransportes.- 3.4.2 Diagnostisch wichtige Parameter.- 3.4.3 Pathologische Einflussfaktoren und Symptome.- 3.5 Literatur.- 4 Ausgewählte Herz-Kreislauferkrankungen und ihre Diagnose.- 4.1 Koronare Herzkrankheit (KHK).- 4.2 Hypertonie.- 4.3 Herzklappenerkrankungen.- 4.4 Kongenitale Herzfehler.- 4.4.1 Herzfehler ohne Shunt.- 4.4.2 Herzfehler mit Links-Rechts-Shunt.- 4.4.3 Herzfehler mit Rechts-Links-Shunt.- 4.5 Kardiomyopathien.- 4.5.1 Die dilatative/kongestive Kardiomyopathie.- 4.5.2 Die hypertrophische Kardiomyopathie.- 4.5.3 Die arrhythmogene rechtsventrikuläre Kardiomyopathie.- 4.5.4 Die restriktive Kardiomyopathie.- 4.6 Herzinsuffizienz.- 4.7 Arrhythmien.- 4.7.1 Pathophysiologie der Arrhythmien.- 4.7.1.1 Bradykarde Arrhythmien.- 4.7.1.2 Tachykarde Arrhythmien.- 4.7.2 Erregungsleitungsstörungen.- 4.7.3 Nomotope Erregungsbildungsstörungen.- 4.7.4 Heterotope Rhythmusstörungen.- 4.8 Literatur.- 5 Elektrokardiographie.- 5.1 Ableitelektroden.- 5.1.1 Das thermodynamische Gleichgewicht.- 5.1.2 Die Helmholtz-Doppelschicht.- 5.1.3 Die Kinetik von Elektrodenreaktionen.- 5.1.3.1 Polarisation und Überspannung.- 5.1.3.2 Durchtrittsüberspannung.- 5.1.3.3 Diffusionsüberspannung.- 5.1.3.4 Chemische Überspannung.- 5.1.4 Elektrodenübergangsimpedanz.- 5.1.5 Gebräuchliche Elektrodentypen.- 5.1.5.1Silber/Silberchlorid-Elektrode.- 5.1.5.2 Fraktale Elektroden.- 5.1.6 Elektrodenpasten.- 5.2 Die Haut als elektrische Grenzschicht.- 5.2.1 Anatomischer Aufbau der Haut.- 5.2.2 Elektrisches Ersatzschaltbild der Haut.- 5.2.3 Messung der Hautimpedanz.- 5.3 Ersatzschaltbild des Gesamtsystems.- 5.4 Ableittechnik.- 5.4.1 Der Operationsverstärker als Subtrahierer.- 5.4.2 Die Impedanzwandlerstufe.- 5.4.3 Die Gleichtaktunterdrückung.- 5.4.4 Bezugspotenzialsteuerung.- 5.4.5 Der EKG-Verstärker.- 5.5 Nichtinvasive Ableitverfahren.- 5.5.1 Einthoven-Ableitungen.- 5.5.2 Goldberger-Ableitungen.- 5.5.3 Wilson-Brustwandableitungen.- 5.5.4 Standardableitungen nach Nehb.- 5.5.5 Cabrera-Kreis.- 5.5.6 Korrigiertes Franksches Ableitverfahren.- 5.6 Elektrophysiologische Untersuchungen.- 5.6.1 Ruhe-EKG.- 5.6.2 Langzeit-EKG.- 5.6.2.1 Die ST-Streckenanalyse.- 5.6.2.2 Analyse der Herzfrequenzvariabilität.- 5.6.2.3 Die QT-Intervall-Analyse.- 5.6.2.4 Die T-Wellen-Alternans Analyse.- 5.6.2.5 Herzfrequenzturbulenz.- 5.6.3 Spätpotenzialanalyse mit Hilfe der hochauflösenden Elektrokardiographie.- 5.6.4 Ösophagus-EKG.- 5.6.5 Telefonische EKG-Übertragung.- 5.6.6 Implantierbare EKG-Event-Recorder.- 5.6.7 Multielektrodensysteme und Mappingverfahren.- 5.6.7.1 Body Surface Potential Mapping (BSPM).- 5.6.7.2 Epikardiales Mapping.- 5.6.7.3 Endokardiales Mapping.- 5.6.7.4 His-Bündel Elektrographie.- 5.6.7.5 Funktionsstörungen der intraventrikulären Leitung.- 5.6.7.6 Ventrikuläre Stimulation und Ableitung.- 5.6.7.7 Multipolares Basket-Mapping.- 5.6.7.8 Elektromagnetisches Mapping.- 5.6.7.9 Noncontact Mapping.- 5.6.7.10 Realtime Position Ultraschall-Monitoring.- 5.7 Literatur.- 6 Messung des Blutdruckes.- 6.1 Drucksensoren.- 6.2 Invasive Blutdruckmessung.- 6.2.1 Extrakorporale Druckmessung.- 6.2.1.1 Das Übertragungsverhalten eines Katheters.- 6.2.1.2 Messung des Übertragungsverhaltens.- 6.2.1.3 Messfehler und Abhilfe.- 6.2.2 Intrakorporale Druckmessung (Tip-Katheter).- 6.3 Nichtinvasive Blutdruckmessung.- 6.3.1 Palpatorische Blutdruckmessung.- 6.3.2 Blutdruckmessung nach Korotkow.- 6.3.3 Oszillometrische Blutdruckmessung.- 6.4 Aktuelle Entwicklungen.- 6.5 Klinische Aspekte der Blutdruckmessung.- 6.5.1 Blutdruckvariationen.- 6.5.2 Blutdruckmessungen in der Praxis.- 6.6 Literatur.- 7 Messung des Blutflusses.- 7.1 Elektromagnetisches Messverfahren.- 7.1.1 Physikalische Grundlagen.- 7.1.2 Technische Realisierung.- 7.2 Laufzeitmessung mit Ultraschall.- 7.2.1 Physikalische Grundlagen.- 7.2.2 Gepulstes US-Laufzeitmessverfahren.- 7.2.3 CW-Phasendifferenz Messverfahren.- 7.3 Doppler-Messverfahren.- 7.3.1 Physikalische Grundlagen.- 7.3.2 CW-Doppler-Verfahren.- 7.3.3 PW-Doppler-Verfahren.- 7.3.4 Farbdoppler-Verfahren.- 7.4 Alternative Verfahren.- 7.5 Literatur.- 8 Messung des Herzzeitvolumens.- 8.1 HZV-Bestimmung nach dem Fick'schen Prinzip.- 8.2 Indikatorverdünnungsmethoden.- 8.2.1 Quantitative Auswertung der Indikatortransienten.- 8.2.2 Qualitative Auswertung des Transienten.- 8.2.3 Thermodilutionsmethode.- 8.2.3.1 Rechtsherzkatheteruntersuchung.- 8.2.3.2 Pulmonalarterielle Thermodilution.- 8.2.3.3 Transkardiopulmonale Thermodilution.- 8.2.3.4 Berechnung der Ejektionsfraktion und der mittleren Transitzeit.- 8.2.3.5 Kontinuierliche Durchblutungsmessung.- 8.2.3.6 Aussagen und Grenzen der Thermodilution.- 8.2.4 Farbstoffverdünnungsmethode.- 8.2.4.1 Quantitative Bestimmung der Regurgitationsfraktion.- 8.2.4.2 Quantitative Shuntbestimmung.- 8.2.5 Beurteilung der Verdünnungsmethoden.- 8.3 Physikalische Methoden Volumenbestimmung.- 8.3.1 Amplitudenfrequenzprodukt.- 8.3.2 Sphygmographische Verfahren.- 8.3.3 Pulskonturmethoden.- 8.4 Ultraschallkardiographische SV-Bestimmung.- 8.5 Impedanzkardiographie.- 8.6 Aktuelle Trends in der Volumenbestimmung.- 8.7 Literatur.- 9 Pulsoximetrie.- 9.1 Grundlagen der Spektralphotometrie.- 9.2 Bestimmung der Sauerstoffsättigung.- 9.3 Störeinflüsse.- 9.4 Bestimmung der Hämoglobinkonzentration.- 9.5 Literatur.- 10 Ultraschallkardiographie.- 10.1 Eindimensionale Ultraschallverfahren.- 10.2 Zweidimensionale Ultraschallverfahren.- 10.2.1 Parasternale Anlotung.- 10.2.2 Apikale Anlotung.- 10.2.3 Fakultative Einstellungen.- 10.2.4 Second Harmonic Imaging.- 10.3 Dopplerechokardiographie.- 10.3.1 CW- (continuous wave) Doppler-Methode.- 10.3.2 PW- (pulsed wave) Doppler-Methode.- 10.3.3 Farbkodierte Dopplerechokardiographie.- 10.4 Kontrastechokardiographie.- 10.4.1 Echokardiographischer Shuntnachweis.- 10.4.2 Kontrastverstärkung von Farb- und Spektraldoppler.- 10.4.3 Verbesserung der Endokarderkennung.- 10.4.4 Myokardiale Kontrastechokardiographie.- 10.5 Neue Techniken zur Quantifizierung der Myokardfunktion.- 10.5.1 Akustische Quantifizierung.- 10.5.2 Color Kinesis.- 10.5.3 Gewebedoppier.- 10.5.4 Strain Rate Imaging.- 10.6 Dreidimensionale (3D-) Echokardiographie.- 10.6.1 Bilddatengewinnung.- 10.6.2 Bilddarstellung.- 10.6.3 Anwendungen der 3D-Echokardiographie.- 10.7 Augmented Reality Anwendungen.- 10.8 Transösophageale Echokardiographie.- 10.9 Stressechokardiographie.- 10.9.1 Formen der Belastung.- 10.9.2 Stressechokardiographie zur Ischämiediagnostik.- 10.9.3 Stressechokardiographie zur Vitalitätsdiagnostik.- 10.9.4 Probleme, Limitationen und neue Entwicklungen.- 10.10 Intravasaler Ultraschall.- 10.10.1 Technische Voraussetzungen.- 10.10.2 Einsatzmöglichkeiten.- 10.10.3 Limitationen und Ausblick.- 10.11Standardparameter und Formeln der Echokardiographie.- 10.12 Literatur.- 11 Nuklearmedizinische Verfahren in der Kardiologie.- 11.1 Myokardiale SPECT-Perfusionsszintigraphie.- 11.1.1 Myokardaffine Radiopharmaka.- 11.1.2 Moderne Kameratechnik.- 11.1.3 Ischämienachweis.- 11.1.4 Vitalitätsnachweis.- 11.1.5 Risikostratifizierung und Prognosebeurteilung.- 11.1.6 Kosten-Nutzen-Analyse.- 11.2 Myokardiale Gated-SPECT-Perfusionsszintigraphie.- 11.3 Positronen-Emissions-Tomographie (PET).- 11.3.1 Ischämienachweis.- 11.3.2 Vitalitätsnachweis.- 11.3.3 Beurteilung der autonomen neuronalen Innervation des Herzens.- 11.4. Radionuklidventrikulographie (RNV).- 11.4.1 Klinischer Stellenwert.- 11.4.2 Shunt-Bestimmung.- 11.5 Molekulare Aspekte der Nuklearkardiologie.- 11.6 Literatur.- 12 Angiokardiographie.- 12.1 Bilderzeugung und Speicherung.- 12.2 Herzkatheter.- 12.2.1 Instrumente zur transkutanen Arterien- und Venenpunktion.- 12.2.2 Instrumente zur transseptalen Linksherzkatheterisierung.- 12.2.3 Führungsinstrumentarium.- 12.2.4 Katheter und Führungsdrähte.- 12.2.5 Spezialkatheter.- 12.2.6 Führungsdrähte.- 12.2.7 Röntgenkontrastmittel.- 12.3 Durchführung der Untersuchung.- 12.3.1 Rechtsherzsondierung.- 12.3.2 Linksherzkatheterismus.- 12.3.3 Transseptale Linksherzsondierung.- 12.3.4 Koronararteriensondierung.- 12.3.5 Registriertechnik.- 12.4 Aussagen der Angiokardiographie.- 12.4.1 Untersuchung der Herzkammern.- 12.4.1.1 Lävokardiographie.- 12.4.1.1.1 Volumenbestimmung.- 12.4.1.1.2 Myokardvolumen, Wanddicke, Myokardmasse, Wandspannung.- 12.4.1.1.3 Regionale Wandbewegungsanalyse.- 12.4.2 Untersuchung der Koronararterien.- 12.4.3 Untersuchung der großen Gefäße.- 12.5 Auswertung der Untersuchung.- 12.5.1 Beurteilungshinweise zur Pump- und Myokardfunktion.- 12.5.2 Normwerte bei der Lävokardiographie.- 12.5.3 Druckgradienten und Klappenöffnungsflächen.- 12.5.4 Abschätzen der Regurgitationen.- 12.5.5 Quantitative Koronarangiographie.- 12.6 Literatur.- 13 Herzschrittmacher.- 13.1 Aufbau eines Schrittmachersystems.- 13.1.1 Das Programmiergerät.- 13.1.2 Der Schrittmacher.- 13.1.3 Die Schrittmacherelektrode.- 13.2 Die Funktionalität eines Herzschrittmachers.- 13.2.1 Die Wahrnehmungsfunktion.- 13.2.2 Die Stimulationsfunktion.- 13.2.3 Das EKG nach Stimulation.- 13.3 Stimulationsmodi.- 13.3.1 Internationaler (NBG-) Schrittmachercode.- 13.3.2 Einkammerschrittmacher.- 13.3.2.1 V00-Schrittmacher.- 13.3.2.2 A00-Schrittmacher.- 13.3.2.3 VVI-Schrittmacher.- 13.3.2.4 AAI-Schrittmacher.- 13.3.3 Zweikammer-Schrittmacher.- 13.3.3.1 VAT-Schrittmacher.- 13.3.3.2 VDD-Schrittmacher.- 13.3.3.3 DVI-Schrittmacher.- 13.3.3.4 Der vorhofgesteuerte DDD-Schrittmacher.- 13.3.3.5 DDD-Schrittmacher (ventrikelgesteuert).- 13.3.4 Frequenzadaptive Schrittmacher.- 13.3.5 Antitachykarde Schrittmacher.- 13.3.6 Biatriale Stimulationssysteme.- 13.3.7 Biventrikuläre Stimulationssysteme.- 13.3.8 Auswahlkriterien.- 13.4 Literatur.- 14 Defibrillator/Kardioverter.- 14.1 Physiologische Grundlagen.- 14.1.1 Defibrillationsschwelle.- 14.1.2 Kardioversion.- 14.2 Technische Realisierung.- 14.2.1Prinzipieller Aufbau eines Defibrillators.- 14.2.2 Herkömmliche Ausgangsstufen.- 14.2.3 Neue Ansätze in der Endstufentechnologie.- 14.2.4 Aufladen des Kondensators.- 14.2.5 Elektroden.- 14.2.6 EKG-Monitor.- 14.3 Algorithmen zur automatischen Tachykardieerkennung.- 14.3.1 EKG-Signalaufbereitung.- 14.3.2 QRS-Komplex-Erkennung.- 14.3.3 VT-und VF-Erkennung.- 14.3.3.1 Verfahren im Zeitbereich.- 14.3.3.2 Verfahren im Frequenzbereich.- 14.3.3.3 Vergleich der verschiedenen VF/VT-Detektionsverfahren.- 14.4 Frühdefibrillation.- 14.5 Der implantierbare Kardioverter/Defibrillator (ICD).- 14.6 Literatur.- 15 Alternative Techniken der Tachykardiebehandlung.- 15.1 Atriale Tachykardiebehandlung.- 15.2 Ventrikuläre Tachykardiebehandlung.- 15.3 Ablationsverfahren.- 15.3.1 RF-Ablation.- 15.3.2 Gepulste RF-Ablation.- 15.3.3 Cooled-Tip-Ablation.- 15.3.4 Mikrowellen-Ablation.- 15.3.5 Ultraschall-Ablation.- 15.3.6 Laser-Ablation.- 15.3.7 Kryoablation.- 15.3.8 Chemische Ablation.- 15.4 Literatur.- 16 Informationstechnik in der Kardiologie.- 16.1 Datenarten und deren Formate.- 16.1.1 Standard-Patienten-Daten.- 16.1.2 Zeitreihen.- 16.1.3 Bild/Video-Daten.- 16.1.4 XML als Universalformat.- 16.2 Datenhaltung.- 16.2.1 Das Prozess-Modell.- 16.2.2 Das patientenorientierte Modell.- 16.3 Aktuell verfügbare Informationssysteme.- 16.3.1 Praxisnetze.- 16.3.2 PACS-Systeme.- 16.3.3 Die integrierte Patientenakte.- 16.4 Datensicherheit.- 16.4.1 Übertragungssicherheit.- 16.4.1.1 Intimität der Daten.- 16.4.1.2 Integrität der Daten.- 16.4.1.3 Authentizität und Nicht-Abstreitbarkeit.- 16.4.2 Authentifizierung von Benutzern.- 16.5 Mobile Datenerfassungsgeräte.- 16.6 Literatur.- Anhang - Farbabbildungen.
EAN: 9783540424789
ISBN: 3540424784
Untertitel: Eine interdisziplinäre Darstellung für Ingenieure und Mediziner. 290 Abbildungen.
Verlag: Springer-Verlag GmbH
Erscheinungsdatum: Januar 2002
Seitenanzahl: XVII
Format: gebunden
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