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VI-US (T. Neumann)
VI-US (T. Neumann) (english)

Hochauflösende Ultraschallabbildung für die transkutane Gefäßdiagnostik

Motivation:

Kardiovaskuläre Erkrankungen und ihre Komplikationen sind in westlichen Industrienationen immer noch häufigste Todesursache. In den meisten Fällen stellen sie das Endstadium einer Arteriosklerose dar.
Die Endothelfunktion bzw. Endotheldysfunktion (ED) ist im Gespräch, einer der frühesten Marker für die Entstehung von Arteriosklerose zu sein. Diese Funktion kann sichtbar gemacht werden, indem die Vasodilatation peripherer Gefäße nach einer bestimmten Ischämiezeit gemessen wird. Dabei ist bekannt, dass ein hohe Korrelation zwischen der Endothelfunktion peripherer Gefäße und derjenigen von koronaren Gefäße besteht. Unser Ziel ist daher, die Endothelfunktion peripherer Gefäße mit hochfrequentem Ultraschall genau zu erfassen und mit diesen Ergebnissen Rückschlüsse auf den Gefäßzustand der Koronararterien zu erzielen.
Mit den bisher entwickelten Methoden war es möglich, den Zusammenhang zwischen einer eingeschränkten Endothelfunktion und dem Arteriosklerose-Risiko für Patientenkollektive nachzuweisen. Unser Ziel ist es, die Methode dahin zu optimieren, dass dieser Zusammenhang intraindividuell nachgewiesen werden kann.

Transcutaneous vessel imaging using high resolution ultrasound

The Motivation:

The clinical endpoints of arteriosclerosis, i.e. cardiovascular diseases, are still the most frequent cause of death. The endothelial dysfunction (ED) is assumed to be the earliest step of arteriosclerosis and can be visualized as a decrease in endothelium-dependent vasodilatation. There is a strong positive correlation between intracoronary ED and peripheral ED of the brachial artery. Therefore, it is possible to detect endothelial dysfunction noninvasively by means of high resolution ultrasound.
Peripheral endothelial dysfunction in several different cohorts of patients with cardiovascular risk factors compared to matched healthy controls has been demonstrated. Due to technical reasons the prognostic value of the method is still limited to patient groups. An individual assessment of the risk for arteriosclerosis is not possible yet.

Methode:

Die Messung der Endothelfunktion basiert in unserem Fall auf einer Messung von Durchmessern peripherer Arterien, die sich zeitabhängig nach Reizung des nachfolgenden Gefäßbetts ändern. Eine solche Reizung kann z.B. durch Gabe von Medikamenten oder durch temporäre Okklusion der versorgenden Arterien erfolgen. Die durch eine Okklusion hervorgerufene Ischämie führt bei gesundem Endothel zu einer Vasodilatation mit reaktiver Hyperämie. Diese Zunahme der Durchblutung ist im Falle des Unterarmes durch eine Zunahme des Flusses durch die Oberarmarterie bzw. deren Durchmesseränderung messbar.

The Method:

Measuring endothelial dysfunction (ED) is basically equivalent to measuring changes in diameter of peripheral arteries, e.g. the brachial artery, due to external excitation of the vessel tree. External excitation can be done by many ways, but application of medication or tournique has turned out to be sufficient.
It has been shown that peripheral endothelial dysfunction in several different cohorts of patients with cardiovascular risk factors compared to matched healthy controls
However, the accuracy of conventional ultrasound imaging techniques is not sufficient to determine the individual risk for cardiovascular diseases from the ED individually.

Ziel:

Unser Ziel ist die Diagnose der Arteriosklerose zu einem Zeitpunkt weit vor dem Eintreten eines lebensbedrohlichen kardiovaskulären Ereignisses wie einem Herzinfarkt oder Schlaganfall. Mit Hilfe eines hochauflösenden Ultraschallsystems und modifizierter Hard- und Software können wir die Morphologie der Gefäßwand genauer erfassen als mit herkömmlichen Ultraschallsystemen. Dieses Meßsystem wird im Rahmen einer vierjährigen klinischen Studie zur Abschätzung des individuellen Arteriosklerose-Risikos zum Einsatz kommen. Dabei könnte sich die sonographische Messung der peripheren Endothelfunktion als guter Marker herausstellen, das individuelle Arteriosklerose-Risiko zu bestimmen und damit insbesondere die Patienten frühzeitig einer medikamentösen Therapie zu unterziehen, die von einer solchen be-sonders profitieren würden.
Mit dem gleichen System wird es möglich sein, den Gefäßstatus der Halsschlagader im Falle einer manifesten und symptomatischen Arteriosklerose zu beurteilen. Eine Analyse der lokalen Elastizität der Gefäßwand soll dabei wegweisend für die Entscheidung zur operativen oder minimalinvasiven Therapie mit einem Stent sein. Dabei ist die Optimierung eines solchen Stents weiteres Ziel dieses Projektes, wobei immer eine Abwägung zwischen hoher Flexibilität des Stents im Gefäßlumen einerseits und hoher Steifigkeit bezüglich der Einwirkung der Gefäßwandkräfte andererseits erfolgt.

The Target:

We aim at the early diagnosis of arteriosclerosis, i.e., we want to be able to warn a patient miles before cardiovascular events, namely heart attacks or strokes. A high resolution vascular imaging system will be designed and developed. Increased accuracy for vessel morphology imaging will be used for a prospective study over 4 years for individual risk assessment. The sonographic determination of the peripheral ED has the potential for a routine selection of individuals with higher cardiovascular risk that benefit from primary prevention.
The same system will also be applied to make improved statements about the properties of vascular changes of the carotid artery and the resulting consequences concerning their treatment. The improved ultrasonic information leads to a new concept for the product development of vascular prosthesis for the treatment of the carotid artery. The new carotid stent must be as flexible as possible and give high force resistance against wall pressure at the same time.

Vision:

Unsere Vision ist die erfolgreiche Entwicklung eines Gerätes, mit dem eine individuelle Bestimmung des Arteriosklerose-Risikos möglich ist – zudem weit vor einer histologisch messbaren Schädigung der Gefäßwand.
Darüber hinaus wird durch Einsatz neuer Abbildungsverfahren eine Beschreibung von mechanischen Gefäßwandeigenschaften möglich sein. Im Falle der Arteria carotis sollen diese Eigenschaften genutzt werden, um einen optimalen Stent zu entwickeln, der hohe Flexibilität bei ausreichender Steifigkeit aufweist.

The Vision:

Our vision is to develop a method that enables us to determine the risk of cardiovascular diseases for each patient individually, i.e., before any damage like arteriosclerosis has occurred on a histological measurable level.
Furthermore, our new imaging modalities should be able to describe mechanical properties of vessels, e.g. elasticity, in order to design an optimal stent for the carotid – with maximum flexibility at a high force resistance against wall pressure.

 
 
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Letzte Änderung: 16.02.2005 | Ansprechpartner: Webmaster