Erstmals in Europa: Holografie in der Herzmedizin

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Herz- und Diabeteszentrum NRW (HDZ NRW), Bad Oeynhausen: „Dreidimensionale
Bildqualität eröffnet neue Möglichkeiten zur Beurteilung und Behandlung
struktureller Herzerkrankungen.“

Die Erstellung von Hologrammen zur Unterstützung der medizinisch-
klinischen Entscheidungsfindung und Therapie wird seit über zwei
Jahrzehnten in der Fachwelt diskutiert. Die Technologie ist inzwischen so
weit fortgeschritten, dass der Arzt das originalgetreue Abbild des
zeitgleich schlagenden Herzens seines Patienten in der Hand drehen, von
allen Seiten betrachten oder mit den Fingerspitzen Abstände messen kann.
Erstmals in Europa ist dies jetzt am HDZ NRW, Bad Oeynhausen, zur
Wirklichkeit geworden.

Was ein bisschen an Science fiction erinnert, könnte vielleicht schon in
naher Zukunft Katheterinterventionen zur Therapie struktureller
Herzerkrankungen revolutionieren.

Wieviel Potenzial hat die innovative Technologie?

Einblicke in die Zukunft KI-basierter Kathetereingriffe am Herzen hat
Professor Dr. Volker Rudolph, Direktor der Klinik für Allgemeine und
Interventionelle Kardiologie und Angiologie am HDZ NRW (Ruhr-Universität
Bochum), jüngst im Rahmen der Dresdner Herz-Kreislauf-Tage präsentiert –
und dabei mit einem kurz zuvor am HDZ aufgenommenen Videoclip das
Interesse des Fachpublikums geweckt.

Im Film ist das Team der interventionellen Kardiologie bei seiner Arbeit
im Herzkatheterlabor zu sehen. Zum üblichen Standard während
minimalinvasiver Eingriffe an der Herzklappe oder den Herzwänden zählen
hier u.a. auf Monitoren dargestellte computertomographische
Bildrekonstruktionen des Herzens, die mit Hilfe künstlicher Intelligenz
erstellt werden und künftig die Planung der Kathetereingriffe weiter
verbessern sollen.

Hologramm: Das schwebende Herz im Blick

Ganz anders ist die Darstellung mit dem in Europa bisher einmaligen
Holografie-System, das jetzt in Bad Oeynhausen zusätzlich zum Monitorbild
eingesetzt werden kann. Denn dieses erlaubt dem Arzt erstmals, das Herz
des vor ihm liegenden Patienten mit all seinen anatomischen Besonderheiten
als dreidimensionales Echtzeit-Hologramm während des Eingriffs in
Augenhöhe und greifbarer Nähe vor sich schwebend zu erleben. Er kann es
nicht nur von allen Seiten viel genauer und besser als bisher betrachten,
sondern das Original-Abbild des Patientenherzens auch mit der Fingerspitze
im Raum drehen, vergrößern, hineinsehen, es ausmessen oder Teilbereiche
zur detaillierten Darstellung heranzoomen.

Kein Spiegelbild, sondern optische Realität

„Wir waren erst skeptisch, dann aber schnell fasziniert von den
Möglichkeiten dieser intuitiven und interaktiven Technik“, berichtet Prof.
Rudolph. „Es handelt sich ja keineswegs um eine optische Täuschung,
sondern um eine hochauflösende, dynamische 3D-Projektion im freien Raum,
live generiert aus unseren volumetrischen Patientendaten. Eine solche
zusätzliche Beurteilungsoption des Herz-Hologramms trägt besonders bei
schwierigen Fragestellungen dazu bei, dass perspektivische Fehler
vermieden werden.“

Oberarzt Dr. Kai Peter Friedrichs ergänzt: „Stellen Sie sich sehr komplexe
Eingriffe an einer Herzklappe vor, die auch für erfahrene Spezialisten
aufgrund von sehr seltenen oder schwierigen anatomischen Strukturen oder
aufgrund bereits vorhandener Implantate nicht einfach zu beurteilen sind.
Bisher vollziehen wir die patientenspezifische Anatomie zweidimensional am
Monitor nach. Mittels Holografie können wir jetzt alle Besonderheiten des
Herzens zusätzlich mehrdimensional, live und in Echtzeit wahrnehmen und
therapieren. Wenn es um die Positionierung einer neuen Herzklappe oder im
Falle von Klappenrekonstruktionen um die richtige Platzierung eines
Klappenrings geht, wissen wir eine solche Möglichkeit vor allem dann zu
schätzen, wenn die Katheterführung aufgrund von anatomischen
Voraussetzungen nicht einfach ist.“

Die Bad Oeynhausener Katheterspezialisten sind sich einig, dass die
Anwendung der Technologie jetzt schon so überzeugend und die Qualität der
Bilder so beeindruckend sind, dass es sich lohnt, die Möglichkeiten der
Holografie im klinischen Einsatz weiterzuverfolgen. „Es könnte dazu
beitragen, Routineinterventionen künftig noch sicherer zu machen und zu
beschleunigen. Und natürlich hoffen wir, insbesondere auf unserem
Spezialgebiet der komplexen strukturellen Herzerkrankungen die
Behandlungsergebnisse weiter zu verbessern.“

Die Hologramme werden jeweils aus Ultraschalldaten generiert, die während
des Eingriffs durch die Speiseröhre von Herzklappen und Vorkammern
aufgenommen werden. Mit dieser sogenannten transösophagealen
Echokardiographie (TEE, auch: Schluckecho) lassen sich Herzklappenfehler,
kleinste Blutgerinnsel und mögliche Auflagerungen exakt darstellen und
lokalisieren.

Die innovative Holografie-Technologie für die Herzmedizin (HOLOSCOPE™,
RealView Imaging Ltd., Israel) ist in Europa bislang nur im HDZ NRW in Bad
Oeynhausen verfügbar. In der Klinik für Allgemeine und Interventionelle
Kardiologie/Angiologie werden zunächst weitere praktische Erfahrungen mit
Hologramm-Beurteilungen im Herzkatheterlabor gesammelt. Parallel dazu
richten Klinikdirektor Prof. Dr. Volker Rudolph und Oberarzt Dr. Kai Peter
Friedrichs beim Einsatz der Holografie ein ganz besonderes Augenmerk auf
die Ausbildung des ärztlichen Nachwuchses sowie die spezielle Behandlung
komplexer struktureller Herzinterventionen. Zudem wird das HDZ NRW die
holografische Visualisierung medizinischer Bilder im Vergleich mit
internationalen Publikationen aus den USA und Israel auch wissenschaftlich
auswerten.

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Hintergrundinformation:

Ein Hologramm ist ein dreidimensionales Bild, das durch die Interferenz
von Lichtstrahlen eines Lasers oder einer anderen kohärenten Lichtquelle
entsteht. Die Holografie wurde 1948 durch den ungarischen Physiker Dennis
Gabor in London entdeckt, der für seine grundlegende Arbeit „Die verzerrte
Front elektromagnetischer Wellen“ 1971 mit dem Physik-Nobelpreis
ausgezeichnet wurde. Holografie ist bis heute die beste Methode, um 3D-
Objekte im freien Raum präzise zu rekonstruieren und darzustellen. Da es
sich bei der Holografie um eine optische Realität handelt, ist es fast
unmöglich, zwischen einem hochwertig rekonstruierten Hologramm und dem
ursprünglichen realen Objekt zu unterscheiden.

Eine strukturelle Herzerkrankung liegt vor, wenn die Herzklappen oder
Herzwände strukturelle Veränderungen aufweisen, die die Funktion des
Herzens beeinträchtigen. Diese Veränderungen werden meistens im Laufe des
Lebens erworben oder können – seltener – auch angeboren sein. Unter den
erworbenen Herzklappenerkrankungen zählen die Aortenklappenstenose
(Verengung der Aortenklappe) und die Mitral- und
Trikuspidalklappeninsuffizienz (Undichtigkeit der Mitral- bzw.
Trikuspidalklappe) zu den am häufigsten auftretenden Erkrankungen. Bei
entsprechendem Schweregrad sind sie unbehandelt mit einer hohen
Sterblichkeit verbunden und sollten, sofern möglich, in der Regel gezielt
mittels Operation oder Intervention behandelt werden.

Am Herzklappenzentrum des HDZ NRW in Bad Oeynhausen arbeiten die
Herzspezialisten der Kardiologie, Herzchirurgie und Anästhesie eng
zusammen. Jährlich werden hier mehr als 2.100 Eingriffe zur Behandlung
struktureller Herzerkrankungen durchgeführt (>1.100 Aorten-, >500 Mitral-
und rd. 200 Trikuspidalklappeneingriffe sowie mehr als 250 kombinierte
Eingriffe. Hinzu kommen knapp 100 Verfahren bei angeborenen
Herzklappenerkrankungen, die im Zentrum für angeborene Herzfehler
durchgeführt werden. Grundsätzlich erfolgt nach ausführlicher Diagnostik
die individualisierte Besprechung eines jeden Falls in unserer
interdisziplinären Konferenz mit dem Ziel der für den jeweiligen Patienten
am besten geeigneten Therapie.

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Als Spezialklinik zur Behandlung von Herz-, Kreislauf- und
Diabeteserkrankungen zählt das Herz- und Diabeteszentrum Nordrhein-
Westfalen (HDZ NRW), Bad Oeynhausen, mit 36.000 Patientinnen und Patienten
pro Jahr, davon 14.500 in stationärer Behandlung, zu den größten und
modernsten Zentren seiner Art in Europa.

Die Klinik für Allgemeine und Interventionelle Kardiologie/Angiologie des
HDZ NRW unter der Leitung von Prof. Dr. med. Volker Rudolph ist
spezialisiert auf die Behandlung der Koronaren Herzkrankheit,
Herzklappenfehler, Herzmuskelerkrankungen und entzündliche
Herzerkrankungen. In der Klinik werden jährlich mehr als 5.000
kathetergestützte Verfahren durchgeführt. Modernste diagnostische und
bildgebende Verfahren sowie alle modernen Kathetertechniken sichern die
bestmögliche und schonende medizinische Versorgung der Patienten. Die
Klinik ist Europäisches und Nationales Exzellenz-Zentrum zur
Bluthochdruckbehandlung, anerkanntes Brustschmerzzentrum (CPU – Chest Pain
Unit) sowie als überregionales Zentrum zur Versorgung Erwachsener mit
angeborenem Herzfehler (EMAH) zertifiziert.