Zusammenfassung
Intrakranielle P-Wellen werden durch das pulsatil einströmende Blutvolumen in das Gehirn verursacht. Die Morphologie der P-Welle unterscheidet sich allerdings von der Pulswelle in der Aorta durch das Auftreten von Oberwellen. Die charakteristische Form der Pulswelle wird heutzutage für die Hydrozephalus-Diagnostik verwendet, da diese je nach pathologischem Zustand und Schwere der Erkrankung in charakteristischer Weise variiert. Ein genaues Modell könnte dabei in Zukunft in der Diagnose von Normaldruckhydrozephalus eingesetzt werden. Allerdings ist die genaue Übertragungscharakteristik und Beeinflussung der P-Welle durch den Zustand des intrakraniellen Raumes bis heute unbekannt. In diesem Beitrag wird daher ein neues Modell verteilter Parameter für das vaskuläre System abgeleitet und mit einem Modell konzentrierter Parameter des intrakraniellen Raumes gekoppelt. Hierdurch wird erstmalig die Generierung intrakranieller P-Wellen auf Basis aortaler Druckpulse möglich. Zudem werden über Parametervariationen des Modells verschiedene P-Wellenklassen, zugehörig zu verschiedenen pathologischen Hydrozephaluszuständen, nachgestellt. Das vorgeschlagene Modell ist dabei in der Lage, einen Großteil der pathologischen P-Wellen-Klassen von klinischen Referenzdaten nachzustellen. Die Beeinflussung der P-Welle durch den Zustand des intrakraniellen Raumes wird durch die Linearisierung der Modelldynamik und Überführung in die Übertragungsfunktion verdeutlicht.
Abstract
Intracranial P-waves are caused by an excitation of the pulsatile blood volume flowing into the brain. P-waves are morphologically different from the pulse wave of the aorta because of the harmonics that can be seen in the P-wave. The characteristic form of the P-wave is also used in the diagnostics of hydrocephalus, since it varies depending on the pathological state and severity of the disease. A detailed model could be used in the diagnostics of for example normal pressure hydrocephalus. However, the transmission characteristics of the aortic pulse wave into the intracranial space and its change by the dynamics of the intracranial space are not sufficiently modelled up to day. In this contribution, we therefore present a new distributed parameter model that connects the cardiovascular system to a lumped parameter model of the intracranial space. This model is the first to describe the generation of intracranial P-waves induced by aortic pressure pulses. Moreover, the model is used to generate different classes of P-waves associated to different hydrocephalus disease states by a variation of the model parameters. The model is shown to be able to reproduce most of the pathological P-wave classes of clinical reference measurement.
Über die Autoren
Berno J. E. Misgeldist Oberingenieur am Philips Lehrstuhl für Medizinische Informationstechnik, Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik, RWTH Aachen University. Hauptarbeitsgebiete: Modellierung und Regelung von biomechanischen und biomedizintechnischen Systemen
Philips Lehrstuhl für Medizinische Informationstechnik, Helmholtz-Institut für Biomedizintechnik, RWTH Aachen University, Pauwelsstr. 20, 52074 Aachen, Tel.: +492418023218, Fax: +492418082442
Rajib Mondal ist Student der Elektrotechnik an der RWTH Aachen University und Student der Medizin an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf.
Philips Lehrstuhl für Medizinische Informationstechnik, Helmholtz-Institut für Biomedizintechnik, RWTH Aachen University, Pauwelsstr. 20, 52074 Aachen
Steffen Leonhardt ist Leiter des Philips Lehrstuhls für Medizinische Informationstechnik, Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik, RWTH Aachen University. Hauptarbeitsgebiete: Automatisierung in der Medizintechnik, Medizinische Messtechnik, Personal Healthcare.
Philips Lehrstuhl für Medizinische Informationstechnik, Helmholtz-Institut für Biomedizintechnik, RWTH Aachen University, Pauwelsstr. 20, 52074 Aachen
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