Kartierung der Herzleistung bei gesunden Menschen und Test eines neuen Blutdrucksensors

Teilstudie 1 An der NTNU (Norwegische Universität für Technologie und Wissenschaft) wurde ein neuer nicht-invasiver Blutdrucksensor entwickelt, der dazu bestimmt ist, kontinuierliche Blutdrucksignale von ambulanten Personen zu liefern. In dieser Teilstudie werden wir testen, ob dieses neue Gerät die invasiven Blutdruckmessungen korrekt darstellen kann und ob seine Genauigkeit durch Änderungen der Körperhaltung und Aktivität beeinträchtigt wird.

Der neue Sensor ist ein Armband, das um den distalen Unterarm getragen wird. Wir evaluieren den Grad der Übereinstimmung mit invasiven Blutdruckmessungen am anderen Arm der Probanden. Das primäre Ziel der Studie ist es, gepaarte Schlag-zu-Schlag-Zahlenwerte für den systolischen, diastolischen und mittleren arteriellen Druck während jeder Studienperiode zu vergleichen. Als sekundäres Studienziel wird auch die Übereinstimmung der arteriellen Kurvenwellenformen in diesen Perioden verglichen . Die Gesamtleistung und Daten aus jedem einzelnen Studienzeitraum werden gemeldet. Die Auswirkung von Haltungs- und Aktivitätsänderungen auf die Konvergenz zwischen invasiven und nicht-invasiven Messungen wird durch den Vergleich von vier wiederholten Aufzeichnungen in liegender und halbsitzender Position bewertet, nämlich: in Ruhe und während einer Fahrradbelastung von 50, 100 und 150 Watt.

Teilstudie 2 Veränderungen der Körperhaltung und des Belastungsniveaus beeinflussen bekanntermaßen das Herzzeitvolumen und den Blutdruck und damit die Energieübertragung vom Herzen zum Kreislauf. Die Energiemenge kann durch Multiplizieren von invasiven Blutdruckaufzeichnungen mit synchronisierter transthorakaler Ultraschallmessung des Blutflusses durch die Aortenklappe bewertet werden. Das primäre Ziel der Studie ist die Untersuchung der Auswirkung von körperlicher Betätigung und Körperhaltung auf die Abgabe von Herzenergie an den Kreislauf bei gesunden Probanden. Aus den synchronisierten Messungen von Blutdruck und Blutfluss werden zwei getrennte Parameter berechnet, die die Energieübertragung beschreiben, die Gesamtherzleistung und die Herzleistung, beide in Watt angegeben. Ersteres beinhaltet die mit Strömungs- und Druckschwingungen verbundene Energie, letzteres nicht. Die Oszillationsleistung wird als Differenz berechnet: Gesamtherzleistung – Herzleistung.

Die Energieübertragung vom Herzen zum Gefäßsystem hängt nicht nur von der Kontraktilität des Herzens, sondern auch vom systemischen Gefäßwiderstand und der Aortenelastanz ab. Als sekundäres Studienziel wird die kardiovaskuläre Interaktion untersucht. Es kommen zwei Methoden zum Einsatz, die beide auf der Kombination von Herzultraschall und invasivem arteriellen Druck basieren. Die erste davon, Ventrikulo-arterielle Kopplung mit Einzelschlag, berechnet Ae/Ees (Aortenelastanz/linksventrikuläre Elastanz), die eine Herzkatheterisierung erfordert, aus einer Kombination mehrerer weniger invasiver Variablen. Trotz komplizierter Berechnung hat sich diese Methode in den letzten Jahren in der klinischen Forschung immer mehr durchgesetzt. Neu Oszillatorischer Leistungsanteil, d.h. Als Alternative wurde Oszillationsleistung/Gesamtherzleistung vorgeschlagen. Dieser Parameter ist viel einfacher zu berechnen, aber nur wenige Daten bestätigen seine Zuverlässigkeit als Maß für die kardiovaskuläre Interaktion.

Wiederholte synchronisierte Ultraschall- und Arteriendruckmessungen während derselben Körperhaltungen und Fahrradbelastungen, wie in Teilstudie 1 beschrieben, werden verglichen, um die Auswirkungen des Trainingsniveaus und der Körperhaltung auf die Energieübertragung und die kardiovaskuläre Interaktion bei gesunden Personen zu bewerten.

Teilstudie 3 Es wurde ein einfaches mechanistisches Modell erstellt, das die individuellen hämodynamischen Reaktionen auf körperliche Betätigung basierend auf demografischen Daten und dem hämodynamischen Profil im Ruhezustand vorhersagt.

Die Hauptidee dieser Teilstudie besteht darin, dieses Modell zu testen, indem die individuell vorhergesagten hämodynamischen Werte für jede spezifische Kombination aus Haltung und Bewegung, die in den Teilstudien 1 und 2 angewendet wurden, mit den tatsächlichen individuellen hämodynamischen Reaktionen verglichen werden, die bei den Studienteilnehmern aufgezeichnet wurden. Das Gesamtergebnis wird zur Bestimmung der Vorhersagekraft des Modells analysiert.

Als zweites Ziel wird eine detaillierte Analyse durchgeführt, um mögliche Verbesserungen des Modells zu erkennen.

Teilstudie 4 Beeinträchtigte dynamische Autoregulation des renalen Blutflusses kann ein Frühwarnsignal bei Intensivpatienten sein, die eine akute Nierenschädigung entwickeln. Die Beurteilung der Autoregulationsmechanismen der Niere, Myogenic Response (MR) und tubulo-glomeruläres Feedback (TGF), hängt jedoch von gleichzeitigen kontinuierlichen Aufzeichnungen des Blutdrucks und der Flusssignale der Nierenarterien über mehrere Minuten ab. Dies ist eine Herausforderung, da sich die Nieren mit der Atmung bewegen, und wir haben konsequenterweise ein System zur durch maschinelles Lernen unterstützten Ultraschallaufzeichnung von Strömungsgeschwindigkeiten in Nierenarterien entwickelt. Ein herkömmliches High-End-Ultraschallgerät wird für eine vierminütige Aufzeichnung bei liegenden und ruhenden Probanden verwendet. Synchronisierte Blutdruckkurven werden von der arteriellen Verweilkanüle aufgezeichnet.

Die Bewertung der MR- und TGF-Funktion wird durch Offline-Übertragungsfunktions-Frequenzanalysen mit Blutdruck als Eingabe und Strömungsgeschwindigkeiten als Ausgabe durchgeführt. Verschiedene Methoden des maschinellen Lernens und verschiedene Ansätze zur Analyse der Transferfunktion werden getestet, um ihre Fähigkeit zu bestimmen, die dynamische Autoregulation des renalen Blutflusses bei normalen Probanden zu erkennen, und welche Methode(n) am besten abschneiden.