Die Arbeitsgruppe (ResearchGate) erforscht die Steuerung des Herz-Kreislauf-Systems durch das autonome (unbewusste) Nervensystem. Dafür werden Biosignale aller Art, z.B. EKG-Kurven, Blutdruckkurven und Atemsignale, nichtinvasiv von der Körperoberfläche abgeleitet und analysiert. Der komplexe Charakter dieser Biosignale macht die Entwicklung innovativer Verarbeitungsalgorithmen erforderlich.
Erkrankungen hinterlassen in den Biosignalen Auffälligkeiten, deren Ausprägung Aussagen zum Schweregrad der Erkrankung und zur weiteren Prognose eines betroffenen Patienten erlauben. Ziel der Arbeitsgruppe ist es, Risikopatienten frühzeitig zu erkennen, damit diese optimal medizinisch betreut werden können.
Nichtlineare Dynamik
Sehr früh hat sich die Arbeitsgruppe mit Verfahren der nichtlinearen Dynamik ("Chaosmathematik") zur Biosignalverarbeitung beschäftigt und Komplexitätsmaße zur Risikoabschätzung bei Herzpatienten entwickelt. Wegen des innovativen Charakters des Forschungsansatzes wurde die Arbeit für die Dauerausstellung des Deutschen Museums in Bonn ausgewählt. (Siehe: Deutsches Museum – Phasenraumdiagramme).
Heart-Rate Turbulence
1999 berichtete die Arbeitsgruppe über eine bis dato unbekannte biphasische Modulation der Herzfrequenz nach Kammer-Extrasystolen ("Heart-Rate Turbulence"). Patienten, bei denen diese Modulation fehlte oder nur schwach ausgeprägt war, hatten ein deutlich erhöhtes Sterblichkeitsrisiko (Lancet 1999).
Die Arbeit hat ein großes Echo hervorgerufen, sie wurde bis Ende 2018 mehr als 1350 Mal zitiert. Das Ergebnis wurde vielfach bestätigt und als physiologischer Mechanismus wurde die Baroreflexfunktion identifiziert.
Phase-Recitfied Signal Averaging
2006 stellte die Arbeitsgruppe ein neues Verfahren zur Analyse der Herzfrequenz-Variabilität vor ("Phase-Recitfied Signal Averaging", "PRSA", Lancet 2006). Das Verfahren erlaubt eine Analyse von periodischen Signalanteilen, die im Rahmen von Beschleunigungen und Entschleunigungen der Herzfrequenz auftreten. Es zeigte sich, dass die mit Entschleunigungen assoziierten Oszillationen ("Deceleration Capacity") wichtige Risikoinformationen tragen. Inzwischen wird das Verfahren auch erfolgreich zur Analyse der Baroreflexsensitivität, der Atemvariabilität und der Blutdruckregulation bei Herzinsuffizienz verwendet.
Team
- Prof. Dr. med Georg Schmidt
Oberarzt, Arbeitsgruppenleiter - Prof. Dr. med. Petra Barthel
Oberärztin - Dr. med. Alexander Steger
Oberarzt - Dipl. Ing. Alexander Müller
Ingenieur - Dr. med. Michael Dommasch
Oberarzt - Dr. med. Daniel Sinnecker
Oberarzt - Dr. med. Larissa Wieg
Assistenzärztin
Publikationen (ausgewählt)
Steger A, Müller A, Barthel P, Dommasch M, Huster KM, Hnatkova K, Sinnecker D, Hapfelmeier A, Malik M, Schmidt G (2019) Polyscore of non-invasive cardiac risk factors. Front Physiol doi: 10.3389/fphys.2019.00049
Rizas KD, Eick C, Doller AJ, Hamm W, von Stuelpnagel L, Zuern CS, Barthel P, Schmidt G, Bauer A. (2018) Bedside autonomic risk stratification after myocardial infarction by means of short-term deceleration capacity of heart rate. Europace 20(FI1):f129-f136.
Schmidt G, Huster KM, Malik M. (2017) Cardiac electrophysiology: signals to decrypt and to decipher. Eur Heart J 38(27):2119-2121.
Sinnecker D, Dommasch M, Steger A, Berkefeld A, Hoppmann P, Müller A, Gebhardt J, Barthel P, Hnatkova K, Huster KM, Laugwitz KL, Malik M, Schmidt G. (2016) Expiration-Triggered Sinus Arrhythmia Predicts Outcome in Survivors of Acute Myocardial Infarction. J Am Coll Cardiol 67:2213-2220.
Sinnecker D, Barthel P, Huster KM, Müller A, Gebhardt J, Dommasch M, Schneider S, Steger A, Laugwitz KL, Malik M, Schmidt G. (2015) Force-interval relationship predicts mortality in survivors of myocardial infarction with atrial fibrillation. Int J Cardiol 182:315-20.
Dommasch M, Sinnecker D, Barthel P, Müller A, Dirschinger RJ, Hapfelmeier A, Huster KM, Laugwitz KL, Malik M, Schmidt G. (2014) Nocturnal respiratory rate predicts non-sudden cardiac death in survivors of acute myocardial infarction. J Am Coll Cardiol 63:2432-3.
Barthel P, Wensel R, Bauer A, Müller A, Wolf P, Ulm K, Huster KM, Francis DP, Malik M, Schmidt G. (2013) Respiratory rate predicts outcome after acute myocardial infarction: a prospective cohort study. Eur Heart J 34:1644-50.
Barthel P, Bauer A, Müller A, Huster KM, Kanters JK, Paruchuri V, Yang X, Ulm K, Malik M, Schmidt G. (2012) Spontaneous baroreflex sensitivity: prospective validation trial of a novel technique in survivors of acute myocardial infarction. Heart Rhythm 9:1288-94.
Bauer A, Barthel P, Schneider R, Ulm K, Müller A, Joeinig A, Stich R, Kiviniemi A, Hnatkova K, Huikuri H, Schömig A, Malik M, Schmidt G. (2009) Improved Stratification of Autonomic Regulation for risk prediction in post-infarction patients with preserved left ventricular function (ISAR-Risk). Eur Heart J 30:576-83.
Bauer A, Kantelhardt JW, Barthel P, Schneider R, Mäkikallio T, Ulm K, Hnatkova K, Schömig A, Huikuri H, Bunde A, Malik M, Schmidt G. (2006) Deceleration capacity of heart rate as a predictor of mortality after myocardial infarction: cohort study. Lancet 367:1674-81.
Schmidt G, Malik M, Barthel P, Schneider R, Ulm K, Rolnitzky L, Camm AJ, Bigger JT Jr, Schömig A. (1999) Heart-rate turbulence after ventricular premature beats as a predictor of mortality after acute myocardial infarction. Lancet 353:1390-6.
Wissenschaftliche Arbeiten & Drittmittelförderung
- Wissenschaftliche Arbeiten
- Medizinische Doktorarbeiten nach Anfrage
Drittmittelförderung
- Europäische Kommission (EU-CERT-ICD)
- Bundesministerium für Bildung und Forschung
- Nationale Kohorte (NAKO)
- Deutsches Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung
- Deutsche Stiftung für Herzforschung
