Hjertestansbehandling
Hjertestans behandles med hjertemassasje, munn-til-munn og strømstøt til hjertet. Et slikt strømstøt, eller elektrosjokk, kan gis ved hjelp av en hjertestarter (defibrillator). Jo raskere en kommer til med defibrillator, detso større er sjansen for at pasienten overlever. Er man vitne til en hjertestans utenfor sykehus og defibrillator ikke er tilgjengelig vil det være viktig for pasientens sjanse for å overleve at noen gir basal hjertelungeredning inntil profesjonelle livreddere kommer til med avansert livredningsutstyr.
De fleste halvautomatiske hjetestartere som brukes under behandling av hjertestans registrerer pasientens hjerterytme via elektroder på brystet som måler hjertets elektriske aktivitet i et såkalt elektrogram (EKG). Livredderen kan vurdere pasientens hjerterytme ved å studere EKGet som vises i et display på hjertestarteren. Det er flere viktige vurderinger livredderne må gjøre underveis i behandlingen som for eksempel å vurdere om pasienten har hjertestans. Dette tilsvarer at hjertets slagfrekvens er så rask at hjertet ikke klarer å sirkulere blod eller at hjertemuskelen skjelver ukontrollert. Disse stansrytmene kalles henhodsvis ventrikkeltakykardi (VT) og ventrikkelflimmer (VF). Livredderen må kunne skille EKG av VF/VT fra andre ikke-sjokkbare rytmer som kan være pulsgenererende rytmer (PGR) som sirkulerer blod eller pulsløse rytmer som ikke kan defibrilleres. Disse rytmene tilkjennegir seg enten ved asystole (ASY) med et flatt EKG eller som pulsløs elektrisk aktivitet (PEA) som i mange tilfeller vil ha utslag som ligner på dem man har i PGR tilsvarerende hjerteslag. Ved denne vurderingen har de halvautomatiske hjertestarterne innebygde algoritmer som tolker EKGen for å skille VF/VT fra de ikke-sjokkbare rytmene. Livredderen får dermed hjelp til å beslutte hvorvidt det skal gis et strømstøt eller ikke. En annen vesentlig vurdering er å fastslå hvorvidt et strømstøt har vært vellykket slik at hjertet igjen pumper og sirkulerer blod ut i kretsløpene. Dette kan være utfordrende særlig når hjertet har slått over i PEA hvor de elektriske signalene ved første øyekast indikerer at hjertet slår og sirkulerer blod, uten at det fungerer mekanisk sett.
For begge disse vurderingene vil en stå overfor valget mellom hjertemassasje og alternativt strømstøt av VF/VT eller stabilisering etter et strømstøt. Dermed vil tiden brukt i forbindelse med elektrosjokk og vurdering av puls gå på bekostning av hjertemassasje som ellers potensielt sett kunne forbedret sjansen for et vellykket utfall for pasienten. EKG-registreringene fra hjerstestansbehandlinger gir mye informasjon om hva som har foregått. I en tidelig studie i samarbeid med akuttmedisinere fra Oslo var formålet å vurdere behandlingskvaliteten ved å studere EKG-registreringer fra 156 pasienter behandlet av ambulansetjenesten ved Ullevål sykehus i perioden. Denne studien ga mye verdifull informasjon eksempelvis om responstider ved utrykning, hvor lang tid livredderne brukte ved vurdering av ulike rytmer og mange andre lignende sammenhenger. Spesielt interessant var det å slå fast at det for de fleste sjokkene var lange pauser fra hjertemassasje ble avsluttet på grunn av at EKG-tolkningen blir forstyrret av hjertemassasje. Videre viste det seg at det tar lang tid å fastslå om et sjokk er vellykket, særlig når rytmen etter sjokk er PEA. Alvorligheten ved dette ble ytterlige understreket av et stort antall sjokk hvor 90% var mislykket i forhold til å få igang en sirkulerende rytme igjen. Disse observasjonene var også utgangspunkt for flere signalbehandlings- og mønstergjenkjenningsutfordringer.
En av utfordringene har vært å utvikle metdoder for å kunne forutsi utfallet av et elektrosjokk. Dette har vært gjort ved å analysere frekvens- og amplitudeegenskaper ved VF/VT forutfor sjokk og presentere disse for en klassifiserer som er lært opp til å gjenkjenne typiske verdier av disse egenskapene for henholdsvis vellykkede og mislykkede sjokk. Resultatene fra studiene gjort i forbindelse med dette arbeidet indikerer at minst halvparten av de mislykkede sjokkene kunne vært unngått slik at tiden benyttet til hjertemassasje kunne økt betydelig. Tilsvarende har signalbehandlingsgruppen også jobbet med å kunne fastslå hvorvidt pasienten har sirkulasjon eller ikke. Her er det brukt sakalte impedansmålinger som gir utslag i forbindelse med respirasjon og pulsslag som er analysert rett etter sjokk. Resultatene tilsier at en kan komme raskere igang med hjertemassasje etter mislykkede sjokk.
En annen hovedutfordring har vært å dempe støyen fra hjertemassasje slik at hjertestarteren skal kunne skille VF/VT fra ikke-sjokkbare rytmer. Ved å måle referansesignaler som karakteriserer hjertemassasjen slik som hjertekompresjonsdybde og kraft, har gruppen jobbet med å lage støyfjerningsmetoder som tilpasser seg hjertemassasjen ved å lete etter signalkomponenter i EKGen som ligner på referansesignalene og fjerne disse. Resultatene fra disse studiene har vært lovende, men det bør gjøres forbedringer før denne typen teknologi introduseres i hjertestartere. Gevinsten vil være økt hjertemassasjetid ved betydelig reduserte pauser før hvert enkelt elektrosjokk.
Prediktorteknologien har også vært utgangspunktet forl å utvikle et mål for hvor sannsynlig det er at et elektrosjokk skal være vellykket. Dette vil da være en måte å måle pasientens gjenopplivbarhet. Sannsynlighetsmålet har vært brukt i ulike studier for å studere effekten ved ulike sider av terapien. Eksempelvis påviste vi i en viktig studie at sannsynligheten for vellykket sjokk reduseres med tiden etter stans av hjertemassasje, mens vi i en annen studie viste en positiv effekt av langvarig hjertemassasje uten pauser.
Forskningen inen akuttmedisinsk signalbehandling har vært utført i nært samarbeid med Hjertelungeredningsgruppen ved Ullevål Universitetssykehus, Lærdal Medical AS og forskningsmiljø i Storbritannia, Sveits, Spania og Østerrike.
Analyse av data fra infarktpasienter med implanterte hjertestartere
For mange infarktpasienter vil det være så høy risiko for hjertestans at de får innoperert en liten hjertestarter i brystregionen. Denne hjertestarteren måler pasientens hjerterytme representert ved et elektrogram (EGM). Hjertestarteren overvåker hjerterytmen kontinuerlig ved å analyserer EGMet. Dersom hjertestans påvises vil hjertestarteren gi et strømstøt til hjertet for å få det i gang igjen.
Det viser seg at en del pasienter har fått innoperert hjertestartere de ikke trenger. I den forbindelse er det interessant å studere hvorvidt det skjer endringer i det elektriske lediningssystemet i hjertet for eksempel ved at arret som tilsvarer muskelvevet som har blitt ødelagt under infarktet endrer seg. I denne forbindelse studerer vi derfor EGM-endringer over tid hos pasienter med innopererte hjertestartere for å se om det er vesentlige forskjeller hos dem som får hjertestans sammenlignet med dem som ikke får hjertestans. Dersom slike forskjeller oppdages og kan påvises tidlig kan forhåpentligvis unødvendige implantasjoner unngås. Prosjektet er knyttet til et prosjekt (ved UiS) der magnetresonanavbildninger (MRI-avbildninger) av arrområdene fra de samme pasientene analyseres og klassifiseres.
For å studere endringene i EGMene støter en på en rekke utfordringer. EGMene som analyseres i første delen av studiet er registrert ved gjentatte rutineundersøkelser ved 1, 4, 12 og 24 uker etter implantering. Problemstillingen er da å avgjøre om de normale hjerteslagene endrer seg etter uke 1. Den tilnærmingen som er valgt er å identifisere det typiske hjerteslaget for hver undersøkelse og sammenligne disse. Dette medfører at hvert enkelt hjerteslag fra samtlige undersøkelser må detekteres, noe som er gjort vha en halvautomatisk tersklingsteknikk. Videre er det grupperinger av ulike typer slag bestemt for hver enkelt undersøkelser ved at et slag tilordnes den gruppen av slag det ligner mest på. Dette innebærer utvikling av likhetsmål for å kunne avgjøre om to slag tilhører samme gruppe eller ikke. Dersom et slag ikke tilhører noen gruppe, dannes en ny gruppe. Videre må det avgjøres hvilke slaggrupper som skal velges ut fra serien av undersøkelser for en enkelt pasient. Interessante sammenhenger vi studerer er endringer i derien av de typiske slaggrupperingene, antall grupperinger, lengden av ulike inetervaller osv.
Dette prosjektet er i startfasen og er et samarbeidsprosjekt mellom Universitetet i Stavanger, faggruppe for signal- og bildebehandling, og Stavanger Universistetssykehus (SUS), Hjerteavdelingen.
