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Biosignaling

Die Arbeitsgruppe erforscht die Steuerung des Herzkreislaufsystems durch das unbewusste, autonome Nervensystem. Hierfür werden Biosignale jeglicher Art (EKG-Signale, Blutdruckaufzeichnungen, Atemsignale etc.) nicht-invasiv an der Körperoberfläche abgeleitet und analysiert. Die Komplexität der Signale macht die Entwicklung neuer Analyseverfahren notwendig.
Kardiovaskuläre Erkrankungen (Herzinsuffizienz, akutes und chronisches Koronarsyndrom, Klappenerkrankungen, Herzrhythmusstörungen etc.) führen zu Anpassungen und Störungen autonomer Steuerungsprozesse, deren Veränderungen für diagnostische, prognostische und therapeutische Zwecke genutzt werden können. Unsere Vision ist es, durch eine auf diesen Ansatz basierende individualisierte Therapiesteuerung die Prognose unserer Patient:innen zu verbessern.

Aktuelle Forschungsschwerpunkte

SMART-MI

Der plötzliche Herztod ist die häufigste Todesursache in der westlichen Welt. Die meisten Todesfälle ereignen sich jedoch bei Patient:innen, die mit herkömmlichen Verfahren nicht als Hochrisikopatient:innen erkannt werden. Mittels Biosignal-basierter autonomer Marker können wir eine neue Gruppe von kardialen Hochrisikopatient:innen identifizieren, die von innovativen präventiven Ansätzen im Sinne einer individualisierten Therapiesteuerung profitieren könnten.
In SMART-MI, einer prospektiven, randomisierten Studie (NCT02594488), testen wir nun erstmals die Effektivität einer kontinuierlichen telemetrischen Überwachung mittels implantierbarer kardialer Monitore in dieser neuen Hochrisikogruppe. Die Studie wird derzeit an 33 Zentren in Deutschland und Österreich durchgeführt. Die Studie wird durch das Deutsche Zentrum für Herzkreislaufforschung (DZHK) gefördert (https://smart-mi.dzhk.de/). Hamm et al., American Heart Journal 2017

eBRAVE

Vorhofflimmern (VHF) ist die häufigste Herzrhythmusstörung der westlichen Welt und für rund Viertel aller Schlaganfälle verantwortlich. Viele dieser Schlaganfälle könnten durch prophylaktische orale Antikoagulation verhindert könnten. Allerdings ist VHF oftmals asymptomatisch und wird daher nicht rechtzeitig erkannt.
In eBRAVE testen wir prospektiv und randomisiert eine neue e-Health basierte Strategie zur Erkennung von Therapie-relevantem VHF in der Bevölkerung (NCT04250220).

EU-CERT-ICD

Aktuelle Leitlinien empfehlen die primärprophylaktische Defibrillatorimplantation zum Schutz vor dem plötzlichen Herztod bei Patient:innen mit hochgradig reduzierter linksventrikulärer Pumpfunktion (LVEF ≤35%). Daten zur Effektivität dieser aufwendigen und mit potentiellen Nebenwirkungen vergesellschafteten Therapie sind jedoch veraltet.
EU-CERT-ICD (NCT02064192) ist eine prospektive, kontrollierte Kohortenstudie, die das Ziel hat, die Effektivität der primärprophylaktischen ICD-Therapie zu reevaluieren (http://www.eu-cert-icd.eu/). 2019 konnten wir zeigen, dass Periodic Repolarization Dynamics (PRD), ein EKG-basierter Marker der sympathischen Aktivität, die Effektivität einer primärprophylaktischen ICD-Therapie hinsichtlich einer Mortalitätsreduktion vorhersagt. Bauer et al., Lancet 2019

Periodic Repolarization Dynamics

2014 konnten wir erstmals zeigen, dass Repolarisationsvorgänge des Herzens Modulationen im Niederfrequenzbereich (<0.1 Hz) unterliegen.  die mutmaßlich durch phasische efferente sympathische Aktivität verursacht werden. Periodic Repolarization Dynamics (PRD) ist ein EKG-basierter Biomarker, der diese Modulationen quantifiziert. Ein erhöhter PRD-Wert sagt ein erhöhtes Risiko für bösartige arrhythmische Ereignisse wie Kammerflimmern oder adäquate ICD-Entladungen voraus. PRD wird derzeit als Risikomarker in mehreren prospektiven Studien untersucht. 2019 konnten wir zum ersten Mal zeigen, dass es mit PRD gelingt, die Effektivität einer primärprophylaktischen ICD-Therapie hinsichtlich einer Mortalitätsreduktion vorherzusagen. Bauer et. al., Lancet 2019

Mapping cardiac autonomic changes after stroke (VASCAGE)

Zwischen dem Herz und dem Nervensystem besteht eine äußerst komplexe und klinisch wichtige Beziehung. Experimentelle und klinische Studiendaten deuten darauf hin, dass das autonome Nervensystem, insbesondere die Überaktivität des Sympathikus, eine Schlüsselrolle in dieser Wechselwirkung spielt. Neue computergestützte Techniken zur Analyse von Biosignalen und die moderne Erfassung von Biosignalen (hochauflösendes EKG, kontinuierlicher nicht-invasiver arterieller Blutdruck, Atmungsaktivität usw.) ermöglichen die Analyse des kardialen autonomen Nervensystems in all seinen Facetten und könnten dazu beitragen, die kardiovaskulären Auswirkungen eines Schlaganfalls mit hoher Präzision zu erkennen. Im Rahmen des VASCAGE  Projekts wird diese Interaktion in Kollaboration mit der Univ-Klinik für Neurologie bei PatientInnen mit akutem Schlaganfall untersucht.

Team

  • Univ.-Prof. Dr. med. Axel Bauer
    Arbeitsgruppenleiter
  • Michael Toifl
    Ingenieur
  • Christian Steinbring, MSc
    Wissenschaftlicher Mitarbeiter
  • Dr. med. Nikolay Sappler
    Assistenzarzt
  • Dr. Michael Schreinlechner
    Assistenzarzt
  • Dr. Theresa Dolejsi
    Assistenzärztin
  • Dr. Fabian Theurl
    PhD-Student
  • Kristin Tessadri
    Technische Assistentin

Ausgewählte Publikationen

  • Bauer A, Sappler N, von Stülpnagel L, Klemm M, Schreinlechner M, Wenner F, Schier J, Al Tawil A, Dolejsi T, Krasniqi A, Eiffener E, Bongarth C, Stühlinger M, Huemer M, Gori T, Wakili R, Sahin R, Schwinger R, Lutz M, Luik A, Gessler N, Clemmensen P, Linke A, Maier LS, Hinterseer M, Busch MC, Blaschke F, Sack S, Lennerz C, Licka M, Tilz RR, Ukena C, Ehrlich JR, Zabel M, Schmidt G, Mansmann U, Kääb S, Rizas KD, Massberg S; SMART-MI-DZHK9 investigators. Telemedical cardiac risk assessment by implantable cardiac monitors in patients after myocardial infarction with autonomic dysfunction (SMART-MI-DZHK9): a prospective investigator-initiated, randomised, multicentre, open-label, diagnostic trial. Lancet Digit Health. 2022 Feb;4(2):e105-e116. doi: 10.1016/S2589-7500(21)00253-3.
  • Freyer L, von Stülpnagel L, Spielbichler P, Sappler N, Wenner F, Schreinlechner M, Krasniqi A, Behroz A, Eiffener E, Zens M, Dolejsi T, Massberg S, Rizas KD, Bauer A. Rationale and design of a digital trial using smartphones to detect subclinical atrial fibrillation in a population at risk: The eHealth-based bavarian alternative detection of Atrial Fibrillation (eBRAVE-AF) trial. Am Heart J. 2021 Nov;241:26-34. doi: 10.1016/j.ahj.2021.06.008. Epub 2021 Jul 9.
  • Boas R, Sappler N, von Stülpnagel L, Klemm M, Dixen U, Thune JJ, Pehrson S, Køber L, Nielsen JC, Videbæk L, Haarbo J, Korup E, Bruun NE, Brandes A, Eiskjær H, Thøgersen AM, Philbert BT, Svendsen JH, Tfelt-Hansen J, Bauer A, Rizas KD. Periodic Repolarization Dynamics Identifies ICD Responders in Nonischemic Cardiomyopathy: A DANISH Substudy. Circulation. 2022 Mar 8;145(10):754-764. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.121.056464. Epub 2021 Dec 10.
  • Bauer A, Schreinlechner M, Sappler N, Dolejsi T, Tilg H, Aulinger BA, Weiss G, Bellmann-Weiler R, Adolf C, Wolf D, Pirklbauer M, Graziadei I, Gänzer H, von Bary C, May AE, Wöll E, von Scheidt W, Rassaf T, Duerschmied D, Brenner C, Kääb S, Metzler B, Joannidis M, Kain HU, Kaiser N, Schwinger R, Witzenbichler B, Alber H, Straube F, Hartmann N, Achenbach S, von Bergwelt-Baildon M, von Stülpnagel L, Schoenherr S, Forer L, Embacher-Aichhorn S, Mansmann U, Rizas KD, Massberg S; ACEI-COVID investigators. Discontinuation versus continuation of renin-angiotensin-system inhibitors in COVID-19 (ACEI-COVID): a prospective, parallel group, randomised, controlled, open-label trial. Lancet Respir Med. 2021 Aug;9(8):863-872. doi: 10.1016/S2213-2600(21)00214-9. Epub 2021 Jun 11.
  • Bauer A, Klemm M, Rizas KD, Hamm W, von Stülpnagel L, Dommasch M, Steger A, Lubinski A, Flevari P, Harden M, Friede T, Kääb S, Merkely B, Sticherling C, Willems R, Huikuri H, Malik M, Schmidt G, Zabel M; EU-CERT-ICD investigators (2019)
    Prediction of mortality benefit based on periodic repolarisation dynamics in patients undergoing prophylactic implantation of a defibrillator: a prospective, controlled, multicentre cohort study.
    Lancet. 2019 Oct 12;394(10206):1344-1351. doi: 10.1016/S0140-6736(19)31996-8. Epub 2019 Sep 2.
  • Rizas KD, Doller AJ, Hamm W, Vdovin N, von Stuelpnagel L, Zuern CS, Bauer A (2019).
    Periodic repolarization dynamics as a risk predictor after myocardial infarction: Prospective validation study.
    Heart Rhythm. 2019 Aug;16(8):1223-1231. doi: 10.1016/j.hrthm.2019.02.024. Epub 2019 Feb 26.
  • 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. 2018 Jun 1;20(FI1):f129-f136. doi: 10.1093/europace/eux167
  • Hamm W, Rizas KD, Stülpnagel LV, Vdovin N, Massberg S, Kääb S, Bauer A (2017)
    Implantable cardiac monitors in high-risk post-infarction patients with cardiac autonomic dysfunction and moderately reduced left ventricular ejection fraction: Design and rationale of the SMART-MI trial.
    Am Heart J. 2017 Aug;190:34-39. doi: 10.1016/j.ahj.2017.05.006. Epub 2017 May 19.
  • Rizas, KD; McNitt, S; Hamm, W; Massberg, S; Kääb, S; Zareba, W; Couderc, JP; Bauer, A (2017);
    Prediction of sudden and non-sudden cardiac death in post-infarction patients with reduced left ventricular ejection fraction by periodic repolarization dynamics: MADIT-II substudy
    Eur Heart J 2017; 38, 2110–2118
  • Eick C, Rizas KD, Meyer-Zürn CS, Groga-Bada P, Hamm W, Kreth F, Overkamp D, Weyrich P, Gawaz M, Bauer A (2015)
    Autonomic nervous system activity as risk predictor in the medical emergency department: a prospective cohort study.
    Crit Care Med. 2015 May;43(5):1079-86. doi: 10.1097/CCM.0000000000000922.
  • Rizas, KD; Nieminen, T; Barthel, P; Zürn, CS; Kähönen, M; Viik, J; Lehtimäki, T; Nikus, K; Eick, C; Greiner, TO; Wendel, HP; Seizer, P; Schreieck, J; Gawaz, M; Schmidt, G; Bauer, A (2014)
    Sympathetic activity-associated periodic repolarization dynamics predict mortality following myocardial infarction
    J Clin Invest. 2014 Apr 1;124(4):1770-80
  • Zuern, CS; Eick, C; Rizas, KD; Bauer, S; Langer, H; Gawaz, M; Bauer, A (2013)
    Impaired cardiac baroreflex sensitivity predicts response to renal sympathetic denervation in patients with resistant hypertension
    J Am Coll Cardiol 2013;62(22):2124-30
  • 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 2009;30(5):576-83
  • Bauer A, Malik M, Schmidt G, Barthel P, Bonnemeier H, Cygankiewicz I, Guzik P, Lombardi F, Müller A, Oto A, Schneider R, Watanabe M, Wichterle D, Zareba W (2008)
    Heart rate turbulence: standards of measurement, physiological interpretation, and clinical use: International Society for Holter and Noninvasive Electrophysiology Consensus.
    J Am Coll Cardiol. 2008 Oct 21;52(17):1353-65. doi: 10.1016/j.jacc.2008.07.041.
  • 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 2006;367(9523):1674-81.

Drittmittelförderung

  • Europäische Kommission (EU-CERT-ICD)
  • Bundesministerium für Bildung und Forschung
  • Deutsches Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung
  • Deutsche Stiftung für Herzforschung
  • FWF Wissenschaftsfonds