A basic study of electrical impedance spectroscopy for intravascular diagnosis and therapy monitoring of atherosclerosis

Abstract

The thesis reports about the feasibility of electrical impedance spectroscopy with microsystems for the intravascular diagnosis of atherosclerosis. Based on a basic investigation on the cellular level, it describes how the impedance of vessel walls on the microscale is determined and how the cellular alteration related with atherosclerosis affects the measured impedance. For an intravascular impedance characterization of vessels, it shows the development of a balloon impedance catheter (BIC) equipped with a flexible microelectrode structure. BIC measurement proved to be sensitive enough to detect the thickness of vessel walls or plaque positions. From in situ animal experiments, it demonstrates the potential of BIC to characterize atheromatous vessels.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Untersuchungen zum Einsatz von Mikrosystemen, basierend auf elektrischer Impedanzspektroskopie, für die intravaskuläre Diagnose von Atherosklerose. Auf zellulärer Ebene konnte zum einen die Impedanz von Gefäßwänden bestimmt sowie die Auswirkungen von zellulären Veränderungen auf diese gezeigt werden. Für die intravaskuläre Impedanzspektroskopie wurde ein Ballon-Katheter mit integrierten Mikroelektroden entwickelt. Durchgeführte Messungen zeigen eine ausreichend hohe Empfindlichkeit zur Detektion von Gefäßwandstärken oder zur Lokalisierung von Plaques. Abschließend konnte im Tierversuch die Charakterisierung von atherosklerotischen Gefäßen gezeigt werden.