Herzschrittmacher Therapie. Reizbildung und Reizleitung

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1 Herzschrittmacher Therapie Reizbildung und Reizleitung

2 Normale Herzfunktion Sinoatrialer (SA-) Knoten Normale Herzfunktion Atrioventrikulärer (AV-) Knoten

3 Normale Herzfunktion His-Bündel Normale Herzfunktion Linker Schenkel (LBB) Posteriores Faszikel des linken Schenkels Anteriores Faszikel des linken Schenkels Rechter Schenkel (RBB)

4 Normale Herzfunktion Purkinje Fasern Normale Herzfunktion

5 Hintergrund Ungefähr Menschen leben weltweit mit einem Herzschrittmacher In Deutschland ca Schrittmacherhistorie Früher externer Schrittmacher, wie er von Dr. S. Furman Wochen bei seinem ersten Patienten eingesetzt wurde.

6 Die erste Implantation Erster implantierbarer Schrittmacher, 1958 von Dr. Senning, Schweden implantiert 4 Jahrzehnte Schrittmacher

7 Aufgaben des Herzschrittmachers Verhinderung von Herzstillstand Frequenzanhebung bei Bradykardie Verbesserung der Hämodynamik Wiederherstellung der normalen AV- Sequenz Funktionweise Elektrische Impulse werden über die Elektrode direkt auf den Herzmuskel geleitet Der künstliche Herzschrittmacher bestimmt dabei die Taktfrequenz und die Taktfolge Eigenaktionen werden erkannt und genutzt

8 Funktionweise Für die unterschiedlichen Krankheitsbilder gibt es besondere Schrittmacher oder Betriebsarten Hämodynamisch besonders günstig sind Herzschrittmacher, die sowohl Vorhof als auch Kammer mit einbeziehen (DDD) Der NBG-Code (NASPE/BPEG Generic Pacemaker Code) 1. Stelle: Wo wird stimuliert? 2. Stelle: Wo erfolgt die Wahrnehmung? A: Vorhof V: Ventrikel D: Vorhof und Ventrikel 3. Stelle: 0: Keine Stimulation oder Wahrnehmung Reaktionsart I: Inhibition T: Triggerung D: Inhibition und Triggerung 0: Keine Reaktion 4. Stelle: Spezialfunktion R: Rate Response M: Multiprogrammierbar O: Keine DDDRD D R

9 Symptome und Indikationen Symptome Synkope oder Präsynkope Schwindel Herzinsuffizienz (Congestives Herzversagen) Cerebrale Einschränkungen Palpitationen Kurzatmigkeit Belastungsintoleranz

10 Indikationen zur HSM-Therapie Sinusknoten - Dysfunktion Sinusbradykardie Sinus Arrest SA-Block Brady-Tachy-Syndrome Chronotrope Inkompetenz

11 Sinusknoten - Dysfunktion Sinus Bradykardie 1090 ms 180 ms Dauerhaft niedrige Frequenz des SA-Knoten Die Parameter dieser Abb. : Frequenz = 55 min -1 PQ Intervall = 180 ms (0,18 s) Sinusknoten - Dysfunktion Sinusbradykardie Sinus Arrest SA-Block Brady-Tachy-Syndrome Chronotrope Inkompetenz

12 Sinusknoten - Dysfunktion Sinus Arrest 2,8s Arrest Keine Impulsbildung im Sinusknoten. Gleichzeitig fehlende atriale Depolarisation sowie ventrikuläre Asystolie Frequenz = 75 min -1 PQ-Intervall = 180 ms ms Arrest Sinusknoten - Dysfunktion Sinusbradykardie Sinus Arrest SA-Block Brady-Tachy-Syndrome Chronotrope Inkompetenz

13 Sinusknoten - Dysfunktion SA-Block 2,1s Pause Vorübergehende Blockierung der Reize aus dem SA-Knoten Frequenz = 52 min -1 PQ-Intervall = 180 ms 2,1s Pause Sinusknoten - Dysfunktion Sinusbradykardie Sinus Arrest SA-Block Brady-Tachy-Syndrome Chronotrope Inkompetenz

14 Sinusknoten - Dysfunktion Bradykardie-Tachykardie - Syndrom 1360ms 520 ms Intermittierende Episoden langsamer und schneller Frequenz des SA-Knoten bzw. der Vorhöfe Frequenz während der Bradykardie = 43min -1 Frequenz während der Tachykardie= 130min -1 Sinusknoten - Dysfunktion Sinusbradykardie Sinus Arrest SA-Block Brady-Tachy-Syndrome Chronotrope Inkompetenz

15 Chronotrope Inkompetenz Max Herz Frequenz Ruhe zu langsam unstabil zu schnell Start Aktivität Stopp Aktivität Zeit AV Block AV-Block I AV-Block II Mobitz I & II AV-Block III Bifaszikulärer & trifaszikulärer Block

16 AV-Block I 340 ms AV Leitung ist verzögert das PQ-Intervall verlängert (> 200 ms) Frequenz = 79 min -1 PQ-Intervall = 340 ms AV Block AV-Block I AV-Block II Mobitz I & II AV-Block III Bifaszikulärer & trifaszikulärer Block

17 AV Block II Mobitz I (Wenckebach) ms ms ms No QRS Progressive Prolongation des PQ-Intervalls bis ein ventrikulärer Schlag ausfällt Ventrikuläre Frequenz = Unregelmäßig Atriale Frequenz = 90 min -1 PQ-Intervall = zunehmend länger bis eine P-Welle nicht übergeleitet wird AV Block II Mobitz II P P QRS Regelmäßig fehlende ventrikuläre Schläge 2:1 Block (2 P-Wellen 1 QRS Komplexen) Ventrikuläre Frequenz = 55 min -1 Atriale Frequenz = 110 min -1

18 AV Block AV-Block I AV-Block II Mobitz I & II AV-Block III Bifaszikulärer & trifaszikulärer Block AV Block III Keine Überleitung Ventrikuläre Frequenz = 37 min-1 Atriale Frequenz = 130 min-1 PQ-Intervall = variabel

19 AV Block AV-Block I AV-Block II Mobitz I & II AV-Block III Bifaszikulärer & trifaszikulärer Block Bifaszikulärer Block Rechtsschenkelblock & linksposteriorer Hemiblock

20 Bifaszikulärer Block Rechtsschenkelblock & linksanteriorer Hemiblock Bifaszikulärer Block Kompletter Linksschenkelblock

21 Trifaszikulärer Block Komplette Blockierung des rechen Schenkels und komplette oder inkomplette Blockierung beider Abschnitte des linken Schenkels Aufbau eines Schrittmachersystems

22 Der Schrittmacher Widerstände Atrialer Konnektor Konnektor Block Ventrikulärer Konnektor Defib.-/Kauter-Schutz Hybrid Ausgangskondensator Quarz Kristall Reed-Switch Batterie Telemetrie Antenne Batterie

23 Li-J-Batterie Üblicherweise werden heutzutage Lithiumiodid- Batterien (Leerlaufspannung etwa 2,8 V, Kapazität etwa 3 Ah, Innenwiderstand zwischen einigen 100 Ώ und 50 k Ώ) als Energiequellen verwendet. Bei diesem Batterietyp besteht die Anode aus Lithium und die Kathode aus Jod. Li-J-Batterie Die Lithiumiodid-Batterie bietet neben ihrer außerordentlich geringen Selbstentladung (< 1%/Jahr) vor allem auch eine große Stabilität des Innenwiderstandes über die Endladezeit hinweg. Erst gegen Ende der Lebensdauer fällt die Leerlaufspannung rapide ab. Lithiumiodid-Batterien bieten damit größtmögliche Sicherheit bei langer Laufzeit, geringen Abmessungen und geringem Gewicht.

24 Li-J-Batterie Auf diese Weise werden heute Laufzeiten von 5-10 Jahren erreicht. Der in den Anfängen der technischen Entwicklung und auch heute noch gelegentlich diskutierte Trend zu Primärzellen, also wiederaufladbaren Akkumulatoren, bietet keinen wesentlichen Vorteil. Der vermeintlichen Lebensdauerverlängerung ist ein deutlicher Anstieg der alterungsbedingten Ausfälle nach etwa 10 Jahren gegenüberzustellen, so dass sich ein Implantatwechsel nach dieser Zeit ohnehin empfiehlt. Telemetrie/Programmierung

25 Programmierbare Parameter Stimulationsfrequenz Untere und obere Grenze Impulsamplitude und dauer Eingangsempfindlichkeiten Refraktärzeiten Hysterese AV-Zeit Schrittmacher-Modus Hysterese

26 Programmierbare Parameter Stimulationsfrequenz Untere und obere Grenze Impulsamplitude und dauer Eingangsempfindlichkeiten Refraktärzeiten Hysterese AV-Zeit Schrittmacher-Modus Telemetrie EKG-Übertragung Funktionszustand der Elektrode (Impedanz) Batteriezustand

27 Schrittmacher-Elektroden Ca. 6F Durchmesser Metallischer Leiter mit Isolierung Poliethylen Silikonkautschuk Poliurethan Einwendlige Drähte aus MP35N Innen hohl für Mandrine Elektrodenkopf: Halbkugelförmig aus Platin, Platiniridium mit Steroidreservoir Schrittmacher-Elektroden Unipolare Elektroden Bipolare Elektroden

28 Uni- und bipolare Stimulation bipolar + - Bipolare Elektroden kleiner Spike Sensing: Vorteile bei kleinen Nutzsignalen kein Zucken weniger störempfindlich + unipolar - Unipolare Elektroden Großer Spike dünn flexibel sicher langlebig Schraubelektroden Transvenöse Schraubelektrode Geringe Dislokationsrate Steroid eluierend Niedrige Reizschwellen Universell einsetzbar Atrium/Ventrikel Silikon- oder Poliurethanisolierung Gute Handhabung Uni- oder bipolar

29 Konnektor IS-1 unipolar IS-1 bipolar IS1 Uni & bi gleiche Maße Dichtlippen am Stecker 3,2 mm Durchmesser Kurzer Stift Funktion eines HSM

30 Ersatzschaltbild Chronaxie-Rheobase

31 Übung Die Chronaxie betrage bei einem implantierten Schrittmacher- System 2 ms bei einem Rheobasestrom I 0 von 4 ma. Wie hoch ist die Reizschwelle I bei einer gewählten Stimulationsdauer von 4 ms? EKG bei Stimulation

32 Schrittmacherarten Einkammerschrittmacher V00-Schrittmacher A00-Schrittmacher VVI-Schrittmacher AAI-Schrittmacher Schrittmacherarten Zweikammerschrittmacher VAT-Schrittmacher VDD-Schrittmacher DVI-Schrittmacher DDD-Schrittmacher

33 Schrittmacherarten Einkammerschrittmacher V00-Schrittmacher A00-Schrittmacher VVI-Schrittmacher AAI-Schrittmacher Einkammer-Schrittmacher V00-Schrittmacher

34 Schrittmacherarten Einkammerschrittmacher V00-Schrittmacher A00-Schrittmacher VVI-Schrittmacher AAI-Schrittmacher A00-Schrittmacher Entspricht technisch dem V00-SM Stimuliert ausschließlich den Vorhof Kein SM-Syndrom möglich Schrittmacher-Syndrom: Vorhof kontrahiert gegen geschlossene Klappe. Vorhofpfropfung führt zur Reduktion des Herzzeitvolumens und Palpitationen.

35 Schrittmacherarten Einkammerschrittmacher V00-Schrittmacher A00-Schrittmacher VVI-Schrittmacher AAI-Schrittmacher VVI-Schrittmacher

36 Schrittmacherarten Einkammerschrittmacher V00-Schrittmacher A00-Schrittmacher VVI-Schrittmacher AAI-Schrittmacher

37 Schrittmacherarten Zweikammerschrittmacher VAT-Schrittmacher VDD-Schrittmacher DVI-Schrittmacher DDD-Schrittmacher Zweikammer-Schrittmacher VAT-Schrittmacher Stimulation im Ventrikel Detektion im Vorhof Getriggerte Abgabe des Stimulus

38 Schrittmacherarten Zweikammerschrittmacher VAT-Schrittmacher VDD-Schrittmacher DVI-Schrittmacher DDD-Schrittmacher Entscheidungsbaum Symptomatische Bradykardie Sind atriale Tachyarrhythmien bekannt? DDDR mit MS N Ist AV Überleitung intakt? J N Chronisch? J VVIR Ist SA-Knotenfunktion momentan adäquat? N AAIR DDDR J NJ DDD, DDI N Ist SA-Knotenfunktion momentan adäquat? J DDD, VDD N DDDR

39 Frequenzadaptive Schrittmacher Körperliche Aktivität QT-Zeitmessung Atemminutenvolumen Frequenzsteuerung durch Körperaktivität Dahl 1979, Anderson et al Threshold H L HF UR LR Ruhe Impulse max. Belastung

40 Frequenzadaptive Schrittmacher Körperliche Aktivität QT-Zeitmessung Atemminutenvolumen Frequenzsteuerung durch QT-Zeitmessung Rickards et al Stimulus - T - Intervall

41 Frequenzadaptive Schrittmacher Körperliche Aktivität QT-Zeitmessung Atemminutenvolumen Frequenzsteuerung durch Atmung Z Krasner et al. 1966, Funke et al. 1975, Rossi et al t Atemfrequenz t U I = const. Atemvolumen / Zeit (MV) t Z = U / I

42 Intraoperative Messungen Sichere Stimulation gewährleisten Sichere Wahrnehmung gewährleisten Laufzeit des SM durch niedrige Reizschwellen optimieren Intraoperative Messungen Messungen im Ventrikel: Wahrnehmungsschwelle R-Welle > 5,0 mv Schwankungsbreite der R-Welle < 20% Signalsteilheit (Slew-Rate) > 0,75 V/s Stimulation: V-Reizschwelle < 0,8 V 5,0 V; 0,5 ms Ω

43 Reizschwelle Kleinste Energie, die gerade noch regelmäßig eff. Stimulation hervorruft Effektiv Ineffektiv VVI / 60 Wahrnehmung Schrittmacher erkennt Eigenaktionen nicht Intrinsische Aktion nicht erkannt Zeitgerechte Impulsabgabe (1000ms) VVI / 60

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