das therapeutische Spektrum

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1 Claus Schmitt Bernhard Zrenner Albert Schömig Behandlung von Herzrhythmusstörungen Neue dreidimensionale Mappingverfahren erweitern das therapeutische Spektrum Zusammenfassung Die Behandlung von Herzrhythmusstörungen hat sich seit der Einführung der Katheterablation mittels Radiofrequenzstrom in die klinische Routine wesentlich gewandelt. Sie stellt inzwischen für AV-Knotentachykardien, das Wolff-Parkinson-White-Syndrom und Vorhofflattern die Therapie der ersten Wahl dar. Andere Formen von Herzrhythmusstörungen, wie Vorhofflimmern, sind weiter eine Domäne der medikamentösen Therapie oder, wie Kammertachykardien, eine Domäne der Implantation eines internen Kardioverter/Defibrillators. In den letzten fünf Jahren ist eine Reihe von dreidimensionalen Mappingverfahren entwickelt worden, mit deren Hilfe auch komplexe Rhythmusstörungen wie Vorhoftachykardien, atypisches Vorhofflattern, paroxysmales Vorhofflimmern und instabile, hämodynamisch schlecht tolerierte Kammertachykardien elektrophysiologisch untersucht werden können. Diese Übersicht soll zeigen, inwieweit diese computerisierten Verfahren helfen, durch automatische Analysen einer Vielzahl von intrakardialen Elektrogrammen und daraus abgeleiteter dreidimensionaler visueller Darstellungen das therapeutische Spektrum der Katheterablation zu erweitern. Schlüsselwörter: Herzrhythmusstörung, Mapping, Katheterisierung, Vorhofflimmern Summary Treatment of Cardiac Arrhythmias: New Three-Dimensional Mapping Systems Broaden the Therapeutic Spectrum The treatment of cardiac arrhythmias has changed fundamentally since the introduction of radiofrequency catheter ablation into clinical routine. It is now the therapy of choice for the treatment of AV-nodal tachycardias, the Wolff Parkinson White-syndrome, and typical atrial flutter. Other forms of arrhythmias like atrial fibrillation are still the domain of medical treatment whereas ventricular tachycardia is best treated by implantation of an internal cardioverter defibrillator. In the last five years a number of three-dimensional mapping tools have emerged which enable electrophysiologic studies for atrial tachycardias, atypical atrial flutter, paroxysmal atrial fibrillation or unstable, hemodynamically compromizing ventricular tachycardia. This overview shows to what extent the new computerized mapping systems help to broaden the therapeutic spectrum of catheter ablation by automatic analysis of a multitude of intracardiac signals and consecutive three-dimensional visualization of cardiac arrhythmias. Key words: cardiac arrhythmia, mapping, catheterization, atrial fibrillation Die therapeutischen Möglichkeiten der Katheterablation bei Herzrhythmusstörungen haben sich in den letzten Jahren durch die Entwicklung neuer dreidimensionaler Mappingverfahren wesentlich erweitert (30). Voraussetzung für eine erfolgreiche Durchführung einer Katheterablation ist eine genaue Ortung des Tachykardieursprungs (Mapping). Während manche Rhythmusstörungen, wie Vorhofflattern, AV-Knotentachykardien oder Tachykardien bei WPW-Syndrom, anatomisch gut definierte Erregungskreisbahnen aufweisen, können andere Formen von Herzrhythmusstörungen sehr variabel auftreten. Hierzu zählen Vorhoftachykardien, atypisches Vorhofflattern, Vorhofflimmern und Kammertachykardien. Die erstgenannte Gruppe von Herzrhythmusstörungen ist heute mit der Katheterablation mittels Radiofrequenztherapie exzellent zu behandeln. Bei der zweiten Gruppe von Herzrhythmusstörungen bieten die modernen dreidimensionalen (3-D-) Mappingverfahren durch die räumliche Darstellung der Aktivierungsfronten neue Chancen, auch hier die Ergebnisse der Katheterablation wesentlich zu verbessern. Zu diesen modernen Mappingverfahren zählen das elektroanatomische Mapping (Carto), Non-Contact-Mapping (Ensite), multipolares Basket- Mapping sowie die 3-D-Lokalisation intrakardialer Elektroden (Localisa). Elektroanatomisches Mapping Deutsches Herzzentrum München und 1. Medizinische Klinik (Direktor: Prof. Dr. med. Albert Schömig), Klinikum rechts der Isar der Technischen Universität München Das elektroanatomische Mapping mit dem Carto-System basiert auf elektromagnetischen Prinzipien (9, 10). Unter dem Untersuchungstisch werden drei verschiedene magnetische Wechselfelder geringer Intensität aufgebaut. Mittels integrierter elektromagnetischer Sensoren an der Katheterspitze ist es möglich die durch Katheterbewegungen induzierten Spannungsänderungen innerhalb des Magnetfeldes zu messen und mithilfe mathematischer Algorithmen zu jedem Zeitpunkt die Position des Mappingkatheters mit einer Genauigkeit von circa 1 mm zu errechnen. Durch die Erfassung der Anatomie einer Herzhöhle durch Abtasten der endokardialen Kontur mit dem Mappingkatheter (Erstellung einer 3-D-Geometrie) und der simultanen Registrierung der elektrischen Signale entsteht eine elektroanatomische Landkarte (elektroanatomisches Map). Diese farbkodierte Darstellung wird in so genannten Aktivierungsmaps wiedergegeben, wobei rot eine frühe und blau eine späte Aktivierung anzeigt. Typische Beispiele finden sich in Abbildung 1a und b. Auch die Erstellung von Propagation-Maps mit Animation der Erregungsausbreitung ist möglich (zum Beispiel kreisende Erregungen um eine Infarktnarbe). Durch die ausgezeichnete Navigation mit kontinuierlicher Darstellung der Katheterspitze auf einem Bildschirm ist es nach Festlegung gewisser Eckpunkte möglich, nichtfluoroskopisch zu mappen, das heißt ohne Röntgendurchleuchtung Katheterbewegun- A 562 Deutsches Ärzteblatt½Jg. 99½Heft 9½1. März 2002

2 Abbildung 1: a) Linksatriale Tachykardie mit einer Frequenz von 210/min. Carto-Aktivierungsmap mit Darstellung des rechten (RA) und linken (LA) Vorhofes in linksschräger Lage (LAO). Die Ringe kennzeichnen den Trikuspidal- beziehungsweise den Mitralklappenring. Früheste Aktivierung (rot) am anterioren Mitralklappenring, späteste Erregung blau. b) Rechtsventrikuläre (RV) Ausflusstrakttachykardie. Links oben Ruhe-EKG mit ventrikulärem Bigeminus. Links unten Belastungs-EKG mit anhaltender ventrikulärer Tachykardie mit einer Frequenz von 170/min. Typische inferiore Achse und linksschenkelblockähnliche QRS-Konfiguration. Das Carto-Aktivierungsmap zeigt die früheste Aktivierung im septalen RV-Ausflusstrakt. a b gen durchzuführen. So konnte zum Beispiel für die Ablation von Vorhofflattern (41) eine Reduktion der Strahlendosis bei Einsatz dieses Systems nachgewiesen werden (16, 44). Geeignet erscheint dieses System jedoch weniger für diese Standardprozeduren, sondern vorzugsweise für die Ablation komplexer Rhythmusstörungen wie Vorhoftachykardien oder Kammertachykardien (15, 18, 22). Verschiedene Arbeitsgruppen setzen das Carto-System zur Ablation paroxysmalen Vorhofflimmerns ein (7, 8, 17, 23, 40). Inbesondere bei kongenitalen Vitien ist dieses Mappingsystem heute durch die exakte Darstellung der Anatomie, zum Beispiel von Fontan-Anastomosen, extrem wertvoll (5, 25, 43). Ein Vorteil des Systems ist die Möglichkeit der zielgenauen Renavigation zuvor identifizierter Leitpunkte, die Möglichkeit der Markierung von Ablationspunkten und die Nachweismöglichkeiten von erwünschten Leitungsblockierungen (durch Aktivationsmaps) nach erfolgter Ablation. Außerdem kann das Mapping und die Ablation im Gegensatz zu anderen 3-D-Mappingverfahren mit nur einem Katheter erfolgen. Nachteil ist die sequenzielle Arbeitsweise, das heißt, es ist ein Punkt-für-Punkt-Mapping der Arrhythmie erforderlich; dies wiederum erfordert eine stabile Tachykardieform. Kurzlebige Tachykardien oder hämodynamisch schlecht tolerierte Formen sind mit diesem System nur eingeschränkt zu untersuchen. Eine wichtige neue Entwicklung ist die Möglichkeit so genannte Voltage- Maps (Abbildung 2) zu erstellen. Es ist schon lange bekannt, dass im Narben- Abbildung 2: Carto-Voltage-Map (visuelle Darstellung der Amplitudenhöhe intrakardialer Signale) im linken Ventrikel (LV) bei einem Patienten mit altem Hinterwandinfarkt und unaufhörlicher, instabiler ventrikulärer Tachykardie. Der Patient war über hundertmal defibrilliert worden. Die grauen Zonen entsprechen Infarktnarben ohne Nachweis elektrischer Aktivität, rote Zonen sind niedrigamplitudige Signale in der Infarktrandzone, die gelben, beziehungsweise blauen Zonen entsprechen gesunden Arealen. Durch eine ausgedehnte Radiofrequenz- (RF-) Ablation mit linearer Ablationsstraße (rote Punkte) entlang der Narbenareale inferior mit elektrischer Isolation von Infarktrandarealen gelang eine Unterdrückung der lebensbedrohlichen Arrhythmie. A 564 Deutsches Ärzteblatt½Jg. 99½Heft 9½1. März 2002

3 gebiet eines chronischen Myokardinfarktes, beziehungsweise dessen Randzone keine oder nur kleine meist fraktionierte Elektrogramme aufgezeichnet werden können. Die farbkodierte Darstellung der gemessenen Spannung der lokalen Elektrogramme erlaubt eine Kartographie von infarzierten Arealen, Randzonen des Infarktes und von gesunden Myokardarealen. Dies ermöglicht eine substratorientierte Ablationsstrategie (19) mit elektrischer Isolierung von Narbenarealen, Verbindung ischämischer Randzonen mit gesundem Gewebe oder Verbindung dieser Areale mit dem Mitralklappenanulus, um potenzielle Reentrykreise bei Patienten mit rezidivierenden ventrikulären Tachykardien zu unterbrechen. Damit können auch hämodynamisch instabile ventrikuläre Tachykardien (durch Mapping im Sinusrhythmus) mithilfe des Carto-Systems einer Katheterablation unterzogen werden. Der klinische Stellenwert dieser Ablationsstrategie instabiler Kammertachykardien ist derzeit allerdings noch nicht sicher einschätzbar. Das elektroanatomische Mapping ist unter den neuen Mappingverfahren das am weitesten verbreitete und bisher klinisch am besten validiert. Die Kosten beim Einsatz dieses Systems sind derzeit noch erheblich (Tabelle). Die zweite Generation der Carto-Systeme (Carto XP) ist in Entwicklung; diese beinhaltet unter anderem eine neue verbesserte Darstellung des Oberflächen- so- a b Abbildung 3: a) Non-Contact-Mapping (NCM). Ortung des Erregungsursprungs von Vorhofflimmern. Links oben Fluoroskopie mit NCM-Ballonkatheter im linken Vorhof (LA) mit Führungsdraht im Bereich der linken unteren Pulmonalvene (LUPV). Mappingkatheter (MAP) in der linken oberen Pulmonalvene (LOPV). Ein interner Kardioversionskatheter (ICV) liegt mit seinen distalen (dist) Elektroden in der linken Pulmonalarterie und den proximalen Elektroden (prox) im rechten Vorhof. Untere Bildhälfte: Nach Kardioversion (KV) kurzfristig Sinusrhythmus (SR), innerhalb zweier Sekunden erneut Vorhofflimmern (AFib). Im Non-Contact- Mapping (rechts oben) klar erkennbarer Durchbruch der Erregungsfront (weiß) der Vorhofflimmerwellen aus der rechten oberen Pulmonalvene (ROPV). b) Non-Contact-Mapping (NCM) des Erregungsursprunges einer hämodynamisch instabilen, polymorphen ventrikulären Tachykardie (VT) eines Patienten mit implantiertem internen Defibrillator (ICD) und häufigen Entladungen des ICD. Links unten Oberflächen-EKG, mittlere Herzfrequenz um 190/min. Rechts unten Fluoroskopie der Katheterlage mit NCM-Katheter und Mapping- (MAP-)Katheter im linken Ventrikel (LV). Zusätzlich ICD-Elektrode in der Spitze des rechten Ventrikels und Stimulationselektrode im rechtsventrikulären Ausflusstrakt (RVOT). Obere Bildhälfte: Durchbruchspunkt (Exitpunkt) der VT apexnahe im LV, die Pfeile deuten die weitere Erregungsausbreitung nach septal an; rechts virtuelle unipolare Elektrogramme. LAO (links-), RAO (rechtsschräge) Projektion. A 566 Deutsches Ärzteblatt½Jg. 99½Heft 9½1. März 2002

4 wie der intrakardialen EKGs (Multi- Kanal-Display), die Möglichkeit bis zu 20 Maps in einer Studie zu erstellen, und verbesserte Möglichkeiten zum Mapping von Extrasystolen sowie kurzer, nichtanhaltender Tachykardien. Non-Contact-Mapping Abbildung 4: Basketmapping. Rechts oben Fluoroskopie-Bild eines Basketkatheters mit den Elektrodenringen A-H im rechten Vorhof in rechtsschräger Position (RAO). RV,rechter Ventrikel; CS, Koronarsinuselektrode; MAP, Ablationskatheter in Richtung auf Elektrodenring E. Links Aufzeichnung bipolarer Basketelektrogramme dieses Patienten mit rechtsatrialer Tachykardie. Zu Beginn Sinusrhythmus (SR), dann Auftreten der ektopen atrialen Tachykardie (EAT) mit frühester Aktivierung im Spline E. H, His-Signal. Unten rechts Animation der Erregungsausbreitung mittels eines computerisierten Auswerteprogrammes. Das Non-Contact-Mapping mit dem Ensite-Systems beruht auf anderen Prinzipien (13, 14, 42). Dies ist ein simultanes Mappingverfahren mit gleichzeitiger Erfassung von über virtuellen Elektrogrammen. Der dabei verwendete Multielektrodenkatheter hat dabei keinen direkten Kontakt zur Herzwand. Ermöglicht wird dies durch die Registrierung von Spannungsänderungen bei der endokardialen Depolarisation. Ein feines Kupferdrahtgeflecht mit insgesamt 64 Polen, montiert auf einem 8,5 French (F) Ballon (Abbildung 3a und b) erfasst diese Spannungsänderungen, die über ein kompliziertes mathematisches Verfahren (nach der Gleichung von La Place, boundary element method) auf einer Computer-Workstation als unipolare Elektrogramme mit farbkodierten dreidimensionalen Erregungsfronten dargestellt werden (38). Voraussetzung für diese Darstellungsweise ist die Erfassung der kardialen Geometrie durch Abtasten der endokardialen Kontur einer Herzhöhle über einen Mappingkatheter, der ein 5,68-kHz-Signal emittiert. Auf dieser virtuellen Geometrie einer Herzhöhle werden Isopotenzial-Maps projiziert. Dabei wird die endokardiale Depolarisation (negative Spannung) in weiß dargestellt; die Position des Mappingkatheters wird über das emittierte elektrische Signal in Form einer grünen Linie markiert. Die Messgenauigkeit dieses Systems beträgt 4,0 3,2 mm (28, 29). Die Messgenauigkeit nimmt mit zunehmender Entfernung ab, bis zu einem Abstand von 34 mm (Ballon zum Endokard) ist damit exaktes Mapping möglich. Das Ensite-System ist ein global einsetzbares Mappingsystem, dessen besonderer Vorteil (im Vergleich zum Carto-System) im Mapping schneller, hämodynamisch nur kurz tolerierter Tachykardien, insbesondere von Kammertachykardien, besteht (Abbildung 3b). Tatsächlich ist es möglich, mit Erfassung nur eines Tachykardieschlages, etwa bei Tachykardiebeginn, die Rhythmusstörung zu orten und Ablationsstrategien zu entwerfen (3, 28, 39). Der technische Aufwand beim Einsatz dieses Systems ist allerdings zurzeit noch relativ hoch, und das Verfahren ist zeitaufwendig. Im Gegensatz zum elektroanatomischen Mapping sind für dieses Verfahren zwei Katheter erforderlich Abbildung 5: Mapping einer ventrikulären Tachykardie (VT) mittels ultraschallgesteuerter Katheterführung (RPM). Aktivationsmap der Apexregion des LV mit Darstellung des Verlaufs des Ablationskatheters zur Ventrikelspitze. Frühe Aktivierung in rot, spät in blau. (Ballon- und Ablationskatheter). Die Platzierung dieses relativ starren Katheters im Cavum des linken Ventrikels ist bei Kinking der Aorta nicht einfach, der Ablationskatheter kann entweder ebenfalls retrograd über die Aortenklappe oder präferenziell über einen transseptalen Zugang via linkem Vorhof in die linke Hauptkammer eingeführt werden. Die Visualisierung des Durchbruchspunktes im Endokard (so genannter Exitpunkt) einer Kammertachykardie (Abbildung 3b) stellt jedoch meist nicht den optimalen Ablationspunkt dar, sondern muss durch konventionelles Mapping der diastolischen Leitung weiter optimiert werden. Bewährt hat sich das Non- Contact-Mapping bei der Ablation atrialer Tachykardien (34), zur Erfassung der Lücke (Gap) innerhalb einer Ablationslinie bei der Therapie von Vorhofflattern (35, 36), bei inzisionalen Tachykardien nach Operation kongenitaler Vitien (2, 24) und in jüngster Zeit zur Erfassung des Ursprungsortes von Vorhofextrasystolen (37), die als Trigger von fokalem Vorhofflimmern fungieren A 568 Deutsches Ärzteblatt½Jg. 99½Heft 9½1. März 2002

5 (Abbildung 3a). Dabei kann nach doppelter transseptaler Punktion des Vorhofseptums der Ballonkatheter und der Ablationskatheter im linken Vorhof positioniert und der Durchbruch der Erregungsfront bei der Initiierung von Vorhofflimmern, typischerweise aus einer Pulmonalvene, visualisiert werden. Auch der Ursprung extrapulmonaler Foci, zum Beispiel aus der posterioren Vorhofwand des linken Atriums, kann mittels Non- Contact-Mapping visualisiert werden. Die Kosten sind, ähnlich wie beim Carto- System, derzeit sehr hoch. Multipolares Basket-Mapping Das Basket-Mapping (zum Beispiel mit dem Constellation-Katheter) stellt ein weiteres simultanes Mapping-Verfahren dar und wird primär zur Diagnostik von Vorhofrhythmusstörungen eingesetzt. Durch korbförmiges Aufspannen von sehr elastischen selbstexpandierenden Elektrodenträgern (Splines) aus Nickel- Titanium, die sich dem Endokard anlegen, können über 64 Platin-Iridium- Elektroden bis zu 56 bipolare Elektrogramme aufgezeichnet werden (47). Dies ist ein besonders einfaches und schnelles Verfahren, um multipolar Aktivierungssequenzen, etwa im rechten Vorhof, aufzuzeichnen (12, 21, 26, 33, 48). Rechtsatriale Vorhoftachykardien (oder Vorhofflattern) können damit ausgezeichnet aufgezeichnet (Abbildung 4) und Änderungen der Erregungssequenzen, zum Beispiel bei multifokalen atrialen Tachykardien, sehr schnell erkannt werden. Die Führung des Ablationskatheters zu einer bestimmten Basketelektrode (mit der frühesten Erregung) ist in der Regel problemlos. Spezielle Animationsprogramme (46) können Mechanismen der Tachykardien sowie deren Erregungsausbreitung visualisieren (Abbildung 4). Problematischer ist, dass nicht alle Regionen des rechten Vorhofes gleichermaßen abgedeckt werden, etwa das rechte Herzohr oder die Isthmusregion. Eine bedeutsame Limitation des Systems liegt auch in der Mappingdichte: Je nach Größe des gewählten Basketkatheters liegen die Elektroden um bis zu 5 mm auseinander. Technisch schwieriger ist die Anwendung von Basketkathetern im linken Vorhof nach transseptaler Punktion (doppelte transseptale Punktion zur zusätzlichen Einführung eines Ablationskatheters). Damit können Mechanismen linksatrialen (untypischen) Flatterns oder linksatrialer Tachykardien (31) genauer erfasst werden, als dies mit konventionellem Mapping möglich wäre. Auch bei der Katheterablation zur Behandlung fokalen Vorhofflimmerns können Basketkatheter wichtige Informationen zur Lokalisierung von Triggerarrhythmien geben (20). Die Anwendung von Basketkathetern zum Mapping ventrikulärer Tachykardien ist bisher nur vereinzelt beschrieben worden (6, 11, 27), unter anderem bei rechtsventrikulären Ausflusstrakttachykardien (1). Basketkatheter sind im Vergleich zu anderen neuen Mappingsystemen preisgünstiger, erfordern aber ein elektrophysiologisches Aufzeichnungssystem mit erweiterten Aufzeichnungsmöglichkeiten. 3-D-Lokalisation intrakardialer Elektroden Das neue 3-D-Lokalisationsverfahren (LocaLisa) erlaubt durch Messung der Impedanz eines schwachen elektrischen Stromes (nach externer kutaner Applikation von 1 ma mit 30 khz) eine dreidimensionale Positionsbestimmung konventioneller Elektroden (45). Eine Messgenauigkeit von unter 2 mm wird angegeben. Dieses Mappingsystem erscheint insbesondere für anatomisch geführte Ablationsprozeduren, zum Beispiel bei Vorhofflattern geeignet zu sein. Ein Vorteil ist, dass keine speziellen Elektroden, sondern handelsübliche Elektroden eingesetzt werden können und das System dementsprechend preisgünstig ist. Der klinische Stellenwert kann aufgrund der noch begrenzten Erfahrung nicht sicher bewertet werden. Ultraschallgesteuertes Mapping in Entwicklung Durch Ultraschall geführte Mappingverfahren (realtime position management) sind erst seit kurzem verfügbar. Das Prinzip beruht darauf, dass über zwei Referenzkatheter Ultraschallsignale emittiert werden, die von einem Mappingkatheter über spezielle Sensoren empfangen werden können. Da die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Ultraschallwellen in Blut und Myokard nahezu identisch ist, kann bei Kenntnis der Zeitintervalle der emittierten Signale die Position eines Katheters bestimmt werden. Die Messgenauigkeit wurde mit 2,0 1,2 mm bestimmt (4). Mit diesem System kann nicht nur die Katheterspitze sondern auch der Katheterschaft visualisiert werden, sodass in der Animation der Angulationswinkel sichtbar wird (Abbildung 5). Der klinische Stellenwert dieses neuen Verfahrens kann derzeit noch nicht sicher beurteilt werden. Fazit Neue 3-D-Mappingverfahren stellen eine wertvolle Bereicherung des diagnostischen Armentariums zur Ablation verschiedener Herzrhythmusstörungen dar, wenn auch große Vergleichsstudien zu konventionellen Mappingverfahren bisher fehlen. Insbesondere komplexe Vorhofrhythmusstörungen und hämodynamisch schlecht tolerierte Kammertachykardien können damit besser erfasst werden. Dadurch sind heute potenziell kurative Katheterablationsverfahren bei Rhythmusstörungen einsetzbar, die bisher mit konventionellem Mapping nur schwer zu therapieren waren. Manuskript eingereicht: , revidierte Fassung angenommen: Zitierweise dieses Beitrags: Dtsch Arztebl 2002; 99: A [Heft 9] Die Zahlen in Klammern beziehen sich auf das Literaturverzeichnis, das über den Sonderdruck beim Verfasser und über das Internet ( erhältlich ist. Anschrift für die Verfasser: Prof. Dr. med. Claus Schmitt Deutsches Herzzentrum München und 1. Medizinische Klinik der Technischen Universität München Lazarettstraße München schmitt@dhm.mhn.de Deutsches Ärzteblatt½Jg. 99½Heft 9½1. März 2002 A 569