BIPHASISCHE DEFIBRILLATIONSIMPULSE: EINFLUSS AUF DIE ÜBERLEBENSCHANCEN IN DER PRÄKLINISCHEN REANIMATION. Zusammenfassung

Transkript

1 BIPHASISCHE DEFIBRILLATIONSIMPULSE: EINFLUSS AUF DIE ÜBERLEBENSCHANCEN IN DER PRÄKLINISCHEN REANIMATION A. CANSELL* * Dr. phil., Wissenschaftlicher und medizinischer Direktor, Generaldirektor, Schiller Médical SAS, 4 rue Louis Pasteur - F Wissembourg, Frankreich Zusammenfassung Es wird allgemein angenommen, dass das Entscheidende bei der präklinischen Defibrillation des Herzens die unverzügliche Applikation des rettenden Defibrillationsimpulses ist, unabhängig von seiner Qualität und seinen Eigenschaften. Der Nutzen eines sofortigen Eingriffs zur Beendigung des Herzstillstandes ist unbestritten. Die Eigenschaften des Defibrillationsimpulses zur Wiederbelebung eines Patienten mit Herzstillstand können jedoch einen direkten Einfluss auf das Überleben haben. Der Autor stellt zunächst eine Reihe klinischer Ergebnisse vor, aus denen die Unterschiede in Wirksamkeit und Sicherheit der einzelnen Impulsarten ersichtlich sind, und stellt im Anschluss Fragen nach den Ursachen dieser Unterschiede. Um die Ursachen zu klären, wird ein kurzer Überblick über die physiologischen Vorgänge der Defibrillation gegeben: nur dadurch sind die Bedingungen zu verstehen, die ein Defibrillationsimpuls erfüllen muss, um für den Patienten die bestmöglichen Überlebenschancen zu bieten. Diese Bedingungen können wie folgt zusammengefasst werden: "größtmögliche Wirksamkeit bei niedrigstmöglicher Energie". Die Effizienz eines biphasischen Defibrillationsimpulses hängt ausschließlich davon ab, dass während der ersten Impulsphase (die die Defibrillation ausführt) für einen bestimmten Zeitraum ein Strom ausreichender Stärke (in Ampere) erreicht wird. Die für die Defibrillation verwendeten Ströme sind nicht schädigend: sie verfügen über einen Sicherheitsfaktor von größer als 16. Der Faktor Energie hingegen ist allein betrachtet nie ein Faktor für die Wirksamkeit. So kann etwa ein Impuls von 500 J keinesfalls defibrillieren, wenn er nicht für einen bestimmten Zeitraum die erforderliche Stromstärke erreicht, was dann der Fall ist, wenn die Energie im Verhältnis zur Dauer der Erregbarkeit der Zellen über einen zu langen Zeitraum verteilt wird. Energie ist für sich genommen schädigend: dies trifft dann zu, wenn zu viel Energie verabreicht wird, insbesondere, wenn dies über einen längeren Zeitraum geschieht als nötig wäre, um die Zellen für die Defibrillation zu erregen. Impulse, die bei niedriger Energie nicht ausreichend effizient sind und zum Ausgleich dafür Energien von 200 J oder darüber verwenden (monophasisch oder biphasisch) sind potenziell stark schädigend und verfügen, anders als der Faktor Strom, nicht über eine Sicherheitsmarge. Werden solche Energien in ein ischämisches Herz abgegeben und kommt es darüber hinaus noch zu einer Verabreichung mehrerer, aufeinander folgender Schocks, lässt sich nach einer fehlgeschlagenen Reanimation nicht mehr feststellen, ob der Grund dafür der Zustand des Patienten war oder die Therapie. Die große Schwierigkeit bei der Bestimmung der Schädlichkeit eines Defibrillationsimpulses liegt darin, dass die schädigenden Auswirkungen der Energie völlig von den Folgen des Herzstillstands überdeckt werden. Aus diesem Grund bemühen wir uns, mit dieser Arbeit so viele Nachweise wie möglich in dieser Richtung zu liefern. Zum einen haben wir zu diesem Zweck Kardioversionen der Vorhöfe verwendet, mit denen eine objektive und unverfälschte Beurteilung der schädigenden Auswirkungen auf die Ventrikel auf kontrollierte Weise möglich ist, denn bei dieser Behandlung sind die Vorhöfe in gutem Zustand. Ein gepulster Defibrillationsimpuls wurde auf der Grundlage der Defibrillationsprinzipien entwickelt. Präklinische Defibrillationen mit dieser Kurvenform weisen bei Energien von 90 J (wobei die tatsächliche Patientendosis bei 75 bis 80 J liegt) eine hohe Effizienz auf. Niemals zuvor waren solche Energiewerte in der präklinischen Defibrillation möglich. Die Überlebensquote mit diesem Impuls ist selbst dann günstiger als mit einem biphasischen Impuls hoher Energie, wenn wesentlich weniger Patienten von Anwesenden Herz-Lungen- Wiederbelebung (HLW) erhalten. Diese Ergebnisse scheinen zu bestätigen, dass die genannten Prinzipien zutreffen. Die Grundprinzipien der Defibrillation wurden vor über 100 Jahren begründet und es erscheint sehr überraschend, dass es noch heute Tendenzen gibt, die insbesondere den Faktor Energie hervorheben und damit diese Grundprinzipien ignorieren oder gar bestreiten. Eine solche Einstellung ist bedenklich, wo doch die Schädlichkeit der Energie weitgehend bekannt und nachgewiesen ist, denn das Überleben der Patienten wird auf diese Weise aufs Spiel gesetzt. Es ist vom ethischen Standpunkt nicht mehr zu vertreten, wenn heutzutage nicht die dank der biphasischen Impulse zur Verfügung stehenden Mittel zur Entwicklung von Impulsen hoher Effizienz bei geringer Energie eingesetzt werden, um den Patienten zu defibrillieren, ohne ihn zu schädigen. Defibrillationsimpulse, die nicht den hippokratischen Grundsatz erfüllen "nihil nocere" (dem Patienten nützen, aber keinesfalls schaden), sollten in Anbetracht der Mittel, die heute zur Verfügung stehen und eine Schädigung überflüssig machen, nicht länger gut geheißen werden. Schlüsselwörter: Defibrillation Überleben gepulster Impuls Effizienz Strom Energie Schädlichkeit. 1 von 27 A. CANSELL Biphasische Defibrillationsimpulse

2 EINLEITUNG Die Frage, ob die Eigenschaften eines Defibrillationsimpulses einen direkten Einfluss auf das Überleben des Patienten mit Herzkreislaufstillstand haben können, wurde bereits häufig gestellt. In den meisten Fällen fiel die Antwort negativ aus. Die Begründung bestand darin, dass sämtliche Umstände im Zusammenhang mit einem Herzstillstand, wie der Zustand des Myokards, der zum Flimmern führte, die Dauer des Herzstillstands, ob Anwesende HLW-Maßnahmen durchgeführt haben, etc., von wesentlich größerer Bedeutung sind als die Qualität des Impulses selbst. Anders ausgedrückt wird eingeräumt, dass der Schock in erster Linie so früh wie möglich abgegeben werden muss, während seine Eigenschaften irrelevant sind. Es wird ebenfalls erwähnt, dass der Schock so viel Energie wie möglich abgeben sollte, damit er zuverlässig wirksam ist. Diese Ansicht ergibt sich im Wesentlichen aus den folgenden Fakten: Die Umstände eines Herzstillstandes und der Zustand des Herzens eines Patienten unterscheiden sich von Fall zu Fall derart, dass Statistiken klinischer Studien schwer zu erhalten sind, da eine außerordentlich große Fallzahl erforderlich ist. Bei der präklinischen Reanimation sind die Auswirkungen der Defibrillationsimpulse hinsichtlich Effizienz und Schädlichkeit von den Begleitumständen eines Herzstillstandes völlig überdeckt. Dies bedeutet, dass es am Ende einer Reanimation praktisch unmöglich ist abzuschätzen, welchen Anteil der ursprüngliche Zustand des Herzens und die Umstände des Herzstillstands in Bezug auf Wirksamkeit oder Schädlichkeit am Erfolg oder Misserfolg hatten. In vorliegenden Studien (1, 2), die biphasische Impulse eines bestimmten Typs mit den früheren monophasischen Impulsen vergleichen, ist für die biphasischen Impulse keine bessere Überlebensquote festzustellen, jedoch war die Defibrillation häufiger erfolgreich (Definition einer erfolgreichen Defibrillation folgt). Etliche Akteure auf dem Gebiet der Defibrillation sind Verfechter hoher Energien und haben dafür unterschiedliche Argumente. Sie begründen diese Meinung etwa mit der Behauptung, Energie könne eine Defibrillation bewirken, was völlig im Gegensatz zu den grundlegendsten Erkenntnissen der Physiologie der Defibrillation steht und die schädigenden Auswirkungen der Energie auf ein vulnerables Herz außer Acht lässt. Mit den Erkenntnissen der letzten Jahre und den Erfahrungen im präklinischen und anderen Bereichen können wir heute behaupten, dass für die präklinische Reanimation die Qualität des Impulses ein entscheidender Faktor für das Überleben ist, und dies insbesondere unter den üblichen Umständen eines Herzstillstandes mit einer Dauer von mindestens einigen Minuten. In einer früheren Studie aus dem Jahr 2000 (3, 4) hatten wir bereits eine Reihe von Vermutungen in dieser Richtung geäußert. Wir hatten in dieser Studie die existierenden biphasischen Defibrillationsimpulse betrachtet und Kriterien für die Wirksamkeit und Sicherheit der Impulse vorgestellt. Wir hatten darüber hinaus die Hypothese aufgestellt, dass diese Impulse dann am wirksamsten und sichersten sind, wenn sie bei der geringsten möglichen Energie eine gute Wirksamkeit aufweisen, d.h., eine möglichst niedrige Defibrillationsschwelle (in Bezug auf die Energie). Wir hatten darüber hinaus eine zweite Hypothese aufgestellt, dass nämlich in der präklinischen Defibrillation die schädigenden Auswirkungen von Impulsen mit hoher Energie wahrscheinlich im Fall eines ischämischen Herzens noch verstärkt werden und somit den Ausgang der Reanimation in Frage stellen. In der Zwischenzeit haben wir in den verschiedenen Richtungen weitergearbeitet und die oben genannten Hypothesen zum großen Teil bestätigt. Wir haben zu diesem Zweck die klinischen Ergebnisse aus Studien mit einem bei niedriger Energie besonders wirksamen Impuls gesammelt und analysiert: hierbei handelte es sich um einen biphasisch gepulsten Impuls (mit hoher Frequenz zerhackt). Die klinischen Ergebnisse, die wir zunächst vorstellen, gliedern sich in zwei Kategorien: Kardioversion bei Vorhofflattern und -flimmern präklinische Kammerdefibrillation Es mag zunächst unpassend erscheinen, die Ergebnisse der Vorhofkardioversionen vorzustellen, wo doch herausgefunden werden soll, inwieweit die untersuchte Impulsform sich für die präklinische Kammerdefibrillation eignet. In der Diskussion werden wir allerdings sehen, dass genau das Gegenteil der Fall ist und dass die Vorhofdefibrillation tatsächlich viel mehr Gemeinsamkeiten mit der präklinischen Kammerdefibrillation hat als die Kammerdefibrillation im Elektrophysiologie- Labor, wo das Flimmern elektrisch induziert wird und der Herzstillstand nur 10 s andauert. Es stellt sich darüber hinaus heraus, dass dieses Modell, bei dem wir eine intakte Kammeraktivität vorfinden, eine außerordentlich signifikante Beurteilung der Effizienz und der Sicherheit des verwendeten Impulses zulässt, was in einer präklinischen Studie nicht möglich ist, da hierbei die Auswirkungen des Impulses durch die Auswirkungen des Herzstillstandes überdeckt sind. Die Ergebnisse der präklinischen Defibrillationsstudien, über die wir berichten, werden mit Studien verglichen, in denen andere Impulse untersucht wurden. Wir werden außerdem die Auswirkungen in der Postdefibrillationsphase von Impulsen mit hoher Energie und von Impulsen mit niedriger Energie, aber hoher Wirksamkeit vorstellen und vergleichen, so z.b. gepulste Schocks mit ausreichender Stromstärke und optimaler Phasendauer. In der Diskussion werden wir anhand der am Beispiel des gepulsten biphasischen Impulses vorgestellten Ergebnisse den beträchtlichen klinischen Vorteil aufzeigen, den Impulse niedriger Energie, aber hoher Wirksamkeit bieten. Wir werden in dieser Diskussion ebenso auf die grundlegenden Kriterien der Wirksamkeit und Sicherheit von Defibrillationsimpulsen zu sprechen kommen. Es scheint, dass das Ignorieren dieser Kriterien mehr und mehr dazu führt, dass Herzstillstandspati- 2 von 27 A. CANSELL Biphasische Defibrillationsimpulse

3 enten nicht gerettet werden, obwohl dies mit einem besser geeigneten Impuls möglich wäre. Aus diesem Grund werden wir ein weiteres Mal über die schädigenden Auswirkungen von Impulsen hoher Energie sprechen und daran erinnern, dass Energie an sich keinesfalls zur Wirksamkeit beiträgt und dass die Wirksamkeit nur dann gewährleistet ist, wenn ein Strom bestimmter Stärke für einen bestimmten Zeitraum appliziert wird. Es überrascht, dass man die elementarsten Gesetze der Elektrophysiologie, die bereits seit fast 100 Jahren bekannt sind und immer wieder bestätigt werden, immer noch ignorieren oder verneinen kann. Und für das Leben unserer Patienten ist es heute unerlässlich, diese lebenswichtigen Aspekte deutlich zu machen ebenso wie die falschen Vorstellungen, die häufig verbreitet und kolportiert werden. Das Hauptziel dieser Publikation ist der Nachweis, dass Qualität und Eigenschaften eines Defibrillationsimpulses den Erfolg oder Misserfolg einer Reanimation bestimmen. Da es auf der anderen Seite biphasische Impulse gibt, mit denen Schocks bei niedriger Energie hoch wirksam sein können, werden wir die Frage aufwerfen, ob es heute unter ethischen Gesichtspunkten noch statthaft ist, neue Geräte auf den Markt zu bringen, die Impulse hoher Energie und ungenügender Wirksamkeit abgeben, unabhängig davon, ob es sich dabei um monophasische oder biphasische Impulse handelt. Wir werden unsere Erkenntnisse in dieser Reihenfolge vorstellen: Kurze Beschreibung des biphasisch gepulsten Defibrillationsimpulses als Beispiel für einen Impuls mit besonders hoher Wirksamkeit bei geringer Energie. Klinische Ergebnisse von Vorhofkardioversionen mit dem biphasisch gepulsten Impuls und Vergleich der Ergebnisse mit einem monophasischen Impuls hoher Energie. Klinische Ergebnisse präklinischer Kammerdefibrillationen und Vergleich mit präklinischen Kammerdefibrillationen, die mit biphasischen und monophasischen Impulsen hoher Energie durchgeführt wurden. Diskussion der Wirksamkeit und Sicherheit eines Defibrillationsimpulses unter Einbeziehung der einschlägigen physiologischen und elektrophysiologischen Überlegungen, der schädigenden Auswirkungen, die eine Defibrillation mit sich bringen kann und die den Ausgang einer Reanimation in Frage stellen können, sowie der Verfahren zur Beurteilung eines Defibrillationsimpulses. BESCHREIBUNG DES BIPHASISCH GEPULSTEN IMPULSES Wir werden im Folgenden die klinischen Ergebnisse vorstellen, die wir mit einem Impuls erzielen konnten, der bei niedriger Energie eine besonders hohe Wirksamkeit aufwies: der biphasisch gepulste Impuls (5) mit dem Markennamen Multipulse Biowave. Dieser Impuls ist ein Beispiel für eine Kurvenform, die die physiologischen Anforderungen einer Defibrillation genau erfüllt und sich von anderen Impulsen dadurch unterscheidet, dass er gepulst (zerhackt) abgegeben wird. Aus diesem Grund werden wir kurz seine Eigenschaften zusammenfassen. Das Prinzip des Zerhackens und seine grundsätzliche Vorteile (Abb. 1) Abb. 1 zeigt schematisch die erste Phase eines biphasisch gepulsten (bzw. zerhackten) Impulses. Das Signal besteht aus einer Folge von Einzelimpulsen, die durch Pausen voneinander getrennt sind. In dem dargestellten Beispiel sind die aufeinander folgenden Impulse und Pausen von gleicher Dauer. Man spricht in diesem Fall von einem Tastverhältnis, das ist das Verhältnis von Impulsdauer zur Gesamtdauer von Impuls + Pause, von 50%. Das Verhältnis könnte auch anders sein. Die maximale Impulsamplitude entspricht dem Spitzenstrom. Spitzenstrom mittlerer, effektiver Strom = 1/2 des Spitzenstroms Strom kein Strom Abb. 1. Gepulste Impulskurvenform Das Prinzip dieses gepulsten Kurventyps liegt darin, dass der Strom und die Energie nur einen Teil der Zeit auf das Herz wirken (im dargestellten Beispiel nur die halbe Zeit) (Abb. 1). Der große Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass auf diese Weise eine geringere Energie an das Herz abgegeben wird (etwa die Hälfte im dargestellten Fall) als mit einem Impuls gleicher Amplitude, der nicht zerhackt ist. Abb. 2. Experiment von Weiss [1901] (6). Zwei Einzelimpulse mit der Amplitude A DP und der Dauer 1/3 τ haben den gleichen Stimulationseffekt wie ein Rechteckimpuls mit der Amplitude A R und der Dauer τ, wenn die Produkte aus Spannung x Dauer gleich sind. t[ µ s] 3 von 27 A. CANSELL Biphasische Defibrillationsimpulse

4 Was den Strom angeht, so lässt sich nachweisen, dass nur der mittlere Strom eines jeden Impuls-Pause-Zyklus auf die physiologischen Abläufe im Herzen einwirkt. So hat Weiss (6) (Abb. 2) bereits 1901 gezeigt, dass getrennte Einzelimpulse (also ein zerhackter Impuls) die gleiche Wirkung haben wie ein kontinuierlicher, nicht zerhackter Impuls, wenn das Produkt aus Spannung und Dauer gleich ist. Wir können also feststellen, dass eine gepulste (zerhackte) Kurvenform dann einer kontinuierlichen, nicht zerhackten Kurve entspricht, wenn die mittlere Amplitude der zerhackten Impulse gleich der Amplitude des kontinuierlichen Impulses ist. Für eine gepulste Kurvenform lässt sich somit eine Kurve erstellen, die den mittleren, wirksamen bzw. äquivalenten Strom darstellt. Im Beispiel in Abb. 1 mit einem Tastverhältnis von 50% verläuft diese Kurve des äquivalenten Stroms genau in der Hälfte des Spitzenstroms der Impulse. Die Entwicklung der biphasisch gepulsten Kurvenform fand in zwei Stufen statt: Eine erste Version (in den Schiller Halbautomaten FRED auf dem Markt) mit fester Chopper- Frequenz in beiden Phasen und festem Tastverhältnis von 50 %, ohne Berücksichtigung des Thoraxwiderstandes des Patienten (Abb. 3). Eine zweite Version (in den Schiller-Geräten FRED EASY, EASYPORT und DG 6002 auf dem Markt), bei der sich Chopper-Frequenz und Tastverhältnis mit dem Thoraxwiderstand des Patienten ändern, so dass die Energiemenge und die mittlere Stromkurve trotz unterschiedlicher Patientenwiderstände konstant bleiben (Abb. 4). Der Unterschied zwischen diesen beiden Versionen hat physiologisch gesehen keine Auswirkungen, da der Impuls für die häufigsten mittleren Patientenwiderstände (etwa 60 bis 80 Ohm) praktisch der gleiche ist. Nur bei besonders hohen oder niedrigen Patientenwiderständen wird bei der zweiten Version ein Algorithmus aktiviert, den wir im Folgenden beschreiben und der die mittlere, abgegebene Energie und den mittleren, abgegebenen Strom regelt. Die erste Version (Abb. 3) zeigen wir für eine Defibrillationsenergie von 150 J bei drei Patientenwiderständen: 40 Ohm 60 Ohm 100 Ohm. Wie man sieht, sind Frequenz und Tastverhältnis des Chopper-Signals bei allen drei Widerstandswerten unverändert. Die Zerhackungsfrequenz liegt in allen drei Fällen bei 5 khz, das Tastverhältnis bei 50% (die Dauer von Impuls und Pause ist also gleich). Die Sternchen auf jedem einzelnen Impuls entsprechen dem mittleren Strom jedes Impuls- Pause-Zyklus. Die Kurve, die sich durch Verbinden der einzelnen Sternchen ergibt, entspricht der Kurve des mittleren Stroms, der effektiv auf den Patienten wirkt. Diese Kurve kann mit den kontinuierlichen (nicht zerhackten) Kurven verglichen werden. Wie man sieht, verlaufen aufgrund des Tastverhältnisses von 50% wie im Beispiel in Abb. 1 alle Kurven aus Mittelwerten des Stroms für jeden Patientenwiderstand genau auf der Hälfte der Spitzenamplitude der einzelnen Impulse. 40 Ohm; E d =150 [J] 60 Ohm; E d =150 [J] 100 Ohm; E d =150 [J] time [ms] Patientenwiderstand 40 Ω time [ms] Patientenwiderstand 60 Ω Patientenwiderstand 100 Ω time [ms] Abb. 3 a Abb. 3 b Abb. 3 c Abb. 3. Erste Version der gepulsten Defibrillationskurve von Schiller [patentierte Kurvenform (24)]. Bei dieser Version beträgt das Tastverhältnis, unabhängig vom Patientenwiderstand, 50 %. Die Sternchen markieren den mittleren Strom. Aufgrund des Tastverhältnisses von 50 %, verläuft diese Kurve für alle Patientenwiderstände in der Hälfte der Amplitude des Spitzenstroms. Dies ist genau die Kurve, die bezüglich der Auswirkungen auf das Herz mit den existierenden kontinuierlichen (nicht zerhackten) Kurven verglichen werden kann. Auch die zweite Version (Abb. 4) zeigen wir für eine Defibrillationsenergie von 150 J bei den drei gleichen Patientenwiderständen von 40 Ohm, 60 Ohm und 100 Ohm. Die Sternchen kennzeichnen wieder den mittleren Strom jedes Impuls-Pause-Zyklus und die Kurve, die man durch Verbinden der einzelnen Sternchen erhält, entspricht der Mittelstromkurve, die effektiv auf den Patienten wirkt. Bei einem Widerstand von 60 Ohm (Abb. 4b) sieht der Defibrillationsimpuls genauso aus wie der Impuls der ersten Version (5 khz und Tastverhältnis von 50%, also gleich lange Impulse und Pausen). Bei extremen Patientenwiderständen hingegen wird das Signal anders gesteuert. Bei einem geringen Widerstandswert von 40 Ohm (Abb. 4a), der zu einem höheren Spitzenstrom der einzelnen Impulse führt, erkennt man, dass die Abstände zwischen den Impulsen viel größer sind. Damit wird erreicht, dass die Schockenergie und der äquivalente mittlere Strom (Sternchen) gleich groß sind wie bei 60 Ohm, obwohl der Spitzenstrom der einzelnen Impulse höher ist. Als Folge dieser 4 von 27 A. CANSELL Biphasische Defibrillationsimpulse

5 Regelung verläuft die Kurve der Mittelwerte des Stroms in Abb. 4a nicht mehr auf der Hälfte der maximalen Amplitude, sondern etwa bei 1/3. (25-45)Ohm; E d =150 [J] I d[a]-(56-65)ohm; Ed=150 [J] (96-110)Ohm; E d =150 [J] time [ms] HF 100/200 ms Patientenwiderstand 40 W HF 100/100 ms Patientenwiderstand 60 W time [ms] time [ms] HF 150/50 ms Patientenwiderstand 100 W Abb. 4 a Abb. 4 b Abb. 4 c Abb. 4. Zweite Version der gepulsten Defibrillationskurve von Schiller. Das Tastverhältnis passt sich dem Patientenwiderstand an, so dass die Kurve der Mittelwerte des Stroms (Sternchen) trotz unterschiedlicher Widerstände auf konstanter Höhe gehalten wird. Auch die abgegebene Energie bleibt gleich (patentiertes Verfahren (7)). Bei einem höheren Widerstand von 100 Ohm (Abb. 4c), bei dem der Spitzenstrom der Einzelimpulse niedriger ist, erkennt man, dass die Impulse einerseits breiter sind und andererseits in kürzeren Abständen aufeinander folgen. Bildlich gesprochen kann man sagen, dass im Fall der Abb. 4c die Phase stärker aufgefüllt ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass trotz niedrigerem Spitzenstrom der Einzelimpulse Schockenergie und äquivalenter mittlerer Strom (Sternchen) genau so groß sind wie bei 60 Ohm, ohne dass die Phasendauer verlängert wird. Dies führt dazu, dass die Kurve des Mittelstroms nicht mehr auf der Höhe der halben Amplitude verläuft, sondern etwa auf ¾, wie in Abb. 4c gezeigt. Schließlich zeigt Abb. 4, dass die Kurven aus den Mittelwerten des Stroms (Sternchen) unabhängig vom Widerstandswert alle drei auf etwa der gleichen Höhe verlaufen (etwa bei 22 bis 23 A am Anfang der Phase 1). Wir haben in dieser Arbeit als Beispiel nur drei Widerstandswerte verwendet. Tatsächlich aber umfasst der Algorithmus, der derzeit in den Geräten implementiert ist, 7 Patientenwiderstandsbereiche zwischen 25 und 150 Ohm. Zum Zeitpunkt der Schockabgabe wird der tatsächliche Patientenwiderstand mit Hilfe des ersten Impulses gemessen und je nach ermitteltem Patientenwiderstand wählt das Gerät eines der gespeicherten Zerhackungsgesetze, so dass die Energie der Phase und die mittlere Stromstärke konstant bleiben (7). Zusammengefasst handelt es sich bei diesem Algorithmus um eine Regelung von Energie und mittlerem Strom, die an den Patienten unabhängig von seinem Widerstandswert abgegeben werden. Diese Regelung ist insoweit sehr interessant als sie ohne Veränderung der Phasendauern stattfindet, so dass physiologisch gesehen die Bedingungen für die Wirksamkeit und die Sicherheit unverändert bleiben. Man erhält auf diese Weise unabhängig vom Patientenwiderstand für die erste Phase, die die Wirksamkeit bestimmt, eine praktisch konstante Stromkurve (mittlerer Strom) sowie eine Phasendauer, die ebenfalls konstant ist und der für die Defibrillation physiologisch optimalen Dauer entspricht. KLINISCHE ERGEBNISSE AUS VOR- HOFKARDIOVERSIONEN MIT DEM BIPHASISCH GEPULSTEN IMPULS UND VERGLEICH MIT DEN ERGEBNISSEN EINES MONOPHASISCHEN IMPULSES HOHER ENERGIE Die klinischen Studien mit Vorhofkardioversionen, die mit dem biphasisch gepulsten Impuls Multipulse Biowave stattfanden, wurden von einem Team der Fa. Schiller unter Federführung von Dr. Elina TRENDAFI- LOVA am Zentrum für Herzkreislauferkrankungen in Sofia (Bulgarien) (8) und ebenso von einem Team unter Federführung von Dr. Stefano FUMAGALLI auf der Intensivstation der Abteilung für Geriatrie an der Universitätsklinik Florenz (9, 10) durchgeführt. Zusammenfassung der Studie aus Sofia (8): Vergleich eines biphasisch gepulsten Impulses mit einem herkömmlichen monophasischen Impuls bei Kardioversion von Vorhofflimmern und -flattern Ziel Überprüfung der Hypothese, dass ein biphasisch gepulster Impuls (HFB) im Rahmen einer Routinekardioversion Vorhofflimmern und flattern mit einer geringeren Energie rhythmisieren kann als ein monophasischer Impuls vom Typ einer gedämpften Sinuskurve (MDS). Methode Insgesamt umfasst die Studie 142 Patienten (einschließlich der Fälle, die nicht rhythmisiert werden konnten). Im Vorfeld der Studie wurden die Patientendaten der beiden Gruppen untersucht und verglichen und es wurden keine signifikanten Unterschiede festgestellt. Ergebnisse der Kardioversion (Abb. 5): Anteil Patienten, bei denen ein Sinusrhythmus hergestellt werden konnte (N schließt die Fälle ein, die nicht rhythmisiert werden konnten). 5 von 27 A. CANSELL Biphasische Defibrillationsimpulse

6 Die Grafik zeigt für die Gruppe, die mit dem monophasischen Impuls therapiert wurde (n = 68), eine mittlere Energie von 210,3 J für eine wirksame Kardioversion und für die Gruppe, die mit dem biphasischen Impuls behandelt wurde (n = 74), eine mittlere Energie von 96, 7 J für eine wirksame Kardioversion. Dieses Ergebnis ist signifikant (p < 0,001). Die Ergebnisse der Energien für eine wirksame Kardioversion aufgeschlüsselt nach Patienten mit Vorhofflimmern und Vorhofflattern sowie das Verhältnis der gewählten monophasischen und biphasischen Energien sind in Tabelle I zusammengefasst. Zusammenfassung der Ergebnisse zu Wirksamkeit und Sicherheit: Wirksamkeit Für alle Patienten, bei denen ein Sinusrhythmus wiederhergestellt werden konnte, lag die erforderliche Energie mit biphasischem Impuls bei 96,7 ± 40,9 J gegenüber 210,3± 82,4 J mit dem monophasischen Impuls: Verhältnis 2,17 (p < 0,0001). Für die Patienten mit Vorhofflattern, bei denen ein Sinusrhythmus wiederhergestellt werden konnte, lag die erforderliche Energie mit biphasischem Impuls bei 73 ± 36,6 J gegenüber 169,5 ± 86 J mit dem monophasischen Impuls: Verhältnis 2,32 (p < 0,0001). Für die Patienten mit Vorhofflimmern, bei denen ein Sinusrhythmus wiederhergestellt werden konnte, lag die erforderliche Energie mit biphasischem Impuls bei 111,4 ± 36,6 J gegenüber 233,3 ± 71,6 J mit dem monophasischen Impuls bei: Verhältnis 2,09 (p < 0,0001). Sicherheit Bei der Analyse der Auswirkungen in der Postdefibrillationsphase hat die Studie eine geringere Schädlichkeit des biphasisch gepulsten Impulses im Vergleich zum monophasischen Impuls gezeigt: Bei den mit dem biphasisch gepulsten Impuls therapierten Patienten traten wesentlich weniger ST- Veränderungen auf als bei den Patienten, die mit dem monophasischen Impuls defibrilliert wurden. Bei den mit dem biphasisch gepulsten Impuls therapierten Patienten traten wesentlich weniger AV- Blöcke auf als bei den Patienten, die mit dem monophasischen Impuls defibrilliert wurden. ERGEBNISSE DER FLORENZ-STUDIE Gleichstrom-Kardioversion im Fall von Vorhofflimmern und flattern bei älteren Patienten: Vergleich der Wirksamkeit eines biphasischen Impulses gegenüber einem monophasischen Impuls (9) (Abb. 6) Ziel Vergleich der Wirksamkeit eines biphasisch gepulsten Schocks (B-Def) mit der eines herkömmlichen monophasischen Schocks (M-Def) zur Kardioversion von Vorhofflimmern und -flattern bei älteren Patienten. Methoden Insgesamt wurden 66 Patienten [mittleres Alter 76 ± 8 Jahre (54 bis 91 Jahre), 64,6 % Männer] wegen Vorhofflimmern (85,1 %) bzw. Vorhofflattern (14,9 %) kardiovertiert. Die Zuordnung der Patienten zu den beiden Gruppen (biphasisch gepulst B-Def, n=40, 60,6 % und monophasisch M-Def, n=26, 39,4 %) erfolgte randomisiert. Die gewählte und abgegebene Energie, die dem in den Normen geforderten Patientenwiderstand von 50 Ohm entspricht, wurde für einen mittleren Patientenwiderstand von 83 Ohm umgerechnet. Ergebnisse Bei den jeweils maximalen Energiewerten wiesen beide Impulsarten eine ähnliche Wirksamkeit in der Wiederherstellung eines Sinusrhythmus auf (B-Def: 87,5 % im Vergleich zu M-Def: 92,3 %; p=0,695). Allerdings wurde mit B-Def im Vergleich zu M-Def (114,4 ± 41 J gegenüber 233 ± 96 J; p < 0,001) eine effiziente Kardioversion mit einem signifikant niedrigeren Energiewert (max. Joule) erzielt (Abb. 6). SCHLUSSFOLGERUNG B-Def und M-Def wiesen bei den jeweils maximalen Energiewerten eine vergleichbare Wirksamkeit in der Behandlung von Vorhofflimmern und flattern bei älteren Patienten auf, für B-Def allerdings mit signifikant niedrigeren Energien. Dies legt nahe, dass die Komplikationsrate bei einer Kardioversion geringer ist und das Verfahren im breiteren Rahmen angewendet werden kann. 6 von 27 A. CANSELL Biphasische Defibrillationsimpulse

7 Tabelle I: Energien für eine wirksame Kardioversion aufgeschlüsselt nach Patienten mit Vorhofflimmern und Vorhofflattern sowie das Verhältnis der verwendeten monophasischen und biphasischen Energien Alle rhythmisierten Patienten Monophasisch MDS N Mittel ±SD E MW [J] N Biphasisch gepulst HFB Mittel ±SD E HFB [J] E MDS E HFB ± ± * Flatter-Patienten ± ± * Flimmer-Patienten ± ± * * p< Efficacious cardioversions (%) BIPH. GEPULST HFB J N = 74 p< Delivered energy (J) MONOPHASISCH MDS J N = 68 Abb. 5. Ergebnisse der Vorhofkardioversionen aus Sofia (8). Vergleich der erforderlichen Energiewerte mit dem biphasisch gepulsten Impuls (mittlere Energie 96,7 J) gegenüber den erforderlichen Energiewerten mit dem herkömmlichen monophasischen Impuls (mittlere Energie 210,3 J). Effective cardioversions (%) BIPHASISCHER IMPULS ± 35 J N=40 MONOPHASISCHER IMPULS 233 ± 96 J N=26 10 P< Delivered energy (J) Abb. 6. Ergebnisse der Vorhofkardioversionen aus Florenz (8). Vergleich der erforderlichen Energiewerte mit dem biphasisch gepulsten Impuls (mittlere Energie 114,4 J) gegenüber den erforderlichen Energiewerten mit dem herkömmlichen monophasischen Impuls (mittlere Energie 233 J). Externe Kardioversion im Fall von Vorhofflimmern bei jungen und alten Patienten: Ergebnisse einer randomisierten Studie, die biphasische und monophasische Impulse vergleicht (10) (Abb. 7) Ziel Vergleich der Wirksamkeit eines biphasisch gepulsten Schocks (ECV_B) mit der eines herkömmlichen monophasischen Schocks (ECV_M) zur Kardioversion von Vorhofflimmern und -flattern bei jungen und alten Patienten. Abb. 7. Ergebnisse der Vorhofkardioversionen aus Florenz mit dem biphasisch gepulsten Impuls gegenüber dem herkömmlichen monophasischen Impuls mit Untersuchung des defibrillations-induzierten CPK und Myoglobins im Blut (10). Sowohl für CPK (linke Grafik) als auch für Myoglobin (rechte Grafik) ergeben sich signifikant höhere Messwerte nach Kardioversion mit dem monophasischen Schock (ECV-M: durchgezogene Linie) im Vergleich zu den Werten vor dem Schock, während nach dem biphasisch gepulsten Schock (ECV- B: gestrichelte Linie) keine signifikante Veränderung der Messwerte festgestellt werden kann. Methoden Insgesamt wurden 158 Patienten [mittleres Alter 74 ± 9 Jahre, 64,6 % Männer] wegen Vorhofflimmern bzw. Vorhofflattern kardiovertiert. Die Zuordnung der Patienten zu den beiden Gruppen (biphasisch gepulst ECV_B, n=84, 53,2 % und monophasisch ECV_M, 7 von 27 A. CANSELL Biphasische Defibrillationsimpulse

8 n=74, 46,8 %). erfolgte randomisiert. War die Kardioversion nicht erfolgreich, wurde zur jeweils anderen Impulsform gewechselt. Außerdem wurden die Patienten in zwei Altersgruppen aufgeteilt: < 75 Jahre (67 ± 7 Jahre) = 52,2 % und > 75 Jahre (81 ± 5 Jahre) = 47,8 %. Ergebnisse (Abb. 7) Die Wirksamkeit von ECV_B im Vergleich zu ECV_M vor (87 gegenüber 92 %, p=0,441) und nach (87 gegenüber 89 %, p=0,813) dem Wechsel zur jeweils anderen Impulsform war gleich. Nach dem Wechsel zum jeweils anderen Impuls hatten 151/158 (95,6 %) Patienten einen Sinusrhythmus erlangt. Die effektive Energie war mit dem Impuls ECV-B (126 ± 41 gegenüber 230 ± 99 J, p=0,001) niedriger. Nach ECV_M wurde ein stärkerer Anstieg der mit Hilfe von CPK und Myoglobin bestimmten Muskelschädigungen festgestellt (Abb. 7). In Bezug auf Schädigungen des Myokards wurden keine Unterschiede festgestellt. Es wurden keine Kurzzeitoder Langzeitkomplikationen beobachtet. Schlussfolgerung ECV_B (biphasisch gepulster Impuls) erweist sich als ein sicheres und wirksames Mittel zur Rhythmisierung von Vorhofflimmern bei allen Patienten. Dies gilt insbesondere für ältere Patienten, bei denen aufgrund der geringeren Körpermasse die Gefahr von Nekrosen und Verbrennungen erhöht ist. Allgemeine Schlussfolgerung über die Ergebnisse bezüglich Wirksamkeit und Sicherheit bei Vorhofkardioversion In den beiden Kardioversionsstudien aus Sofia und Florenz hat sich gezeigt, dass die Wirksamkeit des biphasisch gepulsten Impulses mit seinen signifikant geringeren Energien (etwa die Hälfte) praktisch gleich ist. Weniger schädigende Auswirkungen in der Postdefibrillationsphase: - signifikant weniger ST-Veränderungen bei der Patientengruppe mit biphasisch gepulstem Impuls gegenüber der Gruppe mit dem monophasischen Impuls - signifikant weniger Blöcke bei den Patienten mit biphasisch gepulstem Impuls gegenüber der Gruppe mit dem monophasischen Impuls - signifikant weniger freigesetztes CPK und Myoglobin bei der Patientengruppe mit biphasisch gepulstem Impuls gegenüber der Gruppe mit dem monophasischen Impuls Der biphasisch gepulste Impuls vereint somit eine signifikant geringere Energie mit einer signifikant geringeren Schädlichkeit. ERGEBNISSE PRÄKLINISCHER DE- FIBRILLATIONEN MIT DEM BIPHA- SISCH GEPULSTEN IMPULS Präklinische Ergebnisse aus zwei Zentren (Tabelle II) Methode Zwei Rettungsdienste (französische Feuerwehr und Deutsches Rotes Kreuz), die mit Halbautomaten mit dem biphasisch gepulsten Impuls Multipulse Biowave ausgerüstet waren, führten Erste Hilfe bei Patienten mit präklinischem Herzstillstand durch, der aus Kammerflimmern entstanden war: 8 von 27 A. CANSELL Biphasische Defibrillationsimpulse

9 Tabelle II: Gesamtergebnisse der präklinischen Defibrillation mit dem biphasisch gepulsten Impuls in zwei Zentren Nancy [Valance (11)] und Leipzig [Schlenk (12)]: Zeitraum der Studie VALANCE * SCHLENK ** 1. Feb bis 31. Jan Aug bis 31. Juli 2002 Patienten mit initialem Kammerflimmern Wirksame Defibrillation *** 23 (85,2 %) 14 (87,5 %) Rückkehr zu einem spontanen Kreislauf 12 (44,4 %) 10 (62,5 %) Krankenhausaufnahmerate 12 (44,4 %) 6 (37,5 %) Krankenhausentlassungsrate 6 (22,2 %) 4 (25 %) Überlebende Patienten ohne Folgeschäden 5 (18,5 %) 4 (25 %) Zeit zwischen Notruf und Einsatz des Halbautomaten 3 bis 12 min 2 bis 18 min Anteil HLW durch Anwesende 4,8 % (HLW durch Anwesende) * Feuerwehr des Departement "Meurthe et Moselle" - SDIS Nancy Frankreich [11] ** Deutsches Rotes Kreuz, Leipzig Leipzig Deutschland [12] 17 % (nur Erste Hilfe, Prozentsatz HLW durch Anwesende unbekannt) ***Eine wirksame Defibrillation wird definiert als die Überführung von Kammerflimmern für 5 s in einen beliebigen anderen Rhythmus oder in eine Asystolie (diese Definition wird derzeit in den einschlägigen Studien verwendet). In den obigen Ergebnissen sind Patienten mit mehreren Rezidiven auch in der Gruppe wirksame Defibrillation erfasst. Tabelle III: Vergleich der Gesamtergebnisse von VALANCE (11) und SCHLENK (12) mit der biphasisch gepulsten Impulskurve und der Ergebnisse von JOST et al (13) mit der monophasischen Impulskurve Patienten mit initialem Kammerflimmern Erfolgreich defibrillierte Patienten Rückkehr zu einem spontanen Kreislauf Biphasisch gepulste Kurve von SCHILLER Monophasischer Impuls (200 bis 360 J) Gesamtergebnisse von VALANCE [11] und SCHLENK [12] JOST et al.[13] (86 %)? 22 (51 %) 36 (22,5% ) Krankenhausaufnahmerate 18 (42 %) 29 (18 %) Krankenhausentlassungsrate 10 (23 %) 17 (10,6 %) Überlebende Patienten ohne Folgeschäden Zeit zwischen Notruf und Einsatz des Halbautomaten 9 (21 %) 13 (8,2 %) 2 bis 18 min 9,5 Anteil HLW durch Anwesende VALANCE: 4,8 %; SCHLENK:? (< 17 %)? < 10 % In Tabelle III vergleichen wir die Gesamtergebnisse von VALANCE (11) + SCHLENK (12) mit den Ergebnissen von JOST (13) mit einem monophasischen Halbautomaten. Kommentare (Tabelle III): In diesen beiden Studien wurden die unterschiedlichen Begleitumstände der jeweiligen Patientengruppen nicht verglichen. Darüber hinaus liegt die Anzahl Patienten der Studien von VALANCE und SCHLENK um einiges unter der von JOST und die Ergebnisse der Studien von VALANCE und SCHLENK wurden nicht statistisch ausgewertet. Der obige Vergleich ist daher nur von eingeschränktem Wert. Dennoch kann man davon ausgehen, dass die wesentlichen Bedingungen der Intervention ähnlich sind. 9 von 27 A. CANSELL Biphasische Defibrillationsimpulse

10 Tabelle IV: Vergleich der Ergebnisse von VALANCE (11) mit der biphasisch gepulsten Impulskurve und den Ergebnissen von VAN ALEM et al (14) mit der biphasischen Impulskurve hoher Energie VALANCE [11] (biphasisch gepulst) A.P. VAN ALEM et al. [14] Biphasischer Defibrillator, hohe Energie Patienten mit initialem Kammerflimmern Terminierung des Kammerflimmerns 5 s nach dem Schock Wirksamer Schock (Terminierung des Kammerflimmerns nach dem ersten Schock und Rückkehr zu einem organisierten Rhythmus in der ersten Minute nach dem Schock mit mindestens zwei Komplexen, die in einem Abstand von weniger als 5 s auftreten) Wirksame Defibrillation: einschließlich rezidivierendem Kammerflimmern, das mehr als einmal defibrilliert wurde 23 (85,2 %) 50 (98 %) 35 (69 %) Rückkehr zu einem spontanen Kreislauf 12 (44,4 %) 31 (61 %) Krankenhausaufnahmerate 12 (44,4 %) 20 (40 %) Krankenhausentlassungsrate 6 (22,2 %) 7 (14 %) Überlebende Patienten ohne Folgeschäden 5 (18,5 %)? Zeit zwischen Notruf und Einsatz des Halbautomaten 3 bis 12 min 3 bis 15 min Anteil HLW durch Anwesende 4,8 % 26 (51 %) In Tabelle IV vergleichen wir die obigen Ergebnisse von VALANCE (11), die mit dem biphasisch gepulsten Impuls erzielt wurden, mit denen von VAN ALEM et al (14), die eine andere biphasische Impulsform mit hoher Energie verwendeten. Kommentare (Tabelle IV): Die obigen Vergleiche sind mit Vorsicht zu betrachten, denn die Rettungsdienste sind unterschiedlich organisiert, einige der Patienten erhielten HLW durch Anwesende, andere wiederum nicht, etc. Darüber hinaus bestehen Unterschiede in einigen Definitionen (z. B. wirksame Defibrillation ). Schlussfolgerung über unsere obigen Ergebnisse der präklinischen Defibrillation: unsere Ergebnisse der präklinischen Defibrillation, die wir zuvor erläutert haben, zeigen recht interessante Prozentzahlen für wirksame Defibrillationen (im herkömmlichen Sinn), für das Wiederherstellen eines spontanen Kreislaufs und für die Krankenhausentlassung, insbesondere im Hinblick auf Patienten ohne Spätfolgen, und dies trotz relativ langer therapiefreier Intervalle und eines sehr geringen Prozentsatzes an HLW durch Anwesende. DISKUSSION Relevanz und Nutzen von Kardioversionsstudien für die Validierung der Wirksamkeit und Sicherheit eines Defibrillationsimpulses im Hinblick auf seine Anwendung in der präklinischen Defibrillation Die meisten der heute auf dem Markt befindlichen Defibrillationsimpulsformen wurden anhand von Studien im EP-Labor validiert (15-18). Nach unserer Überzeugung ist diese Art der Validierung für eine Anwendung in der Reanimation eines außerklinischen Herzstillstands weder hinreichend relevant noch repräsentativ. Wir haben im Gegensatz dazu belegt, dass die Validierung der Charakteristiken eines Defibrillationsimpulses für eine derartige Anwendung wesentlich besser anhand von Kardioversionsstudien möglich ist, wie wir sie durchgeführt haben. Es lässt sich in der Tat aufzeigen, dass das Vorhofflimmern viel mehr Ähnlichkeiten mit dem Kammerflimmern eines präklinischen Herzstillstands hat als das Kammerflimmern im EP-Labor, das elektrisch induziert und für 10 s aufrechterhalten wird. Wir werden diese Aussagen im Folgenden veranschaulichen: 10 von 27 A. CANSELL Biphasische Defibrillationsimpulse

11 Kammerflimmern und Kammerdefibrillation im EP-Labor im Vergleich zu Kammerflimmern und Kammerdefibrillation im präklinischen Bereich Induktion Kammerflimmern, das im EP-Labor erforscht wird, ist elektrisch induziert. Nun hat OUYANG (19) bereits 1981 gezeigt, dass für die monophasische Defibrillation eines spontanen Kammerflimmerns, das durch Ischämie entsteht, doppelt so viel Energie erforderlich ist wie für das Kammerflimmern, das künstlich (elektrisch) induziert wird hat KILLINGSWORTH (20) eine ähnliche Feststellung für die biphasische Defibrillation getroffen. Er stellte fest, dass spontanes Kammerflimmern 2 bis 3 Mal so viel Energie erfordert wie künstlich (elektrisch) induziertes Kammerflimmern. Dass es relativ einfach ist, elektrisch verursachtes Flimmern zu defibrillieren, liegt wahrscheinlich daran, dass die so hervorgerufene Rhythmusstörung eher einer rein elektrischen Entgleisung entspricht als physiologischen Veränderungen des Myokards. Im Fall von außerklinischem Kammerflimmern liegt der natürliche Auslösemechanismus in erster Linie in physiologischen Veränderungen, die mit veränderten Reizleitungsgeschwindigkeiten und Refraktärzeiten einhergehen. Das Flimmern ist somit wesentlich hartnäckiger und schwieriger zu beherrschen. Dauer des Flimmerzustands Die übliche Dauer des Kammerflimmerns im EP-Labor entspricht einem Herzstillstand von 10 s. Diese Dauer ist natürlich viel zu kurz, als dass eine Ischämie oder physiologische Veränderungen entstehen könnten. In der außerklinischen Reanimation hingegen dauert der Herzstillstand mindestens einige Minuten an und in dieser Zeit kann ein ischämischer Zustand eintreten. Daraus ergibt sich, dass in der außerklinischen Defibrillation dann entweder höhere Energien nötig sind, wenn herkömmliche monophasische Schocks verwendet werden, oder es müssen effizientere Schocks eingesetzt werden, die mit niedrigen Energien auskommen. Die Erfahrung (ebenso wie die vorliegende Studie) hat gezeigt, dass letztere wesentlich günstiger sind (1, 2, 21). Dies lässt sich eventuell damit erklären, dass die hohen Energien höchstwahrscheinlich schädigende Auswirkungen auf das Myokard haben, insbesondere wenn es ischämisch ist (3, 4). Denn wie wir später sehen werden, verringern diese schädigenden Auswirkungen die Anzahl erfolgreicher Reanimationen. Vorhofflimmern und Vorhofdefibrillation im Vergleich zu präklinischem Flimmern/Defibrillieren Induktion Vorhofflimmern entsteht durch natürliche Ursachen analog zum Kammerflimmern (jedoch nicht auf die gleiche Weise). Wird Flimmern durch eine natürliche Ursache hervorgerufen, bedeutet dies, dass das beteiligte Myokardgewebe eine natürliche Tendenz hat, den Flimmerzustand aufrecht zu erhalten bzw. ihn erneut auszulösen. Das veränderte Gewebe kann so entweder eine verminderte Reizleitungsgeschwindigkeit oder eine verkürzte Refraktärzeit der Zellen aufweisen (3, 4). Dies spiegelt sich darin wieder, dass entweder die Reentry-Schleifen leichter entstehen und in Gang gehalten werden können, was wiederum dazu führt, dass sie schwerer zu unterbrechen sind, oder dass die Schleifen unmittelbar nach dem Schock wieder entstehen und somit die Defibrillation fehlschlägt. Es ist zu bemerken, dass diese Veränderungen des Gewebes unterschiedliche Ätiologien haben können. Beim außerklinischen Flimmern können derartige Veränderungen der Reizleitungsgeschwindigkeit und/oder der Refraktärzeiten durch einen allgemein schlechten Zustand des Herzens (Ischämie) hervorgerufen werden, durch Medikation oder durch einen alten Infarkt, in dessen Randbezirken sich arrhythmogenes Gewebe befindet (verminderte Reizleitungsgeschwindigkeit). Im Fall von Vorhofflimmern, ist höchstwahrscheinlich fibröses und atrophiertes Gewebe, das u. U. gleichzeitig ischämisch und/oder anoxisch ist, aufgrund seiner Fortleitungs- und Erregungseigenschaften und je nach Größe der Vorhöfe die Ursache für das Entstehen und Andauern des Flimmerzustands (22). Dauer des Flimmerzustands Beim präklinischen Kammerflimmern wie auch beim Vorhofflimmern führt die relativ lange (präklinisches Kammerflimmern) bzw. sehr lange (Vorhofflimmern) Dauer dazu, dass die Gewebsänderungen sich fest etablieren können. Beide Fälle sind deshalb schwieriger zu defibrillieren. Im besonderen Fall des lang andauernden Vorhofflimmerns hat das Flimmern selbst schädigende Auswirkungen auf das Vorhofgewebe. Als Folge davon ist entweder die Refraktärzeit der Zellen verkürzt oder inhomogen oder es entstehen multiple ektope Reizzentren im fibrösen Gewebe, das sich anstelle des normalen Gewebes bildet (22). Diese Bedingungen, die eine Kardioversion erschweren, sind ähnlicher Natur wie die Bedingungen, die die Gewebsänderungen im Ventrikel während eines präklinischen Herzstillstands verursachen, der sich aus Kammerflimmern von relativ langer Dauer entwickelt. Aus dem Gesagten ergibt sich, dass Vorhofflimmern viel stärker dem Kammerflimmern des präklinischen Herzstillstands ähnelt als dem Kammerflimmern, das im EP-Labor elektrisch induziert und 10 s aufrechterhalten wird. Nutzen der Studien über Vorhofflimmern für die Evaluierung der WIRKSAMKEIT eines Schocks Die Arbeiten über Vorhofkardioversion bestehen aus vollständig und umfassend kontrollierten Studien, aus denen genaue, zuverlässige und statistisch signifikante Vergleiche abgeleitet werden können, z.b. über zwei Kurventypen mit mehr oder weniger hoher Energie. Die Homogenität der Studienpopulation der untersuchten 11 von 27 A. CANSELL Biphasische Defibrillationsimpulse

12 Impulse kann leicht hinsichtlich der medizinischen Daten, die über die Defibrillationsparameter hinausgehen, verifiziert werden, so dass sich signifikante Werte ergeben. Solche kontrollierten Studien an ebenfalls kontrollierten und somit homogenen Patientengruppen sind im Rahmen einer außerklinischen Notfallreanimation völlig unmöglich. Darüber hinaus ist die Ursache des Herzstillstands in der Reanimation häufig unbekannt bzw. sie ist bei fast jedem Patienten anders. Ebenso sind die Begleitumstände des Eingriffs (Zeit zwischen Notruf und Einsatz des Defibrillators, HLW durch Anwesende, etc.) von Fall zu Fall sehr verschieden. Darüber hinaus sind die Behandlungsalgorithmen mit Schocks zunehmender Stärke, die bei Werten unterhalb der Defibrillationsschwelle beginnen, aus ethischen Gründen beim Herzstillstand aufgrund der Dringlichkeit nicht anwendbar.bei der Defibrillation im Notfall kann demnach nicht in der gleichen Weise vorgegangen werden wie bei der systematischen Kardioversion (wie auch bei allen experimentellen Defibrillationen), nämlich die Defibrillationsschwelle herauszufinden, die der beste Indikator für die Wirksamkeit eines Defibrillationsimpulses ist. Dies wiederum ist bei der Kardioversion möglich. Vorteile der klinischen Studienbedingungen der Vorhofdefibrillation gegenüber den Studienbedingungen in der präklinischen Reanimation für eine signifikante Evaluierung der SICHERHEIT eines Defibrillationsimpulses Anhand klinischer Untersuchungen mittels Kardioversion kann die Sicherheit eines Defibrillationsimpulses besser evaluiert werden, da allein die Auswirkungen des Schocks analysiert werden und somit eine objektivere Evaluierung der von der elektrischen Energie verursachten Schäden am Herzen möglich ist. Werden also Defibrillationsimpulse auf die flimmernden Vorhöfe abgegeben, erhalten zum gleichen Zeitpunkt die Kammern die gleiche Energiemenge, die sogar noch um einiges höher sein kann als bei der Rhythmisierung des Kammerflimmerns (8, 9, 23). Unter diesen Bedingungen können leicht und auf völlig kontrollierte Weise die Auswirkungen des Schocks auf das Herz und insbesondere auf die Kammern festgestellt werden. Das Wesentliche dieser Untersuchungen besteht nämlich darin, dass die Ventrikel meist keine wesentlichen pathologischen Veränderungen aufweisen und während der Schockbehandlung normal weiterschlagen. Man kann somit auf diese Weise objektiv und sehr präzise feststellen, welche Auswirkungen der Schock auf die Ventrikel hat ST-Strecken-Veränderungen, Verletzungskurven, alle Arten von Blöcken und stunning (Sideration), Postdefibrillationsarrhythmien, mehr oder minder schwere iatrogene Tachykardien, ohne dass andere Phänomene diese Beobachtungen stören (mit Ausnahme jedoch des speziellen Falles eines Kammerflimmerns, das von einem Defibrillationsschock unterhalb des Schwellwertes ausgelöst würde, der irrtümlich auf die T-Welle träfe: ein solcher Fall würde jedoch problemlos erkannt und von der Analyse ausgeschlossen). In der präklinischen Defibrillation hingegen können derartige Auswirkungen des Schocks nicht objektiv untersucht werden, da sie von den dominanteren Auswirkungen des ventrikulären Herzstillstands überdeckt würden. In der präklinischen Reanimation wird man sich über die effektiven Auswirkungen eines Schocks nie mit Sicherheit im Klaren sein können. Es sind nun aber genau diese schädigenden Auswirkungen der Schocks, die den Ausgang der Reanimation sehr in Frage stellen können. Diese schädigenden Auswirkungen verstärken sich höchstwahrscheinlich mit zunehmendem Ischämiegrad des Herzens und treten noch mehr in Erscheinung, wenn sie sich nach multiplen Schocks akkumulieren (siehe unten), so dass es niemals möglich sein wird, sie unter diesen Umständen am Menschen nachzuweisen. Sieht man sich also mit einem fehlgeschlagenen Reanimationsversuch eines Herzstillstands nach Kammerflimmern konfrontiert, wird nie festzustellen sein, inwiefern der elektrische Schock dafür die Ursache war. Um diese Frage abschließend zu beantworten: die Beurteilung der Sicherheit eines Defibrillationsimpulses durch alleiniges Betrachten der Auswirkungen des Schocks auf das Herz durch Untersuchen der Kardioversion von Vorhofflimmern, wie wir es durchgeführt haben, liefert signifikante Ergebnisse über die Sicherheit dieses Impulses für seine Anwendung in der präklinischen Defibrillation. Hingegen ist es schwer, wenn nicht gar unmöglich, den direkten Nachweis dieser Sicherheit im Rahmen der präklinischen Reanimationen zu erbringen. KRITERIEN DER WIRKSAMKEIT UND SICHERHEIT EINES BIPHASISCHEN DEFIBRILLATIONSIMPULSES EIN- FLUSS AUF DIE ÜBERLEBENSCHAN- CEN Unter Berücksichtigung der physiologischen Gesetze der Defibrillation im Zusammenhang mit den obigen klinischen Ergebnissen der Vorhofdefibrillation (im Zusammenhang mit obigen Kommentaren) sowie der präklinischen Kammerdefibrillation sehen wir unsere Anfangshypothese bestätigt, nach der gute Bedingungen für Wirksamkeit und Sicherheit von Defibrillationen in der präklinischen Reanimation und gute Überlebenschancen, insbesondere bei Herzstillstand von relativ langer Dauer und beim ischämischen Herzen, nur dann erwartet werden können, wenn die Impulse bei niedriger Energie eine hohe Wirksamkeit aufweisen. Ein Defibrillationsimpuls entspricht diesen Grundsätzen nur, wenn er die drei folgenden Bedingungen erfüllt: 1. Er muss in der ersten Phase eines biphasischen Impulses (dies ist die Phase, die die Defibrillation bewirkt) einen ausreichend hohen Strom für eine bestimmte, physiologisch optimale Dauer liefern (3-5, 7, 24-35). 12 von 27 A. CANSELL Biphasische Defibrillationsimpulse

13 2. Er muss mit optimalen Parametern für die zweite Phase den Zustand der Defibrillation aufrechterhalten (36). 3. Er muss mit einer möglichst niedrigen Energie, die gleichzeitig eine hohe Effizienz aufweist, defibrillieren (hierzu muss die Defibrillationsschwelle bei der niedrigstmöglichen Energie liegen). Von diesen dreien ist die erste Bedingung die universelle und wichtigste, da hiervon die Wirksamkeit und Sicherheit der Defibrillation grundsätzlich abhängt. Diese erste Bedingung, nach der der Strom die Defibrillation bewirkt und nach der für eine Defibrillation der Strom einen bestimmten Schwellwert überschreiten muss, basiert auf den elektrophysiologischen Gesetzen der Defibrillation, die wiederum auf die Gesetze der Stimulation des Herzens zurückgehen, die uns seit über 100 Jahren bekannt sind. Das Weiss sche Gesetz (1901) (6), das Tacker und Geddes (1980) (29) wieder aufgenommen haben, ergibt (Abb. 8) Intensitäts-Zeit-Kurven für den Strom, die Energie und die Ladung eines rechteckigen Stimulationsimpulses. Die Stromkurve (Abb. 8) zeigt, dass der Strom sinkt, wenn die Impulsdauer verlängert wird und sich einer Asymptote annähert (b), die man Rheobase nennt. Die Impulsdauer, bei der der Strom die doppelte Rheobase beträgt, ist die Chronaxie. Die Begriffe Rheobase und Chronaxie" wurden von Lapicque (1909) (37) eingeführt. Die Energiekurve erreicht bei einer bestimmten Impulsdauer ein Minimum. Verschiedene Autoren bedienten sich dieser Gesetzmäßigkeiten, die für die Stimulation des Herzens eingeführt wurden, und wiesen nach, dass sie sich auf ideale Weise auf die Defibrillation des Herzens anwenden lassen (26, 29, 38). Diese Autoren stellten folgendes fest: Die Defibrillation beruht darauf, dass eine ausreichende Stromdichte für einen bestimmten Zeitraum appliziert wird. Wir können hier als Beispiel die Bedingung zitieren, die von Tacker und Geddes (29) aufgestellt wurde: "adequate myocardial current density for an adequate time". Die Energiekurve, die je nach Impulsbreite erforderlich ist, erreicht bei einer bestimmten Impulsdauer ein Minimum. Koning (26) hat aufgezeigt (Abb. 9), dass die minimale Energie bei einer Impulsdauer von etwa 4 bis 5 ms erreicht wird. Diese optimale Impulsdauer wurde ebenfalls von Irnich bestätigt (28). Die optimale Impulsdauer entspricht im Großen und Ganzen der Chronaxie: Kroll (1993) (38). Abb. 8. Intensitäts-Zeit-Kurve für Strom, Energie und Ladung [adaptiert von Tacker WA und Geddes LA, 1980 (29)]. Man sieht, dass die Energiekurve bei einer bestimmten Dauer ein Minimum erreicht. Um mit einem Minimum an Energie defibrillieren u können, muss man einen Impuls verwenden (monophasisch oder 1. Phase eines biphasischen) mit einer Dauer von 4 bis 5 ms. ENERGIE ms Energieminimum bei 4-5 ms Abb. 9. Experimentell ermittelte Kurve, die die für eine Defibrillation erforderliche Energiemenge in Abhängigkeit der verwendeten Impulsdauer aufzeigt [nach Koning et al, 1975 (26)]. Man sieht, dass die Energiekurve bei einer Impulsdauer von etwa 4 bis 5 ms ein Minimum erreicht. Es überrascht, dass heutzutage immer noch bezweifelt wird, dass der Strom die Defibrillation bewirkt und dass daher eine bestimmte Stromstärke erforderlich ist. Diejenigen, die diese Ansicht äußern, geben vor, dass der Strom so niedrig wie möglich gehalten werden muss, um Schädigungen zu vermeiden. Die gleichen Personen behaupten, dass die Energie die Defibrillation bewirkt und sie daher möglichst hoch sein muss. Diese unterschiedlichen Positionen im Hinblick auf die allgemein anerkannte Sachlage sind keineswegs harmlos, weil sie einerseits die Anwender zweifeln lassen, die die verfügbaren Informationen nicht überprüfen können, und andererseits die Existenzberechtigung der Impulsformen verteidigen, deren Wirksamkeit und Sicherheit in einigen Fällen unzureichend, wenn nicht sogar gefährlich ist. Ein größeres Problem besteht darin, dass in der präklinischen Reanimation diese Eigenschaften zum großen Teil von den verschiedenen Faktoren, die mit einem Herzstillstand einhergehen, überdeckt werden. Daher müssen diese Positionen im Kontext der physiologischen Grundprinzipien der Defibrillation und der im Bereich der experimentellen und klinischen Defibrillation gewonnenen Erfahrungen gründlich untersucht und evaluiert werden. 13 von 27 A. CANSELL Biphasische Defibrillationsimpulse

14 Muss die Stromstärke so niedrig wie möglich gehalten werden, um nicht schädlich zu sein? Wenn der Strom nicht die Erregungsschwelle der Zellen und Fasern erreicht, findet keine Defibrillation statt! Doch damit nicht genug, der Strom muss diesen Schwellwert, die so genannte Defibrillationsschwelle, sogar noch um einiges überschreiten, damit alle Teile des Myokards erregt werden. Sind nämlich einige Teile nicht hinreichend erregt, breitet sich das Flimmern wieder über den Rest des Myokards aus und damit ist die Defibrillation erfolglos. damit noch ausreichend Strom durch das Herz fließt, wenn die Elektroden nicht optimal auf dem Thorax appliziert sind und daher ein geringerer Stromanteil das Herz erreicht, als bei normaler Elektrodenposition. Kann der Strom schädigen? Im Prinzip: ja. Wie alle Dinge, so hat auch jeder Parameter einzeln betrachtet zwangsläufig einen Grenzwert, an dem seine Schädlichkeit beginnt. Die Frage, die man sich stellen muss, lautet, ob in der jeweiligen Anwendung diese Grenze erreicht wird. Ist dies nicht der Fall, sollte der Sicherheitsfaktor bestimmt werden. Diese Überprüfung kann auf zwei Arten geschehen: 1. Nach den Arbeiten von Jones und Jones (32), die mit Hilfe von Rechteckimpulsen (nicht zerhackt) unterschiedlicher Dauer (0,5 ms bis 40 ms) im Labor die schädigenden Auswirkungen elektrischer Felder auf Herzzellen studiert haben: Postdefibrillationsarrhythmien in den Zellen, insbesondere eine Unterbrechung der Zellaktivität für einen bestimmten Zeitraum. In ihren Experimenten bestimmten Jones und Jones für jede Impulsdauer zunächst das elektrische Feld, das in der Lage ist, die Zellen zu erregen (und zu defibrillieren). Danach erhöhten sie die Feldstärke bis zum Auftreten von Arrhythmie und Stillstand, deren Dauer gemessen wurde. Die Ergebnisse sehen z.b. so aus, dass für einen Impuls von 5 ms ein elektrisches Feld von 3 V/m eine Erregung hervorrief, und bei einem Feld von 50 V/m die ersten Extrasystolen auftraten (32). Das Verhältnis zwischen der Feldstärke der Schädlichkeit und der Feldstärke der Wirksamkeit, nennen die Autoren den "Sicherheitsfaktor". In unserem Beispiel mit dem 5-ms-Impuls beträgt dieser Sicherheitsfaktor demnach 50/3 = 16,66. Insgesamt haben Jones und Jones nachgewiesen, dass der höchste Sicherheitsfaktor gerade bei einer Impulsdauer von 5 ms erreicht wird. Diese Dauer empfehlen sie daher auch ausdrücklich für einen Defibrillationsimpuls (monophasischer Impuls oder erste Phase des biphasischen Impulses). Diese Dauer entspricht der ersten Phase (die die Defibrillation bewirkt) des biphasisch gepulsten Impulses (je nach Gerät zwischen 4 und 5 m). 2. Nach den Arbeiten von Babbs et al (40), die nach den Verfahren für pharmazeutische Produkte die "Sicherheitsmarge" für den Strom (in A/kg) in der externen Defibrillation bestimmt haben, und zwar zwischen der "mittleren toxischen Dosis" (TD50), die Schädigungen am Myokard hervorruft, und der therapeutischen Dosis, der "mittleren wirksamen Dosis" (ED50), die für eine Defibrillation erforderlich ist. Unsere Überprüfung bestand darin, die Sicherheitsmarge zwischen der von Babbs et al bestimmten mittleren toxischen Dosis (TD50) zu berechnen und der mittleren wirksamen Dosis (ED50) des biphasisch gepulsten Impulses, die im Rahmen von präklinischen Reanimationen bestimmt wurde, bei denen dieser Impulstyp zum Einsatz kam: mittlere wirksame Dosis (ED50) nach Babbs et al (40): 0,24 A/kg mittlere toxische Dosis (TD50) des biphasisch gepulsten Impulses, der für die präklinische Defibrillation ermittelt wurde: 5,8 A/kg Daraus ergibt sich ein Sicherheitsfaktor bzw. eine Sicherheitsmarge von 5,8/0,24 = 24,16. Abschließend lässt sich zum Thema Schädlichkeitsgrenze des Stroms des biphasisch gepulsten Impulses sagen, dass der Sicherheitsfaktor zwischen schädlicher und therapeutischer Dosis für die herkömmlichen (nicht zerhackten) Impulse über 16 liegt und für die biphasisch gepulsten (zerhackten) Impulse über 24. Als Antwort auf die Frage eines eventuellen Risikos durch den Strom ist daran zu denken, dass der Strom der alleinige Faktor für die Wirksamkeit ist und notwendig für die Defibrillation. Die Regel aufzustellen, dass der Strom so niedrig wie möglich gehalten werden muss, ist daher vernunftwidrig und absurd, da sie eine Defibrillation selbst mit einer Energie von etwa 500 J (siehe folgendes Beispiel) unmöglich macht. Der Strom muss eine ausreichende Stärke erreichen, so dass die Schwelle der Erregbarkeit überschritten wird, und er muss diesen Wert sogar noch überschreiten, damit alle Bereiche des Myokards erregt und Verluste aufgrund schlechter Elektrodenapplikation ausgeglichen werden. Zusätzlich muss er während einer Dauer appliziert werden, die der Erregbarkeitszeit der Zellen entspricht. Was die Stromstärke für die Defibrillation und insbesondere den hier besprochenen biphasisch gepulsten Impuls angeht, so gibt es keine Schädlichkeit, da die Schädlichkeitsgrenze weit außerhalb der verwendeten Ströme liegt (der Sicherheitsfaktor zwischen den verwendeten Strömen und den potenziell schädlichen Strömen liegt für diesen Impuls über 24). Ist die Energie an sich ein Faktor für die Wirksamkeit? Wie oben erwähnt, haben zahlreiche Autoren (23, 26, 29, 33, 39) aufgezeigt, dass die Kurve der für einen Defibrillationsimpuls abgegebenen Energie bei einer bestimmten Impulsdauer ein Minimum erreicht (Abb. 9). Als Folge daraus ergibt sich, dass bei einer kürzeren oder längeren Impulsdauer die für eine Defibrillation erforderliche Energie zunimmt. Anders ausgedrückt ist die minimale Energie, die bei einer bestimmten Impulsdauer wirksam war, dann 14 von 27 A. CANSELL Biphasische Defibrillationsimpulse

15 nicht mehr wirksam. Wir stellen also somit wieder fest, dass die Höhe der Energie an und für sich nicht zur Wirksamkeit beiträgt, denn einmal ist diese E- nergiemenge wirksam, ein andermal wiederum nicht. Die Frage, ob die Energie ein Faktor für die Wirksamkeit ist, lässt sich durch eine einfache Demonstration beantworten. Wir betrachten dazu den Impuls nur unter dem Aspekt der Energie und achten nicht darauf, ob der Strom den Schwellwert erreicht oder nicht. Nehmen wir also einen Impuls mit einem E- nergiewert, der selbst höher ist, als die in der Praxis angewandten Werte: 500 J. Wenn es wahr wäre, dass schon allein die Energie die Effizienz ausmacht, müsste ein solcher Impuls in jedem Fall eine Defibrillation bewirken können. Nehmen wir für unser Beispiel einen Impuls mit einer Spannung von 500 V, einem Strom von 2 A und einer Dauer von 0,5 s. Wir errechnen hierfür eine Energie von 500 J: U I t = (500 V) (2 A) (0,5 s) = 500 J Der Impuls gibt also eine Energie von 500 J ab, kann aber dennoch keine Defibrillation auslösen, da der Strom von 2 A weit unter dem Wert liegt, der bei externer Applikation defibrillieren kann. Und wenn 500 J stets eine Defibrillation bewirken könnten, würde es ausreichen, eine Batterie von 12 V an einen Patienten (86,4 Ohm) für 5 min (300 s) anzuschließen. Dies ergibt: U I t = U (U/R) t = (U 2 /R) t = (122/86,4) 300 = 500 J Diese Beispiele verdeutlichen die Tatsache, dass die Energie allein keineswegs die Wirksamkeit eines Impulses ausmacht. Ist die Energie schädigend? Zahlreiche Autoren haben die Schädlichkeit des Faktors Energie eines Defibrillationsimpulses untersucht (24, 31, 41-45). Diese Autoren haben auf die Schäden hingewiesen, die die Energie ab einem bestimmten Niveau regelmäßig verursacht. Die Schäden schlagen sich in mehr oder wenig starken Veränderungen und Läsionen des Myokards nieder und sind nach dem Schock zunächst an ST-Veränderungen ( Verletzungskurven ) zu erkennen, an AV-Blöcken und in einem späteren Stadium an Asystolie und iatrogenem Kammerflimmern, das nicht durch Defibrillation terminiert werden kann (44). Der Faktor Energie ist damit ganz eindeutig schädigend. Anders als beim Strom, wo das schädliche Niveau mit einem Faktor von 16 bzw. 24 über dem für die Defibrillation notwendigen Niveau liegt, haben wir bei der Energie das schwerwiegende Problem, dass der schädliche Bereich innerhalb der Energiewerte liegt, die normalerweise für eine Defibrillation verwendet werden. Dies gilt insbesondere für die hohen Energiewerte (über 200 J) und für vulnerable Herzen im Zustand der Ischämie. Diese Problematik wird noch wesentlich verstärkt, wenn ein Patient mehrere aufeinander folgende Schocks erhält. Diese Frage der Schädlichkeit von Energie ist so wichtig und bedeutsam für den Ausgang einer Reanimation, dass wir sie noch weiter verfolgen werden. In Anbetracht dieser Überlegungen können wir uns kurz auf die Intensitäts-Zeit-Kurve (Abb. 8) (29) zurückbesinnen und auf der Basis der theoretischen Grundlagen die Vorteile für eine Defibrillation bewerten, die sich ergäben, wenn einmal der Faktor Strom und zum anderen der Faktor Energie bevorzugt würde. Die Tatsache, dass für eine bestimmte Wirksamkeit der Strom mit zunehmender Impulsdauer sinkt, könnte dazu führen, dass man diese Erkenntnis in Form einer Verlängerung des Impulses umsetzt. Sobald man sich aber von diesem Punkt der geringsten Energie entfernt, steigt die notwendige Energie sehr stark an (viel stärker als der Strom abnimmt). In Anbetracht des oben Gesagten wissen wir nun aber, dass der Sicherheitsfaktor des Stroms, der bei der Defibrillation Anwendung findet, über 16 liegt, während es für Energien von 200 J oder darüber praktisch keinen gibt, da in einigen Fällen bereits diese Energien schädigend sind. Folglich zieht der kleine Vorteil eines geringfügig niedrigeren Stroms, den man durch Verlängern des Impulses über den optimalen Wert hinaus erreichen würde, durch den Anstieg der Energie ein unverhältnismäßig höheres Risiko nach sich. Bevor wir nun die Kriterien eines Defibrillationsimpulses genauer definieren und besprechen, möchten wir unsere Stellungnahme zur Frage der Wirksamkeit und Sicherheit im Hinblick auf die Faktoren Strom und Energie und zur entfachten Kontroverse abschließen. Wir werden unsere Position, die übrigens die einzig sinnvolle ist und physikalischen sowie physiologischen Grundsätzen entspricht, untermauern, indem wir eine Reihe von Zitaten von Spezialisten auf diesem Gebiet sowie von offiziellen Stellen, wie der AHA, in der jeweiligen Originalsprache wiedergeben: Irnich (28): "The basic principle of defibrillation is to produce an electric field within the ventricles of 400 V/m with a pulse duration of 4 to 5 ms". Irnich (33): "The optimum pulse is that which can defibrillate with the minimum energy". Koning et al (26): " the minimum of the energy duration curve occurs at a pulse duration of 4 ms". Kroll et al (30): "Principle-based design rules: - Current is good, energy is bad. - Current determines success. - Energy delivered well beyond chronaxie is counterproductive. - Phase 1 durations beyond chronaxie is waste current and energy". 15 von 27 A. CANSELL Biphasische Defibrillationsimpulse

16 Snyder et al (31): "Biphasic Defibrillation: Peak Current Predicts Survival while Higher Energy and Average Current Increase Myocardial Dysfunction". Tacker WA, Geddes LA (29) (p. 14): "The essential requirement for electrical ventricular defibrillation is the attainment of a sufficient current density for an adequately long time in a substantial amount of the myocardium". Monzon JE et al (34): "Despite the wide use of energy as the defibrillation parameter in the clinical environment, energy per se does not exhibit a direct relationship with the depolarizing and repolarizing phenomena in the membrane. It only gives an idea of how much heat is dissipated on the load and, consequently, of possible damage due to temperature rise. To achieve defibrillation, it is necessary to reach a critical current density JD (A/cm2) during a time t (ms), in the ventricular mass, to depolarize or repolarize at least a minimal amount of myocardial cells (critical defibrillation mass)". Liaudet (24): "Un patient de 39 ans au stade aigu d un infarctus inférieur, a présenté immédiatement après la réanimation des surélévations du segment ST dans le territoire antérieur. L évolution des altérations électrocardiographiques a été caractérisée par le développement d une nécrose sous-épicardique septo-apicale, dont les séquelles étaient encore évidentes neuf mois après l épisode causal. En l absence de toute atteinte sténosante de l interventriculaire antérieure, cette nécrose peut être attribuée aux chocs électriques Les données de la littérature ont permis d établir clairement que la survenue de telles lésions dépend en premier lieu de la quantité totale d énergie délivrée Sur les défibrillateurs actuels, l opérateur sélectionne l énergie qu il souhaite délivrer dans une situation donnée, en gardant à l esprit que le succès du traitement dépend du flux de courant (= "intensité", exprimée en ampères), qui traverse le cœur Afin que la défibrillation ait le maximum de chances de réussir, il faut qu un courant d intensité suffisante traverse le cœur de manière à dépolariser la "masse critique" de myocarde. Il découle de la loi d Ohm que l intensité est inversement proportionnelle à la résistance. Par conséquent, selon la valeur de cette dernière, une même énergie peut donner naissance à une intensité insuffisante donc inefficace - si la résistance est élevée, ou excessive donc nocive - si la résistance est faible Lors des traitements par choc électrique, on essaie d utiliser le minimum d énergie possible afin de réduire les risques de lésions myocardiques secondaires au passage du courant". Xie (41): "The severity of postresuscitation myocardial dysfunction and the duration of survival corresponded to the magnitude of the electrical energy that was delivered for purposes of defibrillation. These observations provide concern that high-energy countershocks, which only marginally increase the success of immediate defibrillation, might increase the severity of life-threatening postresuscitation myocardial dysfunction". Doherty (43): "Short time intervals between shocks are known to cause increased damage, and we have shown that this increase is largely due to the compounding of thermogenic damage that occurs when the effect of a first shock has not dissipated". Anderson GJ et al (45): " it is uncertain whether the presence of cardiac dysrhythmias after the application of transthoracic shock in humans is due to the shock itself or the underlying hearth disease, especially when the shock is delivered during ventricular fibrillation rather than as elective cardioversion. While this isoenzime fraction (CPK- MB) was not elevated in the group as a whole, those patients receiving higher transthoracic energy did demonstrate elevation and this suggests that myocardial injury may have been present". Jones JL and Jones RE (32): "Clinical and experimental information exists in the literature which suggests that defibrillation with higher energies than required results in a decreased percentage of success. Previous work led to the hypothesis that the decreased percent success at high energies in vivo might be due to the development of similar shock induced arrhythmias which could immediately refibrillate the heart. Thus the safety factor in the in vitro system can be defined as the ratio between the voltage producing the 4-s arrest and that producing excitation at any given duration. In myocardial cells in vitro this ratio peaks at 5 ms for the rectangular wave, which is in agreement with the safety factor for in vivo defibrillation in the calf. White RD (21): "Low-energy shocks, in addition to high efficacy, may confer the advantage of less shock-induced myocardial dysfunctions, though this will be difficult to define in the clinical circumstance of long-duration VF provoked by a preexisting diseased myocardial substrate". White RD (46): " there is growing evidence that high-energy shocks can produce adverse effects on myocardial function". Tang W (46): " low-energy biphasic waveform defibrillation reduces the severity of post-resuscitation myocardial dysfunction without compromising the efficacy of defibrillation". Poole E et al (1): "The higher the shock energy, the more postshock cardiac dysfunction. there is evidence to implicate mitochondrial dysfunction early following high-energy transthoracic defibrillation. Each or all of these membrane and cellular effects may explain why high-energy 16 von 27 A. CANSELL Biphasische Defibrillationsimpulse

17 shocks can result in a higher incidence of myocardial depression and bradyarrhythmias". AHA-Guidelines for Cardiopulmonary Resuscitation (47) (p. I-90): "Defibrillation depends on the successful selection of energy to generate sufficient current flow through the hearth (transmyocardial current flow) to achieve defibrillation while at the same time causing minimal injury to the hearth". AHA/ACLS-Guidelines (35) (p. 4-3): "Although the operator selects the shock energy (in Joules) it is the current flow (in Amperes) that actually defibrillates". Diese Grundsätze über die jeweiligen Rollen des Stroms und der Energie bei der Defibrillation scheinen somit allgemein bestätigt und schwer bestreitbar zu sein. Um die nicht wissenschaftlichen und nicht fundierten Behauptungen, die immer noch verbreitet werden, zu beenden, haben wir eine Vielzahl von Zitaten aufgeführt und dabei Autoren sämtlicher Fachgebiete berücksichtigt: Physiker und Physiologen, Histologen und Kliniker der verschiedenen Fachbereiche. Unsere Zusammenfassung: Es ist der Strom, der für eine bestimmte Dauer appliziert wird, der die Defibrillation bewirkt, und nicht die Energie, die für sich allein betrachtet schädigend ist. Nachdem diese unbestreitbaren Grundprinzipien einmal festgehalten sind, möchten wir sie, insbesondere um für mehr Klarheit bei den Lesern aus dem Klinikbereich zu sorgen, für die solche Kenntnisse nicht direkt ihrem Fachgebiet entsprechen, die sie aber anwenden sollen, noch einmal anhand einer praktischen, schematischen Darstellung der optimalen Parameter eines Defibrillationsimpulses zusammenfassen (Abb. 10). Dies sind die erforderlichen Parameter eines monophasischen Impulses bzw. der ersten Phase eines biphasischen Impulses, die die Defibrillation bewirkt. Die zweite Phase ist eigentlich nur dazu nötig, den in der ersten Phase erlangten Zustand des Defibrillierens aufrecht zu erhalten. Dies gelingt durch die Elimination der restlichen elektrischen Ladungen aus der ersten Phase ("charge burping") (36). Werden diese Ladungen nicht richtig abgebaut, so können sie sofort wieder ein Flimmern auslösen, und die Defibrillation erscheint somit als fehlgeschlagen (3, 25, 32, 36). Optimale Parameter eines Defibrillationsimpulses (monophasischer Impuls oder 1. Phase eines biphasischen Impulses) Schwellwert ZU KURZ ZEIT NICHT AUSREICHEND, um die Erregung der Zellen zu gewährleisten. OPTIMALE DAUER ZU LANG Zu spät abgegebener Strom; die zusätzliche ENERGIE ist schädigend. Abb. 10. Optimale Parameter eines Defibrillationsimpulses. Um eine Defibrillation zu bewirken, muss der Impuls, der hier in Form eines Rechteckimpulses wiedergegeben ist, zunächst einen bestimmten Schwellwert für den Strom überschreiten und zweitens eine optimale Dauer aufweisen (durchgezogene Linie). Ist der Impuls zu kurz oder zu lang (gestrichelte Linie), so ist entweder keine Defibrillation möglich oder es wird wesentlich mehr Energie benötigt, die zwangsläufig schädigend ist. Im Folgenden werden wir die erste Phase des biphasischen Impulses genauer betrachten und dabei insbesondere den Defibrillationseffekt analysieren, auf dem die Reanimation beruht. Zur Vereinfachung nehmen wir in Abb. 10 zunächst an, dass es sich bei dem Stromimpuls um einen Rechteckimpuls handelt. Um wirksam zu sein, muss die Stromamplitude des Impulses gemäß unseren obigen Ausführungen oberhalb der Defibrillationsschwelle liegen und von optimaler Dauer sein. Die optimale Dauer, die dem Energieminimum für eine Defibrillation entspricht, wurde bereits oben angegeben und liegt bei etwa 4 bis 5 ms (26, 28, 32). Wenn der Impuls (Abb. 10) die optimale Dauer wesentlich unterschreitet (gestrichelte Linie), kann er entweder nicht defibrillieren oder er benötigt eine wesentlich höhere Energie. Wenn der Impuls die optimale Dauer wesentlich überschreitet (gestrichelte Linie), gilt das gleiche. Die Energie, die nach der optimalen Dauer noch abgegeben wird, ist überflüssig. Und da man bei der Defibrillation oft mit Energien arbeitet, die bereits im Grenzbereich liegen oder im schädlichen Bereich, ist jegliche überflüssige Energie prinzipiell gefährlich. Ein theoretischer Impuls von optimaler Dauer, der dem Rechteckimpuls (durchgezogene Linie) in Abb. 10 entspricht, weist selbstverständlich einen minimalen Inhalt an Energie auf, der unumgänglich ist: in Abb. 10 entspricht die Energie E der Fläche des Rechteckimpulses, wenn man als Amplitude das Produkt aus Strom I mal Spannung U annimmt, und als t seine Dauer. Die Energie ergibt sich somit zu: E = U I t Die in dieser Fläche enthaltene Energie entspricht also dem unvermeidlichen Minimum an Energie. Aber jegliche Energie, die über diese Fläche hinaus abgegeben wird, ist im Wesentlichen überflüssig und schädlich 17 von 27 A. CANSELL Biphasische Defibrillationsimpulse

18 (z.b. für den gestrichelt dargestellten, zu langen Impuls). Und wenn der Strom den Schwellwert nicht erreicht, findet keine Defibrillation statt und die Energie dient nicht zur Defibrillation, sondern schadet nur (wie im Beispiel mit den 500-J-Impulsen weiter oben). Dieses Problem der zu langen ersten Phase, die überflüssige, wenn nicht gar schädliche Energie enthält, und zwar insbesondere, wenn die Gesamtenergie des Impulses hoch ist (200 J oder mehr), besteht in der Tat bei einigen der biphasischen Defibrillatoren, die heute auf dem Markt sind und die ein Energiekompensationsverfahren verwenden, das die Energie konstant hält, und die bei einem Patientenwiderstand von 100 Ohm Impulse mit einer Dauer von 10 ms für die erste Phase abgeben. Bei einem solchen Impuls ist die Energie, die nach etwa 5 ms abgegeben wird, im Wesentlichen unnötig und somit im Prinzip schädlich (30) (wenn die applizierte Energie bei 200 J oder darüber liegt und/oder wenn die Energie von mehreren Schocks sich akkumuliert (43)), während der Strom in den 5 ms des ersten Teils der Phase an der Grenze liegt bzw. in einigen Fällen nicht ausreicht, um eine Defibrillation zu bewirken (Tabelle V). Der in Abb. 10 dargestellte Impuls ist ein theoretischer Rechteckimpuls, der in einem tragbaren Defibrillator nicht generiert werden kann und den wir nur deshalb betrachten, um Schlussfolgerungen über Stromamplitude und Dauer zu ziehen. Ein realer Defibrillator generiert jedoch durch Kondensatorentladung einen Impuls, der einer exponentiell abfallenden Kurve entspricht. Um den beschriebenen Grundprinzipien gerecht zu werden, muss der echte Impuls mehr oder weniger im theoretischen Rechteckimpuls der Abb. 10 untergebracht werden können, was dann wie in Abb. 11 aussehen könnte. Der echte Impuls muss die theoretische Mindestamplitude erreichen und kann sie auch überschreiten, und muss abbrechen, wenn die optimale Dauer erreicht ist. Wir möchten noch darauf hinweisen, dass der Impulsabfall nicht zu abrupt sein darf, da ansonsten die Gefahr besteht, dass die Stromstärke am Ende des Impulses (bzw. am Ende der ersten Phase eines biphasischen Impulses) unter die Rheobase abfällt, so dass der Strom in diesem Punkt unwirksam wird (Irnich) (28). Dies gilt insbesondere dann, wenn die Stromamplitude zu genau dimensioniert ist und somit keine Reserve aufweist. Bezüglich des maximalen Stroms, der oberhalb der Defibrillationsschwelle liegen muss, haben klinische Forschungen und Ergebnisse aus dem Bereich der präklinischen Reanimation gezeigt, dass diese Schwelle bei der externen Defibrillation von Erwachsenen etwa zwischen 10 und 15 A (1) liegt. Diese Schwelle ist der Minimalwert, der für eine Defibrillation erforderlich ist. Für eine in allen Situationen sichere Defibrillation bedeutet dies, dass man mit Werten oberhalb dieser Schwelle arbeiten sollte. Es ist darüber hinaus zu beachten, dass man bei diesem Schwellwert von einer günstigen Elektrodenposition ausgeht, so dass ein ausreichend großer Strom durch das Herz fließt. Man nimmt an, dass unter guten Voraussetzungen etwa 20 bis 25% des applizierten Stroms durch das Herz fließt (29). Abb. 11. Die gepunktete Linie stellt einen theoretischen Rechteckimpuls dar, den wir bereits oben betrachtet haben. Ein echter, mit einem tragbaren Defibrillator generierter Impuls ist gewöhnlich eine Kondensatorentladung mit exponentiell abfallender Kurve (durchgezogene Linie). Der echte Impuls hat dann die richtigen Parameter, wenn er innerhalb des theoretischen Rechteckimpulses liegt oder eine höhere Amplitude aufweist. Die Dauer des echten Impulses sollte der optimalen Dauer des theoretischen Rechteckimpulses entsprechen. Es ergibt sich somit ein Problem in Situationen, wo die Elektroden nicht optimal platziert sind, was leicht geschehen kann, insbesondere wenn die Ersthelfer nur wenig geschult sind. Wenn man also nun davon ausgeht, dass bei schlecht applizierten Elektroden der Anteil des Stroms, der das Herz erreicht, auf 10 bis 15% abfällt, reicht es nicht mehr aus, wenn der Strom die Defibrillationsschwelle gerade überschreitet. Daraus folgt die logische Konsequenz, dass das Gerät über eine Stromreserve verfügen muss, damit der Strom, falls nötig, etwa 20 bis 24 A erreichen kann. Wenn nun das Prinzip einer solchen Reserve umgesetzt wurde, um unterschiedliche und nicht vorhersehbare Bedingungen abzudecken, erscheint es logisch, auch sequentiell ansteigende Defibrillationsprotokolle zu verwenden. Da die Umstände, unter denen die Stromreserve nötig wäre, nicht im Voraus bekannt sind, käme diese Reserve nicht unbedingt zum Einsatz. Wenn man also weiß, dass ein Impuls mit einer geringeren Stromamplitude auch eine geringere Energie aufweist, und wenn man die Hypothese aufstellt, dass in der präklinischen Defibrillation die besten Chancen der Rhythmisierung von Kammerflimmern mit der geringsten möglichen Energie bestehen (1, 21, 24, 33), ist es nur logisch, mit einem möglichst schwachen ersten Impuls zu beginnen und diesen dann, falls nötig, zu steigern, indem man die Stromreserve einsetzt. Dabei ist es selbstverständlich, dass das Maximum dieser Reserve bei einem Energiewert deutlich unter 200 J liegen muss. Das wiederum setzt voraus, dass die ersten Defibrillationsversuche mit Energien von 100 J oder darunter durchgeführt werden müssen und dass bei diesen Impulsen der Strom bereits den Schwellwert überschreitet. 18 von 27 A. CANSELL Biphasische Defibrillationsimpulse

19 Tabelle V: Vergleich des Anfangsstroms der ersten Phase, kontinuierlich oder gemittelt in Ampere, von vier biphasischen Kurven einschließlich der biphasisch gepulsten Kurve Kurve 1 (150 J) (biphasisch gepulst, 2. Version) Biphasische Kurve 2 (360 J) Biphasische Kurve 3 (150 J) Biphasische Kurve 4 (170 J) Anfangsstrom der ersten Phase, kontinuierlich oder gemittelt in Ampere in 25 O in 40 O in 50 O in 75 O in 100 O in 125 O in 150 O , ,5 FOLGEN DER OPTIMALEN KRITERIEN EINES DEFIBRILLATIONSIMPULSES FÜR DIE TECHNISCHEN MERKMALE DES DEFIBRILATORS Wir haben gesehen, dass die Grundregel für die Qualität eines Defibrillationsimpulses darin besteht, die Energie so niedrig wie möglich zu halten. Dies ist nun allerdings eine notwendige, aber nicht hinreichende Bedingung. Es genügt nämlich nicht, dass der Impuls nur mit geringer Energie arbeitet, sondern er muss natürlich unbedingt auch eine ausreichende Wirksamkeit bieten, wofür, wie wir ebenfalls gesehen haben, eine ausreichende Stromstärke für eine Dauer von etwa 4 bis 5 ms erforderlich ist. Für die Praxis bedeutet dies, dass das Gerät über eine ausreichende Spannungsquelle verfügen muss, so dass in einen bestimmten Patientenwiderstand nach dem Ohmschen Gesetz der nötige Strom abgegeben werden kann. Diese ausreichende Spannung zu erzeugen wirft einige technische Probleme auf, da hierfür Hochspannungskondensatoren mit geringen Abmessungen benötigt werden und Halbleiterschalter (keine elektromechanischen Relais), die die hohe Spannung zuverlässig schalten können. Diese technischen Schwierigkeiten bei der Erzeugung von hohen Spannungen mögen erklären, dass man bei einigen Defibrillatoren die Idee eines ausreichend starken Stroms aufgegeben hat und statt dessen auf die Energie setzt, die durch Verlängerung des Impulses erzielt werden kann, ohne dass die Spannung erhöht werden muss, was allerdings nur auf Kosten der Wirksamkeit und Sicherheit möglich ist, wie wir oben gesehen haben. Ein weiteres technisches Problem liegt in den sehr unterschiedlichen Strömen, die sich bei einer bestimmten Spannung, die das Gerät liefert, aufgrund der höchst unterschiedlichen Patientenwiderstände ergeben (im unteren Bereich zwischen 30 und 40 Ohm, im oberen Bereich zwischen 100 und 120 Ohm). Verfügt das Gerät nicht über eine besondere Stromregelung, schwankt der Strom über einen großen Bereich. Dies bedeutet, dass er bei niedrigen Patientenwiderständen unnötig hoch liegt und bei hohen Patientenwiderständen eventuell nicht für eine Defibrillation ausreicht. Die zweite Version des biphasisch gepulsten Impulses (Abb. 4) enthält eine Stromregelung, die die unterschiedlichen Patientenwiderstände berücksichtigt. Tabelle V führt eine Reihe von Beispielen für biphasische Impulskurven auf, die sich derzeit auf dem Markt befinden (darunter auch die 2. Version des biphasisch gepulsten Impulses). Die angegebenen Ströme entsprechen dem Anfangsstrom der ersten Phase bei maximaler Impulsenergie und für Patientenwiderstände zwischen 25 und 150 Ohm. Bei den Impulsen 2, 3 und 4 handelt es sich um den kontinuierlichen Strom, beim Impuls 1 um den mittleren Strom (auch effektiver Strom genannt) (Abb. 4). Die Impulse 1 und 4 verfügen über eine Stromregelung, die Impulse 2 und 3 nicht. Wie man sieht, erreicht der Strom bei den Impulskurven 2 und 3 (also ohne Stromregelung) bei 25 Ohm unnötig hohe Werte von 72 bzw. 66 A, während er bei 150 Ohm auf 13 bzw. 11 A abfällt, was u. U. für eine Defibrillation nicht ausreichend sein kann. Für die Impulskurve 2 fällt darüber hinaus auf, dass bei Widerständen von 100 Ohm oder darüber dieser 360-J- Impuls trotz der hohen Energie einen Strom und damit nach dem zuvor Gesagten eine Wirksamkeit aufweist, die unter der der Impulskurve 1 mit nur 150 J liegt. Die biphasisch gepulste Kurve weist bei 25 Ohm einen nicht zu hohen Strom von 37 A auf und bei 150 Ohm einen Strom von 19 A, der immer noch ausreicht, um eine Defibrillation durchzuführen. Bei den häufigsten Patientenwiderständen von 40 bis 125 Ohm ist die gepulste Impulskurve genau auf einen Wert von 23 A geregelt und liegt damit ausreichend oberhalb der Defibrillationsschwelle, um auch in ungünstigen Fällen zu defibrillieren. Impulskurve 4 ist im wichtigen Bereich von 25 bis 100 Ohm gut geregelt. Der Strom von 14,5 A bei 150 Ohm kann in bestimmten Fällen allerdings zu niedrig sein. 19 von 27 A. CANSELL Biphasische Defibrillationsimpulse

20 Der niedrige Strom bei hohen Widerständen der Impulskurven 2, 3 und 4 beruht darauf, dass der Hochspannungsgenerator dieser Geräte nicht genügend Spannung liefert. RISIKEN DER DEFIBRILLATIONSIM- PULSE, DIE DIE OBIGEN KRITERIEN NICHT ERFÜLLEN UND/ODER MIT HOHEN ENERGIEN ARBEITEN, UND AUSWIRKUNGEN AUF DEN AUSGANG DER REANIMATION Wenn die obigen Bedingungen für die Wirksamkeit und Sicherheit eines Impulses nicht erfüllt werden, z.b. nicht ausreichender Strom und/oder nicht optimale Dauer der ersten Phase, was die Wirksamkeit beeinträchtigt, und/oder wenn der Schock mit höherer Energie arbeitet (> 200 J), was schädigende Auswirkungen hat, so sind die Erfolgschancen der Reanimation geringer. In einer früheren Publikation haben wir die Hypothese aufgestellt, dass der Energiebereich von 200 bis 360 J, der in der Vergangenheit für monophasische Schocks akzeptiert war, in einigen Fällen noch nicht wirksam, im Fall des ischämischen Herzens aber bereits schädlich ist. Es ist nämlich anzunehmen, dass die offiziellen und allgemein anerkannten Werte bezüglich der Wirksamkeit und möglichen Schädlichkeit von Defibrillationsenergien sich auf das nicht ischämische Herz oder auf elektrisch induziertes Flimmern beziehen. Im Fall eines kranken Herzens (ischämisch und anoxisch) und bei durch natürliche Ursachen ausgelöstem Flimmern kann man hingegen davon ausgehen, dass die Wirksamkeit monophasischer Impulse (oder wenig wirksamer biphasischer Impulse) wahrscheinlich über 200 J liegt (z.b. also bei 250 bis 300 J oder noch darüber). Experimentelle Studien bestätigen diese Möglichkeit: Tacker et al (48) stellten im Tierversuch fest, dass nach einem Infarkt die Defibrillationsschwelle um den Faktor von 155% über dem Energiewert lag, der für das gleiche Tier im gesunden Zustand erforderlich war. Analog dazu ist es sehr wahrscheinlich, dass unter den Bedingungen des präklinischen Herzstillstands das menschliche Herz ebenfalls in höherem Maß vulnerabel ist und dass die Schädlichkeitsgrenze niedriger liegt (z.b. bei 300 J oder noch darunter). Mehrere Autoren haben die potenzielle Schädlichkeit von Defibrillationsimpulsen untersucht. Xie et al (41) zeigten im Tierexperiment, dass Impulse hoher Energie die spätere Myokardfunktion sehr stark schädigen. In der Studie von Xie überlebten die Tiere, die relativ geringe Energiedosen erhielten, mehr als 24 h, während die Tiere, die mit Schocks hoher Energie behandelt wurden, im Mittel nur etwa 5 h überlebten. Die Autoren haben gezeigt, dass die hier festgestellte Schädlichkeit ganz sicher auf die Schockenergie zurückgeht. Tang et al (49) wiesen im Versuch am Schwein nach, dass nach Schocks von 150 J die Myokardfunktion wesentlich besser war als nach Schocks mit den herkömmlichen Energiewerten von 200 bis 360 J. Anderson (45) stellte nach Applikation von Schocks hoher Energie elektrophysiologische Veränderungen fest, die schwere Rhythmusstörungen nach sich zogen. Liaudet (24) (oben zitiert) stellte bei einem Patienten nach Reanimation mit Defibrillationsenergien von 200 bis 360 J Schäden am Myokard fest, die auf die Energie zurückzuführen waren und die sich in einer Nekrose manifestierten, die noch 9 Monate später im EKG zu erkennen war. Die untere Grenze der Schädlichkeit insbesondere bei einem kranken und extrem ischämischen Herzen könnte somit weit unter den herkömmlichen 360 J liegen, die für die monophasischen Impulse akzeptiert waren: 200 J oder gar noch darunter? In Anbetracht dessen gäbe es also in bestimmten Fällen und unter den Bedingungen eines präklinischen Herzstillstands mit den relativ wenig effizienten Impulstypen (monophasisch und biphasisch) nur einen sehr engen Bereich (oder gar keinen) von Energien, die bereits wirksam sind und noch nicht schädlich. Ist der Schock wirksam (d.h. der Patient wird defibrilliert), aber auch gleichzeitig schädlich, so kann vorübergehend ein Sinusrhythmus ( wirksame Defibrillation ) etabliert werden, aber eventuell ohne dass dauerhaft ein Spontankreislauf entsteht und ohne dass der Patient überlebt. Es besteht also häufig das Risiko, dass der Schock noch nicht wirksam, aber bereits schädlich ist. Das praktische Resultat ist letzten Endes eine fehlgeschlagene Reanimation, und man wird nie wissen, ob der Impuls nicht ausreichend war oder ob er bereits so schädlich war, dass er irreversible Schäden verursachte. Die unerklärlich niedrigen Quoten erfolgreicher Reanimationen (mit Überleben), die bei präklinischen Defibrillationen mit Energien von 200 bis 360 J festgestellt wurden (13) scheinen diese Möglichkeit zu bestätigen. Wenn allerdings eine biphasische Impulsform mit niedriger Energie, aber hoher Wirksamkeit zur Verfügung steht, bei der die Defibrillationsschwelle sehr niedrig liegt (bei etwa 70 J), so arbeitet man im Bereich der wirksamen Energien (z.b. mit 70 bis 120 J), die in ausreichendem Abstand zum Bereich der schädlichen E- nergien (z.b. 200 bis 360 J) liegen. Dies müsste nach unserem Verständnis das Ziel biphasischer Impulse guter Qualität sein. Die obige Problematik, die bereits auftritt, wenn nur ein einziger Schock appliziert wird, tritt umso stärker in Erscheinung, wenn wiederholt Schocks hoher Energie in relativ kurzen Abständen abgegeben werden. Für diese Tatsache gibt es hinreichend Belege, insbesondere in den Arbeiten von Doherty et al (43). Diese Autoren haben den schädlichen Kumulationseffekt wiederholter, monophasischer Schocks nachgewiesen und die möglichen Schäden für das Myokard, wenn sie in zu kurzen zeitlichen Abständen erfolgen. Doherty et al haben aufgezeigt, dass Schocks, die in Abständen von 30 s abgegeben werden, einen allmählichen Temperaturanstieg zur Folge haben. Dies deutet bereits darauf hin, dass sich der Effekt der Energie akkumuliert. Erst bei Abständen von 1 Minute kann die Temperatur wieder auf den Anfangswert zurückkehren. Es lässt sich daraus schließen, dass bei Schocks, die in Abständen kürzer als 30 s (etwa von 15 oder 10 s) abgegeben werden, sich die Effekte der einzelnen Energien akkumulieren. 20 von 27 A. CANSELL Biphasische Defibrillationsimpulse