Defibrillator/Kardioverter

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1 Defibrillator/Kardioverter Plötzliche Herztod ist häufigste Todesursache in westlichen Staaten 80% Kammertachykardie 20% Asystolien

2 Kammertachykardie Asystolie In der Bundesrepublik Deutschland beträgt z. B. die Überlebensrate etwa 2%.

3 Defibrillation ungetriggerter hochenergetischer Elektroschock Kardioversion R-Zacken getriggert (20-50 ms verzögert) Indiziert bei Vorhofflimmern und ventrikulären Tachykardien Defibrillation Als Wirkmechanismus der Elektroschockbehandlung wird nach heutigem Verständnis eine synchrone Depolarisation aller nichtrefraktären Myokardbezirke angenommen.

4 Defibrillation Für den Erfolg der Maßnahme ist daher erforderlich, mindestens eine kritische Muskelmasse von etwa 70 % zu erregen Defibrillation Häufig tritt durch die elektrisch bedingte Verschiebung des Elektrolythaushaltes ein vorübergehender AV-Block auf, der durch temporäre Stimulation überbrückt werden muss.

5 Defibrillationsschwelle Keine gleichbleibende Schwelle Sigmoidkurve DFT90: 90% Erfolgswahrscheinlichkeit Zur Tachykardietherapie müssen erfahrungsgemäß Impulse mit einer Intensität von mindestens 2 Ampere und einer Dauer von ms durch das Herz fließen. Defibrillationsschwelle Keine gleichbleibende Schwelle Sigmoidkurve DFT90: 90% Erfolgswahrscheinlichkeit Eingesetzt werden heute bei Erwachsenen J, als Standard hat sich ein Wert von 360 J herausgebildet.

6 Kardioversion Anforderungen Mit einem Defibrillator soll ein Strom möglichst verlustfrei in den Körper eingebracht werden. Wichtig ist deshalb, den Übergangswiderstand der Haut zu überwinden, der bei Spannungen unter 100 V bis zu 100 kω betragen kann. Ursache hierfür ist die oberste verhornte Hautschicht, das Stratum corneum. Diese Schicht wird jedoch von hohen Spannungen durchschlagen, so dass dann nur noch die Impedanz des subkutanen Gewebes mit ca Ω eine Rolle spielt.

7 Anforderungen Ferner muss vermieden werden, dass es an den Stellen, an denen der Strom in den Körper eintritt, zu Verbrennungen kommt. Deshalb müssen grundsätzlich kleinflächige Kontaktstellen zwischen Elektrode und Haut vermieden werden. Durch runde Formgebung der Elektroden und die Verwendung von Elektrodengel lässt sich eine gleichmäßige Stromdichteverteilung erreichen. Hautverbrennungen treten heutzutage kaum noch auf. Anforderungen Theoretisch lässt sich ein Defibrillator sowohl mit Wechsel- als auch mit Gleichstrom betreiben. In den Anfängen wurden auch erste Versuche mit netzbetriebenen Wechselstromgeräten unternommen. Heutzutage haben sich jedoch Gleichstromaggregate durchgesetzt, da sich mit Hilfe von Batterien oder Akkus netzunabhängige und portable Geräte aufbauen lassen, was für den praktischen Einsatz von hoher Bedeutung ist.

8 Aufbau eines Defibrillators Manueller Defibrillator: verfügt über keine Signalanalyse und besitzt in der Regel noch nicht einmal eine Monitoreinheit. Die Schockauslösung erfolgt manuell per Knopfdruck. Halbautomat: verfügt zumindest über eine automatische Signalanalyseeinheit, die dem Anwender bei Vorliegen von Kammerflimmern oder einer Asystolie die Abgabe eines Schocks empfiehlt, bei einem normalen Sinusrhythmus dagegen den Ausgang sperrt. Ein EKG- Monitor ist optional. Die Schockauslösung erfolgt manuell. Vollautomat: gleicht technisch einem Halbautomaten, die Schockabgabe erfolgt jedoch automatisch. Blockschaltbild eines halbautomatischen Defibrillators

9 Die EKG-Einheit erlaubt das Darstellen des aktuellen EKG auf einem Monitor und zugleich über eine separate Einheit die automatische Signalanalyse zum Erkennen von ventrikulärem Flimmern. Auf diese Weise ist sowohl die manuelle als auch die automatische Diagnose möglich. Besitzt das Gerät auch die Funktion eines Kardioverters, so dient die EKG-Analyseeinheit zugleich auch der Synchronisation der Pulsabgabe. Wird nun Kammerflimmern erkannt und die Schockabgabe gestartet, so wird zunächst der Schockkondensator auf die erforderliche, vorher über den Wählschalter vorgegebene Energie aufgeladen. Wie bei der Stimulation wird auch beim Defibrillator ein Kondensator als Zwischenspeicher verwendet. Der Aufladevorgang wird jedoch über zwei redundante Spannungsmesseinrichtungen kontrolliert. Bei Erreichen der Endspannung wird der Ausgang entriegelt und der Impuls abgegeben.

10 Sofern das Gerät im Kardiovertermodus arbeitet, erfolgt die Schockabgabe R-Zacken synchronisiert. Sollte sich die Tachykardie während des Ladevorganges von alleine beendet haben, so wird der Kondensator aus Sicherheitsgründen über einen Leistungswiderstand intern entladen ( innere Sicherheitsentladung ). Darüber hinaus wird dieser Entladeweg für die Funktionskontrolle bzw. für den Fall benötigt, dass nach der Aufladung eine niedrigere Energie angewählt wird. Ausgangsstufen Kernstück eines herkömmlichen Defibrillators ist eine Serienschaltung eines Kondensators C mit einer Induktivität L (Abb.). Der Kondensator dient der eigentlichen Energiespeicherung, die Induktivität soll im Entladefall Spannungsspitzen vermeiden und den Impuls glätten, um ein Kleben der Relaiskontakte zu vermeiden. Daneben wird der Spule auch ein gewebeschoneneder Aspekt zugesprochen.

11 Energiemenge E = C U 2 /2 U: Ladespannung C: Kapazität Kleine Übungsaufgabe für zwischendurch: Wie hoch muss die Ladespannung sein, um einen Kondensator mit der Kapazität von 720 µf auf eine Energie von 360 J zu bringen? Neue Ansätze in der Endstufentechnologie Impulslängen von mehr als 30 ms führen zu einer deutlichen Erhöhung der Defibrillationsschwelle. Dies wird dadurch erklärt, dass nach einer erfolgreichen Depolarisation der erforderlichen kritischen Herzmuskelmasse die darüber hinaus abgegebene Ladung zu einer multifokalen Stimulation von Zellen führt, die gerade in die relative Refraktärphase übergehen. Dadurch wird eine erneute Reentrytachykardie ausgelöst.

12 Neue Ansätze in der Endstufentechnologie Umfangreiche Studien belegen, dass mit einer biphasischen Pulsform eine deutliche Reduktion der Defibrillationsschwelle um etwa 50% erzielen lässt. Die biphasische Pulsform stellt heutzutage den Stand der Technik in allen neueren und hochwertigen Geräten dar. Elektrodenposition Im allgemeinen wird die eine Elektrode rechts in der oberen Sternumhälfte unterhalb des Schlüsselbeins, die andere links der Herzspitze positioniert.

13 Elektrodenposition Der Durchmesser der Elektroden beträgt normalerweise 10 cm für Erwachsene, 8 cm für Kinder und 4,5 cm für Säuglinge. Als Elektrodenmaterial wird in aller Regel Edelstahl verwendet. Daneben gibt es mittlerweile auch Klebeelektroden, die vor allem bei automatischen Defibrillatoren Verwendung finden. Algorithmen zur Tachykardieerkennung Differenzierung in Normaler Sinusrhythmus oder SVT VT VF Gestörtes Signal

14 Bandpaßfilter EKG-Signalaufbereitung Hauptinformation im Spektralbereich zwischen 1 und 30 Hz Nullinienschwankung durch Bewegung (0.5 Hz) EMG-Rauschen Netzrauschen (50-60 Hz und harmonische Vielfache) QRS-Komplexerkennung RR-Intervalle QRS Breite Implantierbarer Defibrillator/Kardiovereter

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16 Wie erkennt der ICD primär die Rhythmusstörungen? Messung der RR-Intervalle (Frequenz) drei mögliche Zonen: VT, FVT, VF pro Zone ein Fenster, z. B. VT ms NID => Anzahl der programmierten Intervalle, die die Detektion einer VT, FVT oder VF bestimmen Ansichten eines ICD... Ventrikulärer Kanal

17 VF - Erkennung Programmierbare Parameter: Ein / Aus Erkennungsintervall: ms Anzahl der Erkennungsintervalle: 12/16, 18/24, 24/ /160 (NID Initial = number of intervals to detect) Anzahl der Intervalle für erneute Erkennung: 6/8, 9/12, 12/16, 18/ /40 (NID Redetect = number of intervals to redetect) Erkennungsbildschirm

18 Therapiemöglichkeiten Brady Erkennung Stimulation Wahrnehmung VT VT --Erkennung FVT FVT --Erkennung Burst Ramp Ramp+ Kardioversion VF VF --Erkennung Defibrillation Defibrillation Burst

19 Ramp VT Therapie

20 VF - Therapie Programmierbare Parameter: Ein / Aus Energie Strompfad VF-Bestätigung EIN/AUS, für die erste VF-Therapie VF - Therapie

21 Auswahlkriterien Größe und Gewicht Lebensdauer Schockform Ladungszeit Antitachykarde Stimulation Antibradykarde Stimulation Diagnostische Funktionen Kosten Active can

22 2 separate Defibrillationselektroden Elektroden

23 Kopf aus Carbon oder gesintertem Platin, Steroid ausschüttend.

24 Subcutaner Patch (Medtronic 6999)

25 Intraoperative Testung Externes Defibrillationskontroll- und Testsystem (Medtronic DISD 5358), Reizschwellenanalysegerät (Medtronic PSA 5311) und Programmiergerät für die Einstellung des ICD Aggregates (Medtronic 9790).

26 Binäres Testprotokoll zur Ermittlung der DFT