Bemdt Luderitz Elektrische Stimulation des Herzens Diagnostik und Therapie kardialer Rhythmussrorungen Unter Mitarbeit von D. W. Fleischmann C. Naumann d'alnoncourt M. Schlepper. L. Seipel. G. Steinbeck Mit 229 Abbildungen Springer-Verlag Berlin' Heidelberg' New York 1979
Professor Dr. med. BERNDT LOOERITZ Medizinische Klinik I der Universitat Miinchen, Klinikum GroBhadern, MarchioninistraBe 15 0-8000 Miinchen 70 ISBN -13: 978-3-642-67170-8 e-isbn -13: 978-3-642-67169-2 DOl: 10.1007/978-3-642-67169-2 CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen BibIiothek. Luderitz, Bemdt: Elektrische Stimulation des Herzens : Diagnostik u. Therapie kardialer RhythmusstOrungen/B. Luderitz. Unler Mitarb. von D. W. Fleischmann... - Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 1979. Das Werk ist urheberrechtiich geschutzt. Die dadurch begriindeten Rechte, insbesondere die der Dbersetzung, der Entnahme von Abbildungen, der Funksendung, der Wiedergabe auf photomechanischem oder iihniichem Wege und der Speicherung in Datenverarbeitnngsanlagen bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Bei VervielfaItigung flir gewerbiiche Zwecke ist gemiib 54 UrhG eine Vergutung an den Verlag zu zahien, deren Hohe mit dem Verlag zu vereinbaren ist. Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1979. Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1979 Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dab solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden durften. Reproduktion der Abbildungen: Gustav Dreher GmbH, Stuttgart. 2123/3130-543210
Vorwort Die Elektrostimulation des Herzens hat eine uber zweihundertjahrige Vorgeschichte. Bereits in den Schriften der Royal Human Society aus dem Griindungsjahr 1774 findet sich eine Abhandlung uber die Wiederbelebung durch Applikation transthorakaler StromstOBe. In den elektromedizinischen Zeitabschnitten des Galvanismus und der Faradaysation ist wiederholt uber die Anwendung elektrischer Stromimpulse durch den Brustkorb berichtet worden. Ein Gerat zur elektrischen Herzreizung durch periodische Stromimpulse wurde 1932 von dem New Yorker Arzt HYMAN beschrieben und in Hinblick auf den naturlichen Taktgeber des Herzens "kunstlicher Schrittmacher" genannt, eine Bezeichnung, die heute allgemein ublich ist. Die klinische Bedeutung der Schrittmacheranwendung wurde aber wohl erst in vollem AusmaBe erkannt, als ZOLL im Jahre 1952 uber die Wiederbelebung durch externe Elektrostimulation beim Herzstillstand berichtete. Seither sind zahlreiche Fortschritte auf technischem Gebiet erreicht worden. Neue Stimulationsmethoden haben eine Erweiterung des therapeutischen Indikationskataloges erbracht. In mehr als 15 Jahren sind weltweit Hunderttausende von Patienten erfolgreich mit der Elektrostimulation behandelt worden. Obwohl schon friihzeitig versucht wurde, die Schrittmacherstimulation diagnostisch einzusetzen und die Anwendung auf bestimmte Tachyarrhythmien auszudehnen, gelang es erst in den letzten Jahren, geeignete Stimulationsaggregate herzustellen und standardisierte Untersuchungs- und Therapieverfahren zu etablieren. Dieses Buch griindet sich auf eine langjahrige Beschaftigung mit der Elektrophysiologie des Herzens auf tierexperimentellem wie auf klinischem Gebiet. Die Entwicklung fiihrte uber Mikroelektrodenstudien am isolierten Papillarmuskel zur klinisch-experimentellen Anwendung der Elektrostimulation mit intrakardialen Ableitungen. Ein internationales Symposium im Herbst 1975 diente der Erarbeitung des aktuellen Erkenntnisstandes. Der in englischer Sprache erschienene Berichtsband (Cardiac Pacing, Diagnostic und Therapeutic Tools, 1976) fand ein unerwartet grobes Interesse. Das jetzt vorgelegte Buch stellt einen weiterfiihrenden Schritt insofern dar, als nunmehr versucht wird, die klinische Relevanz der aktuellen wissenschaftlichen Ergebnisse systematisch darzustellen. Grundlage hierzu bilden die einschlagigen Erfahrungen der Autoren, die samtlich in der klinisch-elektrophysiologischen Forschung wie in der aktiven Patientenbetreuung tatig sind. Es ist Ziel der Abhandlung, die Verknupfung von klinischem Experiment und angewandter Elektrophysiologie zu putzen, um neue Erkenntnisse und Weiterentwicklungen der allgemeinen klinischen Anwendung zuganglich zu machen. In diesem Sinne sei auch die Gesamtgliederung ver-
VI Vorwort standen: Die elektrophysiologische Einfuhrung weist unter Beriicksichtigung tierexperimenteller Befunde auf Grundphanomene hin, die sodann unter klinischem Bezug diskutiert werden. Ein allgemeiner Tell stellt die konventionelle Diagnostik und Therapie der HerzrhythmusstOrungen unter besonderer Beriicksichtigung der symptomatischen medikamentosen Therapie dar, urn die Rolle der Elektrotherapie innerhalb des allgemeinen Behandlungsplanes zu beleuchten. Der spezielle Teil behandelt ausfuhrlich die diagnostische und therapeutische Schrittmacherstimulation, wobei neben der herkommlichen Pacemaker-Behandlung bei bradykarden RhythmusstOrungen auch auf die Elektrotherapie von Tachyarrhythmien Wert gelegt wird. Die Betonung kasuistisch relevanter Beobachtungen erfolgte, urn auch bei komplizierten rhythmologischen Problemen den Bezug zum Patienten deutlich werden zu lassen. Als Orientierungshilfe ist das abschlie Bende Schrittmacher-Glossariurn gedacht. Das Buch wendet sich an alle mit HerzrhythmusstOrungen und besonders mit dem Schrittmacherwesen befabten Kollegen und soli zur Verbreitung der neuen diagnostischen und therapeutischen Moglichkeiten der Elektrostimulation beitragen. Anregungen und Kritik aus dem Leserkreis werden wir dankbar entgegennehmen. Unser herzlicher Dank gilt den Mitautoren fur die freundschaftliche Zusammenarbeit. Dies gilt fur die auswartigen Kollegen Privatdozent Dr. D. W. FLEISCHMANN, Professor Dr. M. SCHLEPPER und Professor Dr. L. SEIPEL gleichermaben wie fur die Mitarbeiter der Mtinchner Klinik Dr. C. NAU MANN D'ALNONCOURT und Dr. G. STEINBECK. Dem Direktor der Medizinischen Klinik I der Universitat Miinchen, Herrn Professor Dr. G. RmCKER, sind wir fur die stetige wissenschaftliche Forderung besonders verpflichtet, ohne die dieses Buch nicht entstanden ware. Unseren Assistentinnen Frau JOHANNA KRmG und Frau REGINE PULTER danken wir fur die Hilfe bei den Bildvorlagen und bei der Korrektur. Der Springer-V erlag hat uns wiederum sachkundig beraten und ist in grobztigiger Weise unseren Wtinschen entgegengekommen. Mtinchen, Februar 1979 B. LUDERITZ
Inhaltsverzeichnis Einfiihrung 1. 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.5.1 1.5.2 1.5.2.1 1.5.2.2 1.5.3 1.5.3.1 1.5.3.2 1.5.3.3 1.5.3.4 1.5.3.5 Elektrophysiologische Grundlagen. Von B. LUDERlTZ Ionengradienten und Ruhemembranpotential. Aktionspotential........... Erregungsausbreitung und Refraktaritat. Membran-ATPase.... Pathogenese von Herzrhythmusstorungen Bradykarde Arrhythmien Tachykardien............. Fokale Impulsbildung......... Kreisende Erregung (re-entry, circus movement) Arrhythmiegenese bei koronarer Herzkrankheit Pathophysiologische Grundlagen.... Aktionspotential und Elektrokardiogramm Der sog. Verletzungsstrom...... Zur Arrhythmiegenese beim Herzinfarkt Folgerungen.... 2 2 4 7 11 11 11 12 12 14 18 19 20 20 23 23 2. 2.1 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.3.6 2.3.7 2.3.8 2.4 2:5 Pharmakologische Aspekte. Von B. LUDERITZ Antiarrhythmika........... Kaliummangel und herzaktive Glykoside Chronischer Kaliummangel...... Chronischer Kaliummangel und Glykoside Akuter Kaliummangel......... Akuter Kaliummangel und Glykoside.. Herzwirksame Hormone........ Schilddrusenhormone (Thyroxin, Trijodthyronin) Hyperthyreose und Glykosidempfmdlichkeit.. Aldosteron................. Insulin.... Katecholamine (Adrenalin, Noradrenalin, Dopamin) Glukagon... Sekretin.... Prostaglandine. Freie Fettsauren Lithium... 25 25 28 29 32 32 33 35 36 37 39 39 40 41 43 43 45 48
VIII 2.6 2.6.1 2.6.2 2.6.3 2.6.4 Antikaliuretische Diuretika........ Aldosteronantagonisten (Canrenoat-Kalium) Amilorid.... Triamteren.... Triamteren und Glykoside (Ouabain) Inhaltsverzeichnis 51 51 52 53 54 Allgemeiner Teil 3. Herzrhythmusstorungen. Von B. LUDERITZ 3.1 Einleitung, Ursachen.... 3.2 Differentialdiagnose... 3.3 Allgemeiner Behandlungsplan. 3.4 Medikamentose Therapie 3.4.1 Bradykarde Rhythmusstorungen 3.4.1.1 Orciprenalin, Isoprenalin.... 3.4.1.2 Atropin........... 3.4.2 Tachykarde Rhythmusstorungen 3.4.2.1 Betarezeptorenblocker..... 3.4.2.2 Herzaktive Glykoside..... 3.4.2.3 Antiarrhythmika im engeren Sinne 3.4.3 Spezielle Syndrome....... 3.4.3.1 Sinusknoten-Syndrom.... 3.4.3.2 Wolff-Parkinson-White (WPW)-Syndrom. 3.4.3.3 Lown-Ganong-Levine (LGL)-Syndrom 3.4.3.4 Carotis-Sinus-Syndrom......... 58 58 59 68 70 70 70 71 73 74 83 84 99 99 105 109 110 Spezieller Teil 4. 4.1 4.2 4.3 4.4 4.4.1 4.4.1.1 4.4.1.2 4.4.1.3 4.4.2 4.4.2.1 4.4.2.2 4.4.2.3 Grundlagen der Elektrostimulation. Von C. NAUMANN D' ALNONCOURT und B. LUDERITZ Aktionspotential als physiologischer Reiz Passagere elektrische Stimulation.... Permanente elektrische Stimulation... Entwicklungsstand kunstlicher Herzschrittmacher Schrittmachertypen......... Bedarfsschrittmacher......... Systeme zur erweiterten Elektrotherapie Universal-Herzstimulatoren. Batteriesysteme.... Quecksilber-Batterien. Lithiumbatterien... Andere Energiequellen 114 114 115 118 122 124 127 127 130 133 134 136 140 5. Diagnostische Elektrostimulation. Von G. STEINBECK und B. LUDERITZ..................... 142
Inhaltsverzeichnis IX 5.1 Sinuatriale Funktionsstorungen 142 5.1.1 Einleitung. 142 5.1.2 Methodik. 144 5.1.2.1 Schnelle atriale Stimulation 145 5.1.2.2 Vorzeitige atriale Einzelstimulation 146 5.1.3 Ergebnisse und Diskussion. 148 5.1.3.1 Schnelle atriale Stimulation 148 5.1.3.2 Vorzeitige atriale Einzelstimulation 152 5.1.3.3 Atropintest. 158 5.1.3.4 Pacemaker-Shift. 163 5.1.3.5 Digitalis und Sinusknotenfunktion 166 5.1.3.6 Diagnostische Vorhofstimulation und Schrittmacherindikation 170 5.2 AtrioventrikuUire und intraventrikulare Leitungssrorungen. Von L. SEIPEL 172 5.2.1 Methodik 172 5.2.1.1 Technische Voraussetzungen 172 5.2.1.2 Normalbefunde bei Sinusrhythmus 173 5.2.1.3 Befunde bei hochfrequenter atrialer Stimulation 175 5.2.1.4 Befunde bei programmierter atrialer Stimulation 177 5.2.1.5 His-Biindel-Stimulation 188 5.2.2 Systematik der atrioventrikularen Leitungsstorungen 189 5.2.2.1 AV-Block I. Grades. 190 5.2.2.2 AV-Block 11. Grades, Typ I 193 5.2.2.3 AV-Block 11. Grades, Typ 11 194 5.2.2.4 AV-Block 11. Grades mit 2 : 1, 3 : 1 Blockierung 195 5.2.2.5 A V -Block Ill. Grades 197 5.2.2.6 AV -Dissoziation. 199 5.2.3 IntraventrikuUire Blockbilder. 200 5.2.3.1 Links-anteriorer (LMf) und links-posteriorer (LPH) Hemiblock. 207 5.2.3.2 Rechtsschenkelblock (RSB). 208 5.2.3.3 Linksschenkelblock (LSB) 210 5.2.3.4 Bifaszikulare Blockbilder (Typ RSB mit LAH oder LPH) 219 5.2.4 SchluBbetrachtung 220 5.3 Praexzitations-Syndrome. Von M. SCHLEPPER 220 5.3.1 Einleitung und Begriffsbestimmung. 220 5.3.2 Anatomisch-morphologisches Substrat 223 5.3.3 Diagnostische Verfahren. 224 5.3.3.1 WPW -Syndrome 228 5.3.3.2 Verborgene WPW -Syndrome. 234 5.3.3.3 Rhythmussrorungen bei WPW -Syndrom 237 5.3.3.4 LGL-Syndrome. 243 5.3.3.5 Praexzitation vom Mahaim-Typ 246 5.4 Ventrikulare Reizbildungs- und ErregungsleitungsstOrungen. Von D. W. FLEISCHMANN 247
x Inhaltsverzeichnis 5.4.1 5.4.2 5.4.2.1 5.4.2.2 5.4.2.3 5.4.2.4 5.4.3 Methodik, Patientengut............... Me8ergebnisse.... Differentialdiagnose supraventrikuuirer und ventrikularer Tachykardien.................... Differentialdiagnose ventrikularer Extrasystolen..... Programmierte Stimulation bei ventrikularen Tachykardien Ventrikulare Tachyarrhythmien wahrend vorzeitiger Stimulation. Diskussion........... 247 252 252 255 260 265 272 6. Therapeutische Elektrostimulation. 276 6.1 Bradykarde Rhythmusstorungen. Von C. NAUMANN D'ALNONCOURT und B. LUDERITZ 276 6.1.1 Indikation zur Schrittmachertherapie 277 6.1.1.1 Adams-Stokes-Anfall.. 278 6.1.1.2 Pathologische Bradykardie..... 279 6.1.1.3 Sinuatriale Blockierungen..... 281 6.1.1.4 Bradyarrhythmia absoluta..... 281 6.1.1.5 AtrioventrikuUire Blockierungen 11. Grades 282 6.1.1.6 Kompletter (totaler) AV-Block 282 6.1.1.7 Faszikulare Leitungsstorungen 283 6.1.1.8 Myokardinfarkt....... 285 6.1.1.9 Carotis-Sinus-Syndrom.... 287 6.1.1.10 Sinusknoten-Syndrom.... 288 6.1.2 Kontrolle implantierter Schrittmacher 290 6.1.2.1 Stimulationsfunktion.. 293 6.1.2.2 Detektionsfunktion.. 294 6.1.2.3 Schrittmacherfrequenz. 297 6.1.2.4 Impulsdauer.... 300 6.1.2.5 Impulsamplitude.. 300 6.1.2.6 Zeitkonstante.... 303 6.1.2.7 Stimulationsintervall. 305 6.1.2.8 Refraktarzeit.... 306 6.1.3 Komplikationen... 307 6.1.3.1 Operatives Vorgehen, intra- und postoperative Komplikationen 307 6.1.3.2 Elektroden..................... 307 6.1.3.3 Wundheilungsstorungen, Infektionen und Drucknekrosen 312 6.1.3.4 Galvanische und elektromagnetische Interferenzen 313 6.1.3.5 Komplikationen bei urologischen Operationen (Elektrokauter) 316 6.2 6.2.1 6.2.1.1 6.2.1.2 6.2.1.3 Tachykarde Rhythmusstorungen. Von B. LUDERITZ und G. STEINBECK Elektroschock. Prinzip... Anwendung. Komplikationen. 319 319 319 320 323
Inhaltsverzeichnis 6.2.2 6.2.2.1 6.2.2.2 6.2.2.3 6.2.3 Schrittmachertherapie............... Mechanismus der antitachykarden Stimulationstherapie Stimulationsformen bei Tachyarrhythmien Implantierte antitachykarde Schrittmacher SchluBbemerkung. XI 323 324 325 349 350 7. 8. 9. Literatur..... Schrittmacher-Glossar. Sachverzeichnis.... 352 383 392
llutorenverzeichlds Privatdozent Dr. D. W. FLEISCHMANN Abteilung Innere Medizin I an der Medizinischen Fakultat der RWTH Aachen Goethestr. 27/29, 5100 Aachen Professor Dr. B. LilDERITZ Medizinische Klinik I der Universitat Munchen Klinikum GroBhadem Marchioninistr. 15,8000 Munchen 70 Dr. C. NAUMANN D' ALNONCOURT Medizinische Klinik I der Universitat Miinchen Klinikum GroBhadem Marchioninistr. 15,8000 Munchen 70 Professor Dr. M. SCHLEPPER Kerckhoff-Klinik Benekestr. 6-8,6350 Bad Nauheim Professor Dr. L. SEIPEL Medizinische Klinik und Poliklinik, Klinik B Universit1l.t Dusseldorf Moorenstr. 5, 4000 Diisseldorf I Dr. G. STEINBECK Medizinische Klinik I der Universit1l.t Munchen Klinikum GroBhadem Marchioninistr. 15,8000 Munchen 70