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I. Medizinische Klinik und Poliklinik der Technischen Universität München
Klinikum rechts der Isar
(Direktor: Univ.-Prof. Dr. A. Schömig)
Analyse der Stimulationsparameter bei atrialer
„dual site“-Stimulation
Anne Rieger
Vollständiger Abdruck der von der Fakultät für Medizin der Technischen Universität
München zur Erlangung des akademischen Grades eines
Doktors der Medizin
genehmigten Dissertation.
Vorsitzender: Univ.-Prof. Dr. D. Neumeier
Prüfer der Dissertation: 1. apl. Prof. Dr. C. Pfafferott
2. Univ.-Prof. A. Kastrati
Die Dissertation wurde am 01.04.2004 bei der Technischen Universität München eingereicht
und durch die Fakultät für Medizin am 16.06.2004 angenommen.
- I -
Inhaltsverzeichnis
ABBILDUNGSVERZEICHNIS.................................................................................... V
TABELLENVERZEICHNIS ....................................................................................... VI
ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS ............................................................................... VIII
VERZEICHNIS UND ERKLÄRUNG DER IN DER SCHRITTMACHERTHERAPIE
GEBRÄUCHLICHEN ANGLIZISMEN........................................................................ X
1 EINFÜHRUNG..................................................................................................... 1
1.1 Vorhofflimmern ........................................................................................................1
1.2 Präventive Stimulation .............................................................................................3
1.2.1 Vorteile der atrialen Stimulation..........................................................................3
1.2.2 Stimulation des Vorhofes durch eine atriale Sonde („single site“-Stimulation) ....4
1.2.3 Biatriale Stimulation ...........................................................................................5
1.2.4 Stimulation der Vorhöfe durch zwei rechtsatriale Sonden („Dual site“-
Stimulation) ........................................................................................................6
1.3 Thema der Arbeit und Fragestellungen ...................................................................8
2 METHODEN UND MESSUNGEN ..................................................................... 11
2.1 Patientenauswahl ....................................................................................................11
2.2 Durchführung .........................................................................................................13
- II -
2.2.1 Präoperative Untersuchungen ............................................................................13
2.2.2 Schrittmacherimplantation.................................................................................13
2.2.3 Sondenmaterial und Schrittmacher ....................................................................14
2.2.4 Intraoperative Messungen..................................................................................14
2.2.5 Postoperative Untersuchungen...........................................................................16
3 ERGEBNISSE................................................................................................... 17
3.1 Allgemeine Auswertungen ......................................................................................17
3.1.1 Patientendaten ...................................................................................................17
3.1.2 Hinweise zur Statistik........................................................................................19
3.2 Analyse der Reizschwellen......................................................................................21
3.2.1 Reizschwellen der Einzelelektrode im rechten Herzohr .....................................21
3.2.2 Reizschwellen der Einzelelektrode im Bereich des CS-Ostium..........................22
3.2.3 Reizschwellen bei den Verschaltungen „dual cathode“ und „split bipolar“ ........24
3.3 Sensingwerte............................................................................................................27
3.3.1 Sensingwerte der Einzelelektrode im rechten Herzohr .......................................27
3.3.2 Sensingwerte der Einzelelektrode im Bereich des CS-Ostium............................28
3.3.3 Sensingwerte der Verschaltungen „dual cathode“ und „split bipolar“ ................28
3.4 Stimulationsimpedanzen.........................................................................................30
3.4.1 Stimulationsimpedanz der Einzelelektrode im rechten Herzohr .........................30
3.4.2 Stimulationsimpedanz der Einzelelektrode im Bereich des CS-Ostium..............31
- III -
3.4.3 Stimulationsimpedanzen der Verschaltungen „dual cathode“ und „split bipolar“
..........................................................................................................................32
3.5 Ventrikelelektrode ..................................................................................................33
3.6 Far field sensing ......................................................................................................34
3.7 Unerwünschte Ereignisse, Komplikationen ...........................................................35
4 DISKUSSION .................................................................................................... 36
4.1 Grundsätzliche Betrachtungen...............................................................................36
4.2 Stimulationsreizschwellen.......................................................................................38
4.2.1 Reizschwellen der Einzelelektroden ..................................................................38
4.2.2 Reizschwellen bei „dual site“-Verschaltung ......................................................39
4.3 Sensingschwellen.....................................................................................................42
4.3.1 Unipolares versus Bipolares Sensing .................................................................42
4.3.2 Sensingschwellen der Einzelelektroden .............................................................42
4.3.3 Sensingschwellen bei „dual site“-Verschaltung .................................................43
4.4 Impedanzen .............................................................................................................45
4.4.1 Impedanzen der Einzelelektroden......................................................................45
4.4.2 Impedanzen bei „dual site“-Stimulation.............................................................46
4.5 Energiesparende Stimulation .................................................................................47
4.6 Komplikationen.......................................................................................................49
4.7 Kritische Anmerkungen .........................................................................................51
- IV -
5 ZUSAMMENFASSUNG .................................................................................... 52
LITERATURVERZEICHNIS ...................................................................................... XI
ANHANG..................................................................................................................XV
- V -
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Elektrodenposition bei „dual site“-Stimulation.................................................. 6
Abbildung 2: Konfiguration „split bipolar“............................................................................. 15
Abbildung 3: Konfiguration „dual cathode“ ........................................................................... 15
Abbildung 4: Röntgen-Thorax eines Patienten postoperativ mit 2 atrialen Sonden und
einer rechtsventrikulären Sonde ........................................................................ 19
Abbildung 5: Stimulationsreizschwellen der Elektrode im rechten Herzohr unipolar und
bipolar .............................................................................................................. 22
Abbildung 6: Stimulationsreizschwellen der Elektrode im Bereich des CS-Ostium
unipolar und bipolar.......................................................................................... 23
Abbildung 7: P-Wellen-Morphologie bei atrialer Stimulation im Bereich des CS-Ostium....... 24
Abbildung 8: Stimulationsreizschwellen der Elektroden „dual site“, „dual cathode“ und
„split bipolar“ ................................................................................................... 25
Abbildung 9: P-Wellen-Morphologie bei „dual site“-Stimulation ........................................... 26
Abbildung 10: Sensingwerte der Elektrode im rechten Herzohr unipolar und bipolar ............... 27
Abbildung 11: Sensingschwellen der Elektrode im Bereich des CS-Ostium unipolar und
bipolar .............................................................................................................. 28
Abbildung 12: Sensingschwellen der Elektroden „dual site“, „dual cathode“ und „split
bipolar“............................................................................................................. 29
Abbildung 13: Impedanz der Elektrode im rechten Herzohr unipolar und bipolar ..................... 30
Abbildung 14: Impedanz der Elektrode im Bereich des CS-Ostium unipolar und bipolar.......... 31
Abbildung 15: Impedanz bei „dual site“-Stimulation, „dual cathode“ und „split bipolar“ ......... 32
- VI -
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Allgemeine Patientendaten I.................................................................................... 17
Tabelle 2: Allgemeine Patientendaten II. ................................................................................. 18
Tabelle 3: Daten der präoperativen Echokardiografie............................................................... 18
Tabelle 4: Messwerte der Stimulationsreizschwellen der Elektrode im rechten Herzohr
unipolar und bipolar.......................................................................................... 21
Tabelle 5: Messwerte der Stimulationsreizschwellen der Elektrode im Bereich des CS-
Ostium unipolar und bipolar ............................................................................. 22
Tabelle 6: Messwerte der Stimulationsreizschwellen der Elektroden „dual site“, „dual
cathode“ und „split bipolar“.............................................................................. 24
Tabelle 7: Messwerte der Sensingschwellen der Elektrode im rechten Herzohr unipolar
bzw. bipolar ...................................................................................................... 27
Tabelle 8: Messwerte der Sensingschwellen der Elektrode im Bereich des CS-Ostium
unipolar und bipolar.......................................................................................... 28
Tabelle 9: Messwerte der Sensingschwellen der Elektroden „dual site“, „dual cathode“ und
„split bipolar“ ................................................................................................... 29
Tabelle 10: Messwerte für die Impedanz der Elektrode im rechten Herzohr unipolar und
bipolar .............................................................................................................. 30
Tabelle 11: Messwerte für die Impedanz der Elektrode im Bereich des CS-Ostium.................. 31
Tabelle 12: Messwerte für die Impedanz bei „dual site“-Stimulation, „dual cathode“ und
„split bipolar“ ................................................................................................... 32
Tabelle 13: Intraoperative Messwerte für die Ventrikelelektrode ............................................. 33
- VII -
Tabelle 14: Daten der intraoperativen Messung zu far field-Signalen....................................... 34
- VIII -
Abkürzungsverzeichnis
A Vorhof (Atrium)
Abb. Abbildung
AF Vorhofflimmern (atrial fibrillation)
al. alii
a.p. Röntgenprojektion (anterior-posterior)
AV vom Vorhof auf die Herzkammer (atrioventrikulär)
aVF EKG-Ableitung (augmented Voltage Feet)
bzgl. bezüglich
bzw. beziehungsweise
ca. circa
CS Coronarsinus
EKG Elektrokardiogramm
F Größenbezeichnung im Katheterbereich (French)
G Gramm
ggf. gegebenenfalls
HRA hoher rechter Vorhof (High Right Atrium)
k Kiloohm
LAD Durchmesser des linken Vorhofes (left atrial diameter)
LAO Durchleuchtungsprojektion (left anterior oblique)
LVDd Durchmesser der linken Herzkammer in der Diastole (left ventricular diameter diastolisch)
Min Minuten
Mg Milligramm
ms Millisekunden
mV Millivolt
µJ Mikrojoule
Nr. Nummer
o.a. oben angeführt
Ohm
Pat. Patient
p.a. Röntgenprojektion (posterior-anterior)
- IX -
P-Welle Abbildung der Vorhofaktion im EKG
R-Welle Abbildung der Ventrikelaktion im EKG
S. Seite
SVES supraventrikuläre Extrasystole
Tab. Tabelle
u.a. unter anderen
V Herzkammer (Ventrikel), auch Volt
z.B. zum Beispiel
- X -
Verzeichnis und Erklärung der in der
Schrittmachertherapie gebräuchlichen
Anglizismen
AF-Burden Zeitanteil im Vorhofflimmern in Bezug auf den Gesamtbeobachtungszeitraum
far field sensing Ventrikelsignal, das im Vorhofkanal wahrgenommen wird bzw. umgekehrt
„mode switch“ automatisches „Umschalten“ des Schrittmachermodus, z.B. beim Beginn von Vorhofflimmern Wechsel von einem DDD-Modus in einen VVI-Modus
oversensing fälschlicherweise Wahrnehmung eines Signals, z.B. Myopotentiale
sensing Wahrnehmung (eines Potentials)
undersensing Nichtwahrnehmung eines Signals durch den Schrittmacher
1 Einführung - 1 -
1 Einführung
1.1 Vorhofflimmern
Vorhofflimmern ist die häufigste Herzrhythmusstörung, gekennzeichnet durch irreguläre
atriale Flimmerwellen mit einer Frequenz von 350-600/min und unregelmäßiger ventrikulärer
Antwort. Daraus können je nach AV-Überleitung sowohl bradykarde wie tachykarde
Herzfrequenzen resultieren [Braunwald (2002) S. 833].
Die Inzidenz dieser Rhythmusstörung nimmt mit dem Alter zu. Oft liegt eine kardiale
Erkrankung zu Grunde [Kannel et al. (1982) S. 1019, Kopecky (1987) S. 670]. Anhand der
Daten der Framingham-Studie ist bekannt, dass die allgemeine Mortalität der Patienten mit
Vorhofflimmern gegenüber einer Vergleichsgruppe (gleiches Alter und Geschlecht) fast
zweifach erhöht ist. Die kardiovaskuläre Mortalität war im gleichen Patientengut mehr als
doppelt so hoch [Kannel et al. (1982) S. 1020].
Die Prävention von Vorhofflimmern stellt eine Herausforderung dar. Vor allem sollen
thromboembolische Komplikationen, insbesondere apoplektische Insulte wirksam verhindert
werden. Durch kardiale Thromben sind 20-25% der ischämischen Insulte verursacht
[Braunwald (2002) S. 834].
Aufgrund fehlender Vorhofkontraktion ist bei Vorhofflimmern die Herzleistung um ca. 20%
vermindert. Es kann daher bei vorgeschädigten Herzen eine klinisch relevante
Herzinsuffizienz resultieren. Auch wird Vorhofflimmern von einem Teil der Patienten als
sehr störend und beeinträchtigend in der Lebensqualität empfunden. In einer Studie von
Kopecky et al. suchten 73% der Patienten mit Vorhofflimmern wegen Symptomen, die mit
der Rhythmusstörung assoziiert waren, einen Arzt auf [Kopecky (1987) S. 671].
Kollapszustände, Synkopen, Palpitationen und Dyspnoe können durch Vorhofflimmern
hervorgerufen werden.
Die medikamentöse Standardtherapie beschränkt sich auf eine Kontrolle der Herzfrequenz
und Antikoagulation zur Verhinderung thromboembolischer Komplikationen. Eine
antiarrhythmische Einstellung ist häufig frustran und kann mit nicht unerheblichen
1 Einführung - 2 -
Nebenwirkungen wie z.B. einer Proarrhythmie einhergehen. Torsade de Pointes-Tachykardien
sind ebenso beschrieben wie eine Verschlechterung der Sinusknotenfunktion oder
höhergradige AV-Blockierungen [Falk (1992) S. 142].
Vorhofflimmern wird durch einen Trigger initiiert, zum Unterhalt ist ein
elektrophysiologisches Substrat notwendig. Vorgeschädigtes atriales Myokard ist vulnerabel.
Mögliche Triggermechanismen für die Auslösung von Vorhofflimmern sind [Funck (2001)
S. 20]:
Absolute oder relative Bradykardien
Short-Long- Sequenzen
Supraventrikuläre Extrasystolen/ atriale Tachykardien
Erhöhte Dispersion der atrialen Refraktärzeiten
Unterschiedliche Leitungszeiten des Vorhofmyokards
Viele supraventrikuläre Extrasystolen entstehen im linken Atrium. In einer Studie von
Haissaguerre wurden 94% der Foci in den Pulmonalvenen lokalisiert [Haissaguerre (1998) S.
661].
Aus den oben genannten Punkten ergeben sich Ansätze für eine Schrittmachertherapie.
Aufgrund der Startmechanismen für Vorhofflimmern wird postuliert, dass 80% der
Vorhofflimmerepisoden einer Stimulationstherapie zugänglich wären [Funck (2001) S. 20].
1 Einführung - 3 -
1.2 Präventive Stimulation
1.2.1 Vorteile der atrialen Stimulation
Seit der Implantation des ersten Schrittmachers durch Senning 1958 hat sich die
Schrittmachertechnologie enorm weiterentwickelt. Konnte der erste Schrittmacher lediglich
festfrequent und ohne „Rücksicht auf den Eigenrhythmus“ im rechten Ventrikel stimulieren,
werden heute überwiegend multiprogrammierbare Zweikammerschrittmacher implantiert.
Neben einer Verbesserung der Hämodynamik und Vermeidung eines Schrittmacher-
Syndroms kann die atriale Stimulation zur Prävention von Vorhofflimmern beitragen.
Die Vorteile dieser Stimulation ergeben sich aus dem Vermeiden von bradykardiebedingten
Arrhythmien. Durch Überstimulation werden Foci unterdrückt, es treten weniger
supraventrikuläre Extrasystolen (SVES) auf, Pausen nach SVES werden reduziert und durch
die Vorhofkontraktion wird die Auswurfleistung verbessert.
Die Patiententoleranz ist bei physiologischer Stimulation größer als bei einer reinen
ventrikulären Sicherheits-Stimulation (realisiert durch DDI-Modus 50/min bzw. VDI-Modus)
[Saksena (2002) S. 1142].1
Es wird durch atriale Stimulation ein Schrittmachersyndrom vermieden. Die Zahl der
thromboembolischen Komplikationen und die Inzidenz für Vorhofflimmern sind unter atrialer
1 Schrittmacherkodierung:
1. Buchstabe: Stimulationsort: A= Atrium, V= Ventrikel, D= Atrium und Ventrikel
2. Buchstabe: Detektionsort: A= Atrium, V= Ventrikel, D= Atrium und Ventrikel
3. Buchstabe: Betriebsart: I= Inhibition, T= Triggerung, D= Inhibition und Triggerung
4. Buchstabe: Programmierbarkeit: R= frequenzadaptiert
5. Buchstabe: Antitachykardiefunktion
1 Einführung - 4 -
Stimulation signifikant geringer als bei rein ventrikulärer Stimulation [Andersen (1997) S.
1212/1213); Stangl (1990) S. 2082/2083/2084].
Die CTOPP-Studie konnte durch eine physiologische Stimulation eine 27% Reduktion des
relativen Risikos, ein chronisches Vorhofflimmern zu entwickeln, über einen Zeitraum von
drei Jahren aufzeigen [Skanes (2001) S. 169]. Allerdings tritt bei einem nicht unerheblichen
Anteil von Patienten mit einem Zweikammerschrittmacher in der Folge ebenfalls
Vorhofflimmern (neu) auf [Seidl (1998) S. 473].
Das Augenmerk richtet sich nun auf die verschiedenen Stimulationsorte im Atrium und
darauf, wie das Auftreten von Vorhofflimmern dadurch beeinflusst wird.
1.2.2 Stimulation des Vorhofes durch eine atriale Sonde
(„single site“-Stimulation)
Die Dauer der P-Welle, als Maß für die atriale Aktivierungszeit, ist bei einer Stimulation im
hohen rechten Vorhof gegenüber dem Sinusrhythmus verlängert [Bailin (2001) S. 914,
Padeletti (1999) S. 40]. Dagegen verkürzt sich die interatriale Aktivierungszeit bei septaler
Stimulation [Padeletti (1999) S. 40].
Bei Patienten mit vorbestehendem, paroxysmalem Vorhofflimmern wurde die
Anfallshäufigkeit und die Dauer der Episoden durch eine septale Stimulation signifikant
vermindert [Padeletti (1999) S. 40].
Bei dem Vergleich einer Sondenpositionen im rechten Herzohr versus im Bereich des
Koch´schen Dreiecks bei Patienten mit paroxysmalem Vorhofflimmern waren die Anzahl der
Vorhofflimmerepisoden und der Anteil von Vorhofflimmern an der Gesamtbeobachtungszeit
unter Stimulation signifikant geringer als vor der Schrittmacherimplantation. In der Gruppe
mit septaler Elektrode war nochmals eine signifikante Verbesserung bezüglich
Arrhythmiehäufigkeit und „AF-Burden“ zu verzeichnen [Padeletti (2001) S.
1050/1051/1052].
Im Gegensatz dazu konnten Delfaut et al. keinen relevanten Unterschied in der Prävention
von Vorhofflimmern bei diesen beiden Stimulationsorten finden [Delfaut (1998) S. 1903].
1 Einführung - 5 -
Seidl et al. wiesen in einer retrospektiven Studie nach, dass bei einer lateralen Sondenlage
signifikant häufiger paroxysmales Vorhofflimmern auftrat als bei Implantation der atrialen
Elektrode im rechten Herzohr [Seidl (1998) S. 473].
Saksena et al. stellten in der DAPPAF-Studie keinen präventiven Effekt auf die Häufigkeit
von Vorhofflimmern bei einer atrialen Stimulation im hohen rechten Vorhof, verglichen mit
einer „Sicherheits“-Stimulation (DDI 50/min bzw. VDI), fest. Allerdings vermuten die
Autoren, dass die Beobachtungsdauer zu kurz war, um einen Nutzen der atrialen Stimulation
aufzuzeigen. Erst die Stimulation durch zwei rechtsatriale Sonden („dual site“-Stimulation)
brachte Vorteile, worauf im Folgenden noch näher eingegangen wird [Saksena (2002) S.
1142/1145].
1.2.3 Biatriale Stimulation
Bei Patienten mit einer interatrialen Leitungsverzögerung konnte durch Implantation einer
atrialen Sonde im hohen rechten Atrium und einer zweiten im distalen Coronarsinus ein
positiver Effekt der biatrialen Stimulation auf die Anfallshäufigkeit von
Vorhofflimmerepisoden nachgewiesen werden.
Allerdings bleibt festzuhalten, dass ein deutlicher Prozentsatz der Patienten überhaupt nicht
profitierte, andere nur durch den zusätzlichen Einsatz von Antiarrhythmika. Eine Sondierung
des Coronarsinus gelingt nicht immer und in ca. 9% der Fälle traten Sondendislokationen auf
[Witte (2000) S. 421, D´Allonnes (2000) S. 1086/1087]. Auch waren die Reizschwellen im
Coronarsinus deutlich höher als im rechten Atrium [Witte (2000) S. 421].
In einer Langzeitstudie wurde der Effekt der biatrialen Stimulation auf atriale Tachykardien
untersucht. Es wurden aber nur persistierende und chronische Arrhythmien erfasst. Danach
blieben 64% der Patienten im Sinusrhythmus. Als prädiktiver Faktor für ein „Versagen“ der
biatrialen Stimulation, wurde eine P-Welle >160ms herausgearbeitet [D´Allonnes (2000) S.
1086]. Dabei sollte doch eine Resynchronisation und gleichzeitige Aktivierung beider
Vorhöfe protektiv sein.
1 Einführung - 6 -
1.2.4 Stimulation der Vorhöfe durch zwei rechtsatriale
Sonden („Dual site“-Stimulation)
Saksena et al. berichteten 1996 erstmals von Vorteilen einer rechtsatrialen „dual site“-
Stimulation [Saksena (1996) S. 691/692]. Durch simultane Stimulation im rechten Herzohr
und im Bereich des Coronarsinusostiums verkürzt sich die atriale Aktivierungszeit (P-Wellen-
Dauer) im Vergleich zum Sinusrhythmus sowie zur „single site“-Stimulation im rechten
Herzohr [Prakash (1997) S. 1009, Leclercq (2000) S. 2103, Bennett (2000) S. 194].
Abbildung 1: Elektrodenposition bei „dual site“-Stimulation
Die elektrophysiologische Testung ergab, dass durch „dual site“-Stimulation ein vorher durch
„single site“-Stimulation induzierbares Vorhofflimmern und Vorhofflattern bei 56% der
Patienten unterdrückt werden konnte [Prakash (1997) S. 1010].
In einer Cross over-Studie bei Patienten mit einem Sick Sinus Syndrom und
therapierefraktärem Vorhofflimmern konnten Delfaut et al. zeigen, dass unter der „dual site“-
Stimulation signifikant weniger Vorhofflimmern bzw. -flattern als bei „single site“-
Stimulation auftrat. Zum einen waren mehr Patienten komplett frei von Vorhofarrhythmien,
das arrhythmiefreie Intervall bei den anderen Patienten war unter „dual site“-Stimulation
signifikant länger, auch traten weniger häufig Vorhofflimmerphasen auf. Die
antiarrhythmische Therapie konnte reduziert werden, eine Beendigung der Antikoagulation
war bei einem Drittel der Studienteilnehmer möglich [Delfaut (1998) S. 1902/1903/1904].
1 Einführung - 7 -
Ähnliche Ergebnisse mit einer Reduktion des „AF-Burden“, weniger SVES und einem
längeren arrhythmiefreien Intervall wurden bei Patienten mit therapierefraktärem
Vorhofflimmern ohne Sinusbradykardien erzielt [Lau (2001) S. 373/374; Boccadamo (2002)
S. 143-145].
Leclercq et al. stellten einen Vorteil der „dual site“-Stimulation für Patienten mit einer P-
Welle >120ms fest. Die Inzidenz für paroxysmales und permanentes Vorhofflimmern war
gegenüber einer Kontrollgruppe mit „single site“-Stimulation signifikant geringer, während
bei normaler intraatrialer Leitungszeit der Unterschied nicht statistisch signifikant war
[Leclercq (2000) S. 2103].
Die DAPPAF-Studie zeigte, dass die „dual site“-Stimulation besser als eine Stimulation im
hohen rechten Vorhof bzw. eine Sicherheits-Stimulation im rechten Ventrikel (DDI 50/min)
von den Patienten toleriert wurde. Ein direkter Vergleich zwischen einer „dual site“-
Stimulation und einer Stimulation im hohen rechten Atrium konnte keinen Vorteil in Bezug
auf eine vollkommene Arrhythmiefreiheit zeigen. Die Zeit bis zum ersten symptomatischen
Vorhofflimmerrezidiv war allerdings in der „dual site“-Gruppe verlängert, die „mode switch“-
Häufigkeit und die Anzahl pathologischer atrialer Frequenzen war geringer [Saksena (2002)
S. 1142/1143].
1 Einführung - 8 -
1.3 Thema der Arbeit und Fragestellungen
Aus den bisherigen Ausführungen können Vorteile der multifokalen atrialen Stimulation zur
Prävention von Vorhofflimmerepisoden angenommen werden.
Für die Sensingfunktion bietet eine bipolare Vorhofelektrode eindeutig Vorteile.
Undersensing, durch fehlende Wahrnehmung von P-Wellen gekennzeichnet, kann zur Abgabe
von atrialen Stimulationsimpulsen, z.B. in der Refraktärzeit führen und so auch
Vorhofflimmern induzieren. Ein Sensingverlust tritt bei unipolarer Konfiguration signifikant
häufiger als bei bipolarer Messung auf. Oversensing z.B. durch Myopotentiale lässt sich bei
unipolarer Funktion ebenfalls deutlich häufiger nachweisen [Wiegand (1998) S. 1604]. Das
kann zu irrtümlichem „mode switch“-Verhalten führen und damit eine unphysiologische
Stimulation herbeiführen.
Ein gutes atriales Wahrnehmungsverhalten ist weiter notwendig, um niederamplitudige
Vorhofflimmer- und Flatterwellen gut zu detektieren. Die Signalamplituden bei solchen
atrialen Arrhythmien können bis zu 40% kleiner als die im Sinusrhythmus detektierten P-
Wellen sein [Lewalter (2000) S.137]. Um nun eine AV-sequentielle Stimulation, ggf. auch
atriale Overdrivestimulation und einen fehlerfreien „mode switch“ bei atrialen Tachykardien
zu erreichen, ist eine möglichst störungsfreie Sensingfunktion unabdingbar.
Für eine stromsparende Schrittmacherprogrammierung ist eine niedrige Reizschwelle mit
möglichst hoher Impedanz anzustreben. Bei entsprechender Programmierung kann dadurch
die Laufzeit der Batterie und damit die „Lebensdauer“ des Schrittmachers verlängert werden.
Um eine „dual site“-Stimulation im rechten Atrium zu realisieren, wurden bisher
verschiedene Strategien eingesetzt. So erhielten bei einem Teil der oben erwähnten Studien
Patienten einen DDD-Schrittmacher, wobei je eine Elektrode an den atrialen Kanal und eine
Elektrode an den Ventrikelkanal angeschlossen wurden. Es resultierte eine AAI- bzw. AAT-
Stimulation.. Mit einer minimal möglichen AV-Verzögerung erfolgte eine mehr oder weniger
(minimale AV-Zeit zum Teil 30ms!) simultane Stimulation [Leclercq (2000) S. 2102,
Ramdat -Misier (2000) S. 21K].
1 Einführung - 9 -
Durch diese Stimulationsverfahren ist aber keine ventrikuläre Stimulation möglich. Da
Patienten mit einem Sick Sinus Syndrom zusätzlich AV-Überleitungsstörungen haben können
und dann neben der atrialen auch eine ventrikuläre Stimulation benötigen, sind andere
Stimulationskonzepte erforderlich, wenn eine „dual site“-Stimulation realisiert werden soll.
Hier bietet sich die Aufsplittung des atrialen Stimulationssignals an.
In anderen Studien zur „dual site“-Stimulation wurden die beiden atrialen Sonden über einen
Y-Adapter (soweit beschrieben: Medtronic Inc. Minneapolis, USA, 5866-38M) an den
atrialen Eingang des Schrittmachers angeschlossen [Leclercq (2000) S. 2102, Lau (2001) S.
372, Levy (2001) S. 49, Saksena (1996) S. 688, Delfaut (1998) S. 1901, Boccadamo (2002) S.
142]. Daraus resultiert eine „split bipolar“-Verschaltung, bei der die eine Sonde die Anode,
die andere die Kathode bildet.
Bei Verwendung der heute üblichen bipolaren Sonden wird eine weitere Verschaltung
möglich. Man kann beide Elektroden über einen Adapter parallel schalten, so dass beide
Elektrodenspitzen als Kathode und beide Ringelektroden als Anode („dual cathode“)
fungieren.
Dies wurde bei Einführung der biventrikulären Stimulation im Rahmen eines
Tierexperimentes an Kaninchen getestet. Im Rahmen eines Symposiums wurden die
Messergebnisse vorgestellt. Bei unterschiedlicher Elektrodenkonfiguration der rechts- und
linksventrikulären Sonde (die linksventrikuläre Sonde wurde über den Coronarvenensinus in
eine geeignete Coronarvene eingeführt) wurden Sensingverhalten, Stimulationsreizschwelle
und Impedanz gemessen [McVenes (1997) S. 224].
Die niedrigste Stimulationsreizschwelle wurde durch eine „dual cathode“-Stimulation
erreicht. Bei dieser Stimulationskonfiguration wurden aber auch die geringsten Impedanzen
und das niedrigste Sensingpotential gemessen. Allerdings kam eine unipolare
linksventrikuläre Sonde zum Einsatz. Das bedeutet, beide Elektrodenspitzen fungierten als
Kathode mit dem Ring der rechtsventrikulären Sonde als Anode [McVenes (1997) S. 227].
1 Einführung - 10 -
Die Prävention von Vorhofflimmern im Rahmen der Schrittmachertherapie durch die „dual
site“-Stimulation lässt sich demzufolge durch verschiedene Stimulationskonfigurationen
erreichen. Welche Art der Verschaltung Vorteile bietet, wurde bisher noch nicht untersucht.
In der vorliegenden Arbeit sollen die beiden möglichen Elektrodenkonfigurationen für eine
rechtsatriale „dual site“-Stimulation hinsichtlich der Stimulationsreizschwellen, des
Sensingverhaltens und der Stimulationsimpedanzen miteinander verglichen werden. Die
Verschaltungen sind schematisch in den Abbildungen 2 und 3 im Abschnitt 2.2.4 dargestellt.
Aus diesen Ausführungen ergeben sich folgende Fragen:
1. Ist die Implantation von zwei rechtsatrialen Sonden in der klinischen Routine sicher
durchführbar?
2. Durch welche Verschaltung lassen sich möglichst geringe Stimulationsreizschwellen
realisieren?
3. Welche Verschaltung bietet das bessere Sensingverhalten?
4. Wie verhalten sich die Stimulationsimpedanzen „dual cathode“ und „split bipolar“?
5. Sind daraus Rückschlüsse für eine niederenergetische Stimulation zu ziehen?
2 Methoden und Messungen - 11 -
2 Methoden und Messungen
2.1 Patientenauswahl
Für die vorliegende Arbeit wurde unter dem Namen „RADS – Intraoperative
Reizschwellenanalyse bei rechtsatrialer „dual site“ Stimulation: „split bipolar“ versus „dual
cathode“.“ ein positives Votum der Ethik-Kommission der Bayerischen Landesärztekammer
eingeholt.2
Im Zeitraum von Oktober 2001 bis November 2002 wurden 19 Patienten der Medizinischen
Klinik I am Klinikum Ingolstadt in die Studie aufgenommen. Eingeschlossen wurden
Patienten, die auf Grund eines symptomatischen Sick Sinus-Syndroms einen DDDR-
Schrittmacher erhalten sollten. Die Schrittmacherindikation wurde entsprechend den
Richtlinien der Deutschen Gesellschaft für Kardiologie gestellt3. Keiner der
Studienteilnehmer erhielt den Schrittmacher primär zur Prävention von Vorhofflimmern.
Damit waren Einschlusskriterien:
Symptomatische Sinusbradykardien
Symptomatischer Sinusarrest
Brady-/Tachykardie-Syndrom
Kombination aus Sinusknotensyndrom und höhergradigen AV-Blockierungen.
2 Sitzung vom 14.08.01, Ethik-Kommission Nr. 01131
3 Richtlinien zur Herzschrittmachertherapie, Indikationen, Systemwahl, Nachsorge der „Kommission für
Klinische Kardiologie“ der Deutschen Gesellschaft für Kardiologie – Herz- und Kreislaufforschung in:
Z Kardiol 85 (1996) 611-28
2 Methoden und Messungen - 12 -
Kontraindikationen zur Studienteilnahme stellten dar:
dekompensierte Herzinsuffizienz
Myokardinfarkt vor weniger als 6 Monaten
dilatative Kardiomyopathie mit einer Ejektionsfraktion <35%
permanente, nicht in einen Sinusrhythmus zu überführende atriale Tachykardien
Alle Patienten gaben schriftlich ihr Einverständnis zur Studienteilnahme.
Die Planung, Durchführung und Auswertung der Ergebnisse der vorliegenden Arbeit erfolgte
mit freundlicher Unterstützung der Firma Vitatron B.V. Arnhem, Niederlande.
2 Methoden und Messungen - 13 -
2.2 Durchführung
2.2.1 Präoperative Untersuchungen
Patienten, die in die Abteilung zur Schrittmacherimplantation eingewiesen wurden oder bei
denen im Rahmen eines stationären Aufenthaltes eine Schrittmacherindikation gestellt wurde,
kamen potentiell für die Studie in Frage. Es wurden präoperativ ein Elektrokardiogramm, ein
Echokardiogramm und ein Langzeit-EKG durchgeführt. Bestand eine Indikation für einen
DDD-Schrittmacher gemäß den Richtlinien der Deutschen Gesellschaft für Kardiologie und
lagen keine Ausschlusskriterien vor, erfolgte bei Einverständnis der Patienten der Einschluss
in die Studie.
2.2.2 Schrittmacherimplantation
Die Schrittmacherimplantationen wurden im elektrophysiologischen Labor durchgeführt und
erfolgten in Lokalanästhesie. Gewöhnlich erhielten die Patienten präoperativ 5 mg Diazepam
und 0,05 mg Fentanyl sowie 2,2 g Augmentan (Amoxicillin und Clavulansäure) intravenös.
Bevorzugt wurde die rechtspektorale Lage. Nach Präparation der Schrittmachertasche wurde
die Vena cephalica aufgesucht. Waren nicht alle Elektroden über die Vena cephalica
einzubringen, wurde die Vena subclavia punktiert und über Schleusen in Seldinger-Technik
die Sonden eingebracht.
Als erste wurde die ventrikuläre Elektrode platziert, um intraoperative Dislokationen der
atrialen Sonden zu vermeiden. Danach wurde üblicherweise die Elektrode im Herzohr (HRA)
und als letzte die Sonde im Bereich des CS-Ostiums (CS) fixiert.
Die Lage der Elektroden wurde unter Röntgenkontrolle in a.p. und LAO-Position überprüft.
Die Lokalisation der atrialen Sonde im Bereich des CS-Os wurde zusätzlich anhand der P-
Wellen-Morphologie im Oberflächen-EKG bei effektiver Stimulation beurteilt.
2 Methoden und Messungen - 14 -
2.2.3 Sondenmaterial und Schrittmacher
Als atriale Sonden wurden Schraubelektroden der Firma Vitatron B.V. Arnhem, Niederlande
(die drei ersten Implantationen Cristalline Actfix, danach Pirouet S+/Pirouet J S+) verwendet.
Bei den ersten drei Implantationen wurden 7 F Sonden implantiert, danach wurden 9 F
Elektroden wegen der besseren Steuerbarkeit eingesetzt. Um sondenspezifische Unterschiede
auszuschließen, wurden für die beiden atrialen Positionen Schraubelektroden des gleichen
Fabrikats verwendet.
Im rechten Ventrikel kamen Schraub- oder Ankersonden der Firma Vitatron (12x Impulse II,
3x Cristalline Actfix) der Firma Medtronic Inc. Minneapolis, USA ( 2x Capsure Z) bzw.
einmal der Firma St. Jude Medical, Inc. St. Paul, USA (Tendril SDX 1488T) zum Einsatz.
Die Adapter für die Verschaltung der beiden atrialen Elektroden waren von der Firma
Medtronic 5866-38M bzw. 2872.
Alle Patienten erhielten einen DDDR-Schrittmacher der Firma Vitatron mit
Stimulationsalgorithmen zur Prävention von Vorhofflimmern (Prevent AF).
2.2.4 Intraoperative Messungen
Die intraoperativen Messungen erfolgten mit dem Messgerät Biotronik ERA 300 der Firma
BIOTRONIC GmbH & Co. KG Berlin, BRD. Zunächst wurden für alle Sonden einzeln die
Wahrnehmungsschwelle (Sensing), die Stimulationsreizschwelle bei 0,5 ms sowie die
Stimulationsimpedanz bei 5 V/ 0,5 ms bestimmt. Die Messungen erfolgten sowohl uni- als
auch bipolar. Danach wurden die atrialen Sonden „dual site“ vermessen.
2 Methoden und Messungen - 15 -
Abbildung 2: Konfiguration „split bipolar“
Abbildung 3: Konfiguration „dual cathode“
Die Reizschwelle wurde derart bestimmt, dass zunächst mit hoher Ausgangsspannung effektiv
stimuliert wurde. Danach erfolgte eine schrittweise Reduktion (in Schritten von 0,1 V) der
Spannung bis ein Stimulationsimpuls nicht mehr beantwortet wurde. Als Reizschwelle galt
die niedrigste zu einer effektiven Stimulation benötigte Spannung bei 0,5 ms Impulsdauer.
Bei Stimulation im unteren Septum resultieren negative P-Wellen in Ableitung II, III und
aVF. Bei „dual site“-Stimulation ist die P-Welle in den Extremitätenableitungen
üblicherweise biphasisch mit einem zunächst positiven Anteil. Bei Ausfall der HRA-Sonde
übernimmt die Sonde im Bereich des CS-Ostiums die Stimulation mit entsprechend nun
negativen P-Wellen in den inferioren Ableitungen. Liegt die Stimulationsreizschwelle der
HRA-Elektrode über der „dual site“-Reizschwelle haben die P-Wellen einen positiven
Ausschlag.
Bei der Verschaltung „split bipolar“, siehe Abbildung 2, stellt die Sondenspitze im rechten
Herzohr die Anode und die Sondenspitze im Bereich des CS-Ostium die Kathode dar. Im
2 Methoden und Messungen - 16 -
Anschluss erfolgte eine Verschaltung „dual cathode“ derart, dass beide Sonden gleichzeitig
bipolar angeschlossen wurden und Stimulation sowie Sensing der Einzelelektroden zwischen
Ring (Anode) und Spitze (Kathode) parallel verschaltet waren (Abbildung 3).
Bei der Verwendung von Krokodilklemmen ist die Realisierung der „dual cathode“-
Verschaltung intraoperativ schwierig, da beide Elektrodenspitzen und die Ringelektroden
gleichzeitig mit je einer Klemme angeschlossen werden müssen. Deshalb erfolgten die
Messungen zum Teil bereits mit dem o.a. Adapter.
Anhand der gemessenen Daten wurde die Entscheidung über die entgültige Verschaltung
getroffen und der entsprechende Adapter implantiert.
2.2.5 Postoperative Untersuchungen
Direkt nach der Implantation wurden die atriale Sensing- und Stimulationsfunktion bipolar
geschaltet.
Noch am Operationstag wurde eine Röntgen-Thoraxaufnahme zum Ausschluss eines
Pneumothorax bzw. zur Erkennung von Sondendislokationen angefertigt. Weiterhin erfolgte
eine Echokardiografie zum Ausschluss eines Perikardergusses.
Vor Entlassung wurden die Sensing- und Stimulationsreizschwellen sowie die Batterie- und
Elektrodendaten erfasst und protokolliert. Weiterhin wurden bei dieser Schrittmacherkontrolle
auch die Aufzeichnungsparameter des Schrittmachers aktiviert.
3 Ergebnisse - 17 -
3 Ergebnisse
3.1 Allgemeine Auswertungen
3.1.1 Patientendaten
Im Studienzeitraum wurden zehn männliche und neun weibliche Patienten mit einem
mittleren Alter von 73,2 +/-6,4 Jahren in die Studie eingeschlossen. Die genauen Daten zu
Alter, Geschlecht und Grunderkrankung sind der Tabelle 1 zu entnehmen.
Tabelle 1: Allgemeine Patientendaten I. m - männlich, w - weiblich, AI - Aorteninsuffizienz, KHK - Koronare Herzerkrankung, HOCM - Hypertrophe Obstruktive Kardiomyopathie
Bei 18 Studienteilnehmern lagen kardiovaskuläre Erkrankungen vor. Bei 12 Patienten wurde
vor der Schrittmacherimplantation ein Vorhofflimmern dokumentiert. Eine Synkope war bei
11 Patienten in der Vorgeschichte aufgetreten. Eine spezifische antiarrhythmische Therapie
zum Zeitpunkt der Implantation bestand bei keinem Patienten. Die Daten dazu sind in Tabelle
2 zusammengefasst.
Pat. Nr. Geschlecht Alter (in Jahren) kardiovaskuläre Erkrankung1 w 74 Hypertonus2 w 79 Hypertonus3 w 80 Hypertonus, AI I°4 w 73 Hypertonus5 m 73 keine6 w 87 Hypertonus7 w 66 Hypertonus8 m 75 Hypertonus9 m 65 HOCM10 m 65 Hypertonus11 m 68 KHK12 w 79 Hypertonus13 w 79 Hypertonus14 m 63 Hypertonus15 w 68 Hypertonus16 m 76 Hypertonus17 m 78 Hypertonus, KHK18 m 73 Hypertonus19 m 74 Hypertonus
3 Ergebnisse - 18 -
Tabelle 2: Allgemeine Patientendaten II. W-Wenckebach, infrah.-infrahissär
Die Daten zu den erhobenen Echokardiografiebefunden sind der Tabelle 3 zu entnehmen.
Tabelle 3: Daten der präoperativen Echokardiografie. LAD - Left Atrial Diameter, LVDd - Left Ventricular Diameter diastolisch
Ausnahmen für eine linkspektorale Schrittmacherlage bei zwei Patienten waren durch eine
Thrombose der rechten Vena subclavia bzw. Patientenwunsch (Jäger) bedingt. Bei allen
Studienteilnehmern war eine Fixierung der Elektroden im Herzohr und im Bereich des CS-
Ostium möglich.
In Abbildung 4 finden sich die Röntgenaufnahmen p.a. und seitlich eines Studienteilnehmers
mit drei Elektroden. Der Adapter, mit dem die beiden atrialen Sonden zusammengeschaltet
sind, liegt unter dem Schrittmacheraggregat.
Pat. Nr. dok. VHFli Synkopeantiarrhythmische
Therapie AV-Blockretrograde
Leitung (in ms)
1 ja Ja ß-Blocker abgesetzt nein 2202 ja Ja keine Grad II,W keine3 ja Ja keine nein keine4 ja Ja keine nein keine5 nein Ja keine Grad I, 370ms keine6 nein Ja keine nein Vorhanden7 nein N keine nein keine8 ja Ja keine Grad I keine9 ja N keine Grad I keine10 ja Ja keine nein keine11 ja N keine nein keine12 ja N keine nein 19813 nein Ja keine Grad II,W 16014 ja N keine nein keine15 ja N keine nein keine16 nein N keine Grad II,W keine17 ja Ja ß-Blocker abgesetzt Grad I,infrah keine18 ja Ja ß-Blocker nein keine19 nein Ja keine Grad I 217
Ejektionsfraktion (in %) LAD (in mm) LVDd (in mm)Mittelwert 72,6 43,3 50,9Minimum 45,0 26,0 44,0Maximum 90,0 54,0 57,0
3 Ergebnisse - 19 -
Abbildung 4: Röntgen-Thorax eines Patienten postoperativ mit 2 atrialen Sonden und einer rechtsventrikulären Sonde
3.1.2 Hinweise zur Statistik
Die folgenden Angaben geben immer den Median und in Klammern den Mittelwert +/- der
einfachen Standardabweichung wieder.
Zunächst wurde der Friedmann-Test eingesetzt, um zu überprüfen, ob die Messwertgruppen
verschieden sind. Die ermittelten Werte der atrialen Einzelelektroden wurden dann zum einen
unipolar gegen bipolar und die beiden „dual site“-Schaltungen gegeneinander mit dem
Wilcoxon Signed Rank Test auf ihre statistische Signifikanz geprüft. Eine statistische
Signifikanz wurde ab einem P < 0,05 erreicht. Die beschreibende Statistik ist im Anhang
angefügt.
Für die grafische Darstellung wurden „Box - and - Whisker - Plots“ verwendet. Bei dieser
Darstellung geben die untere Linie des Rechtecks die 25% Quartile (Q25) und die obere Linie
des Rechtecks die 75% Quartile (Q75) an. Der Median liegt innerhalb des Rechtecks. Die
waagerechten Striche unter- und oberhalb des Rechtsecks reichen bis zum 1,5fachen des
3 Ergebnisse - 20 -
Interquartilabstandes (Q75 - Q25). Werte außerhalb dieses Bereiches sind Ausreißer, die mit
einem Punkt gekennzeichnet wurden [Polasek (1994) S. 52/53].
3 Ergebnisse - 21 -
3.2 Analyse der Reizschwellen4
3.2.1 Reizschwellen der Einzelelektrode im rechten Herzohr
Die unipolar bzw. bipolar gemessenen Stimulationsreizschwellen im hohen rechten Atrium
waren bei unipolarer und bipolarer Messung im Wesentlichen gleich. Der Median bei
unipolarer Verschaltung betrug 0,8 V (0,9 V +/- 0,5 V), während bei bipolarer Messung der
Median 1,0 V (0,9 V +/- 0,4 V) betrug. Dieser Unterschied war erwartungsgemäß nicht
statistisch signifikant.
Tabelle 4: Messwerte der Stimulationsreizschwellen der Elektrode im rechten Herzohr unipolar und bipolar
4 Die Reizschwellen wurden jeweils mit einer Impulsdauer von 0,5 ms gemessen.
Pat. Nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19HRA unipolar (in V) 0,8 0,5 0,6 0,5 0,7 0,7 0,9 2,1 1,4 0,4 3,9 2,0 0,6 0,5 0,9 1,0 0,6 1,3 0,8HRA bipolar (in V) 1,1 0,8 0,7 1,0 0,6 0,6 1,1 1,9 1,0 0,9 1,7 1,1 0,7 0,5 1,0 0,6 0,6 1,5 1,2
3 Ergebnisse - 22 -
Abbildung 5: Stimulationsreizschwellen der Elektrode im rechten Herzohr unipolar und bipolar
3.2.2 Reizschwellen der Einzelelektrode im Bereich des CS-
Ostium
Die unipolar und bipolar gemessenen Reizschwellen der septal fixierten Elektrode
unterschieden sich ebenfalls nicht statistisch signifikant. Hier wurde ein Median von 0,9 V
(1,2 V +/- 0,6 V) bei unipolarer Messung und ein Median von 1,0 V (1,2 V +/- 0,6 V) bei
bipolarer Stimulation ermittelt.
Tabelle 5: Messwerte der Stimulationsreizschwellen der Elektrode im Bereich des CS-Ostium unipolar und bipolar
Pat. Nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19CS unipolar (in V) 0,8 0,6 0,8 1,5 0,7 1,0 1,7 1,9 0,9 0,4 1,4 - 0,9 0,8 1,5 0,9 2,6 1,0 0,9CS bipolar (in V) 0,9 0,7 0,9 1,7 0,7 0,7 1,3 1,3 1,5 0,5 1,0 2,6 1,1 1,0 1,5 1,0 2,8 0,9 1,1
3 Ergebnisse - 23 -
Abbildung 6: Stimulationsreizschwellen der Elektrode im Bereich des CS-Ostium unipolar und bipolar
Bei effektiver Stimulation im Bereich des CS-Ostium fanden sich negative P-Wellen in den
Ableitungen II, III, aVF. Abbildung 7 zeigt eine Stimulation im Bereich des CS-Ostium mit
einem 3:1 Block, da der Wenckebachpunkt überschritten wurde, sodass die P-Wellen-
Morphologie gut zu erkennen ist. Typisch bei dieser Stimulation ist die kurze AV-
Überleitungszeit.
3 Ergebnisse - 24 -
Abbildung 7: P-Wellen-Morphologie bei atrialer Stimulation im Bereich des CS-Ostium EKG-Aufzeichnung, Vorschub 25mm/s
3.2.3 Reizschwellen bei den Verschaltungen „dual
cathode“ und „split bipolar“
Bei der Verschaltung „dual cathode“ betrug der Median für die Reizschwelle 1,0 V (1,1 V +/-
0,5 V). Die Messung „split bipolar“ ergab einen Median von 1,3 V (1,5 V +/- 0,6 V). Dieser
Unterschied ist statistisch signifikant mit einem P<0,05.
Tabelle 6: Messwerte der Stimulationsreizschwellen der Elektroden „dual site“, „dual cathode“ und „split bipolar“
Pat. Nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19Dual cathode (in V) 0,8 1,0 0,9 1,8 0,8 1,0 1,7 2,0 1,0 0,7 1,3 1,5 0,9 0,7 1,8 0,8 0,5 0,9 1,0Split bipolar (in V) 1,5 0,7 0,9 1,7 1,2 1,2 1,0 2,2 1,2 0,7 1,3 2,9 1,3 1,0 1,7 1,5 2,8 1,1 1,5
Stimulus
P-Welle
3 Ergebnisse - 25 -
Abbildung 8: Stimulationsreizschwellen der Elektroden „dual site“, „dual cathode“ und „split bipolar“
Die Abbildung 9 zeigt die typische P-Wellen-Morphologie bei „dual site“-Stimulation mit biphasischen P-Wellen, insbesondere in den Ableitungen II, III, aVF. Der letzte Stimulus wird nicht beantwortet, damit wurde hier die Reizschwelle bestimmt.
3 Ergebnisse - 26 -
Abbildung 9: P-Wellen-Morphologie bei „dual site“-Stimulation EKG-Aufzeichnung, Vorschub 50 mm/s
Stimulus
P-Welle
3 Ergebnisse - 27 -
3.3 Sensingwerte
3.3.1 Sensingwerte der Einzelelektrode im rechten Herzohr
Auch die Sensingschwellen im rechten Herzohr unterschieden sich nicht statistisch
signifikant. Es wurden annähernd gleiche Messwerte für die P-Welle unipolar und bipolar
ermittelt. Der Median bei unipolarer Messung betrug 2,2 mV (2,6 mV +/- 1,4 mV) und bei
bipolarer Messung 2,3 mV (2,6 mV +/- 1,3 mV).
Tabelle 7: Messwerte der Sensingschwellen der Elektrode im rechten Herzohr unipolar bzw. bipolar
Abbildung 10: Sensingwerte der Elektrode im rechten Herzohr unipolar und bipolar
Pat. Nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19HRA unipolar (in mV) 1,7 1,7 4,5 4,1 2,2 1,1 1,1 1,1 5,1 3,2 1,0 1,6 2,0 2,8 2,9 2,5 5,1 1,9 4,2HRA bipolar (in mV) 2,2 1,6 4,5 2,8 2,8 1,1 1,4 1,2 5,1 2,6 0,9 2,2 2,7 2,3 2,3 2,9 5,2 1,8 4,5
3 Ergebnisse - 28 -
3.3.2 Sensingwerte der Einzelelektrode im Bereich des CS-
Ostium
Im Bereich des CS-Ostium wurde der Median für die Wahrnehmungsschwelle bei unipolarer
Messung mit 2,6 mV (2,4 mV +/- 1,4 mV) und bei bipolarer Messung mit 3,0 mV (3,1 mV
+/- 1,6 mV) bestimmt. Für diese Sondenposition ergibt sich damit im Gegensatz zur Elektrode
im rechten Herzohr ein statistisch signifikanter Unterschied mit P<0,05.
Tabelle 8: Messwerte der Sensingschwellen der Elektrode im Bereich des CS-Ostium unipolar und bipolar
Abbildung 11: Sensingschwellen der Elektrode im Bereich des CS-Ostium unipolar und bipolar
3.3.3 Sensingwerte der Verschaltungen „dual cathode“ und
„split bipolar“
Bei einer Verschaltung „dual cathode“ betrug der Median für die Wahrnehmung 1,9 mV (2,1
mV +/- 1,2 mV), während bei einer Verschaltung „split bipolar“ der Median für die P-Welle
Pat. Nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19CS unipolar (in mV) 0,8 1,7 4,1 1,9 2,1 0,3 3,0 4,0 4,1 2,6 1,0 1,2 1,2 4,8 4,3 1,9 2,6 2,8 3,8CS bipolar (in mV) 2,7 3,0 4,5 1,6 2,3 0,8 3,4 4,0 4,9 3,0 0,7 1,2 2,3 4,5 6,0 2,7 5,2 3,0 3,4
3 Ergebnisse - 29 -
2,4 mV (2,9 mV +/- 1,5 mV) betrug. Die Sensingschwelle „split bipolar“ ist damit statistisch
signifikant höher als „dual cathode“ mit P<0,005.
Tabelle 9: Messwerte der Sensingschwellen der Elektroden „dual site“, „dual cathode“ und „split bipolar“
Abbildung 12: Sensingschwellen der Elektroden „dual site“, „dual cathode“ und „split bipolar“
Pat. Nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19Dual cathode (in mV) 1,9 1,3 4,0 1,9 1,3 1,0 0,8 2,0 3,2 1,2 0,7 1,4 2,1 2,8 3,5 1,7 4,7 2,6 2,2Split bipolar (in mV) 2,0 1,6 2,5 2,0 2,7 1,6 2,4 4,4 6,8 2,3 1,2 1,3 2,2 4,2 4,6 2,5 5,0 1,7 4,0
3 Ergebnisse - 30 -
3.4 Stimulationsimpedanzen5
3.4.1 Stimulationsimpedanz der Einzelelektrode im rechten
Herzohr
Der Median für die Impedanz betrug bei unipolarer Stimulation 438 (525,4 +/- 189,3 )
und bei bipolarer Stimulation 372 (390,3 +/- 69,7 ). Somit fand sich kein statistisch
signifikanter Impedanzunterschied bei Stimulation im rechten Herzohr (P 0,113).
Tabelle 10: Messwerte für die Impedanz der Elektrode im rechten Herzohr unipolar und bipolar
Abbildung 13: Impedanz der Elektrode im rechten Herzohr unipolar und bipolar
5 Die Impedanzen wurden jeweils bei einer Stimulationssignal von 5 V/ 0,5 ms gemessen.
Pat. Nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19HRA unipolar (in ) 438 386 516 426 342 572 616 782 634 394 976 836 350 324 442 386 512 326 312HRA bipolar (in ) 474 458 520 420 290 306 322<200 410 382 310 330 360 372 410 392 488 334 344
3 Ergebnisse - 31 -
3.4.2 Stimulationsimpedanz der Einzelelektrode im Bereich
des CS-Ostium
Die Impedanz dieser Sonde weist bei unipolarer Messung höhere Werte auf. Bei unipolarer
Stimulation wurde der Median mit 562 (644,3 +/- 250,3 ), bei bipolarer Stimulation
mit 454 (541,4 +/- 189,1 ) bestimmt. Dieser Unterschied ist aber nicht statistisch
signifikant (P=0,119).
Tabelle 11: Messwerte für die Impedanz der Elektrode im Bereich des CS-Ostium
Abbildung 14: Impedanz der Elektrode im Bereich des CS-Ostium unipolar und bipolar
Pat. Nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19CS unipolar (in ) 562 742 520 306 336 748 788 1.200 820 454 2.504 892 374 440 464 752 910 422 332CS bipolar (in ) 658 812 1.000 310 334 620 414 422 634 468 532 394 376 440 454 548 788 454 326
3 Ergebnisse - 32 -
3.4.3 Stimulationsimpedanzen der Verschaltungen „dual
cathode“ und „split bipolar“
Hier fanden sich statistisch signifikante Unterschiede für die Stimulationsimpedanzen der
beiden getesteten Verschaltungen. Während bei der „split bipolar“-Stimulation hohe
Impedanzen, Median 706 (711,4 +/- 175,9 ), gemessen wurden, lagen bei einer „dual
cathode“-Stimulation meist Impedanzen von nur 200 vor, Median 200 (287,7 +/- 68,7
). Dabei muss berücksichtigt werden, dass niedrigere Werte von der Auswerteeinheit ERA
300 nicht gemessen werden können. Dieser Unterschied war nun statistisch hochsignifikant,
P<0,001.
Tabelle 12: Messwerte für die Impedanz bei „dual site“-Stimulation, „dual cathode“ und „split bipolar“
Abbildung 15: Impedanz bei „dual site“-Stimulation, „dual cathode“ und „split bipolar“
Pat. Nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19Dual cathode (in ) 324 264 290 200 188 200 200 200 200 200 200 200 200 266 200 200 394 200 200Split bipolar (in ) 706 976 724 320 640 800 426 676 788 808 706 616 578 712 730 832 1.056 652 554
3 Ergebnisse - 33 -
3.5 Ventrikelelektrode
Für die Ventrikelelektrode wurden ebenso unipolare und bipolare Messungen durchgeführt.
Einschränkend muss angeführt werden, dass zum Teil unterschiedliche Sondenfabrikate und
sowohl Schraub- als auch Ankerelektroden zum Einsatz kamen. Deshalb wurden die
ermittelten Werte nicht weiterführend statistisch aufgearbeitet.
Tabelle 13: Intraoperative Messwerte für die Ventrikelelektrode (n.g.- nicht gemessen)
Pat. Nr. unipolar bipolar unipolar bipolar unipolar bipolar1 n.g. 0,4 9,9 16,5 438 5682 n.g. 0,6 n.g. 3,5 n.g. 1.0003 0,6 0,7 7,5 15,0 1.100 5504 1,3 1,5 14,1 13,9 590 7245 1,0 0,9 7,0 7,7 836 8646 0,3 0,4 6,8 7,3 n.g. 1.9007 0,4 0,4 12,3 18,7 1.696 1.1488 0,4 0,4 16,6 15,2 1.376 1.1089 0,5 0,9 9,9 10,5 2.500 1.42810 1,9 1,9 5,8 6,2 1.396 1.33211 0,5 0,5 27,2 32,1 2.232 1.23612 0,8 0,7 8,3 12,9 2.328 1.69613 0,5 0,6 13,6 15,2 1.276 1.39214 0,3 0,3 18,7 25,7 1.098 1.00015 0,6 1,1 13,8 14,5 1.622 1.68416 1,1 0,6 12,6 11,7 1.208 1.24817 0,5 0,3 9,7 22,1 976 1.06418 1,9 1,8 9,8 9,8 n.g. n.g.19 0,4 1,1 16,2 16,4 1.164 1.500
Median 0,5 0,6 11,1 14,5 1242 1192Mittelwert 0,8 0,8 12,2 14,5 1365 1191Standard-abweichung 0,5 0,5 5,1 6,7 573 368
Reizschwelle (in V/0,5ms) Sensing (in mV) Impedanz (in )
3 Ergebnisse - 34 -
3.6 Far field sensing
Bei einer programmierten Empfindlichkeit von 0,5 mV wurde bei der Verschaltung „split
bipolar“ in vier Fällen im atrialen Kanal ein ventrikuläres far field-Potential >0,5 mV,
maximal 1,0 mV, gemessen.
Bei der Verschaltung „dual cathode“ trat bei drei Patienten ein far field-Signal >0,5 mV auf.
Die maximale Signalgröße des far field-Potentials betrug bei einem Patienten 0,9 mV.
Tabelle 14: Daten der intraoperativen Messung zu far field-Signalen
Pat. Nr. kein far field
nicht gemessen
far field (in mV) kein far field
nicht gemessen
far field (in mV)
1 x x2 x3 x x4 x x5 x x6 <0,5 <0,57 x 0,98 x x9 x x10 x x11 x x12 x <0,513 x x14 1,0 0,515 1,0 0,716 x x17 0,5 0,518 x 0,719 x x
Split bipolar Dual cathode
3 Ergebnisse - 35 -
3.7 Unerwünschte Ereignisse, Komplikationen
Grundsätzlich ist eine sichere Platzierung der Schraubelektrode im Bereich des
Coronarsinusostium durch einen erfahrenen Operateur möglich. Ein Perikarderguss konnte
bei allen Studienteilnehmern echokardiografisch ausgeschlossen werden.
Da über die Vena cephalica in den seltensten Fällen eine Implantation von drei Sonden
möglich ist, wurde bei 16 Implantationen die Vena subclavia punktiert. Hierbei trat in keinem
Fall ein Pneumothorax auf.
In lediglich einem Fall war eine Dislokation der Elektrode im Herzohr aufgetreten, die eine
Sondenrevision erforderlich machte. Ein Patient erlitt in den ersten postoperativen Wochen
eine Armvenenthrombose mit Lungenembolie. Hier muss von einem kausalen
Zusammenhang mit der Schrittmacherimplantation ausgegangen werden.
Bei einer sehr schlanken Patientin drohte nach drei Monaten eine Perforation der
Schrittmachertasche. Hier erfolgte eine Verlagerung des Schrittmacheraggregates und des
Adapters von subkutan nach submuskulär.
4 Diskussion - 36 -
4 Diskussion
4.1 Grundsätzliche Betrachtungen
Im Rahmen der vorliegenden Studie wurden intraoperativ die Stimulationsreizschwellen, die
Wahrnehmungsschwellen und die Stimulationsimpedanzen sowohl der einzelnen Sonden als
auch in den möglichen Verschaltungen zur Realisierung der rechtsatrialen „dual site“-
Stimulation gemessen.
Ziel war die Beantwortung der im Abschnitt 1.3 gestellten Fragen.
Zunächst ist festzuhalten, dass die Implantation von zwei atrialen Elektroden sicher und in
angemessener Zeit zu realisieren ist. Die septale Elektrode konnte problemlos im Bereich des
Coronarsinusostiums platziert werden. Eine intraoperative Repositionierung war nur in
wenigen Fällen wegen hoher Reizschwellen oder einer Ventrikelstimulation notwendig.
Damit ist dieser Eingriff auch in der klinischen Routine durchführbar.
Die Stimulationsreizschwellen unterschieden sich für die beiden Verschaltungen statistisch
signifikant. Die geringere und damit bessere Stimulationsreizschwelle mit einem Median von
1,0 V wurde mit der Verschaltung „dual cathode“ realisiert, während der Median für die
Stimulationsreizschwelle bei der Verschaltung „split bipolar“ 1,3 V betrug.
Ebenso fand sich ein statistisch signifikanter Unterschied beim Vergleich der
Wahrnehmungsschwellen. Das höhere und damit vorteilhaftere Sensing wurde mit der
Verschaltung „split bipolar“ und einem Median von 2,4 mV gegenüber der Verschaltung
„dual cathode“ mit einem Median von 1,9 mV erreicht.
Eine gewünschte hohe Stimulationsimpedanz war nur mit der Verschaltung „split bipolar“
möglich. Der Median für die Messwerte dieser Verschaltung betrug 706 Ω, während der
Median für die Verschaltung „dual cathode“ lediglich bei 200 Ω lag.
4 Diskussion - 37 -
Auf die Messwerte, auch der Einzelelektroden, wird in den folgenden Ausführungen näher
eingegangen.
Im Abschnitt 4.5 werden die energetischen Aspekte der Schrittmacherstimulation erläutert
und die Vorteile bzw. Nachteile der beiden möglichen „dual site“ Stimulationen dargelegt.
4 Diskussion - 38 -
4.2 Stimulationsreizschwellen6
4.2.1 Reizschwellen der Einzelelektroden
Um Unterschiede bei der Reizschwellenmessung durch unterschiedliche
Verankerungsmechanismen auszuschließen, wurden ausschließlich Schraubelektroden eines
Herstellers für beide atriale Sondenpositionen verwendet.
Es lagen keine signifikanten Unterschiede zwischen den unipolaren (Median rechtes Herzohr
0,8 V und im Bereich des CS-Ostium 0,9 V) und den bipolaren Messwerten (Median rechtes
Herzohr und im Bereich des CS-Ostium jeweils 1,0 V) vor. Die minimal höheren
Stimulationsreizschwellen bei bipolarer Schaltung sind durch einen vergleichsweise höheren
Widerstand des Anodenrings der Sonde bedingt [Alt und Heinz (1997) S. 118].
Ramdat-Misier et al. (2000) ermittelten bei ihrer Studie vergleichbare
Stimulationsreizschwellen mit 0,8 V (+/- 0,4 V) für das hohe rechte Atrium und 1,0 V (+/- 0,6
V) für die septale Elektrode. Allerdings wurde im Herzohr eine Ankerelektrode, in septaler
Position eine Schraubelektrode verwendet [Ramdat-Misier (2000) S. 21K]. Die Patienten in
dieser Studie hatten zumeist keine kardiovaskulären Erkrankungen [Ramdat-Misier (2000) S.
20K].
Erhebliche Unterschiede zwischen den Einzelreizschwellen der beiden atrialen Sonden
wurden von Boccadamo publiziert. Auch hier wurden im hohen rechten Vorhof eine passive
und in septaler Position eine aktive Fixierung der (jeweils unipolaren) Elektroden
vorgenommen. Dabei wurden allerdings mehrere verschiedene Sondenfabrikate eingesetzt.
Bei septaler Stimulation betrugen die Reizschwellen im Mittel 1,28 V und waren damit mehr
als doppelt so hoch wie bei Stimulation im hohen rechten Atrium mit im Mittel 0,59 V. Alle
Patienten dieser Studie hatten kardiovaskuläre Grunderkrankungen [Boccadamo (2002) S.
143].
6 Die im weiteren angeführten und zitierten Stimulationsreizschwellen wurden jeweils mit einer Impulsdauer
von 0,5 ms gemessen.
4 Diskussion - 39 -
Die von Anelli-Monti et al. ermittelten Reizschwellen liegen in einem Bereich von 0,3-1,6 V
für den hohen rechten Vorhof und 0,3-1,3V für die septale Elektrode [Anelli-Monti (2001) S.
277]. Hier ist wieder die kleine Fallzahl zu berücksichtigen. Auch liegen keine Angaben zu
kardialen Vorerkrankungen im untersuchten Patientenkollektiv vor.
Saksena et al. fanden Stimulationsreizschwellen von 1,18 V (+/- 0,32 V) für die Sonde im
hohen rechten Vorhof und 1,37 V (+/- 0,25 V) für die Sonde im Bereich des CS-Ostium
[Saksena (1996) S. 690]. Auch hier ergaben sich für die septale Elektrode etwas höhere
Werte. Die Unterschiede zwischen den beiden Stimulationsorten sind nicht so groß wie in den
anderen Studien, wohl auf Grund der Tatsache, dass in dieser Studie auch die gleichen
(bipolaren) Elektroden für beide Lokalisationen verwendet wurden.
Die Patienten der oben genannten Studien wiesen in der Mehrzahl der Fälle kardiovaskuläre
Erkrankungen auf und sind damit gut mit den in der vorliegenden Arbeit untersuchten
Patienten vergleichbar. Bei Einsatz des gleichen Sondenfabrikates sind vergleichbar niedrige
Stimulationsreizschwellen für beide atriale Sondenpositionen zu erzielen.
4.2.2 Reizschwellen bei „dual site“-Verschaltung
Für die in dieser Arbeit untersuchten Stimulationsverfahren „dual cathode“ versus „split
bipolar“ unterschieden sich die Stimulationsreizschwellen statistisch signifikant mit einem
P<0,05. Der Median der Stimulationsreizschwelle „split bipolar“ betrug 1,3 V, bei
Verschaltung „dual cathode“ nur 1,0 V.
Die gemessenen Reizschwellen sind damit tendenziell niedriger als in den meisten unten
zitierten Studien. Eine Erklärung für diese Unterschiede könnte sein, dass durch die sich
ständig verbessernde Elektrodentechnik (kleinere Elektrodenköpfe, Beschichtung, fraktale
Oberflächen) heute in aller Regel niedrigere Stimulationsreizschwellen erreicht werden
können als vor wenigen Jahren.
Bei der „split bipolar“-Verschaltung resultierte eine im Vergleich zu den Messwerten der
Einzelelektroden erhöhte Stimulationsreizschwelle.
4 Diskussion - 40 -
Das trifft auch auf die Arbeit von Saksena et al. (1996) zu. Für die „split bipolar“-
Verschaltung wurde in der Arbeit von Saksena et al. (1996) eine Stimulationsreizschwelle von
1,56 V (+/- 0,52 V) ermittelt, während die Einzelreizschwellen niedriger waren [Saksena
(1996) S. 690].
In der DAPPAF-Studie lag die mittlere Reizschwelle für eine Verschaltung „split bipolar“ mit
1,3 V in der gleichen Größenordnung wie in der vorliegenden Arbeit, die
Standardabweichung war allerdings etwas größer (+/- 0,9 V). Weitere Angaben zu den
einzelnen Sonden liegen nur für die Elektrode im Herzohr vor. Auch hier war die
Einzelreizschwelle mit 0,9 V (+/- 0,7 V) geringer als die Gesamtreizschwelle „split bipolar“
[Saksena (2002) S. 1142].
Eine deutlich höhere Stimulationsreizschwelle für die Verschaltung „split bipolar“ wurde von
Lau et al. publiziert. Die Reizschwelle bei dieser Arbeit wurde mit 2,0 V (+/- 1,7 V)
angegeben [Lau (2001) S. 373].
Die in der vorliegenden Arbeit gemessene Stimulationsreizschwelle „dual cathode“ ist mit
einem Median von 1,0 V (1,1 V +/- 0,5 V) signifikant geringer als bei der Verschaltung „split
bipolar“ und im Vergleich zu den oben zitierten Studien.
Dies deckt sich mit den tierexperimentellen Ergebnissen von McVenes and Stokes, welche die
niedrigste Reizschwelle ebenfalls mit einer Verschaltung „dual cathode“ ermittelten.
Einschränkend muss angeführt werden, dass die zweite Elektrode in dieser Arbeit unipolar
war und beide kathodischen Sondenspitzen gegen den Ring der rechtsventrikulären Elektrode
als Anode geschaltet waren [McVenes (1997) S. 225/226].
In Bezug auf eine gewünschte niedrige Stimulationsreizschwelle ist hier die Verschaltung
„dual cathode“ vorteilhaft. Allerdings muss für eine Empfehlung hinsichtlich eines
Verschaltungsmodus auch berücksichtigt werden, dass bei der Programmierung der
Ausgangsspannung eine Sicherheitsmarge von 100% angestrebt wird und bestimmte
Spannungswerte häufig aus Sicherheitsgründen nicht unterschritten werden. Das bedeutet,
dass die geringere Stimulationsreizschwelle „dual cathode“ im klinischen Alltag nicht
zwangsläufig zu einer Programmierung von niedrigeren Stimulationsparametern führt.
4 Diskussion - 41 -
Außerdem ist für einen sparsamen Stromverbrauch neben einer niedrigen Reizschwelle eine
möglichst hohe Impedanz wünschenswert, worauf im Abschnitt 4.5 noch eingegangen wird.
4 Diskussion - 42 -
4.3 Sensingschwellen
4.3.1 Unipolares versus Bipolares Sensing
Sowohl bipolar als auch unipolar wurden ausreichend hohe Sensingschwellen ermittelt.
Die ermittelten Signalamplituden der Elektrode im rechten Herzohr unterscheiden sich bei
unipolarer Wahrnehmung kaum von der bipolaren Messung, Median 2,2 bzw. 2,3 mV. Das
stimmt mit den Ergebnissen von Wiegand überein, der bei einem Vergleich zwischen
unipolarem und bipolarem Sensing einen nicht statistisch signifikanten Unterschied von 0,2
+/- 0,75 mV fand [Wiegand (1998) S. 1603]. Allerdings ist der Studie nicht zu entnehmen, wo
die Sonde platziert wurde.
Bei der septalen Elektrodenposition wurde nun ein statistisch signifikanter Unterschied der
unipolaren bzw. bipolaren Sensingschwellen festgestellt. Die höheren Signalamplituden
waren bei bipolarer Messung zu verzeichnen. Bei einer Elektrodenposition im rechten
Herzohr ändert sich der Winkel des Vektors Ring-Spitze bei bipolarer Messung und Gehäuse-
Spitze bei unipolarer Schaltung, in Bezug auf die Lage zur Depolarisation kaum, während
sich die Lage des Vektors bei septaler Position bei den beiden Verschaltungen doch erheblich
unterscheidet.
Dies könnte die unterschiedlichen Messwerte der Elektrode im CS-Ostium bei der bipolaren
Messung gegenüber unipolarer Verschaltung erklären. Bei bipolarer Schaltung entsteht ein
sehr großer Winkel, im Idealfall steht die Elektrode senkrecht zum Stromfluss, während sich
bei unipolarer Messung das Messfeld deutlich davon unterscheidet.
4.3.2 Sensingschwellen der Einzelelektroden
Die vorliegende Arbeit konnte zeigen, dass sowohl im rechten Herzohr, als auch im Bereich
des Coronarsinusostiums gute Wahrnehmungswerte erreicht werden.
Die höheren Signalamplituden fanden sich in der vorliegenden Arbeit an der septalen
Elektrode. Dies steht im Gegensatz zu den u.a. Studiendaten. Zum Teil kann dies durch die
Verwendung von Ankersonden im Herzohr und Schraubelektroden in der septalen Position
4 Diskussion - 43 -
erklärt werden. Bei Verwendung von Schraubelektroden lässt sich häufig eine Verbesserung
der Messwerte einige Minuten nach Fixierung feststellen.
So haben Ramdat-Misier et al. unter Verwendung einer Schraubsonde für die septale Position
und einer Ankersonde im hohen rechten Atrium eine höhere Wahrnehmungsschwelle im
Herzohr als im CS-Ostium ermittelt [Ramdat-Misier (2000) S. 21K]. Gleiches trifft auf die
Arbeit von Anelli-Monti zu, die ebenfalls eine passive Fixierung im Herzohr und eine aktive
Fixierung mittels Schraubelektrode in septaler Position wählten [Anelli-Monti (2001) S. 277].
Auch Saksena et al. bestimmten eine höhere mittlere Sensingschwelle für die Elektrode im
Herzohr als bei der septalen Position [Saksena (1996) S. 690]. In dieser Arbeit wurden
allerdings für beide Positionen die gleichen (bipolaren) Elektroden verwendet. Auffällig ist,
dass die Werte im Herzohr eine größere Schwankungsbreite aufweisen. Dies mag wieder mit
dem Messfeld und der physiologischen Bewegung des Herzohres im Rahmen der
Vorhofkontraktion zusammenhängen.
Trotz unterschiedlicher Fixierung haben Boccadamo et al. ähnliche Werte für die P-Wellen in
septaler Position und im hohen rechten Vorhof ermittelt, 2,89 mV bzw. 2,93 mV [Boccadamo
(2002) S. 143]. Bei dieser Studie kamen allerdings unipolare Sonden zum Einsatz.
Eine Erklärung der unterschiedlichen Ergebnisse kann sein, dass eine strenge Platzierung im
CS-Ostium nicht für jeden Operateur gut zu realisieren ist und bereits geringe Abweichungen
z.B. in eine mittlere septale Lage schlechtere Messwerte begründen können.
4.3.3 Sensingschwellen bei „dual site“-Verschaltung
Bei den Messungen „dual site“ sind ebenfalls akzeptable Messwerte erzielt worden, die P-
Wellen-Amplitude ist aber bei der Verschaltung „split bipolar“ signifikant höher als bei der
„dual cathode“-Methode, Median 2,4 mV versus 1,9 mV. Intraoperativ lagen keine
wesentlichen Unterschiede bzgl. eines far field sensing-Sensings vor. Da wie in Abschnitt 1.2
ausgeführt ein möglichst hohes Sensingsignal angestrebt wird, ist das ein Vorteil für eine
Verschaltung „split bipolar“.
4 Diskussion - 44 -
Bei der Messung „split bipolar“ ist das Messfeld zwischen den beiden Elektrodenspitzen
(Herzohr Anode und im Bereich des CS-Ostium Kathode) recht groß. Bei der Verschaltung
„dual cathode“ sind die Messfelder gleich zu den Einzelelektroden mit jeweils Spitze als
Kathode und Ring als Anode. Die gemessenen Signalamplituden bei der Verschaltung „dual
cathode“ sind aber stets geringer als der höchste Einzelwert und meist auch kleiner als der
geringste Sensingwert der jeweiligen Einzelelektroden.
Lau et al. fanden im Vergleich zu den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit höhere
Sensingwerte (5,7 V +/- 2,9 V) für die „dual site“-Stimulation, in Form der „split bipolar“-
Verschaltung [Lau (2001) S. 373]. Allerdings liegen keine Angaben zu den verwendeten
Elektroden vor. Von den in die Studie eingeschlossenen Patienten hatten nur vier (von 22)
eine kardiale Grunderkrankung [Lau (2001) S. 373]. Das könnte ein Grund für die höheren
Wahrnehmungswerte sein.
Deutlich geringer und mit den Werten der vorliegenden Arbeit vergleichbar, sind die von
Saksena et al. gemessenen Sensingschwellen von 2,58 V (+/- 0,95 V) für „split bipolar“
[Saksena (1996) S. 690]. Hier hatten 9 von 15 Patienten eine kardiale Grunderkrankung
[Saksena (1996) S. 689].
4 Diskussion - 45 -
4.4 Impedanzen
4.4.1 Impedanzen der Einzelelektroden
Die Impedanzen der Einzelelektroden sind bei unipolarer Messung höher als bei bipolarer
Messung. Das erklärt sich durch einen größeren Gesamtwiderstand von der Sondenspitze zum
Schrittmachergehäuse.
Insgesamt weist die septale Elektrode mit einem Median von 454 höhere Impedanzen als
die Elektrode im Herzohr mit 372 (jeweils bipolare Messung) auf.
Die Impedanz der Vorhofelektrode im hohen rechten Atrium wurde bei der DAPPAF-Studie
mit 578 , von Anelli-Monti mit 587 und von Bailin mit 574 durchweg höher als in der
vorliegenden Studie gemessen [Saksena (2002) S. 1142, Anelli-Monti (2001) S. 277, Bailin
(2001) S. 915]. Diese Differenzen sind durch unterschiedliche Fixationsmechanismen und
Bauartunterschiede der verwendeten Elektroden erklärt.
Außerdem ist den Arbeiten nicht zu entnehmen, ob die Stimulationsimpedanzen bipolar oder
unipolar gemessen wurden. Da bei Verwendung einer bipolaren Sonde die Sensingfunktion
häufig bipolar, die Stimulation aber unipolar programmiert wird, könnten die Impedanzwerte
der Einzelelektroden durchaus unipolar gemessen worden sein.
Die Angaben zur Impedanz der septalen Elektrode weisen eine größere Schwankungsbreite
auf. So wurden von Anelli-Monti im Mittel 644 gemessen [Anelli-Monti (2001) S. 277].
Boccadamo fand für die septale Elektrode eine Impedanz von im Mittel 795 [Boccadamo
(2002) S. 143].
Padeletti et al. konnten bei einer septalen Elektrodenposition zum Teil noch deutlich höhere
Impedanzen ermitteln, allerdings wurden in dieser Arbeit drei verschiedene bipolare Sonden
eingesetzt. Vergleicht man die Werte nach den Elektroden getrennt, ergeben sich zum Teil
erhebliche Unterschiede, 597 minimal und 1030 maximal für unterschiedliche
Elektrodentypen [Padeletti (1999) S. 40].
4 Diskussion - 46 -
4.4.2 Impedanzen bei „dual site“-Stimulation
Im Vergleich der beiden „dual site“-Stimulationen wurde für die „split bipolar“-Schaltung
eine höhere Impedanz, der Median betrug 706 , als für die jeweiligen Einzelelektroden
gemessen. Im Vergleich dazu war die Impedanz bei einer parallelen Verschaltung „dual
cathode“ sehr niedrig mit einem Median von 200 .
In den bisherigen Studien zur „dual site“-Stimulation wurde meistens eine „split bipolar“-
Verschaltung realisiert. Die Impedanzen der NIPP-AF-Studie und der DAPPAF-Studie liegen
höher mit 1021 bzw. 833 [Lau ( 2001) S. 373, Saksena (2002) S. 1142]. Es fehlen aber
sowohl für die DAPPAF- als auch für die NIPP-AF-Studie Angaben zu den verwendeten
Elektroden.
Wie oben ausgeführt, wurden aber, im Vergleich zu anderen Studien, relativ geringe
Stimulationsimpedanzen für die Einzelelektroden gemessen. Damit sind die geringeren
Impedanzen „split bipolar“ wohl darauf zurückzuführen, dass mit den verwendeten
Elektroden keine höheren Impedanzen erzielt wurden.
Die Impedanzen der „dual cathode“-Methode sind signifikant geringer als bei der Messung
„split bipolar“. Dies hat physikalische Ursachen. Vereinfachend wird von einem ohmschen
Widerstand ausgegangen.
Bei einer Parallelschaltung werden (und dieser entspricht die Konfiguration „dual cathode“)
die Einzelwiderstände als reziproke Werte addiert. Das bedeutet, übertragen auf die
Verschaltung „dual cathode“, dass die „Gesamtimpedanz“ deutlich geringer als die
Einzelimpedanzen der beiden atrialen Elektroden ist. Die Konsequenzen daraus für die
Stimulation werden im folgenden Abschnitt erläutert.
4 Diskussion - 47 -
4.5 Energiesparende Stimulation
Ausgehend von der Formel zur Berechnung elektrischer Arbeit und vereinfachend
angenommen, dass nur ein ohmscher Widerstand besteht, kann die Energieabgabe eines
Schrittmacherimpulses wie folgt errechnet werden:
kpedanzmI
mspulsdauermIVSpannungJabeEnergieabg
*22
Die Impulsdauer beträgt üblicherweise 0,4 ms bzw. 0,5 ms, die Spannung wird entsprechend
der ermittelten Reizschwelle programmiert. Setzt man nun gleiche Spannung und Impulsdauer
voraus, würde bei einer dreifach höheren Impedanz die vom Schrittmacher abzugebene
Energie pro Stimulationsimpuls nur noch ein Drittel betragen. Folgendes Zahlenbeispiel soll
das verdeutlichen:
Jk
msVabeEnergieabg 10
2,0
5,0*)2( 2
Jk
msVabeEnergieabg 33,3
6,0
5,0*)2( 2
Anhand dieses Rechenbeispiels wird deutlich, wie wichtig eine hohe Impedanz für eine
stromsparende Stimulation und damit längere Batterielebensdauer ist.
Die Stimulationsreizschwelle kann sich im Verlauf ändern. Wie bereits in Abschnitt 4.2
ausgeführt, ist bei einer „single site“-Stimulation im (hohen rechten) Atrium die
Stimulationsreizschwelle deutlich geringer als bei „dual site“-Stimulation über eine
Verschaltung „split bipolar“.
Die von Bailin im Verlauf der ersten 12 Monate gemessen Reizschwellen im rechten Herzohr
sind konstant niedrig geblieben [Bailin (2001) S. 915]. Saksena hat festgestellt, dass sich der
Unterschied zwischen den Stimulationsreizschwellen „single site“ im hohen rechten Atrium
und „dual site“ („split bipolar“) nach den ersten acht Monaten noch verstärkt [Saksena (1996)
S. 691].
4 Diskussion - 48 -
Das kann ein Hinweis darauf sein, dass sich die Reizschwelle bei der Stimulationsform „split
bipolar“ im Verlauf verschlechtert. Sollte wegen eines Reizschwellenanstiegs die
Programmierung eines unverhältnismäßig hohen Stimulationsspannung notwendig werden,
könnten die energetischen Vorteile der „split bipolar“-Stimulation auf Grund der höheren
Impedanz dann wieder nichtig sein.
Auf Grund der vorliegenden Messdaten ist ein erhöhter Stromverbrauch bei der „dual
cathode“-Stimulation wegen der niedrigeren Stimulationsimpedanzen zu erwarten. Zum
gegenwärtigen Zeitpunkt spricht das gegen diese Form der Verschaltung.
Dringend notwendig sind weitere Verlaufsbeobachtungen der Reizschwellen und
Impedanzen.
4 Diskussion - 49 -
4.6 Komplikationen
Die unerwünschten Ereignisse im Rahmen dieser Studie sind mit den in der Literatur
genannten, bei einer „dual site“-Implantation aufgetretenen, Komplikationen vergleichbar.
Wie im Abschnitt 3.7 geschildert, traten eine Sondendislokation mit nachfolgender Revision
sowie eine Armvenenthrombose mit Lungenembolie als relevante Komplikationen auf. Bei
möglicherweise drohender Perforation wurde eine Aggregat verlagert.
In der Studie von Ramdat-Misier war dagegen bei einem Studienkollektiv von 26 Patienten
ein Pneumothorax aufgetreten sowie zwei Dislokationen der Herzohrelektrode. Weiterhin
musste ein Aggregat wegen Telemetrieverlust neu positioniert werden [Ramdat-Misier (2000)
S. 21K]. Anelli-Monti et al. hatten bei drei Patienten Probleme mit einer hohen Reizschwelle
bei der septalen Position und verzichteten auf die zweite atriale Sonde. Im Verlauf trat bei
einem von insgesamt 12 Patienten in der Studie eine Dislokation der septalen Elektrode auf
[Anelli-Monti ( 2001) S. 277].
Saksena berichtete bei insgesamt 15 Patienten von einer Sondendislokation einer
Herzohrelektrode und einem Pneumothorax. Bei einem Patienten erfolgte eine Revision bei
drohender Perforation und einmal trat Oversensing bei Diskonnektion des Adapters auf
[Saksena (1996) S. 691].
Bei der im Vergleich zu den anderen „dual site“-Studien großen Fallzahl der DAPPAF-Studie
mit 118 Patienten wurde von zweimal R-Wellen-oversensing, fünf Sondendislokationen,
sechs Hämatomen bzw. Seromen der Schrittmachertasche und einer Infektion berichtet
[Saksena (2002) S. 1143].
Bei einer DDD-Schrittmacherimplantation mit einer atrialen Sonde entweder im rechten
Herzohr oder im Bereich der lateralen Wand bei insgesamt 109 Patienten traten fünf
Sondendislokationen der lateralen und eine der Herzohrelektrode auf. In einem Fall
perforierte die Ventrikelelektrode [Seidl (1998) S. 473].
Im Rahmen der NIPP-AF-Studie wurden dagegen keine atrialen Sondendislokationen oder
andere Komplikationen publiziert [Lau (2001) S. 373].
4 Diskussion - 50 -
Insgesamt ist die Komplikationsrate in hohem Maß vom Geschick und der Erfahrung des
Operateurs abhängig. Mit Einführung des Verfahrens in die tägliche Routine sind sicher
weniger Dislokationen zu erreichen.
4 Diskussion - 51 -
4.7 Kritische Anmerkungen
Die intraoperativ gemessenen Werte wurden auf ihre Plausibilität geprüft. Bei acht von 114
gemessenen Sensingsignalen ergaben sich Abweichungen einzelner Werte von mehr als 50%.
Die Abweichungen können durch die Verwendung von Schraubelektroden erklärt werden. Bei
diesen Elektroden kann oft eine Verbesserung der Reizschwelle sowie des
Wahrnehmungsverhaltens einige Minuten nach Implantation registriert werden.
Die vorliegenden Messungen wurden derart durchgeführt, dass zunächst alle Elektroden
implantiert wurden und dann Sonde für Sonde die Einzelmessungen erfolgten. Wenn nun
bereits bei der ersten Sonde inakzeptable Werte festgestellt wurden, die eine
Neupositionierung der Elektrode notwendig machten, dann erfolgten die Messungen der
einzelnen Sonden zu relativ unterschiedlichen Zeiten, bezogen auf den
Implantationszeitpunkt.
Bei einem Patienten sind mehrere jeweils unipolare Messungen nicht plausibel. Zum einen
wurde bei der Sonde im CS-Ostium unipolar eine extrem hohe Impedanz von 2504
gemessen, auch die Impedanz für die Elektrode im Vorhofohr erscheint (im Vergleich zu den
anderen Werten) zu hoch Auch bei der unipolaren Reizschwelle dieser Elektrode wurde eine
nicht zu erklärende hohe Reizschwelle festgestellt. Diese Werte können nicht durch
fehlerhaften Anschluss oder Kabeldefekte entstehen.
Alle diese Messwerte sind mit in die Auswertung und Statistik eingeschlossen, veränderten
diese aber nicht in der Gesamtaussage.
5 Zusammenfassung - 52 -
5 Zusammenfassung
In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Implantation von zwei atrialen
Schrittmacherelektroden für den erfahrenen Operateur ohne Probleme durchführbar ist. Die
Komplikationsraten sind mit denen von Zweikammerschrittmacherimplantationen
vergleichbar. Damit kann die „dual site“-Implantation zur Optimierung der atrialen
Stimulation eingesetzt werden.
Für eine Elektrodenkonfiguration „split bipolar“ sprechen die besseren Sensingwerte. Wie in
der Einleitung ausgeführt, ist die störungsfreie Wahrnehmung für eine
vorhofflimmerprotektive Stimulation sehr wichtig. Die höheren Impedanzen wurden ebenfalls
mit dieser Verschaltung erzielt. Für eine Konfiguration „dual cathode“ sprechen die besseren
Stimulationsreizschwellen, allerdings ergeben sich bei dieser Stimulation auch die geringsten
Stimulationsimpedanzen.
Da im klinischen Alltag eine Ausgangsspannung von 1,5-1,8 V im Atrium eigentlich nicht
unterschritten wird, bedeutet dies wahrscheinlich einen höheren Stromverbrauch bei der
Verschaltung „dual cathode“, wenn trotz niedrigerer Reizschwelle der Stimulationsimpuls
nicht stromsparend programmiert wird.
Nach den in dieser Studie erhobenen Daten, sollte der Elektrodenkonfiguration „split bipolar“
wegen des besseren Sensingverhaltens und der wahrscheinlich stromsparenderen Stimulation
der Vorzug gegeben werden.
Weitere Studien, die den langfristigen Verlauf von Sensing- und Stimulationsreizschwellen
sowie der Impedanz und damit den Stromverbrauch und die Lebensdauer der Schrittmacher
dokumentieren, sollten noch erfolgen, um eine abschließende Empfehlung zur
Elektrodenverschaltung geben zu können.
Die Empfindlichkeitsschwelle des atrialen Eingangssignals wurde bei den in die Studie
eingeschlossenen Patienten auf 0,5 mV programmiert, um eine Detektion von atrialen
Tachykardien, insbesondere Vorhofflimmern, sicherzustellen. Ob bei der einen oder anderen
5 Zusammenfassung - 53 -
Methode dann häufiger Undersensing oder Oversensing auftreten, muss durch die
Verlaufsbeobachtung bzw. weitere Studien geklärt werden.
Die Entwicklung eines „AF-Protektor“-Schrittmachers mit zwei atrialen, separat zu
programmierenden Eingangskanälen ist denkbar und notwendig. Der Verzicht auf den bisher
erforderlichen Adapter ist nicht nur aus kosmetischen Gründen wünschenswert. Bei schlanken
oder gar kachektischen Patienten kann das recht große Zusatzmodul zu Problemen führen.
Literaturverzeichnis - XI -
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Anhang - XV -
Anhang
Verwendetes Statistik-Programm:
Sigmastat Version 2.03
SPSS Inc.
233 South Wacker Drive
Chicago, IL, 60606-6307
USA
Beschreibende Statistik:
Reizschwellen Anzahl MittelwertStandard-
abweichungStandard-
fehlerVariations-
breite Maximum Minimum Median
HRA unipolar 19 1,06 0,84 0,19 3,50 3,90 0,40 0,80HRA bipolar 19 0,98 0,39 0,09 1,40 1,90 0,50 1,00
CS unipolar 19 1,13 0,54 0,13 2,20 2,60 0,40 0,90CS bipolar 19 1,22 0,61 0,14 2,30 2,80 0,50 1,00
Dual cathode 19 1,44 0,62 0,14 2,20 2,90 0,70 1,30Split bipolar 19 1,11 0,44 0,10 1,50 2,00 0,50 1,00
P-Wellen Anzahl MittelwertStandard-
abweichungStandard-
fehlerVariations-
breite Maximum Minimum Median
HRA unipolar 19 2,62 1,38 0,32 4,10 5,10 1,00 2,20HRA bipolar 19 2,64 1,31 0,30 4,30 5,20 0,90 2,30
CS unipolar 19 2,54 1,35 0,31 4,50 4,80 0,30 2,60CS bipolar 19 3,12 1,48 0,34 5,30 6,00 0,70 3,00
Dual cathode 19 2,90 1,51 0,35 5,60 6,80 1,20 2,40Split bipolar 19 2,12 1,11 0,25 4,00 4,70 0,70 1,90
Impedanzen Anzahl MittelwertStandard-
abweichungStandard-
fehlerVariations-
breite Maximum Minimum Median
HRA unipolar 19 503,68 189,99 43,59 664,00 976,00 312,00 438,00HRA bipolar 19 374,84 78,12 17,92 320,00 520,00 200,00 372,00
CS unipolar 19 713,79 496,56 113,92 2.194,00 2.500,00 306,00 562,00CS bipolar 19 525,47 185,82 42,63 690,00 1.000,00 310,00 454,00
Dual cathode 19 700,00 170,07 39,02 736,00 1.056,00 320,00 706,00Split bipolar 19 227,68 55,35 12,70 206,00 394,00 188,00 200,00
Danksagung
Ich danke meinem Doktorvater Herrn Prof. Dr. C. Pfafferott für die Betreuung der Arbeit und
seine kritischen Anmerkungen.
Für die Initiierung der Studie, seine Hilfestellung in der Anfangszeit und Korrekturen danke
ich Herrn Dr. H. Hitzler.
Bei Herrn Dr. C. Zellerhoff und Herrn H. Winkler möchte ich mich für ihre Geduld bei den
Implantationen und das chirurgische Geschick bei der Platzierung der zweiten atrialen
Elektrode bedanken.
Herrn U. Nölscher, Herrn S. Kracker und Herrn D. Krines von der Firma Vitatron gilt mein
Dank für ihre Unterstützung bei der Planung, Durchführung und Auswertung der Studie.
Frau R. Busch vom Institut für medizinische Statistik und Epidemiologie der TU München
danke ich für ihre kritische Durchsicht der statistischen Auswertungen und Beratung.
Bei meiner Familie möchte ich mich für die Geduld und Unterstützung sowie Motivierung
bedanken.