11° Congresso Nazionale ROMA, 18-21 Marzo 2015

Gregorio COVINO, MD

Servizio di Elettrofisiologia e Cardiostimolazione

U.O. Cardiologia P.O. San Giovanni Bosco

Napoli (Italy)

I PACE MAKER: QUALI NOVITA’ ?

1903 Sir William Einthoven

Cenni Storici Dagli anni ’30 .......ad oggi

Negli anni ’30 vengono progettati i primi dispositivi specifici per il recupero del cuore durante le aritmie: questi dispositivi vengono chiamati pacemaker.

Generatori di impulsi esterni, di grosse dimensioni, erogano impulsi elettrici al cuore tramite un ago inserito tra due costole. Componenti discreti (resistori e condensatori) saldati per formare un circuito elettrico.

Non sono in grado di stimolare il cuore adeguatamente.

1932: Pacemaker Hyman I - II Hyman sviluppa i primi pacemaker con design elettro-meccanico (Germania)

• Fonte d’energia: orologio meccanico la cui molla è caricata da una manovella • Ago bipolare, inserito tra due costole, trasmette gli impulsi elettrici in prossimità dell’atrio destro

• Non è approvato dalla comunità medica a causa di possibili interferenze con l’ambiente esterno. Il

segnale emesso non e’ sufficiente a stimolare il cuore

Pacemaker portatile Hyman II.

Realizzato a fine anni ’30 da Siemens.

1949: Pacemaker-Defibrillatore di Hopps

• Jhon A. Hopps (National Research Council of Canada) dimostra che una scarica elettrica nel nodo seno-atriale causa la contrazione del muscolo cardiaco.

• Sviluppa il primo elettrocatetere

• per la stimolazione cardiaca

• introdotto dalla vena giugulare

• esterna e collegato a un pacemaker

• esterno.

Risolve la tachicardia atriale.

Testato solo sugli animali

1950: Pacemaker di Zoll

Pacemaker esterno: stimola il cuore a torace chiuso

• Voltaggio in uscita e frequenza

• di stimolazione regolati dall’esterno

• Voltaggio massimo: 150 V

• Nominale: 100 V, 2 msec

• Due elettrodi metallici del diametro

• di due pollici stimolano la parte

• destra e sinistra del torace

La stimolazione prolungata produce bruciature esterne localizzate

Anni ‘50

Viene sviluppato il primo pacemaker che stimola il cuore a torace chiuso.

Nel 1958 viene sviluppato, dal Dr. Rune Elmqvist della Pacesetter AB (Svezia), il primo pacemaker portatile (200gr.), totalmente impiantabile nell’addome, grazie all’introduzione dei transistors.

L’intervento è molto complesso (4-5 ore di durata)

Il successo dell’impianto è legato alla breve durata della batteria e allo sviluppo di infezioni dovute alla sutura.

1958: I Pacemaker Impiantabile funzionante

• Generatore impiantabile addominale

• asincrono e unipolare

• 2 batterie nickel-cadmio ricaricabili dall’esterno (12 ore a settimana)

• capsula in resina epossidica

• diametro: 52,5 mm;

• spessore: 17,5 mm;

• peso: 64,3 gr

Catetere • nylon intrecciato • bande in acciaio inossidabile • isolamento in polietilene.

Elettrodi • catodo in platino, suturato all’epicardio • anodo ad anello metallico

Il Pacemaker Impiantabile

L’introduzione del pacemaker impiantabile permette di far fronte ai fenomeni bradicardici.

Permette di migliorare la qualità della vita del paziente, anche se si verificano complicazioni derivanti dalla stabilità degli elettrocateteri.

Dal punto di vista organizzativo si introduce la necessità di terapia intensiva (degenza >1 settimana).

Elevato impatto sui costi: costo del dispositivo, intervento, terapia intensiva, degenza, monitoraggio, farmaci, trattamento delle complicazioni

1963: Primi impianti pettorali

Gli impianti addominali sono caratterizzati da cateteri lunghi che presentano molte curvature nel percorso. Le curvature sono possibili cause di frattura del conduttore.

Si introducono i primi impianti posizionati sotto la clavicola. Caratterizzati da cateteri più corti.

Anni ’60 stimolazione intracardiaca

L’introduzione dei cateteri transvenosi permette l’impianto miniinvasivo.

Primo impianto pettorale di pacemaker. Il generatore viene posizionato in una tasca creata in zona pettorale.

Si pongono le basi per il pacemaker “a domanda”, cioè in grado di riconoscere il ritmo spontaneo del cuore e di inibire il proprio funzionamento quando non necessario.

P P P

S

S

P S S

1 2 3 4

L’impianto viene effettuato dal cardiochirurgo e

dal cardiologo. La durata dell’intervento si riduce

a 2-3 ore e il peso del dispositivo scende a 135

gr.

Grazie alla minore invasività dell’intervento, si

ha un recupero post operatorio più rapido.

E’ necessaria la terapia intensiva ma si riduce il

personale necessario.

Diminuiscono i costi.

……………….Anni ’60 stimolazione intracardiaca

…………….Anni ‘70

Si pongono le basi per lo sviluppo dei pacemaker con

adattamento automatico della soglia.

Lo sviluppo di elettrodi bipolari evita le interferenze con i miopotenziali.

Alla fine degli anni ’70 viene introdotto il pacemaker bicamerale, in grado di stimolare sia l’atrio che il ventricolo, mediante il posizionamento di cateteri in ciascuna cavità cardiaca.

1979 Pacemaker Bicamerale

Grazie a questa innovazione si raggiunge un buon grado di fisiologicità dello stimolo cardiaco, dovuto alla possibilità di mantenere la sincronia tra contrazione atriale e ventricolare. Migliora la qualità della vita del paziente.

Da questo punto in avanti i pacemaker monocamerali e bicamerali si evolvono parallelamente.

La durata dell’intervento diminuisce (1,5-2 ore).

Il peso del dispositivo raggiunge 53 gr.

Anni ‘90

Vengono introdotti i microprocessori programmabili per ottenere le performance del pacemaker desiderate.

Inizia l’era del “pacemaker intelligente”.

Si sviluppano i pacemaker-defibrillatori.

…………I Pacemaker Intelligenti

Pacemaker dotati di funzioni diagnostiche potenziate

Memorizzazione degli Eventi

Memorizzazione della Frequenza

Memorizzazione degli ECG

Riconoscimento del tipo di fenomeno occorso

Capacità di erogare terapie specifiche per l’evento osservato. Nasce il defibrillatore impiantabile ( 1999 ) che cambia le sorti dei pazienti con cardiopatie dilatative.

…………I Pacemaker Intelligenti

Volume: 8cc

Peso: 18 gr

Cassa in Titanio

Batteria Litio-Iodio

Algoritmi automatici per la regolazione della frequenza.

Funzioni di sicurezza per il paziente.

Strumenti e Test diagnostici.

OGGI…………………

Lo sviluppo di prodotti più evoluti e di sensori più fisiologici, permette il trattamento di particolari patologie come la fibrillazione atriale e lo scompenso cardiaco (pacemaker biventricolari)

Il pacemaker è diventato un sistema per la gestione e il trattamento di molte patologie cardiache.

…………oggi

Grazie all’introduzione della Telemetria è possibile sostituire il software di un pacemaker impiantato in modo non invasivo, quando si verifica una variazione nelle condizioni cardiache del paziente, oppure controllarlo a distanza via web ( controllo remoto) .

Registrazione in controllo remoto di ischemia coronarica silente in soggetto portatore di pmk defibrillatore

Monitoraggio dei fluidi polmonari in pazienti con scompenso cardiaco

Paziente di aa 46 donna • Non diabete • Non ipertensione (tendenzialmente ipotesa) • Non dislipidemia Familiarità positiva per morte improvvisa Riferiva episodi sincopali situazionali. Era stata più volte ospedalizzata. Esami praticati in diagnostica: ( negativi ) • Ecocardiogramma

• Screening neurologico completo ( EEG-RNM cranio )

• Coronarografia

• SEF endocavitario per bradi e tachi artimie

Ruolo dei moderni PMK nel riconoscimento e trattamento dei disturbi autonomici del ritmo ( sincope cardioinibitoria vaso-vagale )

CASO CLINICO

SINCOPE

Pratica ECG dinamico sec. HOLTER ed in corso di un prelievo ematico per es. di routine, sincopa.

Resincronizzazione con pmk biventricolare

………………. Ma quello che le linee guida non dicono……………….

Paziente con indicazione alla

stimolazione destra fissa, ( es.

BAV terzo grado ), ritardo di

conduzione sx e funzione

contrattile moderatamente

depressa ( superiore al 35% )

con fortissima probabilita’ di

sviluppare scompenso da

stimolazione destra

convenzionale.

ECG BASALE QRS 160 MSEC

ECG DOPO STIMOLAZIONE BIVENTRICOLARE QRS 110 MSEC

Resincronizzazione con pmk biventricolare

Pre impianto Post impianto

Possiamo aiutare a prevenire le co-morbidità cardio-vascolari?

PAZIENTE PORTATORE DI PACE-MAKER

APNEA DEL SONNO

IPERTENSIONE RESISTENTE

ICTUS

SCOMPENSO CARDIACO

ARITMIE / F.A.

CORONAROPATIA

Perchè gestire l’Apnea Notturna? L’Apnea Notturna di tipo Ostruttivo (OSA, Obstructive Sleep Apnea)

è la forma più frequente di apnea notturna1

L’Apnea Notturna Centrale (CSA, Central Sleep Apnea) è

particolarmente prevalente nei pazienti affetti da scompenso cardiaco1

L’Apnea Notturna di grado severo è misurata sulla base dei sintomi e

dell’indice AHI (Indice di Apnea-Ipopnea= # di eventi/ora di sonno)

L’Apnea Notturna Severa è un predittore indipendente di mortalità1

Prevalenza dell’Apnea Notturna

Disturbo ad alta prevalenza: 20% dei pazienti con

età superiore a 65 anni1

Disturbo raramente diagnosticato: il 50%-90% dei

pazienti con Apnea Notturna non è diagnosticato nè

trattato2

1 paziente su 4 affetto da SND o BAV soffre di

Apnea Notturna Severa3

ALCUNI PACE-MAKER MONITORANO L’ATTIVITA’ RESPIRATORIA DEL PAZIENTE

…e le pause respiratorie

L’Apnea Notturna è prevalente nelle co-morbidità cardio-vascolari

Ipertensione Resistente1,2

Ictus3

Scompenso Cadiaco3

Aritmia3,4

Coronaropatia3,4

SAS impatta sulla salute e sulla Qualità di Vita

• Ipertensione1,2

• Heart Failure3

• Aritmia3,4

• Ischemia3,4

• Ictus3,5,6

• Disturbi renali6

• Depressione4

• Incidenti al lavoro o in macchina4

• Eccessiva sonnolenza diurna4

• Mal di testa4

• Metabolismo glucidico altrerato6,7

• Displidemia8

• Diabete7

Tecnologia:

Matura ed affidabile

Comprende ancora generatore, connettori ed elettrocateteri

Procedura:

Creazione di una tasca chirurgica

Si basa su cateteri epicardici o transvenosi

Problemi connessi a tasca/device

Fastidio

Ematoma

Infezioni

Problematica estetica

Leads

Failure meccanica

Sposizionamenti

Infezioni

Estrazione

La tecnologia dei pacemaker: problematiche

La storia del Pacemaker Leadless: Idea Proposta nel 1970

La storia del Pacemaker Leadless : Pacemaker Miniaturizzato Testato nel 1991

Il pacemaker Nanostim™ rende il pacing leadless una realtà

Il pacemaker VVIR Nanostim™ viene introdotto attraverso la vena femorale all’interno del ventricolo destro

Energeticamente efficiente

Batteria ad alta capacità

Bassa resistenza grazie all’assenza di catetere

Sistema di comunicazione a basso consumo

Compatibile con I comuni programmatori

Design dell’elettrodo identico a quello dei cateteri endocardici, con analogo sistema di rilascio di steroide

Progettato per prevenire la dislocazione

Doppio sistema di fissaggio: vite esposta con alette di fissaggio laterali in nylon

Marker radiopaco per la valutazione durante la procedura di fissazione

Modalità di aggancio tramite cavo per l’esecuzione dei test all’impianto

Progettato per essere rimosso

Sistema dedicato per il recupero

Nanostim™: il sistema di introduzione

Confronto con sistemi di stimolazione tradizionali

Caratteristica Pacemaker tradizionale

Accent™ SR Induttivo

Leadless PM

Nanostim™

Procedura di impianto Tasca chirurgica + catetere (7F) Posizionamento con accesso

percutaneo femorale (18F)

Durata impianto 30 – 40 minuti 15 – 20 minuti15

(tempo “in-out” sistema di introduzione)

Esposizione radiologica Per il medico impiantatore:

vicino al tubo radiogeno

Per il medico impiantatore:

distante dal tubo radiogeno

Connessione Connessioni catetere-cassa Nessuna

Dispositivi cronici

nell’apparato vascolare Si: catetere No (leadless)

Dispositivi cronici attraverso

la valvola tricuspide Si: catetere No (leadless)

Rimozione del sistema

Procedura rischiosa per il

paziente e complicata per il

medico

Disponibile sistema dedicato,

utilizzato in acuto senza difficoltà

Longevità (2.5V, 500 Ω, 60

bpm)

100% pacing – 11.2 years

75% pacing – 11.8 years

50% pacing – 12.5 years

25% pacing – 13.3 years

100% pacing – 9.8 years

75% pacing – 11.7 years

50% pacing – 14.5 years

25% pacing – 18.9 years

Sostituzione batteria Accesso alla tasca Accesso femorale: rimozione + reimpianto

(possibile impianto di LCP adiacente)

Compatibilità MRI Condizionale – artefatti di

imaging Certificazione MRI in corso

LEADLESS study15 : Primo studio su uomo

Obiettivo: valutare la sicurezza e le performance del pacemaker leadless

Prospettico, non-randomizzato, multicentrico condotto in 3 centri europei

Arruolati 33 patienti

Età media di 77 anni (53-91 anni); 67% uomini

67% FA cronica e blocco AV di grado avanzato

18% Ritmo sinusale con basso livello di attività o aspettativa di vita

breve

15% pause infrequenti o sincopi inspiegate

Procedura

•Accesso femorale

•Valutazione e programazione LCP

Post-impianto

•X-ray doppia proiezione dell’LCP

•Valutazione e programazione LCP

Fup 2 settimane

•6 MWT

•Valutazione e programazione LCP

Fup 6 settimane

•6 MWT

•Valutazione e programazione LCP

Fup 3 mesi

•Valutazione e programazione LCP

……………..Studio LEADLESS Study

Impiantato con successo in 32/33 pazienti (97%)

1 ematoma minore senza necessità di intervento

1 perforazione cardiaca con tamponamento necessità di

intervento chirurgico; durante la convalescenza, il paziente ha

avuto uno stroke massivo destro con conseguente decesso

Tempi procedurali:

Introduttore in/out: 28 minuti (range 11 – 74 min)

Sistema di introduzione in/out: 16 minuti (range 3 – 57 min)

Ricovero medio dall’impianto: 1 giorno (Range 1 – 4)

Riposizionamento dell’LCP: 0.5/paziente (Range 0 – 3)

Limiti e complicanze della metodica:

Stimolazione mono camerale ( VVI )

Ematoma in sede di inserzione ( introduttore 18 F )

Dislocazione e/o embolizzazione

Perforazione cardiaca e tamponamento

Studi clinici ancora con bassi numeri di pazienti

Nel 1958 il sig. Arne Larsson, dopo 6 mesi

di attacchi di Stokes-Adams, alla fine fu’

ricoverato con una prognosi disperata: 20-

30 sincopi al giorno per un blocco atrio-

ventricolare completo, nonostante un

poderoso trattamento a base di efedrina,

atropina, isoprenalina, digitale, caffeina

e...whiskey

……ma riavvolgiamo il nastro: Il primo pmk

Sua moglie, Else Marie, disperata ma non rassegnata, si ricordò di aver letto qualcosa in merito a strani esperimenti di stimolazione elettrica condotti dall'ingegner Rune Elmqvist e dal cardiochirurgo Ake Senning, proprio li, al Karolinska di Stoccolma, l'ospedale dove era ricoverato il suo povero Arne.

E così, dopo tanto pregare e molte esitazioni, l’8 ottobre 1958, Arne Larsson entrò nella storia della medicina come il primo uomo al quale era stato impiantato un pacemaker.

Un intervento importante, con tanto di toracotomia sinistra per impiantare nel miocardio due elettrodi, i cui cateteri vennero tunnellizzati sottocute fino alla parete addominale dove era stata sistemata la 'scatola' del pacemaker.

Ma il primo pacemaker della storia ebbe vita assai breve, appena 8 ore, tanto che la mattina fu necessario ricorrere ad un secondo impianto di questo bizzarro prototipo, che durò circa una settimana. Tempi diversi, fatti di speranze disperate, alle quali venivano date risposte immediate, senza i filtri delle lungaggini buracratiche di comitati etici e di uffici amministrativi.

Bizzarro anche nell'aspetto il primo pacemaker, del tutto e per tutto simile ad una scatola per lucido per scarpe. Anzi, per la precisione, Elmqvist aveva sagomato il contenitore del suo prototipo di pacemaker proprio sulla forma della scatola del celebre lucido da scarpe Kiwi.

Una curiosità: Arne Larsson, è morto nel 2001, all'età di 86 anni, soprawivendo sia a Elmqvist che a Senning.

Nel corso della sua vita elettrostimolata gli erano stati impiantati 5 diversi sistemi di elettrodi, 22 generatori e 11 diversi modelli di pacemaker.