Thema

Implantierbare kardiale elektronische Devices (CIEDs)

Herausforderungen und Möglichkeiten bei CIEDs

Jatros, 13.12.2018

Autor:
Dr. Karim Saleh
Autor:
Prim. Priv.-Doz. Dr. Clemens Steinwender
Vorstand Klinik für Kardiologie und
Internistische Intensivmedizin
Med Campus III
Kepler Universitätsklinikum Linz
E-Mail: clemens.steinwender@kepleruniklinikum.at

Kardiologie & Gefäßmedizin

Implantierbare kardiale elektronische Devices wie Herzschrittmacher und Defibrillatoren sind eine der großen Errungenschaften für kardiologische Patienten. Leider wird ihre Wirksamkeit teilweise durch Systeminfektionen, Schrittmacher-induzierte Kardiomyopathien oder eine Non-Response der Patienten eingeschränkt. Doch neue Device-Konzepte können hier Abhilfe schaffen.

Keypoints

  • Systeminfektionen sind lebensbedrohliche Komplikationen bei Patienten mit konventionellen Herzschrittmacher- und ICD-Systemen.
  • Sondenlose Schrittmacher und ICDs mit extravaskulären Schocksonden weisen niedrigere Infektionsraten auf und gelten als Device-Konzepte der Zukunft.
  • Rechtsventrikuläre Stimulation kann bei bis zu 15% der Herzschrittmacherpatienten zu einer Schrittmacher-induzierten Kardiomyopathie führen – His-Bündel- Pacing kann dies verhindern.
  • Neue technische Lösungen erleichtern das Erreichen des His-Bündels mit der Stimulationssonde.
  • Patienten mit schwerer systolischer Herzinsuffizienz profitieren nicht von einer kardialen Resynchronisation, wenn keine linksventrikuläre Dyssynchronie vorliegt. In diesen Fällen kann eine kardiale Kontraktionsmodulation zur Besserung der Symptomatik angedacht werden.

Implantierbare kardiale elektronische Devices („cardiac implantable electronic devices“, CIEDs) wie Herzschrittmacher und Defibrillatoren (ICDs) konnten in den letzten Jahrzehnten das Leben unzähliger Menschen verbessern und teilweise verlängern. Heutzutage werden weltweit jährlich mehr als eine Million dieser Geräte implantiert. Eine technische Evolution dieser Geräte führte unter anderem zu Varianten mit der Möglichkeit der kardialen Resynchronisationstherapie (CRT) bei bestehender Herzinsuffizienz. Zahlreiche programmierbare Zusatzfunktionen, die Möglichkeit zur telemedizinischen Fernabfrage und die Tauglichkeit für MRT-Untersuchungen erweiterten zusätzlich die klinischen Möglichkeiten dieser Devices.
Bemerkenswerterweise blieb das technologische Grundkonzept dieser CIEDs mit einem infraklavikulär implantierten Generator-/ Batterie-/Rechnergehäuse und transvenös zum Herzen führenden Sonden seit Jahrzehnten unverändert. Dies ist insofern von Bedeutung, als die Loge und die Sonden als „Achillesferse“ der konventionellen CIEDs gelten. Dislokationen und Ermüdungsbrüche, vor allem aber Infektionen sind schwere Komplikationen, die zu Systemrevisionen führen. Sondenlose Schrittmacher und Defibrillatoren mit subkutan implantierten Schocksonden können helfen, die Rate, Morbidität und Mortalität der genannten Komplikationen zu reduzieren. Ihnen ist der erste Teil dieses Artikels gewidmet.
Dass selbst Stimulationstechniken, die über Jahrzehnte erprobt und verbessert wurden, negative Auswirkungen haben bzw. Defizite aufweisen können, zeigen die Schrittmacher-induzierten Kardiomyopathien und die immer noch relevante Non- Responder-Rate bei CRT. Hier können prophylaktisch bzw. therapeutisch die Techniken des His-Bündel-Pacings und der kardialen Kontraktilitätsmodulation (CCM) angewandt werden, was im zweiten und dritten Teil des Artikels dargestellt wird.

Sondenlose Schrittmacher und S-ICD s zur Prophylaxe von CI ED-Infektionen

Bei Patienten mit konventionellen Schrittmacher- und ICD-Systemen tritt während ihres Lebens in 7–12% eine CIEDassoziierte Komplikation (Hämatom, Dislokation, Bruch, Infektion) auf, was in etwa jedem zweiten Fall zu einem chirurgischen Eingriff führt. Die gefürchtetste, weil besonders weitreichende Komplikation ist die Systeminfektion, die meist eine komplette Systementfernung notwendig macht. Generell werden CIED-Infektionen durch die zunehmend ältere und komorbide Population an Device-Trägern häufiger. Als Faustregel gilt zusätzlich, dass jede Systemrevision (z.B. Generatorwechsel) und jede zusätzliche Sonde die Wahrscheinlichkeit einer Infektion erhöhen.

Trotz moderner Extraktionstechniken in Hybrid-OPs und keimspezifischer antibiotischer Therapie beträgt die Mortalität bei CIED-Infektion innerhalb des ersten Jahres etwa 20%.

Sondenlose Schrittmacher („leadless pacemakers“, LPs)
Diese wurden in den letzten Jahren in die klinische Praxis eingeführt. Sie wurden unter anderem dazu entwickelt, um sondenassoziierte Komplikationen zu verhindern. Der derzeit einzige kommerziell erhältliche LP ist der Micra™ (Medtronic Inc., Minneapolis, MN, USA). Es handelt sich hierbei um einen MRT-kompatiblen VVIRSchrittmacher in Form einer 0,8cm2 großen und 2g schweren Kapsel, welche Katheter- basiert in den rechten Ventrikel (meist septal) implantiert wird (Abb. 1). Seit Beginn der Zulassungsstudien vor genau 5 Jahren wurden mittlerweile weltweit etwa 30 000 dieser Geräte implantiert, davon mehr als 2500 im Rahmen von Studien und Registern. Dabei zeigte sich, dass für den Micra™ im Vergleich zu konventionellen Schrittmachersystemen von einer geringgradig höheren Rate an Myokardverletzungen bei der Implantation, jedoch einer deutlich niedrigeren Rate an mittelund langfristigen Komplikationen inklusive Infektionen auszugehen ist. Duray et al. konnten für die 726 ersten Patienten mit einem Micra™ zeigen, dass die Komplikationsrate bei einem längeren Follow-up von bis zu 18 Monaten lediglich auf insgesamt 4% stieg. Damit war sie im retrospektiven Vergleich mit einem Kollektiv von 2667 Patienten mit konventionellen Schrittmachern um 48% geringer, was vor allem auf das völlige Fehlen von Dislokationen und Infektionen des Micra™ zurückgeführt werden konnte (Abb. 2). Die niedrige Komplikationsrate resultierte in einer um 47% reduzierten Hospitalisierungsrate – bedingt vor allem durch 82% weniger notwendige Schrittmacher-Revisionen. Diese niedrige Komplikationsrate wurde in der Interimsanalyse des prospektiven multizentrischen „Micra Post Approval Registry“ in einem Real-World-Setting sogar noch unterboten.
Als Grund für die niedrige Infektionsrate des Micra™ werden seine geringe Größe sowie die rasche und meist vollständige Endothelialisierung der Kapsel nach der Implantation angenommen. Damit bietet sich der Micra™ bei entsprechender Indikation für einen Einkammer-Schrittmacher bei Patienten mit erhöhtem Infektionsrisiko (Diabetes mellitus, Niereninsuffizienz, chronische Hämodialyse, Immunsuppression etc.) oder bei Zustand nach Extraktion eines konventionellen Systems wegen Infektion an.
Aufgrund der positiven Erfahrungen mit LPs besteht großes Interesse, diese Technologie für weitere Patientenpopulationen nutzbar zu machen. Der erste Schritt in diese Richtung wird voraussichtlich die Einführung des Micra™ mit VDDModus sein. Dabei werden die im Gerät integrierten Sensoren (Accelerometer) genutzt, um den mechanischen atrialen Input der Vorhofskontraktion wahrzunehmen. Bei Sinusrhythmus und AV-Blockierung kann dann eine AV-sequenzielle Stimulation erfolgen. Erste ermutigende Erfahrungen mit dieser VDD-Software, die auf bereits implantierte Micra™ bei Patienten im Sinusrhythmus aufgespielt wurde, wurden kürzlich publiziert.
Die Entwicklung und klinische Einführung von LPs für die Vorhofstimulation (AAIR) und deren Kombination mit einem ventrikulären LP zu einem sondenlosen DDDR-System werden wohl noch einige Jahre in Anspruch nehmen. Dies gilt auch für komplett sondenlose CRT-Systeme, wobei mit dem WiSE-CRT-Device (EBR Systems, Sunnyvale, CA, USA) bereits eine interessante Technologie für eine sondenlose linksventrikuläre Elektrode entwickelt wurde.

Subkutan implantierbarer ICD
Mit dem subkutanen ICD (S-ICD®, Boston Scientific, Marlborough, MA, USA) steht seit 2009 ein ICD zur Verfügung, dessen Schockelektrode nicht transvenös intraventrikulär, sondern rein subkutan implantiert ist. Aufgrund der günstigen Ergebnisse der IDE-Studie und des EFFORTLESS- Registers in Hinblick auf Systeminfektionen fand der S-ICD® als IIaC-Empfehlung bei Patienten mit hohem Risiko für oder nach Systeminfektion Eingang in die Behandlungsrichtlinien der großen kardiologischen Gesellschaften. Limitiert wird sein Einsatz derzeit nur noch durch die fehlende Möglichkeit eines antitachykarden Pacings. Diese Lücke dürfte in absehbarer Zeit geschlossen werden, wenn ein eigener LP derselben Firma mit dem S-ICD® kombiniert werden kann. Eine detailliertere Beschreibung des S-ICD® ist im Artikel von S. Schwarz in diesem Heft zu lesen.
Weitere ICDs mit extravaskulären/extrakardialen Schockelektroden werden in den nächsten Jahren in die klinische Praxis eingeführt werden. Von besonderem Interesse dürften dabei ICDs mit substernaler Positionierung der Schockelektrode sein, da über diese auch eine ventrikuläre Stimulation möglich ist. Mit welchen Komplikationsraten die substernale Positionierung behaftet ist, müssen noch entsprechende Studien klären.

 

 

His-Bündel-Stimulation („His-bundle pacing“, HBP)

Es ist bekannt, dass eine rechtsventrikuläre Stimulation (egal ob konventionell oder durch LPs) bei manchen Patienten zu einer Einschränkung der linksventrikulären Kontraktilität führt. Diese Schrittmacher- induzierte Kardiomyopathie tritt je nach Stimulationsanteil, Patientencharakteristika und Studie bei bis zu 15% der Patienten mit Herzschrittmachern auf. Als Mechanismus wird die durch die rechtsventrikuläre Stimulation bedingte linksventrikuläre Dyssynchronie angegeben. Um diese zu verhindern, wird seit Jahren am Konzept des HBP gearbeitet, bei dem die rechtsventrikuläre Stimulationselektrode nicht ins Myokard, sondern direkt in das His-Bündel geschraubt wird. Damit soll eine konzentrische Aktivierung der Ventrikel bewirkt werden und die deletären Folgen der linksventrikulären Dyssynchronie sollen dadurch verhindert werden. Die Technik des HBP wurde und wird jedoch teilweise durch eine eingeschränkte Steuerbarkeit der Sonden bei der Implantation sowie hohe Reizschwellen des His-Bündels im Vergleich zum Myokard erschwert.
Mit neuen verfügbaren Tools wie der dünnen (4F) Schraubelektrode SelectSecure™ Model 3830 mit den entsprechenden Schleusen C315HIS™ und C304Deflectable™ (diese ist steuerbar, Abb. 3) kann das His-Bündel bei der Implantation leichter erreicht und oft mit Reizschwellen unter 2V stimuliert werden. Mit dieser Technologie wurde an der Klinik für Kardiologie des Kepler Universitätsklinikums 2018 ein HBP-Programm initiiert. Eingeschlossen werden vorerst hauptsächlich Patienten mit Sick- Sinus-Syndrom und niedrigem Wenckebach- Punkt bei der atrialen Stimulation, um Erfahrungen mit der neuen ventrikulären Sondenposition bei nicht Schrittmacher- abhängigen Patienten zu sammeln. Mit der Helix der SelectSecure™ Elektrode in einer Schleuse wird dabei mittels kleiner Bewegungen die His-Region gemappt, bis am Analysiergerät bzw. einer Elektrophysiologiemesseinheit ein eindeutiges His-Signal nachweisbar ist (Abb. 4). Dann wird die Elektrode durch Einschrauben fixiert, die Schleuse in den Vorhof zurückgezogen und die Sensing- und Pacingwerte (Reizschwelle) werden ermittelt. Sind diese akzeptabel (Impedanz 400–2000 Ohm, Sensing >2mV, Reizschwelle <2V/1,0ms), kann von einem verlässlichen HBP mit resultierenden schmalen QRS-Komplexen ausgegangen werden (Abb. 5). Auch wenn große randomisierte Studien noch fehlen, ist das HBP unter Zuhilfenahme neuer Sondentechnologie eine interessante Option zur Reduktion des Auftretens der Schrittmacher- induzierten Kardiomyopathie.

Kardiale Kontraktilitätsmodulation

Bei Patienten mit einer systolischen Herzinsuffizienz trotz optimierter medikamentöser Therapie kann die Symptomatik im Falle einer bestehenden linksventrikulären Dyssynchronie (im EKG als Linksschenkelblock sichtbar) durch CRT-Systeme gelindert und die Mortalität reduziert werden. Eingeschränkt wird die Wirksamkeit der CRT durch eine relativ hohe Non- Responder-Rate (bis zu 30%) und die fehlende Wirksamkeit bei Patienten ohne Dyssynchronie (schmale QRS-Komplexe).
Hier kann bei bestimmten Patienten eine kardiale Kontraktilitätsmodulation (CCM, Impulse Dynamics, Orangeburg, NY, USA) als weitere Device-basierte Herzinsuffizienztherapie angedacht werden.
Die CCM wirkt über eine Stimulation des Myokards in dessen absoluter Refraktärperiode, wobei es zu einer Steigerung der lokalen Kontraktilität (durch einen erhöhten Ca++-Einstrom) kommt. Über multimodale Wirkmechanismen (Genexpression, Proteinregulation, Dämpfung des Sympathikus- Systems etc.) kommt es zu einem reversen Remodeling der Ventrikel und damit zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit und Besserung der Symptomatik. Eine heuer in „JACC Heart Failure“ publizierte randomisierte Studie konnte eine Reduktion des kombinierten Endpunktes aus kardialem Tod und Hospitalisierung wegen Herzinsuffizienz bei CCM im Vergleich zu einer nur konservativ behandelten Population nachweisen.
Das CCM-System besteht aus dem Optimizer® Smart Generator, der infraklavikulär implantiert wird. Über 2 kommerziell erwerbbare Schraubsonden (empfohlen werden Sonden der Firma Biotronik), die ins rechtsventrikuläre Septum geschraubt werden, wird das Myokard in seiner Refraktärperiode stimuliert. Da dies ein sehr energieaufwendiger Prozess ist, muss der Optimizer® 1x/Woche etwa 2 Stunden lang durch den Patienten selbst transthorakal aufgeladen werden.
Am Kepler Universitätsklinikum wird die CCM bei Patienten mit systolischer Herzinsuffizienz dann eingesetzt, wenn durch die medikamentöse Therapie keine weitere Besserung der Symptomatik erzielt werden kann und eine CRT nicht indiziert ist.
Es handelt sich daher meist um Patienten mit schmalen QRS-Komplexen im EKG. Um wegen der oben genannten Infektionsrisiken eine zu große Menge an intravaskulären Sonden zu vermeiden, wird der Optimizer® meist mit einem S-ICD kombiniert (Abb. 6). In dieser Hinsicht besonders interessant wäre ein Kombinationsgerät aus CCM und ICD, welches jedoch frühestens erst in einigen Jahren verfügbar sein wird.

 

Literatur: