Defibrillator/Kardioverter

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

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

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

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

Defibrillationsschwelle
• Keine gleichbleibende Schwelle
• Sigmoidkurve
• DFT90: 90% Erfolgswahrscheinlichkeit
Zur Tachykardietherapie müssen erfahrungsgemäß Impulse mit
einer Intensität von mindestens 2 Ampere und einer Dauer von 10-
20 ms durch das Herz fließen.
Defibrillationsschwelle
• Keine gleichbleibende Schwelle
• Sigmoidkurve
• DFT90: 90% Erfolgswahrscheinlichkeit
Eingesetzt werden heute bei Erwachsenen 200-400 J, als Standard
hat sich ein Wert von 360 J herausgebildet.

Kardioversion
Anforderungen
• Mit einem Defibrillator soll ein Strom möglichst
verlustfrei in den Körper eingebracht werden.
Wichtig ist deshalb, den Übergangswiderstand der
Haut zu überwinden, der bei Spannungen unter
100 V bis zu 100 kΩ betragen kann.
• Ursache hierfür ist die oberste verhornte
Hautschicht, das Stratum corneum.
• Diese Schicht wird jedoch von hohen Spannungen
durchschlagen, so dass dann nur noch die
Impedanz des subkutanen Gewebes mit ca. 25-150
Ω eine Rolle spielt.

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

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

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

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

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

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

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

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

Wie erkennt der ICD primär die
Rhythmusstörungen ?
• Messung der RR-Intervalle (Frequenz)
• drei mögliche Zonen: VT, FVT, VF
• pro Zone ein Fenster, z. B. VT 500-
320ms
• NID => Anzahl der programmierten
Intervalle, die die Detektion einer VT,
FVT oder VF bestimmen
Ansichten eines ICD...
Ventrikulärer Kanal

VF - Erkennung
Programmierbare Parameter:
•Ein / Aus
• Erkennungsintervall: 240 ... 400 ms
• Anzahl der Erkennungsintervalle:
12/16, 18/24, 24/32...120/160
(NID Initial = number of intervals to detect)
• Anzahl der Intervalle für erneute Erkennung:
6/8, 9/12, 12/16, 18/24...30/40
(NID Redetect = number of intervals to redetect)
Erkennungsbildschirm

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

Ramp
VT Therapie

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

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

2 separate Defibrillationselektroden
Elektroden

Kopf aus Carbon oder gesintertem Platin, Steroid ausschüttend.

Subcutaner Patch (Medtronic 6999)

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

Binäres Testprotokoll zur Ermittlung der DFT