Eine einfache Methode zur Bestimmung des AV-Intervalls bei Zweikammerschrittmachern

Summary

The individual adjustment of the AV intervals is a prerequisite for the hemodynamic advantages of dual-chamber pacing. The methods for the optimization of the AV-Delay (AVD) applied so far are time intensive. A simple and fast method is the approximate adjustment of the AVD with the surface-ECG. The aim of this work is the conception and validation of this new method. The optimal AVD is given if at the end of the atrial contraction the mitral valve is closed by the ventricular increase of pressure. In order to achieve this with pacemaker patients, the individually different atrial and ventricular conduction times must be considered. The different conduction times can be determined from the surface-ECG. Intra- and interatrial conduction times can be defined by the beginning of the atrial spike up to the end of the p-wave. The beginning of ventricular pressure increase corresponds to the peak of the stimulated QRS complex (beginning of the Iso-Volumetric Contraction time, ISVC) and depends on the interventricular conduction time.¶   In the case of 100 patients, who did not receive a cardiac pacemaker, the interval at the end of the p-wave (left atrial excitation, EP) up to the peak of the r-wave (ISVC) during rest and exercise was measured and an age referred average value of 100ms determined; this serves as standard value if no AV-conduction is available. The approximated optimized AVD is given if the interval of the end at the p-wave to the peak of the QRS-Complex amounts to 100ms. By means of a simple algorithm, the optimized AVD can, thus, be calculated:¶   After programming a long AVD, the interval at the end of the native or paced p-wave up to the peak of the stimulated QRS-Complex (EP/ISVC) is determined. This value EP/ISVC is then taken from the long AVD, the 100ms standard value is added and one receives the approximately optimized AVD.¶   In order to validate the described method, 13 consecutive patients (2 female, 11 male, average age 67±7.8 years) were included, and received for different indication (7 sick sinus syndrome, 4 AV block III, 2 binode disease) a DDD pacemaker (Affinity, St. Jude Medical).¶   About 8 weeks after implantation all patients underwent a PA catheter investigation, in order to optimize the AV-/PV-Delay of the pacemaker regarding the maximum cardiac output (CO). For CO measurement the thermo dilution method was applied. Altogether 17 complete hemodynamic measurements (9 times with different PVDs, 8 times with different AVDs) were executed. The patients 10–13 could be examined both in the VDD and in the DDD mode.¶   The minimum determined CO amounted to 3.5 l/min, the maximal CO 7.1 l/min and the average value was 5.62±0.98 l/min. In all patients not only one optimal AVD was found but, moreover, a varied interval of AVDs with which optimal CO results could be obtained. The comparison of surface ECG optimized AVD with the PA catheter optimized AVD showed a statistically significant correlation (0.825PV, 0.982 AV, P<0.01). Sixteen out of seventeen measurements were at an interval which enables hemodynamic optimal CO or stroke volume. Only one AVD determined from the surface ECG was situated slightly (10 ms) outside of a hemodynamic optimal determined AVD. Despite the encouraging test results represented here, further studies should examine the value of the new algorithm in comparison with the other techniques for AVD optimization.

Zusammenfassung

Die individuelle Anpassung der AV-Intervalle ist Voraussetzung für die hämodynamischen Vorteile der Zweikammerstimulation. Die bisher angewandten Methoden zur Optimierung der AV-Zeiten bedingen einen gewissen apparativen Aufwand und sind zeitintensiv. Eine einfache und schnelle Methode ist die approximative Einstellung der AV-Intervalle mit Hilfe des Oberflächen-EKG. Ziel dieser Arbeit ist die Vorstellung und die Validierung dieser neuen Methode.¶   Das optimale AV-Intervall (AVI) ist dann gegeben, wenn am Ende der atrialen Kontraktion die Mitralklappe durch den ventrikulären Druckanstieg geschlossen wird. Um dies bei Schrittmacher- Patienten zu erreichen, müssen die individuell unterschiedlichen atrialen und ventrikulären elektrophysiologischen Leitungszeiten berücksichtigt werden. Über das Oberflächen-EKG lassen sich die unterschiedlichen Leitungszeiten feststellen. Die intra- und interatriale Leitungszeit lässt sich vom Beginn des atrialen Stimulus bis zum Ende der P-Welle definieren. Der ventrikuläre Druckanstieg korrespondiert mit der Spitze des stimulierten Kammerkomplex (Beginn der isovolumetrischen Kontraktionszeit, ISVK) und ist abhängig von der interventrikulären Leitungszeit. Bei 100 Patienten, die keinen Herzschrittmacher tragen, wurde das Intervall vom Ende der P-Welle (linksatriale Erregung, EP) bis zum Gipfel der R-Welle (ISVK) in Ruhe und unter Belastung gemessen und ein altersbezogener Mittelwert von 100ms festgestellt, dieser dient als Normwert, wenn keine Überleitung vorhanden ist. Die approximierte optimierte AV-Zeit ist dann gegeben, wenn das Intervall vom Ende der P-Welle (linksatriale Erregung) bis Spitze stimulierter Kammerkomplex 100ms beträgt. Über einen einfachen Algorithmus lässt sich das optimierte AV-Intervall berechnen:¶   Es wird ein langes AVI programmiert und das Intervall vom Ende der nativen oder stimulierten P-Welle bis zur Spitze des stimulierten Kammerkomplex (EP/ISVK) bestimmt. Der gefundene Wert EP/ISVK wird nun vom langen AVI abgezogen, die 100ms Normwert werden nun addiert und man erhält das approximativ optimierte AVI.¶   Zur Validierung der beschriebenen Methode wurden 13 konsekutive Patienten (2 Frauen, 11 Männer, Durchschnittsalter 67±7,8 Jahre) eingeschlossen, die aus unterschiedlicher Indikation (7 Mal Sick Sinus Syndrom, 4 Mal AV Block 3, 2 Mal Zwei-Knotenkrankheit) einen DDD-Schrittmacher (Affinity, St. Jude Medical) erhielten. Etwa 8 Wochen nach der Implantation unterzogen sich alle Patienten einer PA Katheter-Untersuchung, um die AV-/PV-Zeiten des Schrittmachers im Hinblick auf das zu erzielende maximale Herzzeitvolumen (HZV) zu optimieren. Zur HZV-Messung wurde das Thermodilutionsprinzip angewandt.¶   Insgesamt wurden 17 vollständige hämodynamische Messungen (9-mal mit verschiedenen PV-, 8-mal mit verschiedenen AV-Zeiten) durchgeführt. Die Patienten Nr.10 bis 13 konnten sowohl im VDD- als auch im DDD-Modus untersucht werden.¶   Das minimal bestimmte optimale HZV betrug 3,5 l/min, das maximale 7,1 l/min und der Mittelwert betrug 5,62±0,98 l/min.¶   Bei allen Patienten fand sich dabei nicht nur eine einzige optimale AV-/PV-Zeit, sondern ein unterschiedlich breites Intervall von nebeneinanderliegenden AV-/PV-Zeiten, bei denen jeweils optimale HZV-Ergebnisse zu erzielen waren.¶   Der Vergleich der vom Oberflächen EKG ermittelten optimierten AV-/PV-Werte mit den hämodynamisch gemessenen optimierten AV-/PV-Intervallen zeigte eine statistisch signifikante Korrelation (0,825PVI, 0,982 AVI, P<0,01). 16 von 17 Messungen liegen in einem Intervall, das hämodynamisch optimale HZV bzw. Schlagvolumina ermöglicht; nur einmal lag ein vom Oberflächen EKG ermittelter PV-Wert geringfügig (10 ms) außerhalb des als hämodynamisch optimal bestimmten Intervalls. Trotz der hier dargestellten ermutigenden Untersuchungsergebnisse sollten weitere Studien gerade auch im Vergleich mit den anderen Techniken der PV- bzw. AV-Zeit Optimierung den Stellenwert des hier dargestellten – aus dem Oberflächen-EKG entwickelten – Algorithmus weiter untersuchen.