Skip to main content
SpringerLink
Log in

Katheterablation von Herzrhythmusstörungen

Energieformen und biophysikalische Grundlagen

Catheter ablation of cardiac arrhythmias

Forms of energy and biophysical principles

  • Schwerpunkt
  • Published:
Herzschrittmachertherapie + Elektrophysiologie Aims and scope Submit manuscript

Zusammenfassung

Die kathetergeführte Ablation von Herzrhythmusstörungen hat sich über die Jahre zu einem Eckpfeiler der modernen Therapie von supraventrikulären und ventrikulären Arrhythmien entwickelt. Ziel der Ablation ist die permanente Schädigung eines Myokardareals, welches einen integralen Bestandteil des individuellen Arrhythmiemechanismus darstellt. Für die Arbeit im elektrophysiologischen Katheterlabor stehen unterschiedliche Katheter und Energieformen zur Verfügung. Am weitesten verbreitet ist die Radiofrequenz(RF)-Ablation, bei der durch Applikation eines Wechselstroms an der Katheterspitze Hitze erzeugt und so ein arrhythmogenes Substrat zerstört wird. Hohe Temperaturen (>70 °C an der Katheterspitze und >95 °C im Gewebe) bergen das Risiko für Koagelbildung sowie „steam pops“ und sollten vermieden werden, wodurch die Stromabgabe limitiert wird. Eine Weiterentwicklung stellt die gekühlte RF-Ablation dar. Diese ermöglicht die Applikation von mehr Leistung in das Gewebe und damit eine Zunahme der Läsionsausmesser. Als alternatives Verfahren hat sich die Kryoablation etabliert. Eine Kühlung des Gewebes auf bis zu −80 °C bewirkt die Bildung intra- und extrazellulärer Eiskristalle und dadurch letztlich die Ausbildung einer klar umschriebenen Narbe. Das sog. Kryo-Mapping mit höheren Temperaturen ohne direkte Gewebszerstörung erlaubt eine bessere Überprüfung der Sicherheit einer Ablation. Kryoenergie findet insbesondere bei der Pulmonalvenenisolation (PVI) breite Anwendung, durch Applikation mittels eines ballonbasierten Systems. Neben der PVI mit Hilfe eines Laserballons komplettieren als weitere, teils experimentelle Verfahren Ultraschall, Mikrowellenstrahlung und die stereotaktische Bestrahlung das Arsenal.

Abstract

Catheter ablation of cardiac arrhythmias has evolved over the years and has become a cornerstone in the modern treatment of various supraventricular and ventricular arrhythmias. The goal of ablation is to permanently damage myocardium that is critically involved in the individual arrhythmia mechanism. Different catheters and forms of energy are available. Radiofrequency (RF) ablation is most common. Application of an alternating current at the catheter tip induces heating of tissue and, thus, leads to ablation of a targeted arrhythmogenic substrate. High temperatures (>70 °C at the catheter tip and >95 °C within the tissue) bear the risk of coagulum formation and steam pops and should be avoided, which limits power application. The evolution of irrigated RF ablation catheters enables the transfer of more power to the tissue and thereby increases the dimensions of the lesions. Cryoablation represents a valuable alternative. Cooling of tissue to −80 °C causes the intra- and extracellular formation of ice crystals, finally resulting in a dense circumscribed scar. The cryomapping procedure grants improved surveillance of the safety of ablation. Cryoenergy is very popular for pulmonary vein isolation (PVI) using the cryoballoon. In addition to the laser balloon that is established for PVI, ultrasound, microwaves, and stereotactic irradiation complete the arsenal.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Log in via an institution

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Institutional subscriptions

Abb. 1
Abb. 2

Literatur

  1. Andrade JG, Khairy P, Dubuc M (2013) Catheter cryoablation: biology and clinical uses. Circ Arrhythm Electrophysiol 6(1):218–227

    Article  Google Scholar 

  2. Avitall B, Mughal K, Hare J et al (1997) The effects of electrode-tissue contact on radiofrequency lesion generation. Pacing Clin Electrophysiol 20(12 Pt 1):2899–2910

    Article  CAS  Google Scholar 

  3. Cuculich PS, Schill MR, Kashani R et al (2017) Noninvasive cardiac radiation for ablation of ventricular tachycardia. N Engl J Med 377(24):2325–2336

    Article  Google Scholar 

  4. Das M, Loveday JJ, Wynn GJ et al (2017) Ablation index, a novel marker of ablation lesion quality: prediction of pulmonary vein reconnection at repeat electrophysiology study and regional differences in target values. Europace 19(5):775–783

    PubMed  Google Scholar 

  5. Demazumder D, Mirotznik MS, Schwartzman D (2001) Biophysics of radiofrequency ablation using an irrigated electrode. J Interv Card Electrophysiol 5(4):377–389

    Article  CAS  Google Scholar 

  6. Dukkipati SR, Cuoco F, Kutinsky I et al (2015) Pulmonary vein isolation using the visually guided laser balloon: a prospective, multicenter, and randomized comparison to standard Radiofrequency ablation. J Am Coll Cardiol 66(12):1350–1360

    Article  Google Scholar 

  7. Gallagher JJ, Svenson RH, Kasell JH et al (1982) Catheter technique for closed-chest ablation of the atrioventricular conduction system. N Engl J Med 306(4):194–200

    Article  CAS  Google Scholar 

  8. Houmsse M, Daoud EG (2012) Biophysics and clinical utility of irrigated-tip radiofrequency catheter ablation. Expert Rev Med Devices 9(1):59–70

    Article  Google Scholar 

  9. Jackman WM, Wang XZ, Friday KJ et al (1991) Catheter ablation of atrioventricular junction using radiofrequency current in 17 patients. Comparison of standard and large-tip catheter electrodes. Circulation 83(5):1562–1576

    Article  CAS  Google Scholar 

  10. Kautzner J, Neuzil P, Lambert H et al (2015) EFFICAS II: optimization of catheter contact force improves outcome of pulmonary vein isolation for paroxysmal atrial fibrillation. Europace 17(8):1229–1235

    Article  Google Scholar 

  11. Kuck K, Brugada J, Fürnkranz A et al (2016) Cryoballoon or Radiofrequency ablation for paroxysmal atrial fibrillation. N Engl J Med 374(23):2235–2245. https://doi.org/10.1056/NEJMoa1602014

    Article  PubMed  Google Scholar 

  12. Leshem E, Zilberman I, Tschabrunn CM et al (2018) High-power and short-duration ablation for pulmonary vein isolation: biophysical characterization. JACC Clin Electrophysiol 4(4):467–479

    Article  Google Scholar 

  13. Linhart M, Mollnau H, Bitzen A et al (2009) In vitro comparison of platinum-iridium and gold tip electrodes: lesion depth in 4 mm, 8 mm, and irrigated-tip radiofrequency ablation catheters. Europace 11(5):565–570

    Article  Google Scholar 

  14. Macle L, Frame D, Gache LM et al (2019) Atrial fibrillation ablation with a spring sensor-irrigated contact force-sensing catheter compared with other ablation catheters: systematic literature review and meta-analysis. BMJ Open 9(6):e23775

    Article  Google Scholar 

  15. Natale A, Reddy VY, Monir G et al (2014) Paroxysmal AF catheter ablation with a contact force sensing catheter: results of the prospective, multicenter SMART-AF trial. J Am Coll Cardiol 64(7):647–656

    Article  Google Scholar 

  16. Nath S, Lynch C, Whayne JG et al (1993) Cellular electrophysiological effects of hyperthermia on isolated guinea pig papillary muscle. Implications for catheter ablation. Circulation 88(4 Pt 1):1826–1831

    Article  CAS  Google Scholar 

  17. Neven K, Schmidt B, Metzner A et al (2010) Fatal end of a safety algorithm for pulmonary vein isolation with use of high-intensity focused ultrasound. Circ Arrhythm Electrophysiol 3(3):260–265

    Article  Google Scholar 

  18. de Ponti R (2005) Cryothermal energy ablation of cardiac arrhythmias 2005: state of the art. Indian Pacing Electrophysiol J 5(1):12–24

    PubMed  PubMed Central  Google Scholar 

  19. Reddy VY, Dukkipati SR, Neuzil P et al (2015) Randomized, controlled trial of the safety and effectiveness of a contact force-sensing irrigated catheter for ablation of paroxysmal atrial fibrillation: results of the TactiCath contact force ablation catheter study for atrial fibrillation (TOCCASTAR) study. Circulation 132(10):907–915

    Article  Google Scholar 

  20. Reddy VY, Grimaldi M, de Potter T et al (2019) Pulmonary vein isolation with very high power, short duration, temperature controlled lesions. JACC Clin Electrophysiol. https://doi.org/10.1016/j.jacep.2019.04.009

    Article  PubMed  Google Scholar 

  21. Rozen G, Ptaszek LM, Zilberman I et al (2018) Safety and efficacy of delivering high-power short-duration radiofrequency ablation lesions utilizing a novel temperature sensing technology. Europace 20(FI_3):f444–f450

    Article  Google Scholar 

  22. Scheinman MM, Morady F, Hess DS et al (1982) Catheter-induced ablation of the atrioventricular junction to control refractory supraventricular arrhythmias. JAMA 248(7):851–855

    Article  CAS  Google Scholar 

  23. Squara F, Latcu DG, Massaad Y et al (2014) Contact force and force-time integral in atrial radiofrequency ablation predict transmurality of lesions. Europace 16(5):660–667

    Article  Google Scholar 

  24. Tse H, Ripley KL, Lee KLF et al (2005) Effects of temporal application parameters on lesion dimensions during transvenous catheter cryoablation. J Cardiovasc Electrophysiol 16(2):201–204

    Article  Google Scholar 

  25. Vedel J, Frank R, Fontaine G et al (1979) Bloc auriculo-venticulaire intra-hisien définitif induit au cours d’une exploration endoventriculaire droite (Permanent intra-hisian atrioventricular block induced during right intraventricular exploration). Arch Mal Coeur Vaiss 72(1):107–112

    CAS  PubMed  Google Scholar 

  26. Wittkampf FH, Simmers TA, Hauer RN et al (1995) Myocardial temperature response during radiofrequency catheter ablation. Pacing Clin Electrophysiol 18(2):307–317

    Article  CAS  Google Scholar 

  27. Yokoyama K, Nakagawa H, Wittkampf FHM et al (2006) Comparison of electrode cooling between internal and open irrigation in radiofrequency ablation lesion depth and incidence of thrombus and steam pop. Circulation 113(1):11–19

    Article  Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

  1. Medizinische Klinik und Poliklinik II, Sektion Elektrophysiologie, Universitätsklinikum Bonn, Venusberg-Campus 1, 53127, Bonn, Deutschland

    Thomas Beiert &  Jan W. Schrickel

Authors
  1. Thomas Beiert
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. Jan W. Schrickel
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Corresponding author

Correspondence to Thomas Beiert.

Ethics declarations

Interessenkonflikt

T. Beiert hat Vortragshonorare und Reisestipendien von den Firmen Abbott, Biotronik, Boehringer Ingelheim, Pfizer und Medtronic erhalten und J.W. Schrickel hat Vortragshonorare und Reisestipendien von den Firmen Abbott, BioSense Webster, Biotronik, Medtronic, Boehringer Ingelheim, Daiichy-Sankyo, Bayer und Pfizer erhalten.

Für diesen Beitrag wurden von den Autoren keine Studien an Menschen oder Tieren durchgeführt. Für die aufgeführten Studien gelten die jeweils dort angegebenen ethischen Richtlinien.

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Check for updates. Verify currency and authenticity via CrossMark

Cite this article

Beiert, T., Schrickel, J.W. Katheterablation von Herzrhythmusstörungen. Herzschr Elektrophys 30, 330–335 (2019). https://doi.org/10.1007/s00399-019-00650-1

Download citation

  • Received:

  • Accepted:

  • Published:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/s00399-019-00650-1

Schlüsselwörter

Keywords

Search

Navigation