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Herzschrittmacher- und Defibrillatorimplantation

Herzschrittmachertherapie am HerzZentrum Hirslanden

Ein Herzschrittmacher ist ein technisches Gerät, das zur Behandlung von gewissen Herzrhythmusstörungen chirurgisch eingepflanzt wird.

Grundsätzlich kann der Herzschrittmacher als ein Impulsgenerator definiert werden, welcher über eine Elektrode einen Stromstoss in den Herzmuskel abgibt. Die Energiequelle der modernen aktuellen Implantate sind Lithium-Iod-Batterien. Sie zeichnen sich durch Langlebigkeit und Zuverlässigkeit aus, zwei unerlässliche Voraussetzunen für die Sicherheit der Patienten.

Elektroden gewährleisten die Verbindung vom Impulsgenerator zum Herzmuskel. Durch diese hochentwickelten Drähte kann der Schrittmacher eine Eigenaktion des Herzens detektieren (Eigenrhythmus) und nur bei Bedarf, sollte der Rhythmus nicht seinem Programm entsprechen, über den gleichen Weg die betroffene Kammer stimulieren.

Man unterscheidet endokardiale (in den Herzkammern platzierte) und epikardiale (auf die Herzoberfläche angenähte) Elektroden. Während die Betriebszeit des Herzschrittmachers durch den Verbrauch der Batterie beschränkt ist, können dagegen die Elektroden, solange die Messwerte im Normbereich sind, in Funktion bleiben.

Die Grundarbeit des Herzschrittmachers besteht darin, das Herz zu stimulieren, wenn der Puls inadäquat langsam ist. Man unterscheidet drei Typen von Schrittmachern: Ein-, Zwei- und Dreikammer-Systeme.

Welches Gerät implantiert wird, entscheidet der Kardiologe. Er ist für die Indikation zuständig:

  • Wird eine Sinusknoten-Bradykardie diagnostiziert, muss der Vorhof stimuliert werden (Einkammer AAIR-Schrittmacher).
  • Ist die Vorhof-/Kammerüberleitung betroffen, muss das System die Information vom Vorhof in die Kammer weiterleiten. Es wird ein Zweikammerschrittmacher (DDD) benötigt.
  • Wird eine Dyssynchronie zwischen rechtem und linkem Ventrikel gemessen, kann der Dreikammerherzschrittmacher eine mögliche Therapie bieten (CRT-System für kardiale Resynchronisationstherapie).
  • Bei permanentem bradykardem Vorhofflimmern kann ein ventrikulärer Einkammerschrittmacher (VVIR) den Kammerrhythmus übernehmen.

Kodierung der Herzschrittmacher

Die heute angebotenen Schrittmacher folgen dem revidierten NASPE/BPEG-Code, welcher auf dem NBG-Code basiert.

Revidierter NASPE/BPEG-Code:

Stelle1.2.3.4.5.
BedeutungStimulationsortRegistrierungsortBetriebsartFrequenzanpassungMultifokale
Inhalt0 (keiner)
A (Atrium)
V (Ventrikel)
D (Dual A+V)
S (Single A/V)
0 (keiner)
A (Atrium)
V (Ventrikel)
D (Dual A+V)
S (Single A/V)
0 (keine)
T (getriggert)
I (inhibiert)
D (Dual T+I)
0 (keine)
R (adaptiv)
0 (keine)
A (Atrium)
V (Ventrikel)

Bei einer Sinusknotenbradykardie ist eine Frequenzanpassung über den Schrittmacher notwendig. Alle Herzschrittmacherhersteller bieten verschiedene Systeme an. Grundsätzlich ist in allen Implantaten ein sogenannter Akzelerometer oder Schüttelsensor integriert. Dieser Sensor reagiert auf Bewegungen des Patienten und erhöht die Frequenz unter dem Motto: «Werde ich geschüttelt, ist Aktivität und Anstrengung vorhanden, also rauf mit dem Puls!» Die ersten Sensoren dieses Typs hatten Quecksilberkugeln, Druckbehälter oder Piezokristalle, um die Erschütterungen des Patienten zu messen. Die modernen Akzelerometer funktionieren über zwei Mikrokondensatorplatten und passen die Frequenz über eine Kapazitätsmessung an. Die Messgrösse (Erschütterung) ist eine externe Messkomponente und wird dementsprechend von allen Bewegungen beeinflusst. Um die Aktivität des Patienten von den Umgebungsbewegungen herauszufiltern, stehen verschiedene Sensorparameter zur Feinprogrammierung zur Verfügung.

Es ist wichtig, bei einem solchen Sensorsystem im Kopf zu behalten, dass der Schrittmacher die realen Aktivitäten des Patienten komplett ignoriert. Nur die Schüttelintensität löst eine Reaktion des Implantates gemäss seiner Programmierung aus. Der Vorteil dabei ist, dass der Patient, sobald er die Funktionsweise der Frequenzanpassung begriffen hat, selber eine Reaktion des Schrittmachers nach seinem Bedarf auslösen kann, indem er leicht auf das Gehäuse des Schrittmachers klopft.

Drei Schrittmacherfirmen bieten neben dem klassischen Schüttelsensor noch einige Alternativen an: Atemminuten Volumen Sensor (ATM) oder Kontraktionsdynamiksensor (CLS für Closed Loop Stimulation).
Der ATM-Sensor funktioniert über eine thorakale Impedanzmessung von der Spitze der Elektrode auf das Gehäuse des Herzschrittmachers. Das System ist auf die Brustbewegungen abhängig von der Atmung geeicht und beschleunigt den Puls unter dem Motto: «Atmet man mehr und schneller, dann strengt man sich an!».

Der CLS-Sensor misst die Kontraktionsdynamik des Herzens. Die Inotropie (Kontraktilität der Muskelfasern) ist die erste Grösse, die sich bei Anstrengung oder Aufregung durch das autonome Nervensystem verändert. Die zwei anderen Grössen sind die Chronotropie (Erhöhung der Frequenz) und die Dromotropie (Verkürzung der Überleitungszeiten). Streikt der Sinusknoten (chronotrope Inkompetenz), kann der Sensor dies über die Inotropie kompensieren. Die Dromotropie wird ebenfalls vom Schrittmacher durch automatische Verkürzung der AV-Zeiten kompensiert. Der Schrittmacher misst die Kontraktionsdynamik über seine ventrikuläre Elektrode. Er benutzt eine Impedanzänderung zwischen einem Ruhestatus und einer maximalen Belastung oder Aufregung. Der Vorteil des Systems liegt darin, dass es ähnlichsten wie die Natur funktioniert und bei inadäquater Reaktion vom autonomen Nervensystem korrigiert werden kann (CLS, geschlossener Regelkreis): Ist der Puls zu hoch, erhöht sich der Blutdruck; die Information wird über die Barorezeptoren an das autonome Nervensystem weitergeleitet, welches die Kontraktionsdynamik zurückstellt und so die Eingangsgrösse des Sensors.

Welcher Schrittmacher für welchen Patienten?

Es existieren fünf Firmen, welche weltweit tätig sind und alle Aggregattypen und Elektroden herstellen: drei amerikanische (Boston Scientific, Medtronic und St Jude Medical) und zwei europäische (Biotronik und Sorin). Alle fünf Firmen charakterisieren sich durch eine ausgezeichnete und zuverlässige Technologie und einen kompetenten Service bei Bedarf. Die Firmen können alle Indikationen abdecken und der Forschungs- und Wettbewerbsdruck fördern die Herstellung von High-Tech-Aggregaten (zum Beispiel MRT-kompatible Systeme [Magnet Resonanz Tomographie] bis zu drei Tesla Magnetstärke). Man beobachtet auf dem Markt unterschiedliche Entwicklungsgeschwindigkeiten, doch innerhalb einiger Monate befinden sich alle Firmen mehr oder weniger auf einem äquivalenten Technologieniveau.

Der Schrittmachermodus (Einkammer-, Zweikammer- oder Dreikammersystem) wird durch die Indikation, das Krankheitsbild, entschieden. Dann kommt die Frage, ob der Patient für die Nachsorge im HerzZentrum bleibt oder extern zugewiesen wurde. Im letzteren Fall wird grundsätzlich die gewünschte Firma implantiert. Bleibt der Patient mit den Kontrollen bei uns, gibt es vielfältige Möglichkeiten, ein adäquates System auszusuchen. Obwohl alle Firmen alle Indikationen abdecken können, besitzt jeder Hersteller eigene patentgeschützte Algorithmen, welche für jeden Patienten individuell vorteilhaft sein können. Die Firmenunterschiede sind nicht gross, und mit ein bisschen Geschick in der Programmierung sind sie auch kompensierbar. Doch auch hier gilt die Regel: das Original ist besser als die programmierte Kopie.

Gehen wir ein paar Eigenschaften durch, zum Beispiel die Frequenzanpassung. Um eine Sinusknotenbradykardie zu kompensieren, haben die Schrittmacher eine Funktion, welche eine variable Frequenz gemäss Bedarf gewährleisten soll. Alle Schrittmacher (mit Frequenzanpassung) besitzen einen Bewegungssensor (Schüttelsensor oder Akzelerometer). Die früheren Aggregate funktionierten über Drucksensoren, Piezokristalle oder sogar Quecksilbertropfen in einem Zylinder. Heutzutage werden kapazitive Sensoren (Kondensatorplatten) und andere Technologien eingebaut. Drei Firmen bieten ein Doppelsensorprinzip an, das heisst einen Akzelerometer plus eine zusätzliche Methode, welche integriert oder exklusiv arbeitet. Zwei dieser Firmen entwickelten einen Atemminutenvolumen-Sensor, die dritte einen Kontraktionsdynamiksensor (geschlossener Regelkreis). Das Ziel aller fünf Firmen ist, mit der Technologie so nahe wie möglich an die Funktionen eines gesunden Sinusknotens zu kommen. Die verschiedenen Frequenzanpassungsstrategien erlauben es, für jeden Patienten ein spezifisches Prinzip auszusuchen: für jüngere, ältere, sportliche Patienten oder für Patienten mit eingeschränkter Mobilität.

Eine andere wichtige Eigenschaft ist die Überleitungsunterstutzung, mit dem Ziel, die Herzkammer so wenig wie möglich über den Schrittmacher zu stimulieren. Die modernen Aggregate sind alle mit solchen Algorithmen ausgerüstet, doch in einigen Fällen können ungünstige Kombinationen (retrograde Leitungen, AV-Blöcke Typ Mobitz mit Schrittmachererlaubnis eines Zyklusausfalles) und Parameterkonflikte die Möglichkeit des Systems limitieren. Diese Limitationen manifestieren sich erst nach der Implantation des Aggregates, somit bleibt die Überlegung zur Wahl der Marke hypothetisch.

Die Grösse des Implantats kann in gewissen Fällen ebenfalls ein Auswahlkriterium darstellen. Vom kleinsten Modell (8 Kubikzentimeter für einen Zweikammer-Herzschrittmacher) bis zu den erweiterten Batteriekapazitäten (14 Kubikzentimeter) unterscheiden sich die Produkte der einzelnen Firmen in Form und Grösse. Bei einem sehr schlanken Patienten wird mit Vorteil der kleinste Schrittmacher eingesetzt. Sollte jedoch der Schrittmacher wegen erhöhten Reizschwellen mehr Strom investieren müssen, wird die Funktionsdauer der kleineren Batterien eher reduziert werden, da die Abnahme der Kapazität nicht linear verläuft.

Die Schrittmacher aller Firmen bieten ausführliche Statistiken und Speicherdaten bezüglich Systemüberwachung, Arrhythmie-Aufzeichnungen und Frequenzverhalten. Man findet firmenspezifische Daten über thorakale Impedanzmessungen (Schlafdyspnoe, Flüssigkeitsansammlung in der Lunge), verschiedene Algorithmen zur Vorhoftachykardie-Prävention und Stabilisierung der Kammerfrequenzen während Vorhofarrhythmien. Einige dieser Möglichkeiten sind mit Vorsicht anzuwenden.

Die Programmierfreundlichkeit der Systeme ist nur eine Gewöhnungssache. Jede Firma folgt zwar ihrer eigenen «logischen» Philosophie für die Programmiergeräte, sie sind jedoch alle mehr oder weniger angenehm in der Benutzung.

Als Zusammenfassung können wir die gestellte Frage folgendermassen beantworten: der ideale Schrittmacher für jeden Patienten wäre eine Mischung der exklusiven Eigenschaften aller Firmen. Also gibt es ihn wegen des Patentschutzes nicht, aber der Wettbewerbsdruck treibt die Forschung voran.