PROCESSO AL  IL DEFIBRILLATORE  IMPIANTABILE:  

I FATTI

 

Pietro Belli

U.O. Utic-Cardiologia Ospedale  San Giovanni Bosco ASL Napoli 1.

 

 

Il Defibrillatore Automatico Impiantabile (ICD: Implantable Cardioverter Defibrillator) rappresenta attualmente la migliore strategia terapeutica tanto della prevenzione primaria quanto di quella  secondaria della morte cardiaca improvvisa (M.C.I) imputabile a tachiaritmie ventricolari maligne (T.V./F.V.)

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STORIA DELL’EVOLUZIONE TECNICA

L’intuizione dell’utilizzo a scopo terapeutico della corrente elettrica è di PREVOST e BERTELLI che nel 1889,  per la prima volta, descrissero la possibilità di interrompere con scarica elettrica la fibrillazione ventricolare indotta nel cane.

BECK nel 1947 effettuo’ la prima defibrillazione elettrica a torace aperto nell’uomo. Dopo questa esperienza  i defibrillatori entrarono progressivamente nelle sale operatorie di tutto il mondo occidentale. Il loro uso era limitato dalla necessità di una toracotomia per l’applicazione diretta degli elettrodi sul cuore.

Nel 1956 ZOLL  praticò la prima defibrillazione a torace chiuso nell’uomo.

Mentre agli inizi degli anni  ‘60 l’introduzione del defibrillatore portatile  permetterà la defibrillazione anche sul territorio.

E’ solo alla fine degli anni ’60 con MIROWSKI  (1924-1990)  che ha inizio l’era moderna dell’ICD con la presentazione di  un progetto di defibrillatore automatico impiantabile nell’uomo per la profilassi secondaria nei sopravvissuti ad arresto cardiaco ipercinetico mentre il primo impianto nell’uomo verrà effettuato il 4 febbraio 1980 negli Stati uniti al Johns Hopkins Hospital di Baltimore e successivamente in Europa  nel 1982 al Lariboisiére Hospital di Parigi. Nell’ottobre ’85 l’ICd ottiene l’approvazione dalla U.S. Food and  Drug Administration per l’immissione sul mercato.

Alla fine degli anni  ’90  i risultati di una serie di trias clinici multicentrici randomizzati prospettici hanno evidenziato i vantaggi per la sopravvivenza nei pazienti a rischio aritmico elevato trattati con ICD rispetto a quelli  trattati con farmaci antiaritmici convenzionali.

Il cammino successivo ha portato all’evoluzione del defibrillatore, del suo sistema di impianto  (materiale e tecnica)  e degli elettrodi di defibrillazione semplificando  la procedura di impianto e riducendo significativamente le complicanze chirurgiche mentre l’utilizzo dello shock bifasico  ha migliorato l’efficacia del sistema  e la sopravvivenza dei pazienti trattati.

 

PROBLEMI INIZIALI::

Nel 1980 Mirowski realizza il primo ICD impiantabile nell’uomo con cassa in addome:

Questi primi prototipi erano voluminosi, posizionati in addome, non programmabili e richiedevano una toracotomia per l’impianto epicardico degli elettrodi.

Solo successivamente l’impianto fu realizzato per via transvenosa con alloggiamento del device in sede pettorale.

Componenti del sistema:

a)                  Generatore di impulsi

b)                  Sistema elettronico

 

GENERATORE: L’involucro esterno realizzato in titanio inizialmente di 240 gr si aggira attualmente intorno agli 80 gr e al suo interno ha quattro sezioni fondamentali coordinate da un microprocessore.

 

                                                

                                                      SEZIONE PACING

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                                                                   |

                 SEZIONE à          MICROPROCESSORE à         SEZIONE

                 SHOCK                                    |                                 TELEMETRICA

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                                                     SEZIONE SENSING

 

 

BATTERIE: Litio-ossido di argento e vanadio (da 3 a 6 anni di vita).

 

CONDENSATORI (1 o 2) ad alto voltaggio necessari per convertire il voltaggio della batteria (circa 6 V) in un voltaggio programmato (max 700-800V) nell’arco di 8-12 sec. Quando sono completamente carichi verrà erogato uno shock a corrente continua. Negli attuali dispositivi la massima energia erogata va da 29 a 42 J( ICD ad alta energia).La batteria e i condensatori rappresentano i 2/3 del volume del dispositivo.

 

SISTEMA ELETTRONICO:

a)                  componente dedicata alle convenzionali funzioni di pacincg e sensing (Vdx, Vsx, Adx);

b)                  componente dedicata all’erogazione degli shock elettrici ad alta energia.

 Nei dispositivi di I° e II° generazione la componente dedicata all’erogazione degli shock era costituita da patch elettrodico con superficie attiva di 12-20 cm2, posizionati sull’epicardio con differenti tecniche toracotomiche o con approccio subxifoideo. In questi dispositivi, le funzioni di Pacing/Sensing ventricolare erano garantite da elettrodi a fissazione attiva anch’essi posizionati direttamente sull’epicardio.

Nel 1989 l’introduzione di nuovi sistemi elettronici per via transvenosa hanno sovvertito la tecnica di impianto :

le due componenti  di defibrillazione e di pacing/sensing risultavano integrate in un unico elettrocatetere con conseguente facilitazione  e sicurezza ma presentavano ancora una difficoltà per la tunnellizazione degli elettrocateteri transvenosi in una tasca sottomuscolare addominale.

Successivamente, in pochi anni, la possibilità di miniaturizzare gli impianti in sede pettorale (sottocutanea o sottomuscolare) ha ulteriormente facilitata la procedura trasferendola definitivamente dal cardiochirurgo al  cardiologo interventista.

 

ANALISI DELLE ARITMIE RILEVATE

 

ANALISI ARITMIE

L’ICD deve riconoscere rapidamente:

1°) l’esordio della tachiaritmia,

2°) l’eventuale natura ventricolare,

3°) erogare tempestivamente la terapia elettrica adeguata.

I primi defibrillatori misuravano costantemente la sola frequenza ed erogavano la terapia se veniva superato un valore soglia preimpostato (solo successivamente è divenuto programmabile). L’intervento era efficace nell’interrompere l’aritmia ventricolare ma il 40% di shock erano erogati in maniera inappropriata su Tachicardia Sinusale o altre aritmie sopra ventricolare. Successivamente per una maggiore capacità discriminante sono stati ideati e introdotti diversi algoritmi diagnostici divenuti sempre più complessi. Di questi uno dei primi è stato:

la “ FUNZIONE di DENSITA’ PROBABILISTICA” (PROBABILITY DENSITY FUNCTION): approccio iniziale di distinzione tra  Tachicardia ventricolare e sopraventricolare in base alla quota isoelettrica dell’elettrogramma (EGM) ventricolare endocavitario.Tale funzione fu presto abbandonata perche’concettualmente limitata:

Tachicardie Ventricolari a QRS stretto potevano non essere identificati dall’algoritmo mentre le sopraventricolare con QRS largo (aberranza) determinavano interventi inappropriati.

Successivamente sono stati introdotti algoritmi più affidabili.

 

1.                  ANALISI dell’AFFIDABILITA’  DELL’INTERVALLO R-R: STABILITA’

Riconosce se un ritmo è regolare o irregolare evitando gli interventi  su frequenze R-R irregolari  che cadono nelle finestre di T.V. lente o veloci come spesso può accadere durante F.A/Fl A.ad alta risposta ventricolare.

 

2.                  ANALISI DI ESORDIO DELL’ARITMIA: ONSET

Misura la variazione percentuale del ciclo del battito che innesca l’aritmia rispetto all’R-R basale. Elimina gli interventi inappropriati sulla tachicardia sinusale ( in quest’ultima con aumento graduale della frequenza cardiaca a differenza della T.V. spesso innescata da una accelerazione brusca).

 

 

 

 

      3.  ANALISI DELLA MORFOLOGIA dell’ EGM ENDOCAVITARIO

 Memorizza la morfologia basale dell’EGM ventricolare per discriminarlo con le Tachicardie a QRS largo (possibili T.V.) da T. a QRS stretto (T.A., F.A. o Fl. A. a conduzione rapida).

Bisogna ricordare che un blocco di branca frequenza dipendente può modificare la morfologia dell’EGM locale nel corso di aritmie sopraventricolari favorendo una errata diagnosi di T.V.

Una corretta programmazione dei criteri di riconoscimento riduce notevolmente il trattamento inappropriato di tachiaritmie atriali sino a 95% mentre il non riconoscimento di tachicardie ventricolari è dell’1-2%.

 

     4. DURATA FREQUENZA SOSTENUTA

Sospende la terapia per un tempo programmabile ma alla fine di tale periodo eroga la terapia  indipendentemente dai criteri di esordio  (onset e/o stabilità).

 

     5. TRATTAMENTO OBBLIGATO (UNCOMMITTED)

Una aritmia non sostenuta impone all’ICD di confermare che l’aritmia persiste durante la carica dei condensatori e/o prima dell’erogazione dello shock. Se i criteri di riconoscimento non sono soddisfatti la terapia non viene erogata. Con l’introduzione dei dispositivi bicamerali sono stati aggiunti algoritmi di riconoscimento più sofisticati con conteggio simultaneo degli eventi atriali e  ventricolari che hanno certamente migliorata l’affidabilità diagnostica.(Fq. V. > Fq. A: precedenza assoluta sugli altri discriminanti Terapia SI)

Il  monitoraggio dell’attività elettrica spontanea avviene attraverso il solo sensing bipolare con controllo automatico dello stesso:

Punta à Anello

Punta à Coil distale del defibrillatore.

Il sensing in unipolare nell’ICD non può essere fatto a causa di undersensing delle onde f nella fibrillazione ventricolare.

 

ICD 3° GENERAZIONE

Questa generazione si è arricchita di nuove capacità diagnostiche:

Registrazione in tempo reale dell’impedenza  dell’elettrocatetere di stimolazione e dello shock.

Analisi segnali endocavitari

Tempo di carica condensatori

Voltaggio batteria

Registrazione degli eventi aritmici

Terapie erogate, memorizzazione lunghezza del ciclo e/o elettrogrammi  prima e dopo l’intervento.

Stimolazione elettrica programmata non invasiva attraverso l’elettrocatetere dell’ICD per  verificare l’inducibilità della T.V. ed individuare le terapie più appropriate.

 

 

 

IMPOSTAZIONE DELLA TERAPIA

A   -  ZONA BRADICARDIA : PACING ANTIBRADI

B   -  ZONA TACHICARDIA VENTRICOLARE ½ FINESTRE:

                                                     PACING ANTITACHI e/o SHOCK

C   -  ZONA F.V.:                        SHOCK

 

OPZIONI TERAPEUTICHE:

Stimolazione ANTITACHICARDICA:

ATP (Antitachycardia pacing): trattamento della T.V. monomorfa che potrrebbe essere accelerata e/o degenerare in F.V.  ed in questo caso essere trattata con shock.

 

PROTOCOLLI ANTIARITMICI su tachicardia ventricolare lenta

1)                  Extrastimoli singoli o multipli con intervallo accoppiamento fisso o variabile;

2)                  Treni di extrastimoli con intervallo di accoppiamento fisso o variabile:

a)                  BURST: lunghezza ciclo fissa durante stimolazione;

b)                  RAMP (RAMPA): lunghezza ciclo decrescente all’interno del treno di impulsi:

c)                  SCAN (scansione) lunghezza di ciclo decrescente tra treni di stimolazione;

Differenti combinazioni delle suddette modalita’ di stimolazione.

Possibile programmare almeno 2 protocolli diversi di ATP.

Regola generale:

Evitare lunghi periodi di ATP: le conseguenze emodinamiche di T.V. prolungate non sono rilevate dall’ICD e un D,C. SHOCK tardivo può essere ostacolato da un aumento della soglia di defibrillazione (per l’ischemia generata dalla T.V.)

 

 

CARDIOVERSIONE: SHOCK SINCRONIZZATO  su R

Tutti gli ICD sono dotati di modalità di cardioversione sincronizzata sull’EGM ventricolare con energia di shock programmabile.

Utilizzata nelle finestre di T.V. lenta e/o veloce quando in queste  l’ATP  è risultata inefficace. Uno shock ad alta energia > 20J risulta efficace.

Shock ad energia media o bassa (< 5 J) sono associati ad alto rischio di accelerazione della T.V. o di degenerazione in F.V.

Lo shock a bassa energia sono proaritmici ed in genere inutili e solo shock inferiori a 1 J sono meno dolorosi per il paziente.

 

 

DEFIBRILLAZIONE: SHOCK NON SINCRONIZZATO

E’ l’opzione principale per la prevenzione della SCD. In caso di insuccesso di un singolo shock possono essere erogati sino a 4-7 shock consecutivi nell’ambito però dello stesso episodio. Dopo questa sequenza il dispositivo può essere riattivato solo se il precedente evento aritmico è stato interrotto transitoriamente

 

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TERAPIA ANTIBRADICARDICA.

Come qualsiasi Pacemaker.

 

CARATTERISTICHE DELLO SHOCK.

Attualmente lo shock è bifasico, costituito da 2 impulsi erogati in maniera sequenziale ma con polarità invertita. Può determinare una riduzione del 30% della soglia di defibrillazione rispetto al monofasico

Configurazione elettrodi:

Attualmente coil distale –cassa e coil distale- coil prossimale  efficace nel 98%

 

.PROBLEMI CON L’ICD

Anomalie di funzionamento possono riguardare:

A) il programma antitachicardico erogato che risulta inefficace nell’interruzione dell’episodio della stimolazione antitachicardica e/o shock (T.V./F.V.)

B) mancato riconoscimento tachicardie ventricolari;

C) riconoscimento erroneo come tachicaritmia ventricolare di aritmie diverse (T.S./ Fl.A-F. A.)

D) falso riconoscimento di aritmie inesistenti con interventi inopportuni e potenzialmente aritmogeni.

Un programma antitachicardico può essere inefficace per:

1°) Alta soglia di defibrillazione e/o stimolazione cardiaca e inadeguato margine di sicurezza

2°) Interferenza di farmaci antiaritmici

3°) Problemi correlati agli elettrocateteri (dislocamenti, fratture etc)

4°) Problemi correlati all’interfaccia elettrodo/generatore

5°) Esaurimento delle batterie del generatore

6°) Cambiamenti del substrato miocardio:

a) per fattori intrinseci (es. anomalie metaboliche, squilibri elettrolitici etc.)

b) per fattori iocardia (es. progressione della cardiopatia di base, ischemia iocardia, peggioramento della funzione ventricolare)

 

Possibili cause di mancato riconoscimento di una tachicardia ventricolare

1°) Programmazione incorretta dei criteri di riconoscimento

2°) Programmazione inappropriata dei parametri di sensibilità dell’ICD

3°) Inadeguato riconoscimento della lunghezza del ciclo della tachicardia

4°) Riduzione dell’ampiezza dell’onda R:

-spontanea (infarto , scompenso cardiaco, squilibrio elettrolitico, etcJ

-postshock

5°) Farmaci antiaritmici

6°) Problemi correlati agli elettrocateteri (frattura, dislocamenti , perdita di connessione dell’elettrocatetere al generatore etc)

7°) Inattivazione dell’ ICD ( interferenze elettromagnetiche, erronea inattivazione  mediante il programmatore.

 

Possibili cause di riconoscimento erroneo di una aritmia e di erogazione inappropriata della terapia (shoch/ pacing)

1°) Tachicardia sinusale

2°) Tachicardia sopraventricolare (Fl. A./ F.A.)

3°) Farmaci antiaritmici

4°) T.V. non sostenuta

5°) Programmazione erronea degli algoritmi di riconoscimento.

 

Possibili cause di falso riconoscimento di una aritmia cardiaca inesistente.

1°) Programmazione non corretta del parametro di sensibilita’

2°) Brusco cambiamento del guadagno dell’amplificazione della capacità di sensing.

3°) Variazione spontanea dell’ampiezza del sensing endocavitario

4°) Doppio conteggio (oversensing di onde P/R o onde R/T)

5°) Farmaci antiaritmici

6°) Problemi correlati agli elettrocateteri (fratture, dislocamenti, difetti di isolamento, difetto del connettore).

7°) Avaria/difetti nelle componenti circuitali del generatore.

8°) Interferenze elettromagnetiche esterne

9°) Miopotenziali

BIBLIOGRAFIA

 

E. ADORNATO: Il cardioverter defibrillatore impiantabile. Ed. Luigi Pozzi 2000

 

M. SANTINI , R. P. RICCI: Manuale di elettrofisiologia ed elettrostimolazione cardiaca. Edizione CSE 2006

 

JOSEPHSON M, WELLENS HJJ. Implantable Defibrillators and Sudden Cardiac Death. Circulation 2004;

 

PREVOST J, BATTELLI F. Some effects of electrical discharge on the hearts of mammals. Comptes Rendus Acad Sci 1899; 129: 1267-1268.

 

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ZOLL PM, LINENTHAL AJ, GIBSON W. Termination of ventricular fibrillation in man by externally appllied electric countershock. N Engl J Med  1956; 254: 727-732.

 

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ELLENBOGEN  et al. Clinical Cardiac Pacing, Defibrillation, and Resynchronization Therapy 3^RD Edition 2007