Herzschrittmacher

    Ein Herzschrittmacher oder Pacemaker (PM) (englisch „der Schrittmacher“) ist ein medizinisches elektrisches Gerät, das die Herzfrequenz bei zu langsamem Herzschlag (Bradykardie) beschleunigen kann.

Streng genommen sind auch die biologischen Herzbestandteile des Sinusknotens und des Atrioventrikularknotens „natürliche Herzschrittmacher“, die Teile des physiologischen Erregungsleitungssystems sind, der Ausdruck wird aber ganz überwiegend für die künstlichen benutzt.

Neuere Schrittmacher haben darüber hinaus weitere Funktionen:

• Leitungsstörung (AV-Block) zwischen Vorhof und Kammer überbrücken (Triggerung)
• Schlagfolge an die Körperaktivität des Schrittmacherträgers anpassen (frequenzadaptiver Schrittmacher)
• Vorhofrhythmusstörungen vermeiden helfen, unter anderem durch Überstimulation (präventives Pacing)
• Herzrhythmusstörungen des Trägers aufzeichnen (Holterfunktionen)
• bei Linksschenkelblock und schlechter Kammerfunktion die Pumpfunktion des Herzens durch bi- oder linksventrikuläre Stimulation verbessern (Kardiale Resynchronisationstherapie)

Herzschrittmacherfunktionen sind auch in ICDs integriert, um das Herz wieder in den richtigen Rhythmus zu bringen, nachdem es aus dem Flimmern „herausgeschockt“ wurde.

Herzschrittmacher sind nach langen Jahren der technischen Verbesserung mittlerweile sichere und gut funktionierende Systeme, die die chronische Medikamentenbehandlung von langsamen Herzrhythmusstörungen praktisch überflüssig gemacht haben. Das Durchschnittsalter bei der Erstimplantation beträgt derzeit 75 Jahre.

Das Aggregat, im Volksmund oft fälschlicherweise als Batterie bezeichnet, besteht aus einer Lithiumiodid-Batterie und der Elektronik, beide sind in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Ein moderner Herzschrittmacher hat eine Funktionsdauer zwischen fünf und zwölf Jahren, im Durchschnitt acht Jahre. In Einzelfällen wurde auch eine Funktionsdauer von über 19 Jahren berichtet. Dann wird ein Aggregatwechsel durchgeführt, der inzwischen dank genormter Elektrodensteckverbinder (IS-1-Standard) einfach ist.

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Typen

Es gibt vier verschiedene Arten von Herzschrittmachern, die sich nach dem Ort der Stimulation unterscheiden:

• Transkutane Stimulation (externer, nichtinvasiver Schrittmacher)
  • Über große, aufklebbare Elektroden wird ein Stromstoß durch die Haut gegeben, der auch das Herz stimuliert.
  • Aufgrund des großen Abstandes zwischen Elektroden und Herz sind große Stromstärken notwendig, die auch zu einer unerwünschten Stimulation der Skelettmuskulatur führen.
  • Nur im Notfall sinnvoll und praktikabel
• Ösophagus-Stimulation
  • Minimalinvasives Verfahren, bei dem eine Elektrode durch die Speiseröhre bis zur Höhe des Herzens geschoben wird.
  • Die Stimulation ist schmerzhaft und wird daher selten, vorwiegend zu diagnostischen Zwecken durchgeführt (aufgrund der atrialen Lage ist eine bessere Differenzierung von Vorhof- und Kammer-Aktion möglich).
  • Verfahren fand keine wesentliche Verbreitung.
• Vorübergehende intrakardiale Stimulation
  • Es wird über eine Vene eine Elektrode ins rechte Herz eingeführt.
  • Bei Operationen am offenen Herzen wird die Elektrode direkt am Herzen fixiert.
  • Pulsgenerierung erfolgt über einen externen Stimulator.
  • Nur zur vorübergehenden Therapie aufgrund Infektionsgefahr.
• Intrakardiale Stimulation durch Implantat
  • Der Herzschrittmacher wird oberhalb der rechten oder linken Brust unterhalb des Schlüsselbeines zumeist unter die Haut (subkutan) oder bei hageren Patienten auch unter den großen Brustmuskel (submuskulär) implantiert.
  • Die Elektroden werden transvenös zum rechten Vorhof oder rechten Ventrikel geführt (beim biventrikulären Schrittmacher wird eine dritte Elektrode über den rechten Vorhof und den Koronarvenensinus zur Posterolateralwand des linken Ventrikels vorgeschoben).

Aufbau

  Die wesentlichen Komponenten eines Schrittmachersystems:

• Batterie (Aggregat); heute werden ausschließlich Lithium-Batterien verwendet. Die ersten Herzschrittmacher benutzten Akkus, die nach wenigen Stunden Betrieb von außen aufgeladen werden mussten, dann wurden Quecksilberoxid-Zink-Primärbatterien verwendet, die einige Monate bis zu drei Jahren Dienst taten und wegen des Elektrolyts schwierig hermetisch abzudichten waren, eine kurze Zeit vor dem Siegeszug der LiJ-Batterie wurden auch Radioisotopengeneratoren verbaut, die Plutonium enthielten.
• Schrittmacherelektrode (auch Sonde genannt)
• Steuerelektronik
• Programmiereinheit (drahtlos, bidirektional)

Elektroden

• unipolare
• bipolare
• Ankerelektroden
• Schraubelektroden
• gerade
• vorgebogene
• VDD-Elektroden

Typen von permanenten Herzschrittmachern

NBG-Schrittmachercode

Die heute angebotenen Schrittmacher folgen dem seit 1988 geltenden und 2002 revidierten NBG-Code (NASPE/BPEG Generic Pacemaker Code (NASPE: North American Society of Pacing and Electrophysiology; BPEG: British Pacing and Electrophysiology Group)) und lassen sich in mehrere Gruppen einteilen, die mit maximal fünf (meistens nur den ersten drei) Buchstaben abgekürzt/bezeichnet werden.

Der erste Buchstabe gibt Auskunft über den Stimulationsort. Die Buchstaben orientieren sich dabei an der anatomischen Lage der Elektrode. „V“ steht für Stimulation im Ventrikel (Herzkammer), „A“ für Stimulation im Atrium, „D“ (Dual) für Stimulation in beiden Herzbereichen, „S“ (Single) für eine Einkammerstimulation in Atrium oder Ventrikel und „0“ für „keine Stimulation“.

Der zweite Buchstabe gibt den Detektionsort an. Hier werden ebenfalls „V“ für Detektion im Ventrikel, „A“ für Detektion im Atrium, „D“ (Dual) für Detektion in beiden Herzbereichen, „S“ (Single) für eine Einkammerdetektion und „0“ für „keine Stimulation“ verwendet.

Der dritte Buchstabe gibt die Betriebsart des Schrittmachers an. Man unterscheidet zwischen „I“ (Inhibited) und „T“ (Triggered): Im inhibierenden Modus kann der Schrittmacher die Abgabe eines Impulses bei eigener Herzaktivität unterdrücken, im getriggerten Modus führt ein wahrgenommenes Signal zur Impulsabgabe. „D“ (Dual) heißt auch hier wieder, dass jeweils beide Modi unterstützt werden und „0“, dass keiner von beiden Modi unterstützt wird.

Der vierte Buchstabe beschreibt die Programmierbarkeit, Telemetrie und Frequenzadaption. „0“ bedeutet, dass der Schrittmacher nicht programmierbar ist. Mit „P“ (Programmable) bezeichnet sind Schrittmacher, die eine Programmierbarkeit von maximal zwei Funktionen erlauben und mit „M“ (Multi programmable) solche von mehr als zwei Funktionen. „C“ (Communication) zeigt die Möglichkeit der Datentelemetrie an und „R“ (Rate modulation) die Möglichkeit der Anpassung der Schrittmacherfrequenz an ein belastungsinduziertes Signal. Seit der Revision des NBG-Schrittmachercodes 2002 sind „P“, „M“ und „C“ nicht mehr offiziell verwendbar, zumal diese Funktionen bei jedem modernen Herzschrittmacher eine Selbstverständlichkeit geworden sind.

Der fünfte und letzte Buchstabe bezeichnet den Ort der Multisite-Stimulation. „A“ bedeutet Stimulation an mehr als einer Stelle im rechten Atrium (oder Stimulation im rechten und linken Atrium). „V“ steht für die Stimulation an mehr als einer Stelle im rechten Ventrikel oder biventrikuläre Stimulation (Stimulation im rechten und linken Ventrikel). „D“ steht für Multisite-Stimulation in Atrium und Ventrikel. „0“ bedeutet keine Multisite-Stimulation, weder in Atrium noch in Ventrikel. Vor der Revision des Schrittmachercodes 2002 gab der fünfte Buchstabe die antitachykarde Funktion wieder. „0“ bedeutet keine antitachykarde Funktion, „P“ (Pacing) antitachykarde Stimulation, „S“ (Shock) und „D“ (Dual) Pacing und Shock. Gelegentlich wird diese veraltete Nomenklatur noch gebraucht.

Einkammerschrittmacher

• V00/A00

Der Schrittmachermodus V00/A00 wird heute nicht mehr eingesetzt, sondern höchstens noch als Notlösung bei Disfunktion eines anderen Modus verwendet. Der Schrittmacher stimuliert festfrequent und ohne jegliche Detektion entweder den Vorhof oder den Ventrikel.

Die Nachteile sind:

• Eine Stimulation in die vulnerable Phase (des Vorhofs/Ventrikels) ist möglich (Tachykardiegefahr)
• Die fehlende Synchronität zwischen Vorhof und Ventrikel kann zum Schrittmachersyndrom führen (nur bei V00)
• Die Stimulation unabhängig von eventueller natürlicher Herzaktivität ist aus energetischer Sicht schlecht und verringert die Lebensdauer des Implantats
• Es ist keine Anpassung an die benötigte Leistung möglich (Frequenzadaption)
• Parasystolien sind möglich

• VVI

Der Kammerschrittmacher VVI ist nach wie vor der am häufigsten verwendete Schrittmachertyp. Dieser Schrittmacher wird als Bedarfsschrittmacher verwendet: Fällt die Ventrikelaktivität zeitweise oder ganz aus, wird nach Ablauf eines eingestellten Stimulationsintervalls ein Impuls über die Elektrode in den Ventrikel abgegeben. Bei ausreichender Ventrikelaktivität ist der Schrittmacher nicht aktiv (inhibierend). Indiziert ist dieser Schrittmachertyp nur noch beim chronischen Vorhofflimmern mit bradykarder (langsamer) Überleitung. Auch beim intermittierenden AV- Block mit zumeist normaler intrinsischer Überleitung und nur seltener Stimulationsnotwendigkeit im Ventrikel scheint dieser Modus zumindest nicht von Nachteil für den Patienten zu sein, wenn eine relativ niedrige Interventionsfrequenz und zusätzlich eine Frequenzhysterese programmiert werden, da hiermit die hämodynamisch ungünstige rechtsventrikuläre Stimulation auf ein Mindestmaß reduziert werden kann.

Die Nachteile sind:

• Die fehlende Synchronität zwischen Vorhof und Ventrikel kann zum Schrittmachersyndrom führen
• Es ist keine Anpassung an die benötigte Leistung möglich (Frequenzadaption)

• AAI

Der Vorhofschrittmacher AAI ist das Gegenstück auf Vorhofebene. Er ist ein sogenannter physiologischer Schrittmacher, weil er beim Sinusknotensyndrom die fehlende Erregungsbildung nachbildet und die Erregungsleitung den natürlichen Weg gehen lässt. Indiziert ist er damit nur in den Fällen, in denen das Erregungsleitungssystem voll funktionsfähig ist. Beim reinen Sinusknotensyndrom stellt er den idealen Stimulationsmodus dar.

Eine Bezeichnung für den Einkammerschrittmacher, zu finden auf der Verpackung oder dem Schrittmacherausweis, kann auch SSI lauten, wobei das „S“ jeweils für „Single“ steht, also ein Einkammergerät.

Zweikammerschrittmacher

• VAT

Der VAT-Schrittmacher war der erste Zweikammerschrittmacher, der eine Synchronisation zwischen Vorhof und Ventrikel bei AV- Blockierungen gewährleisten konnte und so das bis dahin ungelöste Problem des so genannten Schrittmachersyndroms lösen konnte. Er detektiert Impulse im Vorhof und stimuliert dementsprechend dann im Ventrikel. Leider ist er im Ventrikel für Eigenaktionen „blind“. Aktuell gibt es auf dem Markt keine implantierbaren VAT-Schrittmacher mehr.

Die Nachteile sind:

• Wegen der fehlenden Wahrnehmung im Ventrikel ist eine Stimulation in die vulnerable Phase des Ventrikels möglich (Tachykardiegefahr)
• Die Stimulation unabhängig von eventueller natürlicher Herzaktivität ist aus energetischer Sicht schlecht und verringert die Lebensdauer des Implantats
• Eine ständige Selbsttriggerung ist möglich (schrittmacherinduzierte Tachykardie)

• DVI

Der DVI-Schrittmacher kann bei Sinusbradykardie und Störungen der Erregungsleitung eingesetzt werden und war hierfür der erste verfügbare Schrittmacher dieser Art. Er gibt immer einen Vorhofimpuls ab und testet anschließend, ob eine Ventrikelerregung auftritt. Sollte dieses nicht der Fall sein, wird dann nach einer einstellbaren Zeitspanne ein Impuls im Ventrikel abgegeben.

Die Nachteile sind:

• Eine Stimulation in die vulnerable Phase des Vorhofs ist möglich (Tachykardiegefahr)
• Die fehlende Synchronität zwischen Vorhof und Ventrikel bei Eigenaktivität im Vorhof und zusätzlicher AV-Blockierung kann zum Schrittmachersyndrom führen
• Es ist keine Anpassung an die benötigte Leistung möglich (Frequenzadaption)

• VDD

Der VDD-Schrittmacher stellt eine Sonderform des Zweikammer-Schrittmachers dar (veredelter VAT-Schrittmacher, der auch im Ventrikel „sehen“ kann) und ist nur angezeigt beim AV-Block, da der VDD-Schrittmacher im Vorhof nur detektieren, aber nicht stimulieren kann. Dafür ist bei diesem Schrittmacher nur eine Elektrode erforderlich (Single-Lead System), die in der Spitze (Apex) des rechten Ventrikels fixiert wird und die Vorhofsignale über zwei frei schwimmende Elektrodenringe aufnimmt, die sich an der Elektrode in Höhe des Vorhofes befinden.

Die Nachteile sind:

• Sofern die Vorhoffrequenz niedriger als die Grundfrequenz oder gar keine Aktivität des Vorhofs vorhanden ist, arbeitet er im VVI-Modus und hat dann dieselben Nachteile wie ein VVI-Schrittmacher.

• DDD

Der DDD-Schrittmacher ist eine Vereinigung der Schrittmachertypen VVI, AAI und VAT und kommt der physiologischen Funktion des Herzens am nächsten. Unterscheiden kann man dabei ventrikel- und vorhofgesteuerte Stimulationsmodi, je nachdem welche Herzebene die Zeitsteuerung vorgibt. Die Stimulation über die Elektroden erfolgt in beiden Fällen bei Bedarf in Vorhof und Kammer nach Ablauf einer einstellbaren Verzögerungszeit. Eine Herzaktivität im Atrium oder Ventrikel führt, wie auch bei einigen Einkammerschrittmachern, zur Unterdrückung der Impulsabgabe in der jeweiligen Kammer (inhibierend). Des Weiteren kann der DDD-Schrittmacher detektierte Vorhofaktionen auf die Kammer weiterleiten (getriggert). Dieses ist das Prinzip beim atrioventrikulären Block (AV-Block) und wird VAT-Funktionalmodus genannt.

Weitere Typen

• Dreikammerschrittmacher (biventrikulärer Herzschrittmacher): Zur kardialen Resynchronisationstherapie bei asynchronem, kardialen Kontraktionsablauf, meistens im Rahmen eines Linksschenkelblock, und hochgradig eingeschränkter Kammerfunktion, die symptomatisch ist, das heißt eine eingeschränkte kardiale Belastbarkeit des Schweregrades III oder IV nach NYHA mit sich führt. Es konnte eine Verbesserung der kardialen Pumpfunktion, der körperlichen Belastbarkeit, der Lebensqualität und des Überlebens, insbesondere in Kombination mit einer Funktion als Implantierbarer Kardioverter-Defibrillator,belegt werden. Hierzu wird eine dritte Elektrode venös über den Koronarvenensinus in Höhe der Seitenwand (posterolateral) der linken Herzkammer eingebracht. Beim Linksschenkelblock kontrahiert sich zuerst die Kammerscheidewand (Septum) und verspätet die Posterolateralregion, was zum ineffizienten Pendelfluss innerhalb der Herzkammer führt und erheblich zu einer reduzierten Auswurfleistung beitragen kann. Durch die vorzeitige Stimulation der verspätet erregten Posterolateralwand kann der gestörte ventrikuläre Kontraktionsablauf wieder resynchronisiert werden.

• Frequenzadaptive Schrittmacher: Jeder Herzschrittmachertyp lässt sich mit einem so genannten Sensor versehen, der auf unterschiedlichste Art versucht, die Stimulationsfrequenz an den aktuellen Bedarf anzupassen. So sollte bei körperlicher Anstrengung die Herzfrequenz ansteigen. Im Einsatz sind viele unterschiedliche Prinzipien. Der verbreitetste Sensortyp ist der sogenannte „Wackelsensor“, der auf Erschütterungen reagiert (Piezokristall, Akzelerometer), des Weiteren gibt es unter anderem den QT-Sensor, den Atemminutenvolumensensor und einige andere mehr. Es gibt mittlerweile auch Schrittmacher, die 2 Sensoren besitzen, um Vorteile der einzelnen Prinzipien zu kombinieren und Nachteile zu mildern (Zweisensor-Schrittmacher). Als recht physiologisch hat sich die Closed-Loop-Stimulation (CLS) gezeigt. Bei dieser Art der Frequenzanpassung wird nicht nur auf physische Belastungen reagiert, sondern auch bei mentaler Belastung eine Frequenzanpassung durchgeführt. Gerade der ältere, meistens körperlich nicht mehr so aktive Patient profitiert vom CLS.

Geschichte

Der erste vollständig in den menschlichen Körper eingebettete Herzschrittmacher wurde am 8. Oktober 1958 von dem Arzt Åke Senning und dem Ingenieur der Firma Siemens Elema, Rune Elmquist, in Stockholm dem Patienten Arne Larson eingepflanzt. Das Gerät bestand aus zwei Transistoren, die in einer Kippschaltung arbeiteten, einer Quecksilberbatteriezelle und einer Spule zum externen Aufladen dieser Batterie. Die elektronischen Bauelemente wurden in einer Schuhcrèmedose mit Epoxydharz vergossen. Die benötigten Elektroden, die die Stimulationsenergie an das Herz abgaben, waren fest mit dem Schrittmacher verbunden.

Sicherheitshinweise für Träger von Herzschrittmachern

  In seltenen Ausnahmefällen können von einigen Geräten ausgehende elektromagnetische Felder vorübergehende Störungen des Herzschrittmachers verursachen. Anzeichen für eine mögliche Störung können Schwindel, Herzklopfen oder ein unregelmäßiger Puls sein. Sobald der Träger das entsprechende Gerät ausgeschaltet oder sich von der Störquelle entfernt hat, arbeitet ein Herzschrittmacher wieder normal. Sicherheitshalber sollten beim Einkaufen vorhandene Diebstahlsicherungsanlagen (beispielsweise hinter den Kassen und am Ein- und Ausgang) zügig durchquert werden und man sollte nicht in dem Bereich stehen bleiben. Auch sollten elektrische Geräte etwa 15 bis 20 cm von einem Herzschrittmacher entfernt gehalten werden, beispielsweise Haartrockner, Rasierapparate, Lötkolben, Mobilfunkgeräte, Funksprechgeräte, Bohrmaschinen, Tischsägen, Lautsprecheranlagen, Heizkissen, Fernsteuerungen, Magnete. Es treten jedoch außer bei größeren Magneten (beispielsweise in Magnetmatten gegen Rückenschmerzen) nur selten Störungen auf. (MRT Generell meiden sollten Herzschrittmacherträger die so genannte Magnetröhre), da diese starke wechselnde Magnetfelder erzeugt. Röntgenröhren (auch im Computertomografen) sind dagegen unbedenklich.

Beim Gebrauch von Mobiltelefonen empfiehlt das Bundesamt für Strahlenschutz einen Mindestabstand von 20 cm zum implantierten Schrittmacher. Schnurlos-Telefone gelten als unbedenklich.^[1]

Magnetfunktion

Die Magnetfunktion des Herzschrittmachers ist ein Notfallmodus. Falls es zu Fehlern bei der Detektion der Eigenaktionen des Herzens oder anderen Komplikationen kommt, kann man dem Patienten einen Dauermagneten auf den Herzschrittmacher legen. Dieses sollte allerdings nur unter einer EKG-Überwachung erfolgen, da die Magnetauflage eine asynchrone Stimulation (S00 bei Einkammersystemen, bzw. D00-Modus bei Zweikammer-Systemen) zur Folge hat. Eigenaktionen des Herzens werden dann komplett ignoriert (natürlich auch alle möglichen Störsignale), theoretisch ist damit aber auch eine Stimulation des Gerätes in die sogenannte vulnerable Phase des Herzens möglich (das so genannte R-auf-T-Phänomen), was lebensbedrohliches Kammerflimmern auslösen kann. Im Magnetmodus erregen Schrittmacher das Herz starrfrequent mit 60 bis 100 Schlägen pro Minute (je nach Modell und Firma, beispielsweise neuere Medtronic 85 bpm, Guidant 100 bpm, St. Jude 98 bpm, mehrere Modelle mit der programmierten Grundfrequenz) und ignorieren alle Eigenaktionen des Herzens. Weiterhin stellt die Magnetfrequenz einen (allerdings ungenauen) Marker der noch vorhandenen Batterieladung des Aggregates dar, so dass eine Änderung der Magnetfrequenz auf eine drohende Batterieerschöpfung hinweisen kann. Genaue Informationen zur Magnetfrequenz und deren Aussage finden sich beispielsweise im „Lampadius“ - einer Zusammenstellung der technischen Daten der bekannten Herzschrittmacher und implantierbaren Defibrillatoren. Die Magnetfunktion eines implantierbaren Defibrillators liegt dagegen in aller Regel darin, dass die gegen schnelle aus der Herzkammer kommende Rhythmusstörungen gerichteten Therapien mittels Magnet ausgeschaltet werden. Dieses ist etwa bei Operationen sinnvoll, bei denen der Chirurg das „elektrische Messer“ verwendet. Diese Stromanwendung kann ansonsten zu Abgabe unnötiger Elektroschocks führen. Diese Funktion kann in Einzelfällen aber auch dauerhaft ausgeschaltet werden (aktuell bei einigen Modellen der Fa. Guidant empfohlen, da in seltenen Fällen „hängende Magnetschalter“ nach Magnetauflage zu einer dauerhaften Unterdrückung der lebensrettenden Schockabgabe im Falle eines Kammerflimmerns hätten führen können).

Siehe auch

• Atemschrittmacher
• Hirnschrittmacher
• Darmschrittmacher
• Blasenschrittmacher

Quellen

1. ↑ Welchen Abstand muss ich mit meinem Handy zu einem Herzschrittmacher einhalten? Quarks&Co