JAK POPRAWIĆ TOLERANCJĘ PRZEZSKÓRNEJ STYMULACJI SERCA? WPL YW ELEKTROD BIERNYCH

Transkrypt

1 32 FRYDERYK PROCHACZEK', PlERRE J. BIRKUl-, JERZY GALECKA -, IWONA SURMA' JAK POPRAWIĆ TOLERANCJĘ PRZEZSKÓRNEJ STYMULACJI SERCA? WPL YW ELEKTROD BIERNYCH Z Kliniki Chorób Wewnętrznych Śląskiej AM.. Hopital Broussais INSERM U256 Paryż... OBREAM Zabrze The impact of passive electrodes 00 the toleraoce of traoscutaoeous cardiac paciog, Noninvasive transcutaneous cardiac pacing (NTCP) tolerance depends on muscular mass being excited simultaneously with heart ventricles. Tolerance of stimulation is defmed by "placement" of ventricular excitation threshold in relation to stimulated tolerance threshold as well as to muscular excitation threshold. The objective of the study was finding in what way change from bi-electrode system (BS) to three-electrode system (TS) of stimulating electrodes influences the improvement of NTCP tolerance. The study was performed in 101 consecutive patients (mean age 51.2 years, 40 women and 61 men). Each patient was paced with the standard method (negative pole in precordial V3, positive against on the back) and using a new TS (negative pole in precordial V3) with the two passive electrodes placed on the sacrogluteal region. Stimulated sensing threshold (SST), muscular excitation threshold (MET), ventricular excitation threshold (VET), and stimulated tolerance threshold (STT) of NTCP was defined for BS and TS. Two indexes of tolerance during the NTCP use have been calculated: II (MET) = 100 (STT-VET)j(STT-MET) 12 (SST) = 100 (STT-VET)j(STT-SST) In the whole gro up of 101 subjects the calculated thresholds of sensing, muscular excitation, tolerance and tolerance ind ex were highest for TS. The higher rise of the mean of individual di1terences was found consecutively for STT (23,9 ma), MET (14,07 ma), and for II (43,43%). The VET was significantly lower for three-electrode system (an average by 2,7 ma). The new configuration of the transcutaneous electrodes gives tangible improvement of NTCP tolerance and therefore this pacing method can be more widely used in clinical practice. Key words: TRANSCUTANEOUS STIMULATION - TOLERANCE THRESHOLD (Kardiol. Pol. 1995, 43, 32) Przeprowadzone od 1981 roku modyfikacje nieinwazyjnej przezskórnej stymulacji serca (NPSS) przyczyniły się macznie do poprawy jej tolerancji (1,2,3,4,5,6,7,8,9, 10). Pozostają jednak towarzyszące pobudzeniu komór skurcze mięśni szkieletowych będące często powodem macmego dyskomfortu (1, 4,7). Moment rozpoczęcia pobudzenia mięśni szkieletowych (próg pobudzenia mięśni szkieletowych) jest zwykle odczuwany bardzo delikatnie. Jednak masa mięśni szkieletowych wchodzących w pobudzenie równocześnie z komorami narasta wraz ze wzrostem amplitudy prądu impulsu stymulującego co wywołuje zwykle od wartości 80 ma, szarpiący, trudny do wytrzymania ból (próg tolerancji stymulacji). Sprawia to, iż u osób z wysokimi progami pobudzenia komór, to jest u prawie 30% pacjentów, przezskórna stymulacja serca nie jest możliwa. Komfort NPSS można zapewnić pacjentowi wówczas, gdy próg pobudzenia komór majduje się blisko progu pobudzenia mięśni

2 Tolerancja przezskóroej stymulacji serca 33 szkieletowych, a w dużym oddaleniu od progu tolerancji stymulacji. W takich warunkach tylko niewielka masa mięśni szkieletowych jest pobudzana w czasie stymulacji komór. Sposobem na poprawę tolerancji przezskórnej stymulacji serca mogą więc być działania zmierzające do zmniejszenia masy pobudzanych mięśni szkieletowych oraz do zmniejszenia progu pobudzenia komór drogą ogniskowania energii impulsu stymulującego tuż poza przednią ścianą klatki piersiowej. Badania Geddes i wsp. wykazały, iż korzystny wpływ na tolerancję przezskórnej stymulacji serca ma znalezienie optymalnego położenia elektrody aktywnej na przedniej powierzchni klatki piersiowej (4, 5). Brak natomiast informacji o wpływie położenia elektrod biernych na tolerancję przezskórnej stymulacji serca. Celem pracy b y ło zbadanie w jaki sposób zmiana konfiguracji z układu dwuelektrodowego (UD) dotąd powszechnje stosowanego na układ trójelektrodowy (UT) z dwoma elektrodami biernymi wpłynie na poprawę tolerancji NPSS. MATERIAŁ I METODYKA Badaniem objęto 101 kolejnych pacjentów, u których istniała potrzeba wykonania badań elektrofizjologicznych. Warunkiem zakwalifikowania do badań był rytm serca wolniejszy od 90fmin. Badania przeprowadzono po uzyskaniu zgody Terenowej Komisji Etycznej przy Śląskiej Akademii Medycznej oraz pisemnej uświadomionej zgody każdego pacjenta. Średnia wieku badanych wynosiła 51,2 1at (od 18 do 81 lat), w tym było 40 kobiet i 61 mężczyzn. Charakterystykę kliniczną badanej grupy przedstawiono w tabeli l. Tabela l Charakterystyka kliniczna badanej grupy Zdrowi 20 Choroba wieńcowa 25 Przebyty zawal 17 Nadciśnienie tętnicze 8 Zwyrodnienie mięśnia serca 15 Zespól WPW 2 Nadwrażliwa zatoka szyjna 4 AVNRT 10 n Do stymulacji przezskórnej serca wykorzystano stymulator przezskórny NP-40 produkcji OBRE AM Zabrze. Stymulowano impulsem prostokątnym, o szerokości 30 ms. Wszystkie stymulacje wykonano częstością 90fmin. Stymulację rozpoczynano od amplitudy 2 ma zwiększając wolno amplitudę prądu impulsu stymulują cego aż do momentu zauważenia stymulacji przez badanego. Wartość amplitudy impulsu stymulującego w tym momencie określano jako próg zauważania stymulacji. Następnie ponawiano stymulację komór serca częstością 90fmin. zwiększając amplitudę do pierwszego widocznego ruchu mięśni klatki piersiowej lub brzucha. Wartość amplitudy prądu impulsu stymulującego w tym momencie przyjmowano jako próg pobudzenia mięśni szkieletowych. W następnym etapie ponawiano stymulację częstością 90fmin. zwiększając amplitudę prądu impulsu stymulującego aż do przejęcia rytmu serca potwierdzonego zapisem ekg i krzywą fali tętna. Wartość amplitudy prądu w momencie przejęcia rytmu serca przyjęto jako próg pobudzenia komór. Ostatnim etapem badania była ponowna stymulacja częstością 90fmin. przy zwiększonej amplitudzie prądu aż do momentu, w którym pacjent zgłaszał, iż dyskomfort towarzyszący badaniu jest nie do wytrzymania - co przyjmowano jako próg tolerancji stymulacji. Pomiary każdego z oznaczonych progów wykonywano trzykrotnie biorąc do obliczeń wartość średnią z trzech pomiarów. Wartości progów oznaczano dla UD i UT. W UD i UT położenie elektrody aktywnej na przedniej powierzchni klatki piersiowej było takie same i ustalano je w podobny sposób. Polegał on na znalezieniu tuż nad przeponą, w polu stłumienia bezwzględnego serca, najcichszego szmeru pęcherzykowego. Miejsce to najczęściej mieściło się w pobliżu elektrokardiograficznego punktu C3. W UD elektrodę bierną umieszczono na wysokości dolnego kąta lewej łopatki pomiędzy łopatką a kręgosłupem. Nowa konfiguracja elektrod składała się z trzech elektrod wysoko impedancyjnych (300 ohm przy 50 ma) o powierzchni 50 cm 2, z których aktywną umieszczano w sposób uprzednio opisany, zaś parę elektrod biernych umieszczano na tylnej powierzchni tułowia. U pierwszych 10 pacjentów elektrody bierne umieszczano symetrycznie w stosunku do kręgosłupa na wysokości łopatek, w okolicy lędżwiowej oraz w okolicy krzyżowo-pośladkowej. U pacjentów tych określano progi dla standardowej konfiguracj i elektrod oraz dla nowej konfiguracji przy trzech różnych położeniach elektrod biernych. Ponieważ te wstępne badania wykazały zdecydowaną poprawę tolerancji stymulacji przy położeniu elektrod biernych w okolicy krzyżowo-pośladkowej, to u następnych 91 pacjentów wartości progów oznaczano przy takiej właśnie lokalizacji elektrod biernych. Dla każdej konfiguracji elektrod obliczano rów-

3 34 F. Prochaczek i wsp. nież wskażniki tolerancji stymulacji. Obliczano je jako procentowo wyrażony stosunek różnicy progu tolerancji stymulacji i progu pobudzenia komór do różnicy progu tolerancji stymulacji i progu pobudzenia mięśni lub progu zauważania stymulacji. WYNIKI Wartości progów przezskórnej stymulacji serca, u pierwszych 10 badanych, uzyskane dla UD i UT przy położeniu elektrod bier- WTl= Próg tolerancji stymulacji - Próg pobudzenia komór Próg tolerancji stymulacji - Próg pobudzenia mięśni szkieletowych x 100 WT2= Próg tolerancji stymulacji - Próg pobudzenia komór Próg tolerancji stymulacji - Próg zauważania stymulacji x 100 Do obliczeń wskażnik:ów tolerancji (WT) wykorzystano wzory przyjmujące za punkt odniesienia próg pobudzenia mięśni szkieletowych oraz próg zauważania stymulacji. Uzyskane wyniki dla obu konfiguracji elektrod porównano statystycznie stosując test t-studenta dla prób powiązanych. W obliczaniu wskażnik:ów tolerancji stymulacji przyjęto, iż jest on tym większy im "dalej" wartość progu pobudzenia komór oddalona jest od progu tolerancji stymulacji oraz czym " bliżej" znajduje się progu pobudzenia mięśni szkieletowych lub progu zauważania stymulacji. U 55 badanych oceniono również dla obu konfiguracji elektrod wielkość ruchu mięśniowego okolic podobojczykowych. Ruch mięśniowy tej okolicy oceniano subiektywnie jako: duży, niewielki lub zerowy. nych: łopatki, okolica lędźwiowa i okolica krzyżowo-pośladkowa przedstawia tabela II. W całej 101 osobowej grupie badanych skutecmą NPSS uzyskano dla UT u 99 spośród 101 badanych (98.1 %), zaś dla UD u 72 spośród 101 badanych (72%). W całej grupie 101 badanych obliczone progi: zauważania stymulacji, pobudzenia mięśni szkieletowych i tolerancji badania były wyższe dla UT. Podobnie wyższe były wskaźniki tolerancji stymulacji. Najwyższy wzrost średniej indywidualnych różnic stwierdzono według kolejności dla progu tolerancji, progu pobudzenia mięśni i dla wskaźnika tolerancji (tabela III). Tabela II Wyniki pierwszych 10 badanych przy różnej lokalizacji elektrod biernych (wartości średnie ±SD) System dwuelektrodowy System trójelektrodowy (lokalizacja elektrod biernych) Okolica łopatkowa Okolica lędżwiowa Okolica krzyżowopośladkowa D p < D p < D p < Próg zauważania 8.6 ± ± NS 8.2 ± NS 8.3 ± stymulacji Próg pobudzenia 22.8 ± ± ± ± mięśni szkieletowych Próg pobudzenia 64.7 ± ± ± NS 59.8± komór Próg tolerancji 73.8 ± ± ± ± stymulacji NS Objaśnienia użytych skrótów: D - średnia indywidualnych różnic pomiędzy wartościami dla układu trójelektrodowego i dwuelektrodowego. Istotności statystyczne dotyczą różnic pomiędzy wartościami dla układu dwu- i trójelektrodowego

4 Toleranga przezskórnej stymulagi serca 35 Tabela III Wartości progów przezskórnej stymulacji dla systemu dwu- i trójelektrodowego przy ułożeniu elektrod biernych w okolicy krzyżowo-pośladkowej (wartości średnie ± SD) System System D p < dwuelektrodowy n trójelektrodowy n Próg zauważania stymlacji 7.82 ± Próg pobudzenia mięśni 23.2± ± szkieletowych Próg pobudzenia komór 59.7 ± O.2 ± Próg tolerancji stymulacji 70.5 ± Index tolerancji w rei agi do progu pobudzenia mięśni zakres 0-85 zakres szkieletowych ('lo) Index tolerancji wrelagi do progu tolerancji stymulacji zakres O-54 zakres ('lo) Objaśnienia użytych skrótów: D - średnia indywidualnych różnic pomiędzy wartościami dla układu dwui trójelektrodowego, n - liczba badanych Porównanie progu pobudzenia komór uzyskanego dla UD i UT u tych samych pacjentów, oparte o analizę średniej indywidualnych różnic wykazało istotne obniżenie progu pobudzenia komór dla UT, średnio o 2.7 ma (p <0.05). U 4 badanych wskaźnik tolerancji stymulacji obliczony w odniesieniu do PPM przekroczył wartość 100%. Ruch okolicy podobojczykowej był duży dla UD u 50 osób, mały u 5 osób, zaś dla UT by! mały u 20 osób i nie występował (zerowy) u 35 osób. OMÓWIENIE Zastosowany u naszych pacjentów identyczny dla obu badanych konfiguracji elektrod sposób wyszukiwania położenia elektrody aktywnej, pozwolił wykluczyć wpływ zmiany jej położenia na wartości analizowanych progów (4, 5). Takie ustawienie pracy pozwoliło w pełni ocenić wpływ elektrod biernych na tolerancję przezskórnej stymulacji serca. Dążyliśmy do tego, aby został spełniony podstawowy warunek wiarygodnych badań: ten sam pacjent, ten sam kształt i szerokość impulsu, ten sam typ elektrod, to samo położenie elektrody aktywnej przy różnym położeniu elektrod biernych. Badania wykonane na pierwszych 10 pacjentach wykazały, i ż zdecydowaną poprawę tolerancji NPSS uzyskuje się przy położeniu pary elektrod biernych w okolicy krzyżowo-pośladkowej. Poprawa ta dotyczyła istotnego wzrostu progu pobudzenia mięśni szkieletowych, progu tolerancji badania i zmniejszenia progu pobudzenia komór. Wstępne badania nie wykazały natomiast wpływu nowej konfiguracji elektrod na wartość progu zauważania stymulacji. W przeciwieństwie do badań wstępnych całościowe wyniki 101 badanych wykazały statystycznie istotny wzrost progu zauważania stymulacji dla UT. Obserwowany wzrost progu zauważania może wynikać zarówno z dużej subiektywności jego rejestracji, jak i z małego zakresu rejestrowanych wartości (6-11 ma). Ten sposób interpretacji znajduje swoje poparcie również w znanym fakcie, iż próg zauważania stymulacji zależy od gęstości prądu bezpośrednio pod elektrodą aktywną. Ponieważ położenie aktywnej elektrody pozostawało identyczne dla obu konfiguracji elektrod, stąd można przyjąć, iż przyczyną wykazanych różnic jest raczej błąd metody pomiaru aniżeli wpływ elektrod biernych na wartość progu zauważania stymulacji.

5 36 F. Prochaczek i wsp. Ryc. l. Schemat lokalizacji elektrod na klatce piersiowej w układzie trójelektrodowym. Elektroda aktywna (-) w okolicy elektrokardiograficznego punktu e3, dwie elektrody bierne ( + ) w okolicy krzyżowo-pośladkowej N owa konfiguracja elektrod "opóźniła" w sposób zdecydowany, to jest u każdego pacjenta średnio o 14 ma pojawienie się pierwszych widocznych ruchów mięśni szkieletowych. Przyczyną zwiększenia progu pobudzenia mięśni szkieletowych, a w konsekwencji również progu tolerancji przy UT, może być zmiana kierunku rozchodzenia się prądu impulsu stymulującego wymuszona przez krzyżowo -pośladkowe położenie elektrod biernych. Zmieniony kierunek dotarcia pobudzenia do mięśni klatki piersiowej, przepony i brzucha może być odpowiedzialny za mniejszą mięśniową odpowiedź na tę samą wielkość prądową impulsu stymulującego. Pewną rolę odgrywać może również przepływ prądu przez słabo reagującą na pobudzenie elektryczne część włóknistą przepony. Obserwowane przesunięcie "w górę" tolerancji przezskórnej stymulacji serca wynoszące u każdego pacjenta średnio 24 ma, zbliżone do wielkości wzrostu progu pobudzenia mięśniowego, może potwierdzać wcześniejsze obserwacje, iż dla elektrod wysokoomowych tolerancja przezskórnej stymulacji serca zależy w dużej mierze od wielkości masy mięśniowej wchodzącej w pobudzenie (3, 7). Na tle wyraźnego zwiększenia progów pobudzenia mięśni szkieletowych i progu tolerancji badania odnotować należy iż UT zapewnił również niewielkie, ale istotne statystycznie zmniejszenie progów pobudzenia komór. Przyczyną zmniejszenia progu pobudzenia komór może być zagęszczenie linii pola elektrycznego tuż za mostkiem ułatwiające powstanie energii wystarczającej do pobudzenia komór już przy niższych wartościach prądowych impulsu stymulującego. Uzyskane wyniki pośrednio wskazują, iż w UT udało się uzyskać zmniejszenie gęstości prądu stymulującego w strefie mięśni szkieletowych oraz zwiększenie gęstości tuż za przednią powierzchnią klatki piersiowej to jest w strefie komór serca. Osiągnięty nową konfiguracją elektrod postęp potwierdza również prawie 100% jej skuteczność, co jest wartością zdecydowaniewyższą od 72% skuteczności uzyskaną standardową konfiguracją elektrod. Uzyskana UT poprawa tolerancji NPSS jest szczególnie dobrze widoczna, gdy za punkt odniesienia dla tolerancji przyjmowany jest próg pobudzenia mięśni szkieletowych. Procentowy wzrost wskaźnika tolerancji z 23 do 59 (średnio u każdego z badanych 043%) jest tego wyraźnym potwierdzeniem. Na uwagę zasługuje 4 pacjentów, u których wskaźnik tolerancji stymulacji przekroczył 100%. Wskazuje to, iż w tej grupie pacjentów wartość progu pobudzenia komór znalazła się poniżej wartości progu pobudzenia mięśni szkieletowych i w niedużym oddaleniu od stymulacji, czyli granicy progu zauważania niezauważalności NPSS. Na podkreślenie zasługuje uzyskane UT zmniejszenie ruchu mięśni okolic podobojczykowych. Umożliwia to już dziś wykorzystanie stymulacji przezskórnej serca jako prostej i bezpiecznej metody zabezpieczenia wymiany rozrusznika u pacjentów rozruszniko-zależnych. Nieinwazyjna przezskórna stymulacja serca w połączeniu z zapisem pobudzeń przedsionków z przełyku umożliwia także łatwe i powtarzalne badanie przewodzenia komorowo-przedsionkowego, znajomość którego jest tak istotna przed wszczepieniem rozrusznika serca. Tak więc w świetle uzyskanego postępu tolerancji NPSS zapowiadany już w 1991 roku przez Lucka renesans przezskórnej stymulacji serca jest faktycznie możliwy szczególnie w krótkich badaniach diagnostycznych (7).

6 Tolerancja przezskórnej stymulacji serca 37 Natomiast w postępowaniu terapeutycznym wymagającym dłuższej stymulacji, uzyskana UT poprawa tolerancji nie zawsze będzie w pełni satysfakcjonująca zarówno dla pacjenta, jak i dla lekarza. Potwierdza to analiza wskaźnika tolerancji stymulacji, gdy punktem odniesienia jest próg zauważania stymulacji. Wskaźnik tolerancji rośnie dla UT z 15.9 do 38.4% (średnio dla każdego z badanych o 26.3%), ale daleko mu jeszcze do wartości 100% przy której NPSS staje się niezauwaialna dla stymulowanego. Tak więc pomimo przełomowego postępu osiągniętego nową konfiguracją elektrod, potrzebne są kolejne badania zmierzające do uzyskania dalszej poprawy tolerancji NPSS. WNIOSKI I. Umieszczenie 2 elektrod biernych w okolicy krzyżowo-pośladkowej istotnie poprawia tolerancję nieinwazyjnej przezskórnej stymulacji serca. 2. Uzyskana poprawa tolerancji nieinwazyjnej przezskórnej stymulacji serca umożliwia już obecnie jej wykorzystanie w badaniach diagnostycznych oraz daje zdecydowaną poprawę jej tolerancji w postępowaniu terapeutycznym. STRESZCZENIE Tolerancja nieinwazyjnej przezskórnej stymulacji serca (NPSS) zależy od masy mięśni szkieletowych wchodzących w pobudzenie jednocześnie z komorami serca. Tolerancję NPSS określa poloże nie progu pobudzenia komór w stosunku do progu pobudzenia mięśni szkieletowych oraz do progu tolerancji stymulacji. Celem pracy było zbadanie w jaki sposób zmiana z układu dwuelektrodowego ( UD) na trójelektrodowy (UT) z dwoma elektrodami biernymi wpłynie na poprawę tolerancji NPSS. Badania przeprowadzono na 101 kolejnych pacjentach (średnia wieku 51.2 lat, 40 kobiet i 61 mężczyzn). Każdego z pacjentów stymulowano UD z ujemną elektrodą w punkcie C3 i elektrodą bierną przeciwlegle na plecach oraz UT z elektrodą ujemną w punkcie C3 oraz dwoma elektrodami biernymi w okolicy krzyżowo-pośladkowej (symetrycznie względem kręgosłupa). Dla UD i UT określano: próg zauważania stymulacji (PZS), próg pobudzenia mięśni szkieletowych (PPM), próg pobudzenia komór (P PK) oraz próg tolerancji stymulacji (PTS). Obliczano dwa wskażniki tolerancji stymulacji ( WT) według wzorów: WT1 (PPM) = 100 (PTS-PPK}/(PTS-PPM) WT2 (PZS) = 100 (PTS-PPK)/(PTS-PZS) W całej JOl osobowej grupie pacjentów stwierdzono dla UT wyższe wartości p, PPM oraz PTS. Największy wzrost średniej indywidualnych różnic stwierdzono według kolejności dla PTS (23.9 ma), dla PPM (14.07 ma) i WTJ (43.43% ). PPK okazał się dla UT niższy średnio o 2.7 ma. Uzyskane wyniki wskazują, iż nowy układ elektrod z dwoma elektrodami biernymi w okolicy krzyżowo-pośladkowej istotnie poprawia tolerancję NPSS. PIŚMIENNI CTWO l. Alfereness C. A., Tang A. S., Rol/ins D. L. i wsp.: External pacing from multiple electrodes in dogs (abstract), PACE 1991, 14, Birkui P., Degonde J., Trigano J. A.: A simple method of enchancing tolerance and efficacy during noninvasive trancutaneous cardiac pacing. Proceedings ofthe Annual International Conference ofthe IEEE Engineeringin Medicine and Biology Society. Paris, France 1992, 14, Birkui P., Trigano J., Degonde J.: Tolerance and pacing threshold with noninvasive cardiac pacing. In: N oninvasive Transcutaneous Cardiac Pacing edited by Birkui P., Trigano 1., Zoli P. 1993, 13. Futura Publishing Company, INC. Mount Kisco, NY Geddes L. A., Voorhees W. D.. Bobbs C. F. i wsp.: Precordial pacing windows. PACE 1984, 7, Geddes L. A., Bobbs C. F., Voorhees W. D. i wsp.: Choice ofthe optimum puls duration for precordial cardiac pacing. A theoretical study. PACE 1985, 8, Kim T., Fahy Y., Ananthaswamy A.: Optimal electrod e disignes for electrosurgery, defibrillation and external cardiac pacing. IEEE Trans Biomed Eng. 1986, 33, Luck J. C., Markei M. L: Clinical applications of external pacing. A renaisance? PACE 1991, 14, Prochaczek F., Gałecka J., Jarczok K.: New clinical applications of noninvasive transcutaneous cardiac pacing. W: Noninvasive Transcutaneous Cardiac Pacing. Birkui P., Trigano J., Zoll P. 1993, 161, Futura Publishing Company, Inc. Mount Kisco, NY Zoli P. M.: External noninvasive electric stimulation of the hearl Crit. Care Med. 1981,9, Zoli R. H., Zoli P. M., Belgard A. H.: N oninvasive cardiac stimulation. W: Cardiac Pacing: Electrophysiology and Pacemaker Technology. Feruglio G. A., Piccin Medica1 Books, Padova 1983, 593. Adres autorów: I Klinika Chorób Wewnętrznych Śląska Akademia Medyczna ul. Reymonta Katowice Praca wpłynęła: