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Cardiac resynchronisation therapy (CRT) is a promising treatment option in patients with chronic heart failure. In this article the roles of semi-invasive esophageal left-heart electrocardiography and functional cardiac nuclear imaging in the field of CRT are highlighted, as the combination of both could be a favourable diagnostic approach in special cardiac situations. Also original esophageal left heart electrogram data of exemplary CRT patients is presented.
Cardiac resynchronization therapy (CRT) with biventricular pacing is an established therapy for heart failure (HF) patients (P) with ventricular desynchronization and reduced left ventricular (LV) ejection fraction. The aim of this study was to evaluate electrical right atrial (RA), left atrial (LA), right ventricular (RV) and LV conduction delay with novel telemetric signal averaging electrocardiography (SAECG) in implantable cardioverter defibrillator (ICD) P to better select P for CRT and to improve hemodynamics in cardiac pacing.
Methods: ICD-P (n=8, age 70.8 ± 9.0 years; 2 females, 6 males) with VVI-ICD (n=4), DDD-ICD (n=3) and CRT-ICD (n=1) (Medtronic, Inc., Minneapolis, MN, USA) were analysed with telemetric ECG recording by Medronic programmer 2090, ECG cable 2090AB, PCSU1000 oscilloscope with Pc-Lab2000 software (Velleman®) and novel National Intruments LabView SAECG software.
Results: Electrical RA conduction delay (RACD) was measured between onset and offset of RA deflection in the RAECG. Interatrial conduction delay (IACD) was measured between onset of RA deflection and onset of far-field LA deflection in the RAECG. Interventricular conduction delay (IVCD) was measured between onset of RV deflection in the RVECG and onset of LV deflection in the LVECG. Telemetric SAECG recording was possible in all ICD-P with a mean of 11.7 ± 4.4 SAECG heart beats, 97.6 ± 33.7 ms QRS duration, 81.5 ± 44.6 ms RACD, 62.8 ± 28.4 ms RV conduction delay, 143.7 ± 71.4 ms right cardiac AV delay, 41.5 ms LA conduction delay, 101.6 ms LV conduction delay, 176.8 ms left cardiac AV delay, 53.6 ms IACD and 93 ms IVCD.
Conclusions: Determination of RA, LA, RV and LV conduction delay, IACD, IVCD, right and left cardiac AV delay by telemetric SAECG recording using LabView SAECG technique may be useful parameters of atrial and ventricular desynchronization to improve P selection for CRT and hemodynamics in cardiac pacing.
About 20% of those heart failure patients receiving cardiac resynchronization therapy (CRT) are in atrial fibrillation (AF). Current guidelines apply for patients in sinus rhythm only. Recent studies have shown again, that successful resynchronization is closely linked to a pre-existent ventricular desynchronization. In those studies, the interventricular conduction delay (IVCD) was determined prior to device implantation by ultrasound in patients with sinus rhythm (SR)only. In patients with AF this method ́s use is limited.
To implement left-heart electrogram (LHE) into standard programmers and to simplify IVCD measurement in heart failure patients with AF, LHE was recorded in 11 AF patients with heart failure by Biotronik ICS3000 programmer via a15Hz Butterworth high-pass filter. Therefore, TOslim esophageal electrode (Dr. Osypka GmbH, Rheinfelden, Germany) was perorally applied and fixed in position of maximal left ventricular defection. IVCD was measured between onset of QRS in surface ECG and left ventricular defection (LV) in LHE. In addition, intra-left ventricular conduction delay (ILVCD) was measured as duration of LV in LHE.
In all of the 11 AF patients, desynchronization was quantifiable by LHE. Mean QRS of 162 ± 27ms (120-206ms) was linked with IVCD of 62ms ± 27ms (37-98ms) and ILVCD of 110 ± 20ms (80-144ms), at mean. Correlation between IVCD and QRS was 0.39 (n. s.) with IVCD/QRS ratio of 0.38 ± 0.11 (0.22-0.81).
A 15Hz high-pass filtered LHE feature of the Biotronik ICS3000 programmer is feasible to quantify ventricular dyssynchrony in heart failure patients with AF in order to clearly indicate implantation of CRT systems. As relations between QRS duration, IVCD and ILVCD considerably differ interindividually, the predictive values of IVCD, ILVCD and IVCD/QRS ratio for individual CRT response or non-response shall be identified in follow-up studies.
Hintergrund: Das elektrische interventrikuläre Delay (IVD) und die Lage der linksventrikulären (LV) Elektrode zum Ort der spätesten LV Erregung sind bei Patienten (P) mit Herzinsuffizienz (HF), reduzierter LV Funktion und breiter QRS Dauer (QRSD) von Bedeutung für den Erfolg der kardialen Resynchronisationstherapie (CRT). Die LV Elektrokardiographie ermöglicht eine Abschätzung des elektrischen IVD. Ziel der Studie besteht in der nicht-invasiven Evaluierung des elektrischen IVD bei Patienten (P) mit Vorhofflimmern (AFib) mit und ohne CRT mit biventrikulärer (BV) Stimulation.
Methoden: Bei 49 HF P mit AFib (Alter 63,9 ± 10,8 Jahre; 43 Männer und 6 Frauen) mit New York Heart Association (NYHA) Klasse 2,9 ± 0,4, LV Ejektionsfraktion 26,03 ± 7,99 % und QRS-Dauer (QRSD) 143,69 ± 35,62 ms wurde das elektrische IVD als Intervall zwischen Beginn des QRS-Komplexes im Oberflächen EKG und Beginn des LV Signals im transösophagealen LV EKG bei 31 HF P mit AFib und bei 18 HF P mit AFib und CRT präoperativ bestimmt. Das fokussierte bipolare LV EKG wurde mittels Osypka TO Sonde mit halbkugelförmigen Elektroden in Höhe des maximalen LV Signals registriert.
Ergebnisse: Bei 31 HF P mit AFib betrugen QRSD 135,48 ± 38,78 ms, IVD 49,55 ± 26,38 ms, QRSD-IVD-Verhältnis 3,12 ± 1,11 und das IVD korrelierte mit der QRSD (r=0,75, P<0,001) und dem QRSD-IVD-Verhältnis (r=-0,67, P<0,001) (Fig.). Bei 18 HF P mit AFib und CRT Defibrillator betrugen QRSD 157,83 ± 24,38 ms, IVD 61,94 ± 26,88 ms, QRSD-IVD-Verhältnis 3,12 ± 1,89 und das IVD korrelierte mit der QRSD (r=0,47, P=0,049) und dem QRSD-IVD-Verhältnis (r=-0,73, P<0,001). Bei 72,2 % CRT Responder (R) (n=13) betrugen QRSD 158,15 ± 22,4 ms, IVD 64,23 ± 24,62 ms, QRSD-IVD-Verhältnis 2,82 ± 1,32 und das IVD korrelierte mit der QRSD (r=0,57, P=0,043) und dem QRSD-IVD-Verhältnis (r=-0,76, P=0,0024). Bei 27,8 % CRT Non-Responder (NR) (n=5) betrugen QRSD 157 ± 31,94 ms, IVD 56 ± 34,52 ms, QRSD-IVD-Verhältnis 3,88 ± 2,98 und das IVD korrelierte nicht mit der QRSD (r=0,33, P=0,591) und dem QRSD-IVD-Verhältnis (r=-0,732, P=0,159). Die CRT R verbesserten sich in der NYHA Klasse von 3 ± 0,2 auf 2,2 ± 0,3 (P<0,001) während 15,3 ± 13,1 Monaten BV Stimulation. Bei 15 CRT NR kam es zu keiner Verbesserung der NYHA Klasse von 3 auf 3,3 ± 0,97 (P=0,529) während 18,8 ± 20,7 Monaten BV Stimulation.
Schlussfolgerungen: Das transösophageale LV EKG ermöglicht bei HF-P mit AFib die nichtinvasive Messung des elektrischen IVD präoperativ vor CRT. IVD und QRSD-IVD-Verhältnis sind möglicherweise einfach anwendbare Parameter zur Vorhersage von CRT R und CRT NR bei P mit AFib.
New frontiers of supraventricular tachycardia and atrial flutter evaluation and catheter ablation
(2012)
Radiofrequency catheter ablation (RFCA) has revolutionized treatment for tachyarrhythmias and has become first-line therapy for some tachycardias. Although developed in the 1980s and widely applied in the 1990s, the technique is still in development. Transesophageal atrial pacing (TAP) can used for initiation and termination of supraventricular tachycardia (SVT).
Methods: The paroxysmal SVT include a wide spectrum of disorders including, in descending order of frequency, atrial flutter, atrioventricular (AV) nodal reentry, Wolff-Parkinson-White syndrome, and atrial tachycardia. While not life-threatening in most cases, they may cause important symptoms, such as palpitations, chest discomfort, breathlessness, anxiety, and syncope, which significantly impair quality of life. Medical therapy has variable efficacy, and most patients are not rendered free of symptoms. Research over the past several decades has revealed fundamental mechanisms involved in the initiation and maintenance of all of these arrhythmias. Knowledge of mechanisms has in turn led to highly effective surgical and catheter-based treatments. The supraventricular arrhythmias and their treatment are described in this report. SVT initiation was analysed with programmed TAP in 49 patients with palpitations (age 47 ± 17 years, 24 females, 25 males).
Results: In comparison to antiarrhythmic drug therapy the radiofrequency catheter ablation in patients suffering from atrial flutter, atrioventricular nodal reentry, atrioventricular reentry and atrial tachycardia is the better choice in most cases. TAP SVT initiation was possible in 23 patients before RFCA. Atrial cycle length of SVT was 320 ± 59 ms. We initiated AV nodal reentrant tachycardia (AVNRT, n=15), atrial tachycardia (AT, n=6) and AV reentrant tachycardia with Kent pathway conduction (AVRT, n=2) before RFCA.
Conclusions: Radiofrequency catheter ablation is a successful and safe method to cure most patients with paroxysmal supraventricular tachycardias. TAP allowed initiation and termination of SVT especially in outpatients.
Hintergrund: Die Pulmonalvenenisolation (PVI) mit Hilfe von Kryoballonkathetern ist eine anerkannte Methode zur Behandlung von Vorhofflimmern (AF). Diese Methode bietet eine kürzere Behandlungsdauer als die klassische Therapie durch die Hochfrequenzablation (HF). Ziel dieser Studie war es, verschiedene Kryoballonkatheter, HF-Katheter und Ösophaguskatheter in ein Herzrhythmusmodell zu integrieren und mittels statischer und dynamischer Simulation elektrische und thermische Felder bei PVI unter Vorhofflimmern zu untersuchen.
Methodik: Die Modellierung und Simulation erfolgte mit der elektromagnetischen und thermischen Simulationssoftware CST (CST Darmstadt). Zwei Kryoballons, ein HF-Ablationskatheter und ein Ösophaguskatheter wurden auf der Grundlage der technischen Handbücher der Hersteller Medtronic und Osypka modelliert. Der 23 mm Kryoballon und ein kreisförmiger Mappingkatheter wurden in das Offenburger Herzrhythmusmodell integriert, insbesondere die left inferior pulmonary vein (LIPV) zur Simulation der thermischen Feldausbreitung während einer PVI. Die Simulation einer PVI mit HF-Energie wurde mit dem integrierten HF-Ablationskatheter in der Nähe der LIPV durchgeführt. Der im Herzrhythmusmodell platzierte TO8 Ösophaguskatheter ermöglichte die Ableitung linksatrialer elektrischer Felder bei AF und die Analyse thermischer Felder während PVI.
Ergebnisse: Elektrische Felder konnten bei Sinusrhythmus und AF mit einem AF-Fokus in der LIVP statisch und dynamisch im Herzen und Ösophagus simuliert werden. Bei einer simulierten 20 Sekunden Applikation eines Kryoballon-Katheters bei -50°C wurde eine Temperatur von -24°C in einer Tiefe von 0,5 mm im Myokard gemessen. In einer Tiefe von 1 mm betrug die Temperatur -3°C, bei 2 mm Tiefe 18°C und bei 3 mm Tiefe 29°C. Unter der 15 sekündigen Anwendung eines HF-Katheters mit einer 8-mm-Elektrode und einer Leistung von 5 W bei 420 kHz betrug die Temperatur an der Spitze der Elektrode 110°C. In einer Tiefe von 0,5 mm im Myokard betrug die Temperatur 75°C, in einer Tiefe von 1 mm 58°C, in einer Tiefe von 2 mm 45°C und in einer Tiefe von 3 mm 38°C. Im Ösophagus konnte bei den meisten Simulationen eine konstante Temperatur von 37°C gemessen und die Gefahr einer Ösophagus-Fistel ausgeschlossen werden. Bei Kryoablation der LIPV wurde eine Abkühlung des Ösophagus auf 30°C gemessen.
Schlussfolgerungen: Die Herzrhythmussimulation elektrischer und thermaler Felder ermöglichen mit Anwendung unterschiedlicher Herzkatheter eine statische und dynamische Simulation von PVI durch Kryoablation, HF-Ablation und Temperaturanalyse im Ösophagus. Unter Einbeziehung von MRT- oder CT-Daten können elektrische und thermale Simulationen möglicherweise zur Optimierung von PVIs genutzt werden.
AV delay (AVD) optimization can improve hemodynamics and avoid nonresponding to cardiac resynchronization therapy (CRT). AVD can be approximated by the sum of the individual implant-related interatrial conduction interval and a mean electromechanical interval of about 50ms. We searched for methods to facilitate automatic, implant-based AV delay optimization. In 25 patients (19m, 6f, age: 65±8yrs.) with Medtronic Insync III Marquis CRT-D series systems and left ventricular electrode at lateral or posterolateral wall, we determined interatrial conduction intervals by telemetric left ventricular tip versus superior vena cava coil electrogram (LVCE). Compared with esophageal measurements, the duration of optimal AV delay by LVCE showed good correlation (k=0.98, p=0.01) with a difference of 1.5±4.9ms, only. Therefore, LVCE is feasible to determine interatrial conduction intervals in order to automate AV delay optimization in CRT-D pacing promising increased accuracy compared to other algorithms.