Theres, Heinz Peter: KARDIALES MONITORING MIT HILFE IMPLANTIERBARER SYSTEME

8

Kapitel 3. Zentralvenöse Bluttemperatur

3.1 Alt E, Hirgstetter C, Heinz M, Theres H. Measurement of right ventricular blood temperature during exercise as a means of rate control in physiological pacemakers. Pacing Clin Electrophysiol 1986; 9(6):970-977.

Zur Steuerung der Stimulationsfrequenz von Herzschrittmachern ist die Erfassung von physiologischen Parametern, welche sich entsprechend der Belastungshöhe verändern, sinnvoll. Hierzu wurde unter anderen die zentralvenöse Bluttemperatur nach ersten tierexperimentellen Untersuchungen vorgeschlagen. Die Körpertemperatur ist eine regulierte physiologische Größe, welche einer circadianen Rhythmik mit einem Minimum am Morgen und einem Maximum am Nachmittag unterliegt. Unter Belastung wird Körperwärme analog zur eingesetzten Menge an Sauerstoff in der Muskulatur produziert. Wir untersuchten das Verhalten der zentralvenösen Bluttemperatur sowie der Herzfrequenz bei gesunden Probanden während Laufband- und Ergometerbelastungen. Es wurde eine Elektrode mit einem Thermistor nahe der Spitze temporär im rechten Ventrikel platziert. Die Temperatur wurde mit einer Genauigkeit von 0,01 Grad Celsius bestimmt und digital alle 5 - 10 sec abgespeichert. Bei 100 Watt fand sich ein Anstieg der Herzfrequenz um 54 / min während die zentralvenöse Bluttemperatur um 0,57 Grad Celsius zunahm. Am Belastungsbeginn kam es zu einem vorübergehenden Abfall der zentralvenösen Bluttemperatur, während die Herzfrequenz bereits deutlich anstieg. Dieser ist hervorgerufen durch den vermehrten Rückstrom von initial noch kälterem Blut aus der Körperperipherie. Während und auch nach Belastung zeigten die zentralvenöse Bluttemperatur und die Herzfrequenz dann einen parallelen Verlauf.


9

3.2 Alt E, Theres H, Völker R, Hirgstetter C, Heinz M. Temperature-Controlled Rate Responsive Pacing with the Aid of an Optimized Algorithm. J Electrophysiol 1987; 1:481-489.

Nachdem das Verhalten der zentralvenösen Bluttemperatur unter Belastung hinreichend untersucht wurde, stellte sich die Frage, auf welche Weise die Berechnung der Stimulationsfrequenz erfolgen soll. Um sowohl der langsamen circadianen Rhythmik als auch der schnellen Veränderung unter Belastung gerecht zu werden, wurde ein spezieller Algorithmus entwickelt. Dieser besteht im wesentlichen aus zwei Kennlinien: Eine regelt die Stimulationsfrequenz entsprechend den langsamen Veränderungen der Bluttemperatur, die Zweite zeigt eine entsprechend steilere Beziehung zwischen Bluttemperatur und Stimulationsfrequenz und regelt die Beziehung unter Belastung. Die Entscheidung für eine der beiden Kennlinien wird anhand der Veränderung der zentralvenösen Bluttemperatur über die Zeit getroffen: Bei schnellen Änderungen erfolgt die Berechnung der Stimulationsfrequenz über die Belastungskurve. Zur Überprüfung der korrekten Funktion wurden Simulationen mit gespeicherten Temperaturdaten durchgeführt. Diese Daten wurden mit Hilfe des Algorithmus verrechnet und die Stimulationsfrequenz mit der natürlichen Herzfrequenz der Probanden verglichen.

Zusätzlich wurden Simulationen bei Herzschrittmacherpatienten mit implantierten starrfrequenten Herzschrittmachern durchgeführt. Die Berechnung der Stimulationsfrequenz eines Herzschrittmachers mit Hilfe der zentralvenösen Bluttemperatur erscheint durch den vorgestellten Algorithmus möglich.


10

3.3 Alt E, Heinz M, Hirgstetter C, Theres H, Theiss W. Der Einfluss der Atmung auf Schwankungen der zentralvenösen Bluttemperatur. Z Kardiol 1987; 76(10):643-647.

Die zentralvenöse Bluttemperatur ist durch den Anfall an Körperwärme und den Wärmeabtransport bestimmt. Somit ist die Blutströmung eine wichtige Regulationsgröße. Der venöse Abstrom wird bekannterweise jedoch auch durch die Atmung moduliert. Somit ist auch eine Atemabhängigkeit der zentralvenösen Bluttemperatur zu erwarten. Dies kann einerseits eine Möglichkeit liefern aus dem Verhalten der zentralvenösen Bluttemperatur die Atemfrequenz zu bestimmen, andererseits ist die Kenntnis der Beeinflussung der zentralvenösen Bluttemperatur durch die Atmung wichtig um Fehlsteuerungen eines frequenzadaptiven Herzschrittmachers zu vermeiden. Aus diesen Gründen wurden bei 5 Patienten und Probanden neben der Bluttemperatur auch die Atmung unter Laufbandbelastung erfasst und aufgezeichnet. Es fand sich eine deutliche atemabhängige Modulation, welche vor und nach Belastung am größten war: So kam es inspiratorisch zu einer Abnahme und expiratorisch zu einer Zunahme der zentralvenösen Bluttemperatur. Als Ursache hierfür ist die atemabhängige Modulation des venösen Rückstroms mit einer inspiratorischen Zunahme und expiratorischen Abnahme des Blutflusses anzusehen. Dies konnte durch die miterfassten Dopplerflussprofile bestätigt werden. Hinzu kommt die regional unterschiedliche Wärmeproduktion während Belastung: Bei überwiegender Beinarbeit ist die Wärmeproduktion in der unteren Körperhälfte als deutlich stärker anzusehen. Zwar gelingt eine Erfassung der Atemfrequenz aber eine Bestimmung der Atemtiefe ist aus den erfassten Temperaturschwankungen nicht möglich. Als Störbeeinflussung sind die atmungsmodulierten Schwankungen der zentralvenösen Bluttemperatur von untergeordneter Bedeutung. Durch entsprechende Signalverarbeitung (Filterung, gleitender Mittelwert) kann diese ausgeschaltet werden.


11

3.4 Theres H, Alt E, Völker R, Heinz M, Hirgstetter C. Frequenzadaptive Schrittmacherstimulation: Erste klinische Erprobung eines neuen temperaturgesteuerten Herzschrittmachers als externem System. Münch med Wschr 1987; 129(46):847-850.

In einem nächsten Schritt erfolgte nun die Umsetzung der Steuerung der Stimulationsfrequenz durch die zentralvenöse Bluttemperatur in einem externen System. Dazu wurde eine Untersuchung an 10 Herzschrittmacherpatienten, bei denen bereits herkömmliche starrfrequente Herzschrittmacher implantiert waren, durchgeführt. Eine zusätzliche bipolare Stimulationselektrode mit einem Thermistor wurde unter Durchleuchtung in den Apex des rechten Ventrikels gelegt. Diese wurde mit dem externen temperaturgesteuerten Herzschrittmachersystem verbunden. Es wurden nun zwei Laufbandbelastungen durchgeführt: einmal im herkömmlichen, starrfrequenten Modus und einmal unter temperaturgesteuerter frequenzadaptiver Stimulation. Aus der fortlaufend gemessenen, zentralvenösen Bluttemperatur wurde die Stimlationsfrequenz berechnet. Darunter zeigte sich eine belastungsadäquate Anpassung der Stimulationsfrequenz. Im Vergleich zu der Eigenfrequenz dieser chronotrop inkompetenten Patienten ließ sich bei einer Laufbandbelastung von 5km/h und 10% Steigung eine Steigerung der temperaturgesteuerten Frequenz um 48 Schläge pro Minute nachweisen.


© Die inhaltliche Zusammenstellung und Aufmachung dieser Publikation sowie die elektronische Verarbeitung sind urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung. Das gilt insbesondere für die Vervielfältigung, die Bearbeitung und Einspeicherung und Verarbeitung in elektronische Systeme.

DiML DTD Version 2.0
Zertifizierter Dokumentenserver
der Humboldt-Universität zu Berlin
HTML - Version erstellt am:
Tue Feb 11 17:18:46 2003