Techn. Hochsch., Diss., 2003--Aachen.

Herzschrittmachersysteme sind eine weitverbreitete Möglichkeit Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu behandeln. Wegen der natürlichen Reaktion des Immunsystems auf Fremdkörper, erfolgt aber eine fortschreitende Verkapselung der Herzschrittmacherelektrode. Die Folge ist eine ansteigende Verminderung der Stimulationseffizienz durch Erhöhung der Anregungsschwelle. Die Integration der Elektrode in das Gewebe ist dabei mangelhaft und wird bestimmt durch Implantateigenschaften wie Größe, Flexibilität und Dimensionalität. Um die Integration zu verbessern, stellen dreidimensionale (3D) bzw. gewebeartige Elektroden eine Alternative zu den derzeit verwendeten planaren Metallelektroden dar. Zur Entwicklung einer leitfähigen, 3D und faserförmigen Elektrode wurden in dieser Arbeit Kohlenstoff-Nanofaser-Scaffolds über Elektrospinnen hergestellt. Durch die Modifikation des Fasergerüstes mit Natriumchlorid (NaCl) während der Scaffoldherstellung, konnte das Fasernetzwerk aufgelockert und Poren generiert werden. Die Kohlenstofffaser-Elektroden zeigten einen effizienten Energieübertrag, welcher vergleichbar mit heutigen Titannitrid (TiN) -Elektroden ist. Die Auflockerung des Fasergewebes hatte eine verbesserte Flexibilität des Faserscaffolds zu Folge. Neben der Flexibilität, konnte auch die Infiltration von Zellen in das poröse Faserscaffold erheblich verbessert werden. Dabei konnten Fibroblasten durch das gesamte Scaffold migrieren. Die Kompatibilität mit kardialen Zellen, die Grundvoraussetzung von Herzschrittmacherelektroden, wurde in vitro nachgewiesen. Durch die Kombination aus dem 3D-Elektrodengerüst mit einer Co-Kultur aus humanen Kardiomyozyten, mesenchymalen Stammzellen und Fibroblasten, erfolgte eine Einbettung der Elektrode in funktionelles kardiales Gewebe. Dadurch konnte ein lebender Gewebe-Elektroden-Hybrid generiert werden, welcher möglicherweise die Elektrode vor Immunzellen in vivo abschirmen kann. Eine Zusammenführung der hybriden Elektrode mit einen Tissue-Engineerten humanen kardialen Patch in vitro, führte zu Bildung einer nahtlosen Elektronik-Gewebe-Schnittstelle. Die fusionierte Einheit wurde abschließend auf ihre mechanische Belastbarkeit getestet und konnte über einen Elektroden-Anschluss elektrisch stimuliert werden. / The application of pacemaker systems is a widespread treatment of cardiovascular diseases. The inflammatory interaction of the immune system and the implant results in the formation of a fibrous capsule around the pacemaker’s electrode. The consequence is a progressing reduction of the stimulation efficiency by an increased excitation threshold. The primary cause of the encapsulation is the deficient integration of the electrode into the cardiac tissue, which is induces by the incompatible implant properties like size, flexibility and dimensionality. To improve the electrode’s integration, the application of three dimensional and tissue imitating electrodes represent an improvement of currently implanted planar electrodes. To develop a conductive and fibrous 3D-electrode, carbon nanofiber scaffolds were generated by electrospinning. By modifying the fiber network with NaCl during the scaffold preparation, the mesh openings could be loosened and pores generated. An efficient energy transfer of the resulting carbon fiber electrodes was demonstrated and is comparable to today's TiN electrodes. The loosening of the fiber network resulted in improved flexibility of the scaffold. In addition to the flexibility, the infiltration of cells into the porous fiber scaffold could be significantly enhanced. Thereby, fibroblasts were enabled to migrate through the entire scaffold. For application as a pacemaker electrode, the compatibility of the tissue electrode with cardiac cells in vitro was demonstrated. The combination of the 3D electrode Scaffold with a co-culture of human cardiomyocytes, mesenchymal stem cells and fibroblasts led to a partially embedded electrode in functional cardiac tissue. As a result, a living tissue-electrode hybrid could be generated which could possibly shield the electrode from immune cells in vivo. Implantation of the hybrid electrode into a tissue engineered human heart patch in vitro resulted in a seamless electronic tissue interface. This fused unit was conclusively tested for its functionality, like mechanical stability and the electrical stimulation of the patch by the in grown hybrid electrode.

Die bildgebende Diagnostik im Magnetresonanztomographen ist für Träger implantierter, nicht MR-fähiger Herzschrittmacher und Cardioverter/Defibrillatoren potentiell risikoreich. Durch das starke externe Magnetfeld und die elektromagnetischen Signale des MRT-Gerätes können die antibradykarden und –tachykarden Therapiesysteme in ihrer korrekten Funktion erheblich gestört und durch die Antennenwirkung der Sonden myokardiale Schädigungen hervorgerufen werden. In der vorliegenden Arbeit sind bei Trägern derartiger Implantate deren wichtigste Funktionsparameter vor und nach einer jeweiligen Untersuchung im MRT telemetrisch ermittelt worden. Anhand der statistischen Auswertung der prä- und postprozedualen Messwerte für Wahrnehmung (Sensing), Reizschwelle und Elektrodenimpedanz wurde der Einfluss einer MRT-Untersuchung auf die regelrechte Funktion der Herzschrittmacher- und ICD-Aggregate untersucht. Ein weiteres Augenmerk galt im Allgemeinen der grundsätzlichen Durchführbarkeit des Verfahrens und eventuellen Komplikationen hinsichtlich unzureichender Patientensicherheit. Zum einen konnte gezeigt werden, dass nach sorgfältiger Abwägung von Risiko und Nutzen der Untersuchung, sowie entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen, die MRT komplikationslos durchführbar ist. Weiterhin konnte keine Beeinträchtigung der regelrechten Funktion der Aggregate nachgewiesen werden.

Die bildgebende Diagnostik im Magnetresonanztomographen ist für Träger implantierter, nicht MR-fähiger Herzschrittmacher und Cardioverter/Defibrillatoren potentiell risikoreich. Durch das starke externe Magnetfeld und die elektromagnetischen Signale des MRT-Gerätes können die antibradykarden und –tachykarden Therapiesysteme in ihrer korrekten Funktion erheblich gestört und durch die Antennenwirkung der Sonden myokardiale Schädigungen hervorgerufen werden. In der vorliegenden Arbeit sind bei Trägern derartiger Implantate deren wichtigste Funktionsparameter vor und nach einer jeweiligen Untersuchung im MRT telemetrisch ermittelt worden. Anhand der statistischen Auswertung der prä- und postprozedualen Messwerte für Wahrnehmung (Sensing), Reizschwelle und Elektrodenimpedanz wurde der Einfluss einer MRT-Untersuchung auf die regelrechte Funktion der Herzschrittmacher- und ICD-Aggregate untersucht. Ein weiteres Augenmerk galt im Allgemeinen der grundsätzlichen Durchführbarkeit des Verfahrens und eventuellen Komplikationen hinsichtlich unzureichender Patientensicherheit. Zum einen konnte gezeigt werden, dass nach sorgfältiger Abwägung von Risiko und Nutzen der Untersuchung, sowie entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen, die MRT komplikationslos durchführbar ist. Weiterhin konnte keine Beeinträchtigung der regelrechten Funktion der Aggregate nachgewiesen werden.

Stuttgart, Univ., Diss., 2005.

In der vorliegenden Arbeit wurde erstmalig im Rahmen einer retrospektiven Fall- Kontroll-Studie das kurz- bis mittelfristige Outcome paravalvulärer Herzschrittmachersonden nach Trikuspidalklappenersatz hinsichtlich Sondenüberleben und Prothesenfunktion im Vergleich zu konventionellen transvenösen Herzschrittmachersonden untersucht. Hintergrund dieser Arbeit ist der, erstmals von Aris et al. 1 2004, publizierte Ansatz, eine vorbestehende transvenöse Herzschrittmachersonde nach Trikuspidalklappenersatz in einer paravalvulären Position zu belassen, um damit einen sondeninduzierten Schaden der Trikuspidalklappe zu vermeiden, sowie eine alternative Stimulationsmöglichkeit nach mechanischem Trikuspidalklappenersatz aufzuzeigen. Eine solche sondeninduzierte Trikuspidalklappeninsuffizienz wurde bereits zahlreich in der Literatur beschrieben. Hierbei sind vorrangig Mechanismen, wie eine eingeschränkte Mobilität der Klappensegel, Verwachsungen der Schrittmachersonde mit den Segeln, Perforationen oder Vernarbungen zu nennen 7. Alternative Verfahren zu den transvenösen Sonden wie Coronarsinus-Sonden, epikardiale Schrittmachersonden oder auch kabellose Schrittmachersysteme sind bereits etabliert. Allerdings besteht bei den genannten Methoden, im Falle eines Trikuspidalklappenersatzes, die Notwendigkeit, die ursprüngliche Herzschrittmachersonde zu entfernen und anschließend, nach dem Trikuspidalklappenersatz, eine neue Sonde zu implantierten. Der sondensparende paravalvuläre Ansatz hat nun das Ziel, die vorbestehende noch funktionstüchtige Sonde zu erhalten und sie intraoperativ in eine paravalvuläre Position zu bringen. Da, bei dem Ansatz von Aris et al. 1, im Falle eines dilatierten Klappenannulus, das Risiko eines paravalvulären Lecks besteht, wurde in der vorliegenden Arbeit die, von Yoshikai et al. 24 2016 publizierte, erweiterte Methode angewandt, in welcher ein neuer Trikuspidalklappenannulus gebildet und eine Gewebsduplikatur um die Schrittmachersonde gelegt wird. So sollen der Trikuspidalklappenannulus und die Herzschrittmachersonde voneinander getrennt und ein paravalvuläres Leck vermieden werden. Es existieren bereits vereinzelte Fallberichte, welche vielversprechende Ergebnisse zeigten, dennoch ist die Datenlage zu diesem Verfahren derzeit spärlich. Dies ist sicher auch durch das multimorbide Patientenkollektiv mit einer hohen perioperativen Komplikationsrate von bis zu 15,9% nach Trikusupidalklappenoperationen zu erklären. Das Ziel dieser Arbeit bestand nun darin, das kurz- bis mittelfristige Outcome paravalvulärer Herzschrittmachersonden nach Trikuspidalklappenersatz hinsichtlich Sonden-Überleben und Prothesenfunktion im Vergleich zu konventionellen transvenösen Sonden zu untersuchen. Im Zeitraum von 1995 bis 2018 erhielten 3741 Patienten im Herzzentrum Leipzig einen kardiochirurgischen Eingriff einschließlich Trikuspidalklappenintervention (Klappenersatz als auch Rekonstruktion). Hieraus konnten 134 Patienten mit Trikuspidalklappenersatz und vorbestehender Herzschrittmacherpflichtigkeit, welche im Herzzentrum Leipzig operiert wurden, selektiert werden. Von diesen Patienten erhielten 54 intraoperativ epikardiale Herzschrittmachersonden und wurden aus der Studie ausgeschlossen. Die 80 eingeschlossenen Patienten wurden in drei Gruppen unterteilt: Coronarsinus- Sonden (n=27) „CSG“, Paravalvuläre Sonden (n=40) „PVG“ und die Kontrollgruppe mit transvalvulären Herzschrittmachersonden (n=13) „TVG“. Es erfolgte die retrospektive Datenerhebung der medizinischen Epikrise, Echokardiographie und Herzschrittmacherabfrage vor Entlassung, sowie des letzten Follow- up. Die Gruppen waren hinsichtlich ihrer Patientencharakteristika vergleichbar. Das mittlere Alter betrug 66 Jahre und 94,9% der Patienten erhielten einen biologischen Trikuspidalkappenersatz. Das mittlere Follow- up lag bei 2,8 Jahren. Eine Verdopplung der Reizschwelle, sowie Notwendigkeit der Sondenrevision oder Auftreten einer Endokarditis im Follow- up wurden als negative Outcome- Parameter der Schrittmachersonde gewertet. Eine Progredienz der Trikuspidalklappeninsuffizienz um mehr als einen Grad im Follow- up, ein Anstieg des mittleren Druckgradienten über der Prothese um mehr als 5 mmHg oder das Auftreten eines paravalvulären Lecks galten als Parameter für eine Trikuspidalklappendysfunktion. Die statistische Auswertung erfolgte mittels SPSS 25 unter Verwendung des Mann- Whitney- UTests und 𝜒2- Test bzw. Exakter Fisher- Test. Die Analyse und Darstellung des Sondenüberlebens erfolgte mittels Kaplan- Meier-Kurve. Hinsichtlich der Reizschwellenamplitude ergaben sich gleichwertige Ergebnisse im Follow- up zwischen den Sonden der PVG und TVG. Die initial postoperativ höheren Reizschwellenwerte der PVG sind möglicherweise darauf zurückzuführen, dass die ursprünglichen Sonden belassen wurden, wohingegen in der TVG neue Sonden implantiert werden mussten. Die CSG zeigte im Vergleich zur Kontrollgruppe sowohl initial als auch im Follow- up höhere Reizschwellenwerte. Dies ist möglicherweise durch die epikardiale Lage der Coronarsinussonden, als auch dem höheren Risiko für Makrodislokationen, zu begründen. Unsere Daten zeigten allerdings, dass es zu keinem signifikanten Unterschied an Reizschwellenanstiegen im Verlauf zwischen den beiden Gruppen kam. In der Überlebenszeitanalyse der Herzschrittmachersonden zeigte sich insgesamt ein tendenziell besseres Überleben der paravalvulären Sonden, allerdings blieb dies ohne Signifikanz (TVG 15.4%, PVG 2.5%, CSG 7.5%). Ebenso gab es keinen signifikanten Unterschied im Auftreten von Endokarditiden im Follow- up. Hinsichtlich der Trikuspidalklappenprothesenfunktion zeigten sich sowohl zwischen PVG und TVG als auch zwischen CSG und TVG keine signifikanten Unterschiede in Progredienz der Trikuspidalklappeninsuffizienz, Auftreten eines paravalvulären Lecks oder relevantem Anstieg des Druckgradienten über der Klappenprothese. Neben den positiven Aspekten des paravalvulären Ansatzes, bleibt jedoch das Problem der Sondenrevision zu nennen, welche bei paravalvulärer Lage erschwert, wenn nicht sogar unmöglich ist. Im Falle einer Sondendysfunktion wäre es möglich, die paravalvuläre Sonde zu belassen und eine zusätzliche Sonde in einer der gängigen Positionen, wie über den Coronarsinus oder transvenös zu implantierten. Bei Auftreten einer Endokarditis oder Herzschrittmacherinfektion wäre ein Belassen der Sonde natürlich nicht möglich. Da in der vorliegenden Arbeit kein Patient der PVG eine Endokarditis oder Herzschrittmacherinfektion im Follow- up entwickelte, kann diese Problematik hier nicht vollständig beantwortet werden. Weiterhin ist die statistische Auswertung der vorliegenden Studie durch ihr retrospektives Design, die kleine Patientenfallzahl und das vorhandene Datenleck, hohe Mortalität (TVG 30.8%, PVG 37.5%, CSG 29.6%) und das kurze mittlere Follow- up, limitiert. Daher werden weitere umfangreichere Studien mit prospektivem Design und längerem Follow-up benötigt, um die präsentierten Ergebnisse zu unterstützen. Zusammenfassend konnte in der vorliegenden Arbeit gezeigt werden, dass die paravalvuläre Sondenposition, hinsichtlich Trikuspidalklappenprothesen- und Herzschrittmachersondenfunktion, einen möglichen Alternativansatz zu transvenösen Herzschrittmachersystemen darstellt, insbesondere für ausgewählte Patienten mit Kontraindikationen für das konventionelle transvenöse Vorgehen.:1. Einführung 1.1 Sondeninduzierte Trikuspidalklappeninsuffizienz 1.2 Alternative Herzschrittmachersondenlagen (Coronarsinus, epikardial, kabellos) 1.3 Trikuspidalklappenchirurgie 1.4 Paravalvuläre Sondenlage 1.5 Ziele der Arbeit 2. Publikationsmanuskript 2.1 Introduction 2.2 Methods and Materials 2.3 Results 2.4 Comment 2.5 References 2.6. Tables 2.7. Figures 3. Zusammenfassung 4. Literaturverzeichnis 5. Anlagen 5.1 Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen und Symbole 5.2 Erklärung über den wissenschaftlichen Beitrag des Promovenden zur Arbeit 5.3 Erklärung über die eigenständige Anfertigung der Arbeit 5.4 Curriculum vitae 5.5 Danksagung

Vergleich von postoperativen Komplikationen nach einem isolierten chirurgischen Aortenklappenersatz bei bikuspider versus trikuspider Aortenklappe. Identifikation von Einflussfaktoren auf die postoperativen Komplikationen Mortalität, Herzschrittmacherimplantation und neu aufgetretene Reizleitungsstörungen.

Hintergrund: Reizleitungsstörungen und postoperative Schrittmacherabhängigkeit mit der Notwendigkeit der Implantation eines permanenten Herzschrittmachers sind beschriebene Komplikationen nach herzchirurgischen Eingriffen; insbesondere nach Eingriffen an den Klappen. Doch das Reizleitungssystem des Herzens erholt sich möglicherweise und die permanente Schrittmacherversorgung kann im Verlauf unnötig werden. Es gibt wenig Literatur, die sich mit postoperativer Schrittmacherabhängigkeit und ihrem zeitlichen Verlauf in der Nachbeobachtung beschäftigt. Fragestellung: Das Ziel dieser Studie war zu klären, wie viele und welche Patienten, die nach herzchirurgischen Eingriffen einen permanenten Herzschrittmacher implantiert bekommen, in der Langzeitbeobachtung noch Schrittmacherabhängig sind. Zudem sollten Faktoren für Langzeitabhängigkeit bzw. -unabhängigkeit identifiziert werden und es sollten Morbidität und Mortalität bezüglich des permanenten Systems beleuchtet werden. Material und Methodik: In unserer retrospektiven Fall-Kontroll-Studie analysierten wir Daten von 142 Patienten, die zwischen 2011 und 2016 eine Klappenoperation oder -intervention erhielten, und noch im selben Klinikaufenthalt und innerhalb von 30 Tagen einen permanenten Schrittmacher implantiert bekamen. Zum Zeitpunkt der Analyse waren 62,7% (n=89) der Patienten „lost to follow-up“, darunter 29,6% (n=42) Verstorbene. Die Nachbeobachtung erfolgte im Mittel 52 Monate (SD = 21 Monate; Range: 8 – 87 Monate) bei 37,3% (n=53) der Patienten, davon verstarben 3,5% (n=5). Als primärer Endpunkt wurde Schrittmacherabhängigkeit im Langzeitverlauf untersucht und es erfolgte die Zuordnung zu Fällen (Schrittmacherabhängige) und Kontrollen (Schrittmacherunabhängige). Mit univariaten Analysen und einem multivariaten Regressionsmodell wurden Prädiktoren für Langzeitschrittmacherabhängigkeit identifiziert. Sekundäre Endpunkte waren Morbidität und Mortalität im Zusammenhang mit dem Schrittmacher. Ergebnisse: Die 142 eingeschlossenen Patienten waren 73 (SD = 3,5) Jahre alt (Range 33 – 93 Jahre), 41,5% (n=59) waren weiblich. Einen Aortenklappenersatz erhielten 79,5% (n=113), davon 50,4% (n=57) offen-chirurgisch und 49,6% (n=56) als TAVI. Ein Mitralklappenersatz erfolgte bei 12,7% (n=18), eine Rekonstruktion bei 10,6% (n=15). Eine Operation der Trikuspidalklappe erfolgte als Ersatz bei 2,1% (n=3) und als Rekonstruktion bei 7% (n=10). Bei 12% (n=17) wurde mehr als eine Klappe operiert. Zusätzlich erhielten 25,4% (n=36) einen ACB, eine Ablationstherapie mit Herzohrverschluss 16,2% (n=23). Schrittmacherindikationen waren Asystolie (4,9%; n=7), Sick-Sinus-Syndrom (12%; n=17), Bradyarrhythmie bei VHF (13,4%; n=19), kompletter RSB (0,7%; n=1), Atrioventrikuläre Überleitungsstörungen (74,6%; n=106); im Einzelnen: Intermittierender AV-Block (4,9%; n=7), AV-Block ersten Grades (0,7%; n=1), AV-Block zweiten Grades (5,6%; n=8) und kompletter AV-Block (63,4%; n=90). Mehrere Rhythmusstörungen wiesen 8,5% (n=12) der Patienten auf. Einkammerschrittmacher wurden zu 28,9% (n=41) und Zweikammerschrittmacher zu 71,1% (n=101) implantiert. Direkt nach der Implantation waren 29,6% (n=42) schrittmacherabhängig und 60,5% (n=86) nicht (9,9%; n=14: unklar). Nach einem Jahr (12 Monate; SD = 3 Monate; Range: 7 - 17 Monate) waren von 22 Patienten 45,5% (n=10) schrittmacherabhängig, 50% (n=11) schrittmacherunabhängig (4,5%; n=1: unklar). In der Langzeitbeobachtung waren von 53 Patienten 52,8% (n=28) schrittmacherabhängig und 47,2% (n=25) schrittmacherunabhängig. Im Vergleich von Schrittmacherabhängigen und -unabhängigen im Fall-Kontroll-Design wurden in der multivariaten Regression offen-chirurgischer Aortenklappenersatz (OR 3,8; 95% CI 1,0 - 13,9; p=0,043) und kompletter AV-Block (OR 4,6; 95% CI 1,2 - 18,4; p=0,03) als unabhängige Prädiktoren für Langzeitabhängigkeit ermittelt. Es gab keinen Unterschied zwischen Fällen (6,2 Tage; SD = 4,6 Tage) und Kontrollen (6,1 Tage; SD = 3,1 Tage) den Zeitpunkt der Implantation betreffend (p=0,42). Chirurgischer Aortenklappenersatz und TAVI zeigten keinen Unterschied bezüglich der Schrittmacherabhängigkeit in der Nachbeobachtung (TAVI: 63,6%; n=7 vs. chirurgischer AKE 64,0%; n=16; p=1,00). Der Anteil der Patienten, welche im Verlauf eine oder mehrere Komplikationen aufwiesen, lag bei 16,2% (n=23). Reoperationen erfolgten bei 12%. Davon waren 58,8% eine Revision bei Komplikation (90% die Sonde betreffend), ein Eingriff endete letal. Eine Aufrüstung zum CRT- oder ICD-System war bei 11,8% der Fälle notwendig und bei 29,4% musste der Schrittmacher wegen Aggregaterschöpfung in der Nachbeobachtungsperiode gewechselt werden. Die Schrittmacherbezogene Mortalität betrug 1,4%. Schlussfolgerungen: Fast die Hälfte der Patienten nach Klappeneingriffen und Herzschrittmacherimplantation war nicht abhängig von ihrem permanenten Schrittmacher in der Nachbeobachtung. Der Zeitpunkt der Implantation des Systems war jedoch nicht mit Langzeitabhängigkeit assoziiert. Offen-chirurgischer Aortenklappenersatz und kompletter AV-Block stehen in positivem Zusammenhang mit Abhängigkeit im Verlauf. Unsere Studie gibt Hinweise für den Umgang mit Reizleitungsstörungen und Schrittmacherversorgung nach herzchirurgischen Eingriffen; doch prospektive, randomisierte klinische Studien müssen folgen.:Abkürzungsverzeichnis 6 1 Einleitung 9 1.1 Schrittmacherimplantationen nach herzchirurgischen Eingriffen 9 1.1.1 Datenlage 9 1.1.2 Ätiologie der Reizleitungsstörungen nach Klappenoperationen 11 1.1.3 Anatomische Lage der Klappen zum Reizleitungssystem des Herzens 13 1.2 Der Zeitpunkt der Implantation 15 1.3 Indikationen für die Herzschrittmacherimplantation nach herzchirurgischen Eingriffen 17 1.3.1 AV-Blockierungen 17 1.3.2 Sinusknotensyndrom 19 1.3.3 Bradyarrhythmie bei Vorhofflimmern 19 1.4 Systemwahl und Kodierung 20 1.5 Komplikationen 22 1.5.1 Datenlage 22 1.5.2 Einteilung von Komplikationen 24 1.5.3 Morbidität und Mortalität 26 1.5.4 Resultierende Belastungen auf das Gesundheitssystem 28 1.6 Fragestellung 29 2 Material und Methodik 30 2.1 Studiendesign und Patienten 30 2.2 Datenerhebung 31 2.3 Primäre Endpunkte 31 2.4 Sekundäre Endpunkte 32 2.5 Zuordnung zur Fall- und Kontroll-Gruppe 32 2.6 Statistische Analysen 34 3 Ergebnisse 35 3.1 Allgemeines 35 3.1.1 Demografische Daten der Gruppen 35 3.1.1.1 Ausgangspopulation 35 3.1.1.2 Fall-Kontroll-Gruppen 36 3.1.2 Herzchirurgischer Eingriff 36 3.1.3 Indikationen für die Herzschrittmacherimplantation und Schrittmachertyp 39 3.2 Schrittmacherabhängigkeit in der Langzeitbeobachtung 41 3.2.1 Schrittmacherabfragen nach Implantation 41 3.2.2 Schrittmacherabfragen nach einem Jahr 41 3.2.3 Schrittmacherabfragen im Langzeitverlauf 42 3.4 Prädiktoren für Langzeitabhängigkeit in dieser Studie im Fall-Kontroll-Design 43 3.4.1 Vorerkrankungen und vorhergehende Eingriffe am Herzen 43 3.4.2 Klappenoperation und Herzschrittmacherimplantation 45 3.5 Die Rolle des Zeitpunkts der Herzschrittmacherimplantation 47 3.6 TAVI vs. chirurgischer Aortenklappenersatz 47 3.7 Komplikationen der Herzschrittmacherimplantation 48 3.7.1 Akute Komplikationen 49 3.7.2 Chronische Komplikationen 50 3.7.3 Komplikationen im Fall-Kontroll-Design 50 3.7.3 Morbidität und Mortalität 51 3.8 Auswertung Anamnestischer Daten 52 4 Diskussion 53 4.1 Studiendesign und Stichprobenumfang 53 4.2 Alters- und Geschlechterverteilung 54 4.3 Ergebnisse 56 4.3.1 Schrittmacherabhängigkeit in der Langzeitbeobachtung 56 4.3.1.1 Definition von Schrittmacherabhängigkeit 58 4.3.2 Prädiktoren für Langzeitabhängigkeit 60 4.2.3 Die Rolle des Zeitpunkts der Herzschrittmacherimplantation 61 4.3.5 Komplikationen der Herzschrittmacherimplantation 63 4.3.5.1 Gesamtkohorte 63 4.3.5.2 Fall-Kontroll-Design 64 4.3.5.3 Der Schrittmacher als Morbiditäts- und Mortalitätsfaktor 65 4.4 Limitationen dieser Studie 66 5 Schlussfolgerungen 68 6 Zusammenfassung 70 7 Summary 72 Literaturverzeichnis 74 Tabellenverzeichnis 84 Abbildungsverzeichnis 85 Anhang 87 Case Report Form 87 Danksagungen 93 Erklärungen zur Eröffnung des Promotionsverfahrens 94 Einhaltung der gesetzlichen Regeln 95 / Background: Conduction disturbances with a need for pacemaker (PM) implantation are common after valve surgery. However, they may resolve and patients may regain their own rhythm without the need for permanent pacing. Little evidence is available on the actual rate of long-term PM dependency and its predictors. Objective: This study was conducted to find out how many and which patients with permanent PM implantation after cardiac surgery are still PM-dependent in long-term follow-up. Additionally, we wanted to identify predictors for long-term dependency or independency, with morbidity and mortality related to the permanent system also being examined. Methods: We analyzed 142 patients undergoing PM implantation after valve surgery/intervention between 2011 and 2016. The follow-up was longitudinal. At time of analysis, 62.7% (n=89) were lost to follow-up, of which 29.6% (n=42) had died. PM interrogation was performed on 37.3% (n=53) at a median of 52 months (range: 8-87 months), 3.5% (n=5) had died. The primary endpoint was PM dependency at follow-up. We applied the case-control design and divided the population into cases (PM dependent) and controls (PM independent). A univariate analysis and a multivariate logistic regression analysis were performed to identify predictors of long-term PM dependency. Secondary endpoints were morbidity and mortality due to the PM. Results: Of the 142 included patients, the mean age was 73 years (standard deviation (SD) 3.5 years, range: 33 – 93 years), 41.5% (n=59) were female. An aortic valve replacement was given to 79.5% (n=113), of which 50.4% (n=57) received open surgery and 49.6% (n=56) a TAVR. Other types of procedures performed were: mitral valve replacement on 12.7% (n=18) and repair on 10.6% (n=15), tricuspid valve replacement on 2.1% (n=3) and repair on 7% (n=10). Valve surgery was combined in 12% (n=17), additional coronary artery bypass grafting was performed in 25.4% (n=36) and ablation in 16.2% (n=23). Indications for PM were: sick-sinus-syndrome (12%, n=17); bradyarrhythmia (13.4%, n=19); asystole without escape rhythm (4.9%, n=7); complete right bundle branch block (0.7%, n=1); atrioventricular conduction disorders, such as: intermittent atrioventricular block (4.9%, n=7), 1° atrioventricular block (0.7%, n=1), 2° atrioventricular block (5.6%, n=8) and total atrioventricular block (63.4%, n=90). More than one indication showed in 8.5% (n=12) of patients. Single-chamber PMs were implanted in 28.9% (n=41) and dual-chamber PMs in 71.1% (n=101). Immediately after implantation, 29.6% (n=42) were PM dependent and 60.5% (n=86) were not continuously paced. In 9.9% (n=14) the immediately postoperative stimulation portion could not be clearly determined. After one year (mean: 12 months, SD 3 months; range: 7 - 17 months), 45.5% (n=10) of 22 patients were PM-dependent, 50% (n=11) were PM-independent and 4.2% (n=1) with unclear status. In the long-term follow-up, 52.8% (n=28) of 53 patients were PM-dependent and 47.2% (n=25) PM-independent. Comparing PM-dependent and PM-independent, open surgical aortic valve replacement (OR 3.8; 95% CI 1.0 - 13.9; p=0.043) and complete atrioventricular block (OR 4.6; 95% CI 1.2 - 18.4; p=0.03) were independent predictors of long-term dependence. There was no difference between cases (mean: 6.2 days, SD 4.6 days) and controls (mean: 6.1 days, SD 3.1 days) regarding the timing of implantation (p=0.42). Surgical aortic valve replacement and TAVR showed no difference in PM dependence at follow-up (TAVR: 63.6%; n=7 vs. surgical AVR 64.0%; n=16; p=1.00). 16.2% (n=23) of the patients had at least one complication. Reoperations were performed in 12% of cases. Of these, 58.8% were revisions due to complications (90% relating to the lead), and during one intervention the patient died. An upgrade to the CRT or ICD system was necessary for 11.8%. And in 29.4% of cases, the PM had to be changed during the follow-up period due to depletion of the aggregate. PM-related mortality was 1.4%. Conclusions: Nearly half of patients followed-up after valve surgery were no longer PM dependent. Surprisingly, the timing of PM implantation after valve surgery was not associated with long-term PM dependency. Total AV Block and conventional AVR were associated with long-term PM dependency. Our study provides the first important directions on how to deal with PM dependency after heart surgery; but prospective, randomized clinical trials must follow.:Abkürzungsverzeichnis 6 1 Einleitung 9 1.1 Schrittmacherimplantationen nach herzchirurgischen Eingriffen 9 1.1.1 Datenlage 9 1.1.2 Ätiologie der Reizleitungsstörungen nach Klappenoperationen 11 1.1.3 Anatomische Lage der Klappen zum Reizleitungssystem des Herzens 13 1.2 Der Zeitpunkt der Implantation 15 1.3 Indikationen für die Herzschrittmacherimplantation nach herzchirurgischen Eingriffen 17 1.3.1 AV-Blockierungen 17 1.3.2 Sinusknotensyndrom 19 1.3.3 Bradyarrhythmie bei Vorhofflimmern 19 1.4 Systemwahl und Kodierung 20 1.5 Komplikationen 22 1.5.1 Datenlage 22 1.5.2 Einteilung von Komplikationen 24 1.5.3 Morbidität und Mortalität 26 1.5.4 Resultierende Belastungen auf das Gesundheitssystem 28 1.6 Fragestellung 29 2 Material und Methodik 30 2.1 Studiendesign und Patienten 30 2.2 Datenerhebung 31 2.3 Primäre Endpunkte 31 2.4 Sekundäre Endpunkte 32 2.5 Zuordnung zur Fall- und Kontroll-Gruppe 32 2.6 Statistische Analysen 34 3 Ergebnisse 35 3.1 Allgemeines 35 3.1.1 Demografische Daten der Gruppen 35 3.1.1.1 Ausgangspopulation 35 3.1.1.2 Fall-Kontroll-Gruppen 36 3.1.2 Herzchirurgischer Eingriff 36 3.1.3 Indikationen für die Herzschrittmacherimplantation und Schrittmachertyp 39 3.2 Schrittmacherabhängigkeit in der Langzeitbeobachtung 41 3.2.1 Schrittmacherabfragen nach Implantation 41 3.2.2 Schrittmacherabfragen nach einem Jahr 41 3.2.3 Schrittmacherabfragen im Langzeitverlauf 42 3.4 Prädiktoren für Langzeitabhängigkeit in dieser Studie im Fall-Kontroll-Design 43 3.4.1 Vorerkrankungen und vorhergehende Eingriffe am Herzen 43 3.4.2 Klappenoperation und Herzschrittmacherimplantation 45 3.5 Die Rolle des Zeitpunkts der Herzschrittmacherimplantation 47 3.6 TAVI vs. chirurgischer Aortenklappenersatz 47 3.7 Komplikationen der Herzschrittmacherimplantation 48 3.7.1 Akute Komplikationen 49 3.7.2 Chronische Komplikationen 50 3.7.3 Komplikationen im Fall-Kontroll-Design 50 3.7.3 Morbidität und Mortalität 51 3.8 Auswertung Anamnestischer Daten 52 4 Diskussion 53 4.1 Studiendesign und Stichprobenumfang 53 4.2 Alters- und Geschlechterverteilung 54 4.3 Ergebnisse 56 4.3.1 Schrittmacherabhängigkeit in der Langzeitbeobachtung 56 4.3.1.1 Definition von Schrittmacherabhängigkeit 58 4.3.2 Prädiktoren für Langzeitabhängigkeit 60 4.2.3 Die Rolle des Zeitpunkts der Herzschrittmacherimplantation 61 4.3.5 Komplikationen der Herzschrittmacherimplantation 63 4.3.5.1 Gesamtkohorte 63 4.3.5.2 Fall-Kontroll-Design 64 4.3.5.3 Der Schrittmacher als Morbiditäts- und Mortalitätsfaktor 65 4.4 Limitationen dieser Studie 66 5 Schlussfolgerungen 68 6 Zusammenfassung 70 7 Summary 72 Literaturverzeichnis 74 Tabellenverzeichnis 84 Abbildungsverzeichnis 85 Anhang 87 Case Report Form 87 Danksagungen 93 Erklärungen zur Eröffnung des Promotionsverfahrens 94 Einhaltung der gesetzlichen Regeln 95

Mikroprozessorgesteuerte Implantate haben sich in zahlreichen Bereichen der Medizin etabliert. Physiologische, korpereigene Parameter werden erfasst, abgespeichert und konnen durch Telemetriesysteme weitergeleitet werden. Zusatzlich stehen Therapieoptionen zur Verfugung. Dazu zahlen Neurostimulatoren, welche im Bereich der Schmerztherapie und des fortgeschrittenen Morbus Parkinson erfolgreich angewendet werden ebenso wie Systeme zur Medikamentenapplikation. Beispielhaft hat sich die Entwicklung aktiver Implantate jedoch im Bereich der Herzschrittmacher- und Defibrillatortherapie vollzogen. Die vorliegende Arbeit beschaftigt sich mit der Erforschung physiologischer kardialer Parameter und ihrer Erfassung mit Hilfe von implantierbaren Sensoren. Dabei werden grundlegende technische Aspekte, die spezielle Sensorik zur Erfassung verschiedener Parameter und die Signalverarbeitung dargestellt. Es werden die bereits heute vielfaltigen Moglichkeiten implantierbarer kardialer Monitoringsysteme diskutiert. Neue Moglichkeiten wie das Monitoring ischamischer Ereignisse werden eroffnet. / Mikroprocessor controlled implantable systems are standard in many medical specialities. Physiological parameters can be recorded, stored and transfered via telemetry systems. In addition different therapeutic options are available: neurostimulation to treat patients with refractory pain and morbus parkinson, drug pumps for infusion of insulin etc.. Cardiac pacemakers and implantable cardioverter defibrillators were the driving force in the development of implantable sensors. We investigated different physiological cardiac parameters via implantable sensors. In this paper we discuss basic technical aspects, sensors, signal conditioning and signal analysis. The spectrum of available implantable sensors is shown. New options like the monitoring of transient myocardial ischemia are presented.

Ziel der Untersuchung war die Ermittlung der Prävalenz schlafbezogener Atmungsstörungen (SBAS) in einer Gruppe von Herzschrittmacherpatienten. Durch Gegenüberstellung mit der in der Literatur angegebenen Prävalenz SBAS in vergleichbaren Patientengruppen ohne Herzschrittmacher sollte eine Aussage über einen möglichen Zusammenhang zwischen SBAS und schrittmacherbedürftigen Herzrhythmusstörungen getroffen werden. Dieser Zusammenhang könnte indirekt über die bekannte Koinzidenz zwischen SBAS und arterieller Hypertonie bzw. KHK bestehen. Es wurden 192 Patienten (100 Männer, 92 Frauen) der Rhythmussprechstunde des Universitätsklinikums Charité in Berlin mit einem Durchschnittsalter von 62,2 +/- 12,2 Jahren ambulant für eine Nacht untersucht. Zum Einsatz kam das tragbare Schlafapnoe-Monitoring-Gerät MESAM IV. Schlafbezogene Atmungsstörungen lagen dann vor, wenn der respiratorische Gesamtindex (RDI = respiratory disturbance index) als Summe der Apnoen und Hypopnoen pro Stunde Schlaf größer oder gleich 10 war. Anhand des RDI erfolgte eine Einteilung der Patienten in Diagnosegruppen: Gruppe A (RDI < 5, kein Vorliegen SBAS), Gruppe B (RDI >= 5 und < 10, Grenzbefund) und Gruppe C (RDI >= 10, Vorliegen SBAS). Ergebnisse (Gesamtkollektiv / Männer / Frauen): Gruppe A: 100 / 44 / 56 Patienten (52,1 / 44,0 / 60,9 %) Gruppe B: 30 / 16 / 14 Patienten (15,6 / 16,0 / 15,2 %) Gruppe C: 62 / 40 / 22 Patienten (32,3 / 40,0 / 23,9 %). Signifikant häufiger wurden SBAS (Gruppe C) bei Männern als bei Frauen nachgewiesen. Ebenso liegen das Durchschnittsalter (Gruppe A: 58,5 +/- 14,5 Jahre, Gruppe C 67,3 +/- 6,8 Jahre) sowie der durchschnittliche Body-Mass-Index (Gruppe A: 24,8 +/- 3,4 kg/m2, Gruppe C 27,1 +/- 3,3 kg/m2) bei Patienten mit SBAS signifikant höher als bei Patienten ohne SBAS. Patienten mit unterschiedlichen, der Schrittmacherimplantation zugrundeliegenden, Herzerkrankungen (z. B. Sick-Sinus-Syndrom, AV-Block, Bradyarrhythmia absoluta) wiesen keine signifikanten Differenzen in der Häufigkeit SBAS auf. Gleichermaßen konnte das Vorliegen zusätzlicher kardiovaskulärer Erkrankungen und Risikofaktoren (z. B. KHK, arterielle Hypertonie, Rauchen) nicht als Einflußfaktor für das gehäufte Auftreten SBAS nachgewiesen werden. Angaben zur Prävalenz SBAS in der Literatur schwanken für die entsprechende Altersgruppe von Patienten ohne Herzschrittmacher zwischen 24 % und 73 %. Die für die Herzschrittmacherpatienten ermittelte Prävalenz der SBAS mit 32,3 % liegt innerhalb dieser großen Spannbreite. Die Untersuchungsergebnisse ergaben daher keinen Zusammenhang zwischen SBAS und schrittmacherbedürftigen Herzrhythmusstörungen. Auch konnte kein Unterschied im Auftreten SBAS in Abhängigkeit von der Art der Herzrhythmusstörung nachgewiesen werden. Weiterführende Untersuchungen (z. B. in Form einer Fall-Kontroll-Studie) erscheinen notwendig. / The study was aimed to determine prevalence of sleep-related respiratory disturbances (SRRD) in a group of pacemaker patients. It was investigated if SRRD are more prevalent in pacemaker patients compared to corresponding patients without pacemaker. This question was raised in background of the wellknown coincidence of SRRD and arterial hypertension respectively coronary heart disease. References about the prevalence of SRRD in corresponding elderly people served as standard of comparison. 192 hospital outpatients (100 men and 92 women) from rhythmological ambulance of university hospital "Charité" in Berlin were randomly selected and examined for one night by means of MESAM IV device, a Non-laboratory-monitoring-system". The mean age of these patients was 62,2 +/- 12,2 years. A respiratory disturbance index (RDI; the sum of apneas and hypopneas per hour of sleep) equal or greater than 10 was laid down for the existence of SRRD. The RDI built the basis for dividing the patients into three groups: Group A (RDI < 5, no SRRD), Group B (RDI >= 5 and < 10, borderline SRRD) an Group C (RDI >= 10, SRRD). Results (all patients / men / women): Group A: 100 / 44 / 56 patients (52,1 / 44,0 / 60,9 %) Group B: 30 / 16 / 14 patients (15,6 / 16,0 / 15,2 %) Group C: 62 / 40 / 22 patients (32,3 / 40,0 / 23,9 %). Significant differences occured in the frequency of SRRD (Group C) between men and women. Apart from that the mean age (Group A: 58,5 +/- 14,5 years, Group C: 67,3 +/- 6,8 years) as well as the Body-Mass-Index (Group A: 24,8 +/- 3,4 kg/m2, Group C: 27,1 +/. 3,3 kg/m2) were significantly higher in patients with SRRD than in patients without SRRD. No significant differences in the frequency of SRRD could be demonstrated in dependence on underlying rhythm disturbances (e. g. Sick-Sinus-Syndrom, atrioventricular block, Bradyarrhythmia absoluta). In the same manner no evidences regarding significant influences of additionally existing cardiovascular diseases or risk factors (e. g. coronary heart disease, arterial hypertension, smoking) on the appearance of SRRD were shown. References about the prevalence of SRRD in corresponding elderly people without pacemaker vary from 24 % to 73 %. The prevalence of SRRD in pacemaker patients (32,3 %) fits right in the frame of this great variety. A more frequent appearance of SRRD in patients with pacemaker than in patients without could not be proved. Equally, the underlying rhythm disturbance has apparently no correlation to SRRD. Extended studies are necessary.