pathophysiological effects of arrhythmias, catheter ablation and sedation

Die Katheterablation ist eine etablierte kurative Therapieoption in der Behandlung von Herzrhythmusstörungen. Die Ablation komplexer Arrhythmien, insbesondere von Vorhofflimmern (VHF) und ischämischer ventrikulärer Tachykardie (VT), nimmt in der heutigen Rhythmologie einen sehr hohen Stellenwert ein. Komplexe Arrhythmien verändern die Hämodynamik und Mikrozirkulation sowohl in der Akutsituation als auch im chronischen Verlauf. Daten aus den letzten Jahren legen eine prognostische Bedeutung von länger dauernden oder immer wiederkehrenden Arrhythmien nahe. So begünstigt beispielsweise VHF kognitive Defizite unabhängig von thrombembolischen Ereignissen. Weiterhin sind rezidivierende VT mit erhöhter Mortalität assoziiert, auch wenn der Patient durch einen implantierbaren Defibrillator vor dem plötzlichen Herztod geschützt ist. Die Bedeutung komplexer Arrhythmien wird in den nächsten Jahren noch zunehmen, da solche Arrhythmien vor allem in höherem Lebensalter vorkommen und ihre Inzidenz aufgrund der demografischen Entwicklung steigen wird. Zudem zeigen komplexe Arrhythmien eine deutlich höhere Rezidivneigung nach medikamentöser oder interventioneller Therapie als nicht-komplexe Arrhythmien. Daten der letzten Jahre zeigen allerdings, dass auch Patienten mit relevanten Ko-Morbiditäten und Patienten in höherem Lebensalter von der Katheterablation profitieren. Ziel der hier vorgelegten Arbeit ist es, pathophysiologische Auswirkungen von komplexen Arrhythmien und komplexen Ablationsprozeduren zu evaluieren, um daraus Konsequenzen für Ablations-, Monitoring- und prozedurale Sedierungsstrategien ziehen zu können. Bezüglich des Vorhofflimmerns konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass die Terminierung von VHF die zerebrale Oxygenierung akut verbessert und dass die unter VHF beschriebenen Perfusionsdefizite binnen weniger Minuten nach Wiederherstellung des Sinusrhythmus reversibel sein können. Demgegenüber fanden sich keine signifikanten Veränderungen des arteriellen Mitteldrucks und der peripher gemessenen arteriellen Sauerstoffsättigung. Die nicht-invasive Messung der zerebralen Oxygenierung ist daher eine vielversprechende diagnostische Option zur Identifizierung von Patienten mit zerebralen Perfusionsdefiziten unter VHF, welche durch das Standardmonitoring nicht erfasst werden. Die Messung der zerebralen Oxygenierung könnte künftig bei der Indikationsstellung zur Rhythmisierung eingesetzt werden. Zudem kann die zerebrale Oxygenierung im periprozeduralen Monitoring der Hirnperfusion unter laufender Arrhythmie wertvolle Informationen über die hämodynamische Situation des Patienten liefern. In weiteren Studien konnten wir zeigen, dass es - trotz signifikanter Veränderungen der Hämodynamik, Mikrozirkulation, Serumelektrolyte und Blutgaszusammensetzung - während komplexer Ablationsprozeduren nicht zu kritischer Hypotonie, Hypoxie oder schweren Gewebeischämien kommt. Arrhythmien oder elektrische Stimulationen, wie sie im Rahmen von komplexen Ablationsprozeduren nötig sind, werden über den Verlauf der Prozedur gut toleriert. Dies konnte nicht nur für ein unselektiertes VHF- Kollektiv, sondern insbesondere auch für ältere Patienten und für Patienten mit VT und eingeschränkter linksventrikulärer Pumpfunktion gezeigt werden. Obwohl komplexe Arrhythmien im langfristigen Verlauf gravierende Folgen haben und in Akutsituationen lebensbedrohlich sein können, werden komplexe Arrhythmien während Ablationsprozeduren über die relativ kurze Prozedurdauer kompensiert. Komplexe Arrhythmien sind hier - unter entsprechendem Monitoring - nicht mit erhöhter Mortalität assoziiert. Weiterhin kommt es auch bei älteren und multimorbiden Patienten nicht zu einer erhöhten Rate an ablationsassoziierten Komplikationen, z. B. durch Volumenüberladung Katheterspülung oder ablationsbedingter Verletzung des Herzmuskels und anliegender Strukturen. Darüber hinaus zeigen die hier vorgelegten Untersuchungen, dass die Katheterablation von VHF und VT in tiefer Sedierung sicher und effektiv durchführbar ist. Es konnte gezeigt werden, dass es unter tiefer Sedierung bei älteren Patienten im Vergleich mit zwei jüngeren Patientengruppen während der Ablation zur Behandlung des VHF nicht signifikant häufiger zu sedierungsassoziierten Komplikationen wie Atemwegskomplikationen, schwerer Hypoxie oder anhaltender Hypotonie kommt. Somit ist die tiefe Sedierung auch in der Gruppe der älteren VHF-Patienten sicher anwendbar. In einer weiteren Studie zu den elektrophysiologischen Effekten von Propofol und Ketamin zeigte Ketamin eine stimulierende Wirkung auf das atriale Myokard, die Herzfrequenz und den arteriellen Blutdruck, ohne dass AV-Knoten oder QT-Dauer relevant beeinflusst wurden. Ketamin kommt somit als Alternative für bestimmte Patientengruppen, z. B. Patienten mit Bradykardie-Tachykardie-Syndrom, bei denen neben der Tachyarrhythmie auch relevante Bradykardien vorliegen, in Betracht. Die Evaluation der Patientenwahrnehmung zeigt eine hohe Zufriedenheit mit der tiefen Sedierung während der Katheterablation von VHF und SVT. Die hier vorgelegten Daten zeigen, dass die Katheterablation komplexer Arrhythmien unter Sedierung trotz signifikanter Änderungen der Hämodynamik, der Blutgaszusammensetzung, der Serumelektrolyte und der elektrischen Leitungseigenschaften des Myokards sicher durchführbar ist. Vor dem Hintergrund der fortschreitenden Entwicklung der Ablationstechniken und des demografischen Wandels ist bei einer künftigen Ausweitung der Ablationsindikationen eine regelmäßige kritische Überprüfung der aktuellen Ablations-, Monitoring- und Sedierungsstrategien geboten. Neuere Technologien wie die Messung der zerebralen Oxygenierung können vor allem bei multimorbiden Patienten und kritischen Situationen wie z. B. VT-Sturm eingesetzt werden.Catheter ablation is an established curative treatment option for the treatment of cardiac arrhythmias. Ablation of complex arrhythmias, namely atrial fibrillation (AF) and ischemic ventricular tachycardia (VT), play a major role in the field of interventional electrophysiology. Complex arrhythmias influence hemodynamics and microcirculation in acute situations as well as in the long term course. Data from epidemiologic studies over the past years suggest a prognostic impact of long lasting or repetitive Arrhythmias, such as AF and non-sustained VT. In particular, an association of AF and cognitive deficits has been shown. Cognitive deficits in AF patients occur independent of thromboembolic events. Furthermore, recurrent VTs are associated with increased mortality even in patients with an implantable cardioverter defibrillator. The incidence of the complex arrhythmias is estimated to be rising during the next years due to the aging population. Furthermore, recurrence of complex arrhythmias after interventional or pharmacological treatment is common. It has been shown over the last years that patient with relevant co-morbidities or elderly patients benefit from catheter ablation of complex arrhythmias. The aim of the studies that are summarized here was to evaluate the pathophysiological effects of complex arrhythmias and complex ablation procedures. A significant increase of cerebral oxygenation after electrical cardioversion of AF was observed. Thus, AF related perfusion deficits can acutely be reversed by termination of AF, while no significant changes in arterial blood pressure or peripheral arterial oxygen saturation were observed. Non-invasive measurement of cerebral oxygenation therefore is a promising tool to identify patient with cerebral oxygenation and perfusion deficit under AF (which are not detected by standard monitoring) and could be used in the stratification of AF patients and during complex ablation procedures. Further studies showed that – despite significant changes in hemodynamics, microcirculation, serum electrolytes and blood gas – during complex ablation procedures events of hypoxia, hypotension or tissue ischemia are rare. This finding was also observed in a collective of VT patients with impaired left ventricular ejection fraction. Despite the observation that complex arrhythmias have prognostic impact in the long term course and can be fatal in acute situations, complex arrhythmias during ablation procedures are well tolerated if adequate monitoring is applied. Furthermore, complex ablation procedures are not associated with increased complications rates due to volume overload or myocardial wall injury in elderly patients. Furthermore, we could show that catheter ablation under deep sedation is safe and feasible. We observed no significant differences in incidence of sedation related complications between elderly patients and patients with impaired left ventricular function compared to younger patients. General incidence of complication rates. A study on the electrophysiologic properties of Propofol and Ketamine in patients undergoing ablation procedures revealed a stimulating effect of Ketamine on atrial myocardial conduction, heart rate and arterial blood pressure. No significant effects on QT duration or AV nodal conduction were observed. Ketamine therefore is an alternative for patients with preexisting bradycardia or hypotension, e. g. patients with bradycardia-tachycardia syndrome. The evaluation of patient satisfaction showed high overall satisfaction with procedural deep sedation during complex ablation procedures. In conclusion, our results show that catheter ablation of complex arrhythmias under sedation is safe and feasible also in elderly patients and in patients with impaired left ventricular ejection fraction despite significant changes of hemodynamics, microcirculation, serum electrolytes and blood gas. Monitoring, sedation and ablation techniques should be re-evaluated in the future and should be adjusted to future patient characteristics, e. g. patients with severe co-morbidities or patients in VT storm. New monitoring-technologies such as cerebral oximetry may be considered to add information on hemodynamic status of these patients