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Anatomische Diagnostik - elektrophysiologische Untersuchung (EPU)

Die elektrophysiologische Untersuchung (EPU) ist ein minimalinvasives gemischt bildgebend-elektrisches Verfahren der Kardiologie. Sie ermöglicht die Diagnostik, Lokalisation und Therapie eines für eine Arrhythmie relevanten Myokardareals. 

Arrhythmien können durch dysfunktionale Areale des Arbeitsmyokards hervorgerufen werden. Die lokale Destruktion dieser Bereiche mit Kälte oder Hitze (Ablation) kann die Arrhythmie beseitigen.

Andere Ursachen für Arrhythmien (angeborene Ionenkanalerkrankungen u.a.) können damit differentialdiagnostisch besser eingeordnet werden, zudem kann mit der EPU eine Ausschlussdiagnostik erfolgen.

Kurzfakten zu Elektrophysiologischen Untersuchungen
Einsatzgebiet Diagnostik, Lokalisation und Therapie von Herzrhythmusstörungen
Sinusknoten-erholungszeit Ermittlung der Funktion des Sinusknotens (Zykluslänge)
Programmierte Vorhofstimulation Zur Beurteilung der atrialen Refraktärzeit und der atrioventrikulären Überleitung
Programmierte Ventrikel-stimulation

Zur Messung der Refraktärzeiten und der Überleitungen von Ventrikeln in den Vorhof

Überprüfung der Auslösbarkeit von ventrikulären Arrhythmien

Katheterablation Therapie von Tachykardien mittels Hochfrequenzstrom und Temperaturen über 50°C

Prinzip und Techniken 

Voraussetzung für die EPU ist die Möglichkeit einer kontinuierlichen Registrierung sowohl eines oberflächlichen EKG wie auch eines intrakardial abgeleiteten EKG. 

Über einen venösen Zugang, meist der Vena femoralis, wird ein Elektrodenkatheter im rechten oberen Vorhof, im Bereich des His-Bündels oder des rechtsventrikulären Ausflusstraktes platziert.

Das weitere Vorgehen hängt dann von der Fragestellung ab. Im Rahmen des Mappings sowie von Ablationen werden ggf. weitere Katheter benötigt und diese in weiteren Bereichen des Herzens platziert. Heutzutage kommen für das Mapping meist computergestützte Verfahren zur Anwendung, bei welchen die Atrien oder die Ventrikel durch das “Abtasten” der Katheter von innen dreidimensional dargestellt werden. Dadurch können Größe und Anatomie der Herzräume dargestellt werden; des Weiteren lassen sich Ablations- und Stimulationsverfahren besser planen.

Die Katheter können während des Eingriffs ohne den Einsatz von Röntgenstrahlung dargestellt werden; zudem kann ihre räumliche Lage kontrolliert werden. Eine weitere Möglichkeit der Darstellung ist die Fusion eines 3D-Maps mit CT- oder MRT-Bildern. Die Lokalisation kann noch genauer gestaltet werden, wenn Bilddatensätze aus CT- oder MRT-Bildern mit dem vorhandenen Datenmaterial fusioniert werden. Letzteres ist noch nicht sehr verbreitet. Über einen der Katheter wird kontinuierlich das intrakardiale EKG abgeleitet, außerdem erfolgt über einen Katheter die Stimulation (siehe unten). 

Funktion des Sinusknotens

Die Funktion des Sinusknotens kann mithilfe der Messung der Sinusknotenerholungszeit (SKEZ, SNRT = sinus node recovery time) quantifiziert werden. Dabei wird durch schnelle atriale Stimulation die Automatie des Sinusknotens unterdrückt. Im Zuge dessen wird das Intervall zwischen der letzten durch die Stimulation induzierten Vorhoferregung und der ersten vom Sinusknoten induzierten spontanen Erregung des Vorhofes gemessen.

Erfasst wird üblicherweise die korrigierte SKEZ - die Differenz zwischen SKEZ und der spontanen Zykluslänge bei Sinusrhythmus. Sie sollte unterhalb von 550 ms liegen. Ist sie deutlich länger weist das auf eine Erkrankung des Sinusknotens hin, die Sensitivität liegt bei etwa 65%, die Spezifität bei etwa 90%. Eine normale SKEZ schließt eine Erkrankung nicht aus.

Programmierte atriale Stimulation 

Zur Beurteilung der atrialen Refraktärzeit sowie der atrioventrikulären Überleitung wird eine programmierte Vorhofstimulation durchgeführt. Dadurch können auch supraventrikuläre Rhythmusstörungen induziert werden, mit dem Ziel der Diagnose des zugrundeliegenden Mechanismus anhand des intrakardialen EKG.

Atrioventrikuläre Überleitung

Die Überleitung der Impulse im Bereich des AV-Knotens wird einerseits im Spontanrhythmus, andererseits bei atrialer Stimulation beurteilt. Das His-Bündel selbst kann mithilfe eines His-Elektrogramms beurteilt werden.

Das sogenannte AH-Intervall (atrio-hissäres Intervall) repräsentiert die Erregungsleitung zwischen Vorhof und His-Bündel, während das HV-Intervall (hissär-ventrikuläres Intervall) die Erregungsleitung zwischen His-Bündel und ventrikulärem Septum darstellt.

Dabei gilt: je geringer die Zykluslänge, desto eher kommt es zu einer Blockierung der Erregungsleitung oberhalb des His-Bündels, der sogenannte Wenckebach-Punkt. Anders formuliert: Der Wenckebach-Punkt ist das atriale Stimulationsintervall, bei dem ein AV-Block II. Grades proximal des His-Bündels auftritt.

Programmierte Ventrikelstimulation 

Während einer programmierten Stimulation der Ventrikel werden die Refraktärzeiten gemessen, die Überleitung von den Ventrikeln in den Vorhof gemessen sowie die gesteuerte Auslösbarkeit von ventrikulären Arrhythmien überprüft

Das geschieht in der Regel in der rechtsventrikulären Spitze sowie dem rechtsventrikulären Ausflusstrakt. Sofern eine retrograde Erregungsleitung zu den Vorhöfen vorliegt, spricht eine fixe ventrikulo-atriale Zeit für eine akzessorische Leitungsbahn.

Sind bei dem Patienten vor der Untersuchung bereits Tachykardien klinisch apparent geworden (unter Belastung oder sonstiger sympathischer Stimulation), kann während der EPU eine gezielte und gesteuerte Stimulation des Sympathikus mit Katecholaminen erfolgen. Dadurch können Tachykardien, die nicht durch alleinige Stimulation induzierbar sind, ausgelöst werden. Damit induzierte Tachykardien können dann wiederum durch Überstimulation häufig beendet werden.

Videoempfehlung: Herz in situ
Ventrale Ansicht des Herzens in situ.

Katheterablation 

Die Katheterablation ist die kurative Methode der Wahl bei AV-Reentry-Tachykardien, AV-Knoten-Reentry-Tachykardien, Vorhofflattern und supraventrikulären Tachykardien. Bei Vorhofflimmern und ventrikulären Tachykardien kommt die Katheterablation unter anderem dann zum Einsatz, wenn die medikamentöse Therapie (z.B. mit Amiodaron) nicht ausreichend ist.

Dabei wird die Region erfasst (gemappt), die dem Ursprung der Tachykardie entspricht oder maßgeblich Ursprung einer kreisenden Erregung ist. Das kann bereits mit Hilfe eines Ruhe-EKG durch einen erfahrenen Rhythmologen grob erfolgen. Die genaue Lokalisation erfolgt dann mithilfe des intrakardial abgeleiteten EKG, welches an der Spitze des Katheters sitzt. Die Orientierung wird durch radiologische Verfahren unterstützt. 

Die eigentliche Ablation erfolgt mit Hochfrequenzstrom von 350 bis 700 kHz und Temperaturen von > 50°C, sodass es zur irreversiblen Nekrose und langfristigem fibrotischem Umbau des Zielgebietes kommt (Radiofrequenzablation (RFA)).

Ein Verfahren, welches bei der Ablation von Vorhofflimmern der RFA bezüglich Sicherheit und Erfolg gleichwertig zu sein scheint, ist die Kryoballonablation. Hierbei werden, meist ohne den Einsatz von elektroanatomischem Mapping, die Pulmonalvenen und der linke Vorhof zunächst angiographisch dargestellt. Anschließend wird ein Ballon in eine der Pulmonalvenen vorgeschoben und die umliegenden Areale durch den Effekt von Kälte zerstört. 

Unabhängig von dem gewählten Verfahren wird im linken Herzen eine Heparinisierung vorgenommen, um der Bildung von Thromben und damit der Entstehung von Thrombembolien vorzubeugen.

Die Erfolgsrate der Katheterablationen liegt in Zentren mit hinreichender Erfahrung bei deutlich über 80%. 

Beteiligte anatomische Strukturen 

Die EPU erlaubt die schemenhafte bildgebende Darstellung des Arbeitsmyokards (entweder fluoroskopisch oder durch dreidimensionales Mapping als auch eine funktionelle Darstellung der Strukturen des Erregungsbildungs- und Leitungssystem. Die Gefäße, die Herzklappen oder die Papillarmuskeln werden dabei nicht betrachtet. 

Die EPU ist das einzige Verfahren, bei dem sowohl das Arbeitsmyokard als auch das Erregungsbildungs- und Leitungssystem differenziert betrachtet wird. Kein bildgebendes Verfahren ist in der Lage insbesondere die erregungsbildenden Strukturen darzustellen oder gar zu beurteilen. 

Nachfolgend haben wir dir eine Reihe unserer Lernmaterialien zusammengestellt, die dir die Anatomie und Physiologie des Herzens erklären:

Aussagekraft, Möglichkeiten und Grenzen 

In der EPU kann die Funktionsfähigkeit der Strukturen des Erregungsbildungs- und Leitungssystems live betrachtet und interventionell durch Ablation behandelt werden. Sie ist Goldstandard in der kausalen Therapie von einfachen und komplexen Arrhythmien, sowohl intraatrial, intraventrikulär, als auch atrioventrikulär (akzessorische Leitungsbahnen).

In manchen Ablationszentren werden besonders schwerwiegende Herzrhythmusstörungen (z.B. therapierefraktäre ventrikuläre Tachykardien) nach subxiphoidaler Punktion des epikardialen Raums von “außen” durchgeführt. Der Erfolg einer möglichen Therapie kann vor der tatsächlichen Durchführung einer Ablation getestet werden.

Den Möglichkeiten des Verfahrens stehen eine Reihe von relevanten Limitationen entgegen. Die EPU ist nicht überall verfügbar, in der Regel nur in Unikliniken und Klinikzentren mit kardiologischem Schwerpunkt. Diese wiederum können das Verfahren nur in Abhängigkeit von ihrem Personal zur Verfügung stellen, da die Durchführung einer EPU einen Rhythmologen voraussetzt oder einen kardiologischen Facharzt mit ausreichend rhythmologischer Erfahrung. Die Anzahl der dafür in Frage kommenden Ärzte ist sehr begrenzt.

Weil während der Untersuchung am schlagenden Herzen Herzrhythmusstörungen ggf. induziert werden, muss die volle Palette der notfallmäßigen Versorgung bereits im Herzkatheterlabor zur Verfügung stehen und das Personal darin geschult sein.

Vor- und Nachteile
Vorteile
  • kausale Diagnostik und Therapie einfacher und komplexer Herzrhythmusstörungen in einer einzigen Untersuchung
  • Überprüfung des Therapieerfolges vor Durchführung der irreversiblen Maßnahme der Ablation möglich
  • geringe Komplikationsrate (in Zentren mit routinierter Durchführung und hinreichender Erfahrung)
  • nach Ablation kann bei vielen Herzrhythmusstörungen auf die langfristige Einnahme von antiarrhythmischen Medikamenten verzichtet werden
Nachteile
  • direkte Bindung der Möglichkeit der Untersuchung an das passende Personal
  • ausgebildete Ärzte sind nur in geringer Zahl verfügbar

Insgesamt ist die Rate der Komplikationen gering, wenn sie aber auftreten, können sie schwerwiegend sein. Zunächst können alle Komplikationen auftreten, die typischerweise bei invasiven transvenösen bzw. transarteriellen Eingriffen vorkommen können: Hämatome, Verletzungen oder Thrombosen. Durch die Elektrodenpositionierung oder die Ablation kann es außerdem zur Perforation des Myokards kommen, die mit einem Perikarderguss oder einer Perikardtamponade einhergehen kann. 

Bei bis zu 1% der Patienten kann eine Versorgung mit einem Herzschrittmacher notwendig sein, die infolge einer AV-Blockierung zustande kommt. 
Zudem sind Pulmonalvenenstenosen eine nahezu fast nur bei EPU auftretende Komplikation. In seltenen Fällen können auch thrombembolische Komplikationen oder Ösophagusfisteln Folge einer EPU sein. 

Typische Indikationen

Typischerweise wird bei Patienten eine EPU durchgeführt, bei denen die Rhythmusstörung bereits im Ruhe-EKG erkennbar war.

Zu diesen EKG-Diagnosen zählen:

  • AV-Reentry-Tachykardie
  • AV-Knoten-Reentry-Tachykardien
  • Vorhofflattern
  • supraventrikuläre Tachykardien
  • Vorhofflimmern
  • ventrikuläre Tachykardien
  • Selten: angeborene Ionenkanalerkrankungen (z.B. Brugada-Syndrom)

Allerdings kann in der EPU auch eine Erstdiagnostik einer Rhythmusstörung erfolgen, die weder im Ruhe-EKG, noch im Langzeit-EKG bisher sicher erkannt und zugeordnet werden konnte. Im Rahmen des Mappings kann dann eine erste Einschätzung der möglichen Lokalisation vorgenommen werden und im Zuge der Untersuchung durch testweise Stimulation kann die Rhythmusstörung mit sehr hoher Sicherheit weiter eingegrenzt werden.

Es gibt eine Vielzahl seltener Herzrhythmusstörungen, die nur in der EPU sicher erkannt werden können.

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Quellen anzeigen

Quellen: 

  • Benninghoff, A., Drenkhahn, D. (2003). Anatomie - Band 1 (16. Auflage). München: Urban & Fischer, S. 58 ff.
  • Böcker, W., Denk, H., Heitz, U., et al. (2012). Pathologie (5. Auflage). München: Urban & Fischer, S. 367 f.
  • Aumüller, G., Aust, G., Doll, A., et al. (2010). Duale Reihe – Anatomie (2. Auflage). Stuttgart: Georg Thieme Verlag, S. 520 ff., 534 ff.
  • Erdmann, E. (2011). Klinische Kardiologie (8. Auflage). Heidelberg: Springer-Verlag, S. 78.
  • Herold, G. (2017). Innere Medizin (Auflage 2017). Köln: Gerd Herold, S. 263 ff.
  • Schmidt, R. F., Lang, F., Heckmann, M. (2010). Physiologie des Menschen (31. Auflage). Heidelberg: Springer-Verlag, S. 517 ff., 550 ff.
  • Klinge, R., Pape, H.-C., Silbernagl, S., et al. (2010). Physiologie (6. Auflage). Stuttgart: Georg Thieme Verlag, S. 158 ff., 167 ff.
  • Silbernagl, S., Despopoulos, A. (2007). Taschenatlas Physiologie (7. Auflage). Stuttgart: Georg Thieme Verlag, S. 192. 
  • Siegenthaler, W., Blum, H. E. (2006). Klinische Pathophysiologie (9. Auflage). Stuttgart: Georg Thieme Verlag, S. 580 ff., 628.

Text, Review & Layout:

  • Andreas Rheinländer
  • Tobias Schreiber
  • Nicole Gonzalez
© Sofern nicht anders angegeben, sind alle Inhalte, inklusive der Illustrationen, ausschließliches Eigentum der kenHub GmbH. Sie sind durch deutsches und internationales Urheberrecht geschützt. Alle Rechte vorbehalten.

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