Automatic implantable cardioverter-defibrillators (AICDs), pacemaker

Automatic implantable cardioverter-defibrillators (AICDs), pacemaker

ลักษณะทั่วไปของ pacemaker

• Pacemaker ประกอบด้วย electrical pulse generating device และ lead system ทำหน้าที่ sense intrinsic cardiac signals และทำการ delivery pulse; เครื่องมีน้ำหนักประมาณ 30 g และอายุการใช้งาน 7-12 ปี
• เครื่องจะตั้งโปรแกรม rate ไว้โดยปกติ คือ 60-80/min เครื่องจะจับสัญญานของ P wave หรือ QRS complexes โดยแยกจาก T wave และ external interfering signals; ดูคำอธิบายพื้นฐานที่ clip ด้านล่าง

• สามารถแบ่งประเภทของ pacemaker ด้วย NBG code ประกอบด้วย 5 ตัวอักษร (standard pacemaker จะไม่มี antitachycardia function [มีใน AICD] โดยปกติจะใช้แค่ 3 ตัวอักษรแรกเท่านั้นในการอธิบายชนิดของ pacemaker เช่น VVI, DDD) ได้แก่
1. (I) chamber paced: 0-none, A-atrium, V-ventricle, D-dual
2. (II) chamber sensed: 0-none, A-atrium, V-ventricle, D-dual
3. (III) response to sensing: 0-none, I-inhibited, T-triggered, D-dual
4. (IV) rate modulation and programmability: 0-none, I-inhibited, M-multiple, C-communicating, R-rate modulation
5. (V) antitachycardia features: 0-none, P-antitachycardia pacing, S-shock, D-dual

• Pacemaker จะมี pulse generator อยู่ที่ left upper chest และ leads จะเข้าไปใน central venous system ทาง subclavian หรือ cephalic vein และ terminal electrode จะอยู่ที่ right atrium หรือ right ventricle (single-chamber pacemaker) หรืออยู่ทั้ง right ventricle และ right atrium (dual-chamber pacemaker) หรือมี left ventricular lead (ใน coronary sinus หรือ epicardium) เพิ่มเข้ามา (biventricular pacemaker หรือ cardiac resynchronization pacing [CRT]) ดูคำอธิบายใน clip เพิ่มเติม

**CRT จะใช้ในรายที่มี delay ventricular conduction [มักมี LBBB] ทำให้ pattern ของ heart pumping ผิดปกติ [electromechanical “dyssynchrony”] ทำให้ CHF แย่ลง)

• Pacemaker จะมี reed (magnet) switch เมื่อวาง magnet เหนือต่อ generator จะไปหยุดการทำงานของ sensing mechanism ทำให้เปลี่ยนจาก demand pacemaker เป็น fixed-rate pacemaker

การวาง magnet; ภาพจาก doczero.net

• Rate modulation (เช่น DDDR, VVIR) เป็น mode ที่เพิ่มขึ้นมาสำหรับผู้ป่วยที่มี chronotropic incompetence (คนที่มี sinus node dysfunction ที่ไม่สามารถเพิ่ม HR ตอบสนองต่อกับ activity) โดยเครื่องจะมี sensor เพื่อปรับ rate เช่น sensor ต่อ motion, minute ventilation, QT interval, temperature, venous oxygen saturation, RV contraction เป็นต้น; hysteresis feature เป็น program ของเครื่องชนิดหนึ่ง คือ เครื่องอาจตั้ง pacing rate ไว้ที่ 70/min แต่เครื่องจะไม่ทำงานถ้า intrinsic rate > 50/min เพื่อป้องกัน overriding slow (เช่น ในกรณีที่ intrinsic rate ช้าลงเป็นปกติในช่วงที่หลับ)

ลักษณะทั่วไปของ AICDs

• AICD ประกอบด้วย sensing electrodes, defibrillation electrodes, และ pulse generator
• AICD จะมี pulse generator อยู่ที่ left upper chest และ leads จะเข้าไปใน central venous system ทาง subclavian, axillary, หรือ cephalic vein ไปอยู่ที่ right ventricle apex (single-chamber) หรืออยู่ทั้ง right ventricle และ right atrium (dual-chamber)
• Single-chamber AICD มี lead เฉพาะใน right ventricle ซึ่งมักจะวินิจฉัย atrial arrhythmia ลำบากทำให้เกิด inappropriate defibrillation ในกรณี atrial tachycardia ได้
• Dual-chamber AICD จะมี lead ใน right atrium และ right ventricle เครื่องจะสามารถแยก ventricular arrhythmia จาก supraventricular arrhythmia หรือ sinus tachycardia ได้ดีขึ้น
• Biventricular AICD หรือ cardiac resynchronization pacing with ICD (CRT-D)
• Tiered approach คือ การทำงานของ AICD โดยจะรวม antitachycardia pacing, low-energy cardioversion, defibrillation, bradycardiac pacing เข้าด้วยกัน เช่น ถ้ามี monomorphic VT rate < 200/min เครื่องจะ overdrive pacing (antitachycardia pacing) จะสามารถ terminate ได้ ~90% โดยที่ผู้ป่วยอาจจะไม่รู้สึก ถ้าไม่สำเร็จเครื่องจะทำ low-energy cardioversion (< 5 J) มักจะได้ผลถ้า ventricular rate 150-240/min ถ้าไม่สำเร็จจะตามด้วย high-energy defibrillation ต่อไป

ข้อบ่งชี้

• Pacemaker เช่น sinus node หรือ AV node dysfunction, high-grade AV block, chronic bifascicular block, hypersensitivity carotid sinus syndrome (neurocardiogenic syncope), sustained pause-dependent VT
• AICD เช่น LVEF < 30-40% จาก previous MI (> 40 วัน), nonischemic DCM ที่ LVEF < 30-35%, เคยมี ventricular arrhythmias + เสี่ยงต่อการเกิดซ้ำ (low EF, previous MI, DCM, HOCM, Brugada’s syndrome, congenital heart disease)  
• Cardiac resynchronization therapy (CRT) ใน severe diastolic dysfunction + LVEF < 35% มักจะมี low-grade AV blocks + LBBB

การตอบสนองต่อ magnet

• Pacemaker ส่วนใหญ่เมื่อวาง magnet บริษัทผู้ผลิตจะตั้งให้ตอบสนองเป็น asynchronous baseline pacing rate ประมาณ 70/min (V00 ใน single-chamber และ D00 ใน dual-chamber pacemaker) เมื่อ battery เริ่มเสื่อมจะทำให้ rate ที่ตั้งไว้ลดลง
• AICD การวาง magnet จะทำให้เกิด disable tachyarrhythmia intervention ซึ่งควรทำ ECG ก่อนและหลังเพื่อเปรียบเทียบ ซึ่งในแต่ละ model อาจตอบสนองต่างกันบ้าง และเสียงสัญญาณอาจไม่เหมือนกัน ตัวอย่างวิธีการ ได้แก่ ให้วาง magnet บนเครื่องตรงมุมที่มี lead connection (มักเป็นมุมบนขวาของเครื่อง) จะได้ยินเสียง beep tone ตาม QRS complex เมื่อวางทิ้งไว้ 30 วินาทีจะได้ยินเสียง beep ยาว แสดงว่า AICD ถูก inactivated แล้วให้เอา magnet ออกได้ (แต่ไม่มีผลกับ pacing function) เมื่อต้องการ reactivate ให้เอา magnet วางนาน 30 วินาทีจะได้ยินเสียง beep ยาวเปลี่ยนเป็น intermittent beeping

การประเมินผู้ป่วยที่ใส่ pacemaker และ AICDs

ซักประวัติ

• ผู้ป่วยที่ใส่เครื่อง AICDs มักมาเพราะเครื่อง discharge จะรู้สึกถูกเหมือนถูกต่อย อาจทำให้บางคนอยู่ด้วยความกลัวเมื่อเคยผ่านประสบการณ์นั้นมาก่อน ให้ถามจำนวนครั้งที่ discharge และอาการร่วม เช่น แน่นหน้าอก หายใจเหนื่อย เวียนศีรษะ ใจสั่น เป็นลม ขาบวม (CHF, DVT) และถามอาการทั่วไป (เช่น ไข้ หนาวสั่น คลื่นไส้ อาเจียน) ประวัติยา ชนิดของเครื่อง (ส่วนใหญ่จะมี ID card ที่บอกบริษัท รายละเอียดเครื่อง และเบอร์ติดต่อฉุกเฉิน) และประวัติในอดีต

ตรวจร่างกาย

• ประเมิน ABCD หา murmur, pericardial friction rubs, และ pulmonary effusion
• ตรวจผิวหนังตรงตำแหน่งเครื่อง คลำดู lead ผิดปกติ? และตรวจขา (edema, erythema)

Radiography

• CXR ดู location ของ pulse generator และ lead หาว่ามี fracture หรือ displacement หรือไม่; การทำ overpenetrated CXR สามารถมองเห็น radiopaque marker ของ model type ได้

CXR เห็น pacemaker และ normal position ของ lead ใน right atrium และ right ventricle; ภาพจาก wikipedia

CXR เห็น ICD generator ที่ upper left chest และ ICD lead ใน right ventricle; ภาพจาก wikipedia

cardiac resynchronization device เห็น right atrium lead, right ventricle lead, และ coronary sinus lead ซึ่งเครื่องจะมีขนาดใหญ่กว่าเป็นทั้ง pacemaker และ cardioverter-defibrillator; ภาพจาก wikipedia

ECG

• ECG ดู pacing, ectopy, ST หรือ T wave abnormality และเปรียบเทียบ ECG
• ถ้าเพิ่ง shock มาใหม่ๆอาจมี transient ECG change ได้ ให้รอหลายๆนาทีแล้วทำ ECG ซ้ำใหม่

CPR ใน pacemaker และ AICDs

• ถ้า AICD shock ขัดขวางการ CPR หรือเป็น SVT ให้ deactivate AICD โดยวาง magnet
• สามารถทำ external cardiac defibrillation ได้ตามปกติ อาจติด pads แบบ anterior-posterior แนะนำให้ paddles/pads อยู่ห่างจากเครื่อง 10 ซม. แนะนำ biphasic cardioverter-defibrillator และใช้พลังงานน้อยที่สุดที่แนะนำ หลังจาก resuscitation สำเร็จแล้วให้ตรวจสอบการทำงานของ pacemaker หรือ AICDs
• อาจจำเป็นต้องให้ antiarrhythmic สำหรับ resistant malignant rhythm (AICDs shock แล้วไม่หาย) ยาที่แนะนำคือ amiodarone

ภาวะแทรกซ้อนของ pacemaker

ได้แก่ failure to pace, failure to sense, failure to capture, inappropriate pacemaker rate (runaway pacemaker), และอื่นๆ เช่น infection, lead displacement (cardiac perforation, tamponade, pericarditis, vascular perforation), vascular complication (thrombosis, SVC syndrome), psychiatric (anxiety, panic)

Pacemaker output failure

• ECG ไม่พบ pacemaker spike อาจเกิดจาก battery failure, pacer lead fracture หรือ loss of insulation, oversensing, lead disconnection, หรือใน dual-chamber pacer ที่ ventricular sensor ไปรับ sensing จาก pacemaker’s atrial signal (crosstalk)
• ถ้ามี symptomatic bradycardia ให้รักษาตาม ACLS ให้ medication, transcutaneous pacemaker หลังจากนั้นให้หาสาเหตุ ทำ ECG, portable CXR, ดู type และ model ของ pacemaker และ consult cardiologist

Failure to capture

• ECG จะเห็น pacemaker spike แต่บางตัวไม่ตามด้วย atrial หรือ ventricular complex เกิดได้จากหลายสาเหตุ เช่น lead insulation deterioration, lead fracture/dislodgement, electrolyte disturbances (hyperkalemia, hypocalcemia), acid-base disturbance, myocardial damage (ตรง pacer lead’s tip), pulse generator dysfunction, medication (flecainide, class I antiarrhythmic)

Failure to sense

• Oversensing คือ การที่มี extrinsic electrical signals (skeletal muscle, electromagnetic interference [EMI]) ทำให้เครื่องเข้าใจว่าเป็น intrinsic cardiac signals จึงทำให้เครื่องไม่ทำงาน ถ้ามีอาการให้วาง magnet จะทำให้เครื่องเปลี่ยนเป็น fixed mode แล้ว consult cardiologist

• Undersensing เกิดจาก pacemaker lead damage หรือ dislodgement, MI, direct cardiac trauma, power source failure ให้การรักษาเช่นเดียวกัน

Runaway pacemaker syndrome

• เกิดใน pacemaker รุ่นเก่า พบในช่วงที่ battery ใกล้หมดอายุ หรือ pulse generator เสียหาย (direct impact หรือ radiation) ทำให้เกิด tachycardia rate 300-400/min การวาง magnet มักไม่ได้ผล ถ้าอาการไม่คงที่จำเป็นต้อง disconnect จาก pulse generator (dissect จนถึงเครื่องแล้วตัด lead)

Pacemaker-mediated tachycardia

เกิดได้จาก 3 สาเหตุ ได้แก่

• 1) Endless loop syndrome เกิดจาก lead ใน dual-chamber pacemaker ทำตัวเป็น anterograde หรือ retrograde conduction อาจทำให้คนที่มี CAD เกิด coronary ischemia ได้ ในรายที่ไม่ stable ให้วาง magnet เพื่อหยุด แล้วทำการ reprogramming ใหม่
• 2) มี intrinsic atrial tachycardia ใน dual-chamber pacemaker (A-sense, V-pace) ทำให้เครื่อง discharge พลังงานเพื่อให้เกิด ventricular pacing ตาม atrium sense ที่ได้รับ เท่ากับ maximum preprogrammed ventricular rate (ดู clip อธิบายด้านบน DDD-tracking mode) แก้ไขโดยหยุด atrial tachycardia
• 3) AICD ที่มี backup antibradycardia แล้วมี ectopic ventricular stimulus ในช่วง intrinsic ventricular depolarization cycle หลังเกิด sudden pause แล้วกระตุ้นให้เกิด ventricular tachyarrhythmia

Acute myocardial infraction

• ECG ของคนที่ on pacemaker จะเป็น LBBB pattern การวินิจฉัย AMI (ECG criteria) ให้ใช้ Sgarbossa criteria ได้แก่ discordant STE > 5 mm, concordant STE > 1 mm, STD > 1 mm ใน precordial leads V1-V3

AICDs malfunctions

• Inappropriate AICDs-delivered shocks (> 3 shocks ใน 24 ชั่วโมง) พบได้ประมาณ 20-25% ส่วนใหญ่เกิดจาก atrial arrhythmias, sinus tachycardia, nonsustained VT, lead fracture หรือ EMI, electrical storm ให้วาง magnet เพื่อ inactivated เครื่อง; shock ที่เกิดขึ้นซ้ำๆในทุก 2-3 นาทีมักเป็น appropriate shock ซึ่งเกิดจาก recurring VT
• ถ้า AICD discharge ในขณะที่มี chest pain มักเกิดจาก MI-induced tachyarrhythmias (แต่ต้องดูสาเหตุอื่นๆด้วย เช่น hypokalemia, hypomagnesemia, drug-induced) แต่ให้ระวังในการแปลผล ECG เพราะอาจมี STD หรือ STE เกิดขึ้นหลัง shock ทันทีได้
• บางครั้ง AICD ไม่ทำงาน ในขณะที่มี sustained VT หรือ fibrillation ซึ่งอาจเกิดจาก arrhythmia rate ช้ากว่าที่ตั้งโปรแกรมไว้ (มักเกิดจากการให้ยารักษาร่วมด้วย) ถ้าอาการคงที่ให้ consult cardiologist เพื่อ interrogate pacer แต่ถ้าไม่ได้ผลหรืออาการไม่คงที่ให้รักษาด้วยยา เช่น procainamide หรือ amiodarone

 “Twiddler’s syndrome”

• พบในคนที่ชอบขยับเครื่องที่ฝังอยู่ใต้ผิวหนังไปมาทำให้สายบิด เลื่อน และหลุดได้ อาจกระตุ้นให้เกิด cardiac arrhythmia หรือ local complication ได้

A, normal. B, twiddler syndrome. C, reel syndrome. D, ratchet syndrome.; ภาพจาก revespcardiol.org

Electromagnetic interference

• อุปกรณ์ที่ต้องหลีกเลี่ยง เพราะรบกวนการทำงาน ได้แก่ electrolysis, MRI, jackhammers
• มือถือควรอยู่ห่างจาก pacemaker หรือ AICDs > 6 นิ้ว เวลาใช้ควรถือฝั่งตรงข้ามกับตัวเครื่อง
• ไม่ควรอยู่บริเวณ theft detection area หรือ airport metal detector เป็นเวลานาน

Disposition criteria

• ในรายที่มี AICDs discharge ครั้งเดียว โดยที่ไม่มีอาการอื่นๆร่วมด้วย เช่น แน่นหน้าอก เหนื่อย เวียนศีรษะ สามารถ D/C และ F/U รอ interrogation ได้ภายใน 1-2 วัน
• ถ้ามีการ shocks เกิดขึ้นหลายครั้ง หรือมีอาการร่วมควร admit และเรียกบริษัทมาตรวจสอบเครื่อง AICDs โดยใช้ AICD-interrogating device
• ในปัจจุบันมี home monitoring ทำให้ผู้ป่วยสามารถตรวจสอบการทำงานของ AICDs ด้วยตนเองจากที่บ้านได้

Ref: Robert Clinical Procedure