Herzschrittmacher (Pacemaker)

Unter einem Herzschrittmacher (HSM; Schrittmacher, SM) oder Pacemaker (PM) versteht man einen Generator, der bei verschiedenen Herzerkrankungen zum Einsatz kommt, um die zugrunde liegenden Herzrhythmusstörungen zu beheben. Die Aufgaben eines Herzschrittmachers sind Stimulation (Abgabe eines elektrischen Impulses, bei Bedarf) und Wahrnehmung (Sensing) von Eigenaktionen.

Bei Erstimplantation ist der durchschnittliche Schrittmacherpatient ca. 78 Jahre alt; ca. 17 % der Patienten sind jünger als 70 Jahre.

Zielsetzung und Wirkungsweise von Herzschrittmachern

Zielsetzung

• Korrektur von Herzrhythmusstörungen: Herzschrittmacher werden eingesetzt, um verschiedene Arten von Herzrhythmusstörungen zu behandeln, darunter atrioventrikuläre Blockaden, Bradyarrhythmien und Tachyarrhythmien.
• Verbesserung der Lebensqualität: Indem sie einen normalen Herzrhythmus aufrechterhalten oder wiederherstellen, können Herzschrittmacher Symptome wie Schwindel, Müdigkeit und Ohnmacht reduzieren, die mit Herzrhythmusstörungen verbunden sind.
• Prävention von lebensbedrohlichen Komplikationen: Durch die Kontrolle des Herzrhythmus können Herzschrittmacher lebensbedrohliche Zustände wie plötzlichen Herztod oder Herzstillstand verhindern.

Wirkungsweise

• Wahrnehmung (Sensing): Der Herzschrittmacher registriert die natürlichen elektrischen Signale des Herzens, um festzustellen, ob ein Impuls erforderlich ist.
• Entscheidung (Detection): Basierend auf den registrierten Signalen entscheidet der Herzschrittmacher, ob ein elektrischer Impuls abgegeben werden muss, um den normalen Herzrhythmus aufrechtzuerhalten.
• Stimulation: Falls erforderlich, gibt der Herzschrittmacher einen elektrischen Impuls ab, um das Herz zu stimulieren und den normalen Herzrhythmus zu unterstützen.
• Anpassung (Adaptation): Moderne Herzschrittmacher passen sich automatisch an die Bedürfnisse des Patienten an, indem sie die Herzfrequenz entsprechend den körperlichen Aktivitäten und dem Ruhezustand anpassen.

Indikationen (Anwendungsgebiete)

• Atrioventrikulärer Block (AV-Block) – Überleitungsstörungen vom Vorhof (Atrium) auf die Kammer (Ventrikel)
  
  • AV-Block III° (permanent/dauerhaft oder häufig intermittierend/unterbrechend)
  • AV-Block II°, Typ Mobitz
  • Neuromuskuläre Erkrankung + AV-Block II°
  • Adenosin-induzierter AV-Block > 10 Sekunden Dauer (ESC Guidelines: 2b-Indikation)
• Bradyarrhythmie – verlangsamte und unregelmäßige Herzfrequenz
• Bradykarde Herzrhythmusstörungen nach einem Myokardinfarkt (Herzinfarkt)
• Bradykardes Vorhofflimmern (Bradyarrhythmia absoluta)
• Brady-Tachykardie-Syndrom
• Intraventrikulärer Block (Synonyme: IV-Block; faszikulärer Block; Schenkelblock) – Erregungsleitungsstörung des Herzens unterhalb des His-Bündels (lat. fasciculus atrioventricularis) inkl. alternierender Schenkelblock (Wechsel zwischen Rechts- und Linksschenkelblock) unabhängig vom Vorliegen einer Symptomatik (Klasse-I-Indikation, Level of Evidence: C) [4]
• Herzinsuffizienz (Herzschwäche) [2]:
  
  • symptomatische Herzinsuffizienz (NYHA II-III), einer LVEF (linksventrikuläre Ejektionsfraktion/Pumpfunktion) ≤ 35 % (trotz optimaler medikamentöser Therapie), ischämischen Ätiologie (Ursache einer Minderdurchblutung) und mehr als 40 Tage nach akutem Myokardinfarkt (Herzinfarkt)
    
  • symptomatische Herzinsuffizienz (NYHA II-III), einer LVEF ≤ 35 % (trotz optimaler medikamentöser Therapie) und nicht ischämischer Kardiomyopathie (Herzmuskelerkrankung)
    
  • Patienten (AHA-Stadium B und / oder NYHA I) mit ischämischer Kardiomyopathie, einer LVEF ≤ 30 % (trotz optimaler medikamentöser Therapie) und mehr als 40 Tage nach akutem Myokardinfarkt
  • Patienten (AHA-Stadium C und / oder NYHA I) mit einer LVEF ≤ 30 % (trotz optimaler medikamentöser Therapie) und mehr als 40 Tage nach akutem Myokardinfarkt
• Sick-Sinus-Syndrom – Syndrom des kranken Sinusknotens
  • Sick-Sinus-Syndrom, im Allgemeinen
  • Bradykard-tachykarde Sinusknotenerkrankung (I B-Indikation; ESC Guidelines)
• Sinuatrialer Block (SA-Block) – Überleitungsstörungen zwischen dem Sinusknoten und dem Vorhof
• Synkope (kurzzeitige Bewusstlosigkeit) [5]
  • bei einer Ejektionsfraktion > 35 Prozent (IIa-Empfehlung)
  • mit hypertropher Kardiomyopathie (Herzmuskelerkrankung) und hohem Risiko für den akuten Herztod (Empfehlungsgrad I)
  • arrhythmogene rechtsventrikuläre Kardiomyopathie (Empfehlung IIb)
  • Patienten über 40 Jahren mit Reflexsynkopen mit spontanen, symptomatischen, asystolischen Pausen > 3 Sekunden (ESC Guidelines: Klasse I-Indikation)
• Durch Karotissinus-Massage oder Kipptisch verursachte Asystolie liefert eine Klasse I-Indikation [Leitlinien: ESC Guidelines]
• Atrioventrikuläre Reentrytachykardie mit/ohne Präexzitation – kurzfristige Tachykardie (beschleunigter Puls) durch Erregungsleitung über Kurzschlussbahnen
• Asystolie (akuter Herzstillstand)

Im Fettdruck die häufigsten Schrittmacherindikationen

Kontraindikationen (Gegenanzeigen)

• Infektionen: Eine aktive systemische Infektion oder lokale Infektion im Bereich der geplanten Implantationsstelle.
• Kurzlebigkeit: Sehr begrenzte Lebenserwartung aufgrund anderer medizinischer Bedingungen.
• Temporäre Arrhythmien: Herzrhythmusstörungen, die als vorübergehend angesehen werden, wie z. B. solche, die durch eine akute medizinische Erkrankung verursacht werden.
• Fieber: Keine Implantation bei Patienten mit Fieber, zumindest für 24 Stunden nach Abklingen des Fiebers. (III B-Empfehlung).

Vor der Therapie

• Umfassende Familien- und Medikamentenanamnese. Absicherung der Schrittmacherindikation.
• Präoperative Antibiotika-Gabe innerhalb einer Stunde vor Hautschnitt (I A-Empfehlung) [Leitlinien: ESC Guidelines]
• Von einem Heparin-Bridging ("Überbrückung” der Operationszeit mit Heparinen) bei antikoagulierten Patienten (Patienten mit Blutverdünner) wird abgeraten (III A). [Leitlinien: ESC Guidelines]

Die Verfahren

Die Herzschrittmachertherapie ist entweder temporär (zeitlich begrenzt) oder permanent.
Beim temporären Schrittmacher wird das Gerät außerhalb des Patienten belassen, beim permanenten Schrittmacher wird das wenige Zentimeter große Gerät unter die Haut etwas unterhalb des linken oder rechten Schlüsselbeins implantiert.

Bei venösem Zugang sollten die V. cephalica oder die V. axillaris die erste Wahl sein (IIa B) [Leitlinien: ESC Guidelines].

Die Elektroden werden bei beiden Typen transvenös (über die Venen) zum rechten Vorhof oder rechten Ventrikel (Herzkammer) geführt und registrieren dort den Herzrhythmus.  Beim biventrikulären Schrittmacher wird eine dritte Elektrode über den rechten Vorhof und den Koronarvenensinus (dieser führt das venöse Blut des Herzens wieder dem Kreislauf zu und mündet in der Regel am Boden des rechten Vorhofs) zur Posterolateralwand (hintere Seitenwand) des linken Ventrikels vorgeschoben.
Der Herzschrittmacher kann so gezielt reagieren, wenn das Herz in einem anderen Rhythmus als dem vorgegebenen schlägt.

Es werden verschiedene Herzschrittmachertypen unterschieden:

• Frequenzstabile Herzschrittmacher (festfrequenter Herzschrittmacher) – dieser Schrittmacher gibt eine voreingestellte Impulsanzahl pro Minute ab; wird heute praktisch nicht mehr benutzt
• Bedarfsgesteuerte Herzschrittmacher (Bedarfsschrittmacher) – der Bedarfsschrittmacher springt nur ein, wenn der endogene Rhythmus unterbrochen wird

Neben dieser Einteilung wird der bedarfsgesteuerte Herzschrittmacher nach dem Stimulationsort, Detektionsort (Sensing/Signalaufnahme) sowie nach Betriebsmodus (Wirkungsart) eingeteilt:

• P- oder vorhofgesteuerter Herzschrittmacher: zwei Varianten:
  
  • P-Wellen-inhibierter Vorhof-Demand-Schrittmacher (AAI-Schrittmacher: Stimulationsort = Atrium/Vorhof, Sensing/Wahrnehmungs-Ort = Atrium, Betriebsmodus = Inhibition/Hemmung; Anwendung nur bei intakter AV-Überleitung); Indikationen: Bradykardien, SA-Block, Sick-Sinus-Syndrom und Vorhofflattern 
  • P-Wellen-getriggerter Ventrikel-Schrittmacher (VAT-Schrittmacher: Stimulationsort = Ventrikel/Hauptkammer, Sensing-Ort = Atrium, Betriebsmodus = T-Triggerung/Auslösen einer Funktion), bei dem das vom Herzohr augenommene Potenzial nach entsprechender Verzögerung über eine zweite Sonde an den Ventrikel/Herzkammer weitergegeben wird.
• Kammergesteuerter Herzschrittmacher: von der R-Zacke bzw. vom QRS-Komplex:
  
  • Herzschrittmacher mit von der R-Zacke ausgelöstem Impuls (VVT-Schrittmacher: Stimulationsort: Ventrikel, Sensing-Ort = Ventrikel, Betriebsmodus = T-Triggerung; früher genannt „Stand-by-Herzschrittmacher")
  • QRS- oder R-inhibierter Demand-Schrittmacher (VVI-Schrittmacher: Stimulationsort: Ventrikel, Sensing-Ort = Ventrikel, Betriebsmodus = Inhibition); häufigstes Modell; die Impulsabgabe erfolgt nur bei Ausbleiben des nächsten Potenzials innerhalb einer eingestellten Zeit

Sequentieller Herzschrittmacher (bifokaler Herzschrittmacher): bei dem im physiologischen Abstand die aufeinander folgende Impulsabgabe an Atrium und Ventrikel erfolgt (Zweikammer- bzw. Doppelkammerstimulation); zwei Varianten:

• AV-sequentieller, R-Zacken-inhibierter Herzschrittmacher (DVI-Schrittmacher: Stimulationsort = doppelt, d. h. Atrium und Ventrikel, Sensing-Ort = Ventrikel, Betriebsmodus = Inhibition)
• Optimierter AV-sequentieller Herzschrittmacher (DDD-Schrittmacher: Stimulationsort = doppelt, d. h. Atrium und Ventrikel, Sensing-Ort = doppelt, d. h. Atrium und Ventrikel, Betriebsmodus = doppelt, d. h. Inhibition und T-Triggerung).

Alle Schrittmachertypen lösen nur dann einen Impuls aus, wenn der endogene Rhythmus unter die Grundfrequenz des Herzschrittmachers abfällt.

Spülen der Device-Tasche (Schrittmachertasche) mit Kochsalzlösung vor dem Wundverschluss (IIa C-Empfehlung) [Leitlinien: ESC Guidelines].

In der Primärprophylaxe ermöglicht der Defibrillator relative Risikoreduktionen von 20-30 %, in der Sekundärprophylaxe sind relative Risikoreduktionen von 20-40 % bekannt. Die kardiale Resynchronisationstherapie (CRT) führt zu einer Verbesserung von Herzinsuffizienzsymptomatik (Herzschwäche-Symptomatik) und Prognose [1]. Dieses gilt nicht für ältere Herzinsuffizienzpatienten mit persistierendem Vorhofflimmern und erheblicher linksatrialer Dilatation (krankhafte Vergrößerung des linken Vorhofs) [9].

Nach der Therapie

• Regelmäßige Überprüfungen: Regelmäßige Kontrolltermine  (alle sechs bis zwölf Monate zur Überprüfung der Funktion des Geräts und zur Anpassung der Einstellungen.
• Medizinische Nachsorge: Möglicherweise sind Medikamente oder weitere Therapien notwendig, um den Zustand des Herzens zu stabilisieren.
• Vermeidung von Störquellen: Patienten sollten elektromagnetische Störquellen meiden und auf Anzeichen achten, die auf eine Fehlfunktion des HSM hindeuten könnten.

Der Impulsgenerator wird nach 5-8-10 Jahren unter Belassen der Sonde gewechselt. 

Weitere Hinweise

• Kabellose Herzschrittmacher ("leadless pacer"), welche als miniaturisierte Herzschrittmacher komplett in die Spitze des rechten Ventrikels (Herzkammer) implantiert werden, haben in einer großen Vergleichsstudie mit mehr als 5.700 Patienten nach 6 Monaten eine 66 % niedrigere Komplikationsrate als nach Implantation transvenöser Schrittmachersysteme. Für den signifikanten Unterschied war die Pneumothorax-Rate (s. o.) verantwortlich, die in der Gruppe mit konventionellen Schrittmachern überraschend hoch war (5,4 % versus 0 %). [8].
• Herzschrittmacher, die das His-Bündel stimulieren (= His-Bündel-Herzschrittmacher) reduzieren das Risiko der Herzinsuffizienz-bedingten Klinikeinweisung erheblich. Des Weiteren zeichnet sich im Langzeitverlauf ein Trend zur geringeren Mortalität (Sterberate) ab [6].

ESC Guidelines: Sondenlose Schrittmacher sollten erwogen werden (IIa B) Empfehlung für Patienten ohne venösen Zugang an der oberen Extremität, außerdem für Patienten mit erhöhtem Risiko von Infektionen der Schrittmachertasche.
Kabellose VVI-Herzschrittmacher ("leadless pacemaker") zeigten in einer Real-World-Studie auch nach zwei Jahren im Vergleich zu konventionellen transvenösen Schrittmachern eine deutlich niedrigere Rate an Reinterventionen und an "chronischen" Komplikationen wie Embolien (Verschluss eines Blutgefäßes durch eingeschwemmtes, nicht-lösliches Material (Embolus)), Thrombosen (vollständiger oder teilweiser Verschluss eines Gefäßes oder einer Herzhöhle), Dislokationen (Fehlverlagerung), Infektionen, Perikarditis (Herzbeutelentzündung), Hämothorax (Blutansammlung im Thorax/Brustkorb) oder Probleme mit der Aggregattasche [10].
Einschränkung: noch fehlen randomisierte Vergleichsstudien.

Elektromagnetische Störquellen [7]

Störungen der Implantate kommen in ca. 0,3-0,7 Fälle pro Jahr vor. Nachfolgend Hinweise zu den elektrischen Geräten

• Mobiltelefone (nur noch möglich, wenn das Handy direkt auf die Hautstelle über dem Implantat gelegt wird)
• Diebstahlsicherungen (im Eingangsbereich von Kaufhäusern): bei radiofrequenten Systemen (sog. RFID-Scanner) ist ein Sicherheitsabstand erforderlich:
  • Herzschrittmacher 60 cm
  • Defibrillator 40 cm 
• Induktionsherde: Sicherheitsabstand von mind. 25 cm

Mögliche Komplikationen

Frühkomplikationen nach Herzschrittmacherimplantation:

• Ventrikelperforation ("Durchbohren der Herzkammer") mit Herzbeuteltamponade (Flüssigkeitsansammlung im Herzbeutel, die zur Behinderung der Füllung des Herzens führt)  (< 1 %)
• Pneumothorax (Kollaps der Lunge, der durch eine Luftansammlung zwischen der Pleura viszeralis (Lungenfell) und der Pleura parietalis (Brustfell) bedingt ist) (0,4 %)
• Dislokation ("Verlagerung") von Elektroden (< 1 %)
  

Zu mögliche Infektionen (1-12 %) nach Implantation eines Herzschrittmachers kann es bei Wundheilungsstörungen oder im Gefolge von Drucknekrosen kommen.

Spätkomplikationen nach Herzschrittmacherimplantation [1]:

• Fehlfunktionen von Generator (zu geringe Signalwahrnehmung durch den Herzschrittmacher: "undersensing" (3,8 %);  Reagieren auf dafür nicht vorgesehene Signale (z. B. T-Welle): "oversensing", (0,7 %))
  
• Fehlfunktionen von Elektrodensystem (Elektrodendislokation; Elektrodenbruch (3,8 %); Gehäusebruch; Isolationsdefekte (3,4 %))
• Batterieerschöpfung

Symptome einer Schrittmacherdysfunktion 

• Schwindel oder Synkopen (kurzzeitige Bewusstlosigkeit) bei Ausfall der Stimulation
• Belastungsdyspnoe bei Batterieerschöpfung
• Tachykardie bei Schrittmachertachykardien
• hämodynamische Instabilität

Leitsymptome und mögliche schrittmacherassoziierte Differentialdiagnosen (modifiziert nach [3])

SM = Schrittmacher

Langzeitfolgen

• Herzinsuffizienz (Herzschwäche)

Literatur

1. Trappe HJ, Gummert J: Current pacemaker and defibrillator therapy. Dtsch Arztebl Int 2011; 108(21): 372–80. doi: 10.3238/arztebl.2011.0372
2. Systematische Leitlinienrecherche und -bewertung sowie Extraktion relevanter Empfehlungen für ein DMP Chronische Herzinsuffizienz. IQWIG, 2015
3. Kleemann T, Strauß M, Kouraki K: Akute Notfälle bei Schrittmacherträgern. Der Kardiologe 2015/6 447-461. doi: 10.1007/s12181-015-0031-7
4. Brignole M, Auricchio A, Baron-Esquivias G et al.: ESC clinical practice guidelines for cardiac pacing and cardiac resynchronization therapy. Eur Heart J 2013 Aug;34(29):2281-329. doi: 10.1093/eurheartj/eht150. Epub 2013 Jun 24.
5. Brignole M, Moya A, de Lange F et al.: 2018 ESC Guidelines for the diagnosis and management of syncope. European Heart Journal, ehy037, https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehy037 Published: 19 March 2018
6. Rottbauer W et al.: Pressemitteilung des Universitätsklinikums Ulm. Idw 26. 07. 2018
7. Napp A et al.: Elektromagnetische Interferenz von aktiven Herzrhythmusimplantaten im Alltag und im beruflichen Umfeld. Stellungnahme der Deutschen Gesellschaft für Kardiologie (DGK) und der Deutschen Gesellschaft für Arbeitsmedizin und Umweltmedizin (DGAUM). Kardiologe (2019) 13: 216. https://doi.org/10.1007/s12181-019-0335-0
8. Piccini JP: Comparison of outcomes among patients implanted with a tined leadless versus transvenous single-chamber ventricular pacemaker in the novel Micra CED study. Heart Rhythm Society Scientific Sessions 2020 (HRS 2020 Scientific Sessions virtual), online 8. Mai 2020
9. Nedios S et al.: Predictors of rhythm outcomes after cardiac resynchronization therapy in atrial fibrillation patients: When should we use an atrial lead? Clin Cardiol 2020; https://doi.org/10.1002/clc.23527
10. El-Chami MF et al.: Leadless vs. transvenous single-chamber ventricular pacing in the Micra CED study: 2-year follow-up. European Heart Journal 2021, ehab767, https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehab767

Leitlinien

1. Systematische Leitlinienrecherche und -bewertung sowie Extraktion relevanter Empfehlungen für ein DMP Chronische Herzinsuffizienz. IQWIG, 2015
2. Glikson M. et al.: 2021 ESC Guidelines on cardiac pacing and cardiac resynchronization therapy: Developed by the Task Force on cardiac pacing and cardiac resynchronization therapy of the European Society of Cardiology (ESC) With the special contribution of the European Heart Rhythm Association (EHRA). European Heart Journal August 2021. doi.org/10.1093/eurheartj/ehab364