Elektrokardioversion (eKV) bei Vorhofflimmern – Wie arbeitet der Schiller DEFIGARD 5000 im Synchronisationsmodus?
Die elektrische Kardioversion (eKV) ist eine etablierte Therapie zur Beendigung von Vorhofflimmern.
Voraussetzung für eine sichere Durchführung der eKV ist die exakte Synchronisation des Defibrillationsimpulses mit der R-Zacke des EKGs. Der Schiller DEFIGARD 5000 verfügt hierfür über einen ausgefeilten digitalen Algorithmus zur QRS-Erkennung sowie mehrere Sicherheitsmechanismen, die eine Schockabgabe während der vulnerablen Repolarisationsphase verhindern.
Welche EKG-Ableitung nutzt der DEFIGARD 5000?
Beim DEFIGARD 5000 läßt sich die EKG-Darstsellung auf dem Monitor per Tastendruck von Abl. I, II, III auf aVR, aVL und aVF umstellen. Die Ableitungen I, II und III sind Bipolare Ableitungen und messen die Potentialdifferenzen zwischen jeweils zwei der drei angelegten Extremitäten-Elektroden. Störungen, die beide Elektroden gleichermaßen betreffen heben sich durch die Differenzbildung physikalisch gut auf. Die Ableitungen aVR, aVL und aVF sind unipolare Ableitungen und messen die elektrische Aktivität einer einzelnen Elektrode gegenüber einem zentralen Bezugspunkt (der zusammengeschalteten Signale der beiden anderen Elektroden). Das „a“ steht für augmentiert (verstärkt), denn die unipolaren Ableitungen sind gegenüber den bipolaren Ableitungen I, II und III ca. 1,5-fach verstärkt. Durch diese Verstärkung werden jedoch auch alle kleinen Störsignale (wie Muskelzittern oder Netzbrummen) in gleichem Maße mitverstärkt. Wenn es an einer dieser zusammengeschalteten Elektroden zu einer Störung (z.B. durch schlechten Hautkontakt) kommt, verfälscht dies das gesamte berechnete Referenzpotential. Dadurch entstehen in den unipolaren Ableitungen oft großflächige Verzeichnungen (z.B. Basislinienschwankungen).
Aber: Im Gegensatz zu älteren Defibrillatoren verwendet der DEFIGARD 5000 keine fest definierte EKG-Ableitung zur QRS-Triggerung, weshalb die Wahl der EKG-Ableitungen (unipolare Ableitungen aVR, aVL und aVF oder bipolare Ableitungen I, II und III) keinen Einfluss auf die QRS-Komplex Erkennung des Defigard 5000 hat.
Die QRS-Erkennung erfolgt aus der jeweils aktuellen EKG-Quelle:
- über die 3-, 4- oder 10-polige Patientenleitung oder
- alternativ – je nach Gerätekonfiguration – über die Defibrillationselektroden (Pads oder Paddles).
Entscheidend ist somit nicht eine bestimmte Ableitung, sondern das aktuell verwendete EKG-Signal der Ableitungen I, II und III nach Filterung und Digitalisierung.
Zum Vergleich:
- Beim DEFIGARD 2002 erfolgte die Triggerung fest über Ableitung I, V4 oder V6.
- Beim DEFIGARD Touch 7 kann die Synchronisationsquelle (ECG I, II, III oder DEFI) vom Anwender ausgewählt werden.
Der Weg des EKG-Signals
Der interne Signalweg lässt sich vereinfacht wie folgt darstellen:
EKG → Vorverstärker → Filter → Digitalisierung → QRS-Detektor → Triggerimpuls → Hochspannungsfreigabe
Zunächst wird das analoge EKG verstärkt, gefiltert und digitalisiert. Anschließend analysiert ein eigener Mikrocontroller kontinuierlich das Signal und erkennt die QRS-Komplexe.
Wird eine R-Zacke eindeutig identifiziert, erzeugt der Prozessor das digitale Signal QRS_TRIG_F, welches als QRSTRIG_DEF an die Defibrillatorelektronik weitergegeben wird. D.h., die QRS-Detektion erfolgt im 10-Kanal-ECG-Vorverstärker. Von dort wird ein fertiges Triggersignal (QRSTRIG_DEF) an die Defibrillatorsteuerung übertragen. Dieses Signal dient der synchronisierten Kardioversion. Zeitgleich erscheinen am unteren Bildschirmrand kleine senkrechte SYNC-Markierungen, mit denen der Arzt die korrekte QRS-Erkennung verifizieren kann (die SYNC-Markierung muss genau unter dem QRS-Komplex stehen).
Erst danach beginnt die eigentliche Synchronisationslogik.
Warum erfolgt der Schock nicht exakt auf der R-Zacke?
Viele Anwender gehen davon aus, dass der Defibrillator unmittelbar mit Erkennen der R-Zacke auslöst. Tatsächlich erfolgt die Schockabgabe beim DEFIGARD 5000 mit einer kurzen definierten Verzögerung von etwa 25 ms.
Dieser Sicherheitsversatz hat mehrere Aufgaben:
- sichere Bestätigung, dass tatsächlich ein QRS-Komplex erkannt wurde,
- Ausschluss einer T-Welle oder eines Artefaktes,
- Durchführung interner Sicherheitsprüfungen,
- Freigabe der Hochspannung.
Dadurch liegt die Schockabgabe zuverlässig innerhalb der absoluten Refraktärphase des Ventrikels. Das Risiko eines R-on-T-Phänomens wird dadurch erheblich reduziert.
Zum Vergleich beträgt dieser Sicherheitsversatz beim Nachfolgemodell DEFIGARD Touch 7 maximal 60 ms.
Was geschieht nach Drücken der Schocktaste?
Auch nach Betätigung der Schocktaste wird der Impuls nicht sofort abgegeben.
Das Gerät wartet zunächst auf den nächsten eindeutig erkannten QRS-Komplex.
Erst dann wird der Schock synchron ausgelöst.
Wird innerhalb von etwa sechs Sekunden kein gültiger QRS erkannt – beispielsweise bei Asystolie oder starken Artefakten –, entlädt das Gerät die gespeicherte Energie automatisch intern.
Bei Vorhofflimmern mit einer Kammerfrequenz von 120–150/min beträgt der RR-Abstand häufig nur 400–500 ms. Die interne Verzögerung von lediglich 25 ms ist deshalb klinisch praktisch bedeutungslos, für die sichere Triggererkennung jedoch essenziell.
Die Bedeutung der Trigger-Markierungen
Die kleinen senkrechten SYNC-Markierungen auf dem Monitor dienen nicht der Information allein, sondern sind eine wichtige Sicherheitskontrolle.
Vor jeder synchronisierten Kardioversion sollte überprüft werden,
- dass jede R-Zacke korrekt markiert wird,
- keine Triggerung auf T-Wellen erfolgt,
- keine Artefakte als QRS erkannt werden,
- und eine ausreichende EKG-Qualität vorliegt.
Schiller weist ausdrücklich darauf hin, diese Kontrolle vor jeder synchronisierten Schockabgabe durchzuführen.
Besonders sorgfältig sollte die Triggerung überprüft werden bei
- kleinen QRS-Amplituden,
- Schrittmacherstimulation,
- Linksschenkelblock,
- ventrikulären Extrasystolen,
- Muskelzittern oder Tremor.
Die Sicherheitsarchitektur
Der DEFIGARD 5000 besitzt eine konsequent redundante Sicherheitsarchitektur.
Eine Schockabgabe erfolgt nur dann, wenn mehrere voneinander unabhängige Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind:
- der QRS-Detektor erkennt einen gültigen Herzschlag,
- die eingestellte Energie ist vollständig geladen,
- sämtliche internen Sicherheitsprüfungen sind abgeschlossen,
- der Anwender hält die Schocktaste gedrückt,
- beide unabhängigen Steuerkanäle geben die Hochspannung frei.
Erst dann wird der Hochspannungsschalter angesteuert.
Liefern die beiden Sicherheitskanäle unterschiedliche Informationen oder fällt einer aus, erfolgt keine Schockabgabe.
Dieses sogenannte Fail-safe-Prinzip verhindert, dass ein einzelner Hardware- oder Softwarefehler zu einer unkontrollierten Defibrillation führen kann.
Im täglichen Betrieb zeigt sich diese Sicherheitsarchitektur unter anderem durch
- umfangreiche Selbsttests,
- permanente Hochspannungsüberwachung,
- Elektrodenimpedanzkontrolle,
- kontinuierliche EKG-Überwachung
- sowie eine Sperrung der Schockabgabe bei internen Fehlern.
Die Blanking-Zeit
Nach jeder erkannten R-Zacke schaltet der QRS-Detektor für kurze Zeit auf „blind“.
Während dieser sogenannten Blanking-Zeit werden keine weiteren elektrischen Signale als neuer QRS akzeptiert.
Dadurch verhindert der Algorithmus
- Doppeltrigger innerhalb desselben QRS,
- Fehltrigger auf hohe T-Wellen,
- Schrittmacherspitzen,
- Muskelartefakte,
- elektrische Störungen.
Die genaue Dauer nennt Schiller nicht.
Aus der Geräteschaltung sowie den Eigenschaften vergleichbarer Schiller-Systeme lässt sich jedoch eine effektive Blanking-Zeit von ungefähr 180–220 ms ableiten.
Dieser Wert stellt einen sinnvollen Kompromiss dar:
- Ist die Blanking-Zeit zu kurz, steigt das Risiko einer Fehltriggerung.
- Ist sie zu lang, könnten bei hohen Herzfrequenzen einzelne QRS-Komplexe übersehen werden.
Synchronisationsablauf
Der interne Ablauf lässt sich vereinfacht darstellen:
- R-Zacke wird erkannt.
- Trigger-Markierung erscheint.
- Blanking-Zeit beginnt.
- Nach etwa 25 ms wird – sofern die Schocktaste bereits gedrückt ist – die Hochspannung freigegeben.
- Danach beginnt erneut die Suche nach dem nächsten QRS-Komplex.
Eine interessante Besonderheit
Wenig bekannt ist, dass der DEFIGARD 5000 zusätzlich über einen analogen QRS-Trigger-Ausgang verfügt.
Dieser ermöglicht die Synchronisation externer Geräte, beispielsweise hämodynamischer Messsysteme oder Forschungseinrichtungen, mit dem Herzschlag.
Die QRS-Erkennung erfolgt dabei nur einmal zentral im Gerät. Das validierte Trigger-Signal wird gleichzeitig
- für die Bildschirmanzeige,
- für die Synchronisation der Kardioversion
- sowie für den externen Triggerausgang
verwendet.
Dieses Konzept reduziert Inkonsistenzen und trägt wesentlich zur hohen Betriebssicherheit des DEFIGARD 5000 bei.
Fazit
Der Schiller DEFIGARD 5000 gehört zu den technisch ausgereiftesten manuellen Defibrillatoren seiner Generation. Seine digitale QRS-Erkennung, die kurze definierte Triggerverzögerung, die Blanking-Zeit sowie die redundante Sicherheitsarchitektur sorgen dafür, dass die elektrische Kardioversion mit hoher Präzision und maximaler Sicherheit durchgeführt werden kann.
Für den Anwender bleibt dabei die sorgfältige Kontrolle der Trigger-Markierungen vor jeder synchronisierten Schockabgabe der wichtigste Sicherheitsaspekt!
Quellenverzeichnis:
- Schiller DEFIGARD 5000 – Benutzerhandbuch
- Schiller DEFIGARD 5000 – Service Manual (engl., deut., franz.)
- Schiller DEFIGARD Touch 7 – Benutzerhandbuch
- IEC 60601-2-4 (Defibrillatoren)
- aktuelle ERC- und ESC-Leitlinien zur Kardioversion
Mit Unterstützung von KI erstellt.
jpo