Wenn der Bahnstrom den Defibrillator täuscht – 16,7-Hz-Interferenzen beim S-ICD
Der subkutane implantierbare Defibrillator, kurz S-ICD, bietet gegenüber einem konventionellen transvenösen ICD einen entscheidenden Vorteil: Es müssen keine Elektroden in das Herz und das venöse Gefäßsystem eingebracht werden.
Dieser Vorteil hat jedoch eine Kehrseite. Der S-ICD erkennt den Herzrhythmus ausschließlich über subkutan abgeleitete elektrische Signale. Damit ist sein Wahrnehmungsfeld wesentlich größer als das einer direkt im Herzen liegenden Elektrode.
Und genau das kann unter ungewöhnlichen Umständen zum Problem werden.
Ein besonders faszinierendes Beispiel ist der in Deutschland praktisch allgegenwärtige 16,7-Hz-Bahnstrom.
Was hat die Eisenbahn mit einem Defibrillator zu tun?
Das deutsche Eisenbahnnetz verwendet für den elektrischen Zugbetrieb nicht die normale Netzfrequenz von 50 Hz, sondern eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 16,7 Hz.
Die Oberleitungen werden typischerweise mit 15 kV Wechselspannung betrieben. Der Strom fließt über das Triebfahrzeug und die Schienen zurück und kann über Erdungs- und Rückstromsysteme auch elektrische bzw. elektromagnetische Felder in der Umgebung erzeugen.
Diese 16,7-Hz-Komponente lässt sich tatsächlich in Oberflächen-EKG-Ableitungen einkoppeln. Das ist seit vielen Jahren experimentell untersucht worden.
Das Problem dabei: 16,7 Hz liegen mitten in einem für die EKG-Analyse relevanten Frequenzbereich.
Eine einfache Filterung wie beim üblichen 50-Hz-Netzbrummen ist deshalb wesentlich schwieriger.
Warum ist gerade der S-ICD anfällig?
Ein transvenöser ICD erkennt die elektrische Aktivität des Herzens über eine Elektrode, die unmittelbar im rechten Ventrikel liegt. Das elektrische Nutzsignal ist deshalb relativ groß und wird in unmittelbarer Nähe des Myokards registriert.
Beim S-ICD liegen dagegen sowohl Elektrode als auch Aggregat außerhalb des Brustkorbs unter der Haut.
Das System betrachtet damit gewissermaßen einen wesentlich größeren elektrischen Raum.
Das macht den S-ICD prinzipiell empfindlicher gegenüber extrakardialen elektrischen Signalen.
Neben Muskelpotentialen können deshalb unter besonderen Umständen auch elektromagnetische Interferenzen – EMI – als vermeintliche Herzaktivität erkannt werden.
Aus 16,7 Hz wird plötzlich Kammerflimmern
16,7 Hz entsprechen etwa 1.000 Schwingungen pro Minute.
Der S-ICD interpretiert jedoch nicht notwendigerweise jede einzelne Schwingung als einen Herzschlag. Durch Filterung, Signalverarbeitung und Detektionsalgorithmen kann aus einem solchen Störsignal beispielsweise ein scheinbarer Rhythmus von mehreren Hertz entstehen.
Schon ein vom Gerät wahrgenommenes Signal von beispielsweise 5 Hz entspricht rechnerisch einer Herzfrequenz von 300/min.
Damit befindet sich das vermeintliche Signal problemlos innerhalb einer programmierten Schockzone.
Das Gerät kann dann zu dem Schluss kommen:
Kammerflimmern – Schock erforderlich.
Der Patient befindet sich tatsächlich jedoch im Sinusrhythmus.
Das Ergebnis ist ein inadäquater ICD-Schock aufgrund elektromagnetischen Oversensings.
Besonders problematisch: Wasser und geerdete Metallteile
Interessante Fallberichte beschreiben solche Ereignisse in Situationen, in denen Patienten gleichzeitig Kontakt zu Wasser beziehungsweise feuchten Oberflächen und geerdeten metallischen Gegenständenhatten.
Damit können sich besonders günstige Bedingungen für die Einkopplung eines elektrischen Störsignals ergeben.
Beschrieben wurden beispielsweise inadäquate S-ICD-Schocks im Zusammenhang mit Schwimmbädern, Metallgeländern und Bahninfrastruktur.
Auch wiederholte inadäquate S-ICD-Entladungen bei einem Patienten in einem Fluss wurden publiziert und auf Interferenzen mit einem Bahnstromsystem zurückgeführt.
Warum lässt sich das Signal nicht einfach herausfiltern?
Bei normalem Haushaltsstrom beträgt die Netzfrequenz 50 Hz. Entsprechende Störungen lassen sich durch geeignete Filter relativ gut reduzieren.
Bei 16,7 Hz ist die Situation schwieriger.
Die Frequenz liegt nämlich in einem Bereich, in dem sich auch relevante Bestandteile des physiologischen und pathologischen EKG-Signals befinden.
Ein aggressiver 16,7-Hz-Sperrfilter könnte deshalb nicht nur das Störsignal beseitigen, sondern gleichzeitig wichtige Bestandteile des QRS-Komplexes oder eines tatsächlichen Kammerflimmerns verändern.
Der Defibrillator steht damit vor einer schwierigen Aufgabe:
Was ist Herz – und was ist Bahnstrom?
Das Phänomen ist keineswegs nur theoretisch
Bereits Untersuchungen an automatisierten externen Defibrillatoren zeigten, dass elektromagnetische Felder von mit 16,7 Hz betriebenen Hochspannungsleitungen die Rhythmusanalyse erheblich stören können.
Experimentell wurden sowohl Fehlinterpretationen als auch falsche Schockentscheidungen beobachtet.
Auch Oberflächen-EKG-Untersuchungen in der Nähe von Bahnanlagen konnten zeigen, dass 16,7-Hz-Felder erhebliche Störsignale erzeugen können.
Für den S-ICD existieren darüber hinaus inzwischen klinische Fallberichte über inadäquate Therapien durch solche Interferenzen.
Ein Fall aus unserer eigenen Praxis
Bei genauer Analyse des gespeicherten Signals zeigte sich eine auffallend regelmäßige sinusförmige Störung mit einer Frequenz von knapp 17 Hz.
Das Signal passte damit bemerkenswert genau zur Frequenz des europäischen Bahnstromnetzes von 16,7 Hz.
Der S-ICD erkannte aus diesem hochfrequenten Störsignal ein deutlich langsameres Signal im Bereich mehrerer Hertz – ausreichend, um eine vermeintliche extreme ventrikuläre Tachyarrhythmie zu detektieren und schließlich eine Schocktherapie auszulösen.
Besonders bemerkenswert war, dass das Störsignal nach der Schockabgabe zunächst weiterhin vorhanden war.
Damit ließ sich sehr schön erkennen:
Nicht der Herzrhythmus hatte den Schock ausgelöst – sondern ein von außen eingekoppeltes elektrisches Signal.
Was bedeutet das für Patienten mit einem S-ICD?
Es besteht kein Grund, Bahnhöfe, elektrische Züge oder Schwimmbäder grundsätzlich zu meiden.
Solche Ereignisse sind selten und erfordern offenbar eine besondere Konstellation aus elektromagnetischem Feld, Körperposition, elektrischer Kopplung und Wahrnehmungsvektor des S-ICD.
Nach einem unerklärlichen oder offensichtlich inadäquaten S-ICD-Schock sollte jedoch nicht ausschließlich nach einer kardialen Ursache gesucht werden.
Entscheidend ist die genaue Analyse des gespeicherten subkutanen Elektrogramms.
Eine extrem regelmäßige sinusförmige Störung um 16–17 Hz kann dabei einen wichtigen Hinweis auf eine Bahnstrominterferenz liefern.
Auch der Ort des Ereignisses gehört deshalb zur Anamnese:
Wo befand sich der Patient? Gab es eine Bahntrasse in der Nähe? Stand er auf feuchtem Boden? Hatte er Kontakt mit einem Metallgeländer, einer Metallkonstruktion oder Wasser?
Solche scheinbar nebensächlichen Angaben können plötzlich entscheidend werden.
Fazit
Der S-ICD ist eine wichtige Alternative zum transvenösen ICD und vermeidet viele der langfristigen Probleme intravasaler Elektroden.
Seine subkutane Signalerfassung macht ihn jedoch prinzipiell anfälliger für bestimmte extrakardiale elektrische Störsignale.
Ein besonders ungewöhnliches Beispiel ist das 16,7-Hz-Signal des Bahnstromnetzes.
Unter ungünstigen Bedingungen kann dieses Signal in die subkutane EKG-Ableitung eingekoppelt, vom S-ICD als hochfrequente ventrikuläre Aktivität fehlinterpretiert und schließlich mit einem inadäquaten Schockbeantwortet werden.
Der entscheidende Hinweis steckt häufig im gespeicherten Elektrogramm:
Wenn ein S-ICD ein nahezu perfektes 16,7-Hz-Signal registriert, sollte man nicht nur an das Herz denken – sondern auch an die Eisenbahn.
Mit Hilfe von KI erstellt.
jpo