Prof. Univ. Dr. Cristian StătescuAuthor
Conduction system pacing: a new vision on cardiac pacing
The implementation and development since 1958 of cardiac pacing revolutionized the treatment of a specific category of cardiovascular pathology, i.e. bradyarrhythmias. Technical progress in cardiac pacing in recent years has significantly improved survival in the general population and reduced mortality due to severe bradyarrhythmias.
However, despite this progress, it has been found over time that conventional right ventricular pacing results in non-physiological electrical and mechanical ventricular activation which causes interventricular asynchrony and leads to impairment of ventricular function and implicitly to heart failure due to pacing induced cardiomyopathy. Thus, to prevent this side effect, alternative ventricular pacing sites have been studied, the most representative being the conduction system pacing. The concept of ideal physiological cardiac pacing refers to pacing in the proximity of the intrinsic conduction system, resulting in preservation of the native narrow QRS complex or reduction of its duration in case of pre-existing bundle branch block. Thus, direct stimulation of the conduction system becomes a new frontier in the field of cardiac pacing. Stimulation of the conduction system involves the direct activation of the conduction tissue following the electrical impulse, the pacing lead being implanted deep in the proximal portion of the membranous interventricular septum in order to determine an electrical activation of the ventricles as close as possible to the intrinsic one.
Physiological conduction system pacing is now considered a feasible alternative to biventricular pacing in patients with left bundle branch block and those with conduction disturbances and increased ventricular pacing requirement. However, the best results for maximizing ventricular resynchronization were obtained by combining Hisian or left bundle branch pacing with left ventricular pacing by adding a coronary sinus pacing lead, demonstrated by „HOT-CRT“ and „LOT-CRT“ trials.
Despite the theoretical evidence and practical applicability, there are a number of limitations of this technique regarding significantly higher pacing thresholds, restricted anatomical region for lead implantation and risk of lead dislocation in the postoperative period.
With the development of techniques and accumulation of experience, physiological pacing will become in the future one of the main methods of antibradycardic cardiac pacing.
Implementarea și dezvoltarea începând cu anul 1958 a stimulării electrice cardiace artificiale a revoluționat tratamentul unei categorii aparte a patologiei cardiovasculare, și anume tulburarea în formarea și conducerea impulsului electric intrinsec la nivelul țesutului excitoconductor al cordului, manifestate fie prin boala nodului sinusal, fie prin blocul atrioventricular, fie prin asocierea ambelor entități. Progresele tehnice din ultimele decade în ceea ce privește stimularea cardiacă artificială a ameliorat semnificativ supraviețuirea populației generale prin reducerea morții cardiace subite datorate bradicardiei severe, cât și calitatea vieții, prin remisia simptomelor invalidante datorate bradicardiei.
Cu toate acestea, în ciuda acestor progrese, de-a lungul timpului s-a constatat faptul că stimularea cardiacă clasică, având ca punct de plecare ventriculul drept, rezultă într-o activare electrică și mecanică ventriculară nefiziologică, ceea ce determină un asincronism interventricular și conduce în timp la alterarea funcției ventriculare și implicit la insuficiență cardiacă prin așa-numita cardiomiopatie indusă de pacing.
Astfel, pentru a preveni acest efect secundar, au fost studiate și implementate site-uri alternative de pacing ventricular drept, și anume inițial pacing-ul la nivelul septal sau la nivelul tractului de ejecție ventricular drept, însă studiile cu privire la aceste locații alternative au demonstrat rezultate contradictorii în ceea ce privește prevenția cardiomiopatiei induse de pacing. Chiar și stimularea biventriculară din cadrul terapiei de resincronizare cardiacă rezultă în căi de activare electrică ventriculară nefiziologică. Conceptul de pacing cardiac fiziologic ideal se referă la stimularea artificială în proximitatea sistemului intrinsec de conducere, având ca rezultat prezervarea complexului QRS nativ îngust sau reducerea duratei acestuia în cazul blocului de ram preexistent.
Astfel, stimularea directă a sistemului de conducere, atât prin stimularea la nivelul fasciculului His cât și prin stimularea la nivelul ramului stâng, devine o nouă frontieră în domeniul pacing-ului cardiac, fiind luat în discuție pentru prima dată în anul 1969, când se propune stimularea fasciculului His cu ajutorul cateterului electrofiziologic. Pornind de la acest concept, în plină eră de studiu, dezvoltare si prosperitate a stimulării biventriculare (clasica terapie de resincronizare cardiacă), se dezvoltă concomitent curiozitatea pentru stimularea hisiană, rezultând în dezvoltarea tehnică a sistemelor dedicate pentru implantarea sondelor de stimulare hisiană, transformând astfel ideea de stimulare fiziologică în realitate. Începând cu anul 2015, crește exponențial numărul studiilor și publicațiilor cu privire la stimularea hisiană.
Cunoașterea anatomiei și proprietăților fiziologice ale sistemului de conducere reprezintă cheia pentru succesul stimulării hisiene. În mod normal, fasciculul His se întinde de-a lungul marginii inferioare a porțiunii membranoase a septului interventricular, fiind acoperit de un strat subțire de fibre musculare care se întind de la partea musculară la partea membranoasă a septului. Există și variante anatomice în care fasciculul His este situat profund în porțiunea musculară a septului interventricular, sau poate fi localizat în apropierea endocardului, nefiind acoperit de strat muscular, aceasta din urmă reprezentând situația optimă de stimulare hisiană. În prezent nu există tehnologie pentru identificarea variantei anatomice a fasciculului His înaintea implantării electrodului de stimulare.
Stimularea sistemului de conducere implică activarea directă a țesutului de conducere în urma impulsului electric. Din punct de vedere tehnic, spre deosebire de stimularea clasică ventriculară dreaptă în care electrodul de stimulare este fixat endocavitar la nivelul apexului, septului sau tractului de ejecție al ventriculului drept, în cazul stimulării sistemului de conducere electrodul de stimulare este implantat profund în porțiunea proximală a septului membranos la nivelul fasciculului His sau la 1-1,5 cm distanță de acesta la nivelul ramului stâng, cu scopul de a produce o activare electrică a ventriculilor cât mai apropiată de cea intrinsecă fiziologică și a preveni în acest mod asincronismul interventricular. Concomitent cu implantarea și fixarea electrodului de stimulare hisiană, este analizat traseul electrocardiografic în 12 derivații, care oferă date esențiale și extrem de precise în ceea ce privește modificarea morfologiei și duratei complexului QRS în timpul implantării electrodului, sugerând acuratețea fixării electrodului în interiorul sistemului de conducere. Astfel, aspectul complexului QRS după stimulare identic cu aspectul complexului QRS nativ indică stimularea selectivă la nivelul fasciculului His și o diferențiază de celelalte site-uri de pacing. Activarea ventriculară din stimularea selectivă a fasciculului His este identică cu activarea ventriculară intrinsecă. Pe baza tranziției morfologiei complexului QRS în timpul fixării electrodului, se poate diferenția stimularea selectivă, care reprezintă stimularea strict a fascicului His, de stimularea nonselectivă, în care pe lângă stimularea fasciculului este prezentă și captura fibrelor miocardice adiacente. Acest aspect este important în aprecierea zonei de fixare a electrodului și prezintă implicații practice pe termen lung în ceea ce privește stabilitatea electrodului și necesarul de energie de stimulare. De asemenea, este posibilă restabilirea completă sau parțială a activării ventriculare intrinseci în cazul preexistenței blocului de ram, cu obținerea duratei și morfologiei cât mai aproape de normal a complexului QRS (corecția blocului de ramură).
Implicațiile clinice ale stimulării sistemului de conducere au constituit un subiect de interes semnificativ în creștere începând din anul 2018, când a fost publicat cel mai mare studiu cu privire la stimularea hisiană comparativ cu stimularea ventriculară dreaptă1. Concluziile acestui studiu retrospectiv desfășurat între anii 2013 – 2016, care a inclus un număr total de 765 de pacienți din care 433 au beneficiat de stimulare ventriculară dreaptă și 332 de stimulare hisiană, au demonstrat o reducere semnificativă, cu până la 25% a decesului, insuficienței cardiace și necesității de upgrade la pacing biventricular în grupul pacienților cu stimulare hisiană, comparativ cu grupul pacienților cu stimulare ventriculară dreaptă1.
De asemenea, studii efectuate pe populații de pacienți candidați pentru terapia de resincronizare cardiacă la care accesul venos pentru stimularea ventriculului stâng a fost imposibil sau care nu au răspuns la această terapie, au demonstrat în peste 90% din cazuri succesul stimulării hisiene, constând în reducerea semnificativă a duratei complexului QRS, ameliorarea funcției sistolice ventriculare și a clasei funcționale NYHA.
Însă, cele mai bune rezultate pentru maximizarea resincronizării ventriculare au fost obținute prin asocierea stimulării hisiene sau a ramului stâng cu stimularea ventriculară stângă prin adăugarea unui electrod de stimulare la nivelul sinusului coronar, demonstrate de trialurile „HOT-CRT” și „LOT-CRT”1.
Stimularea fiziologică hisiană este considerată în ziua de astăzi o alternativă fezabilă la stimularea biventriculară la pacienții cu bloc de ramură stângă și la cei cu tulburări de conducere și necesar crescut de pacing ventricular, dar nu poate înlocui în totalitate stimularea biventriculară. În ciuda dovezilor teoretice și a aplicabilității practice, există o serie de limitări ale acestei tehnici, în special cu privire la regiunea anatomică limitată pentru implantarea electrodului de stimulare. Un alt dezavantaj din punct de vedere tehnic îl reprezintă pragul mai mare de stimulare a fasciculului His comparativ cu stimularea ventriculară clasică, acesta fiind un țesut conjunctiv și nu muscular, ceea ce necesită energii semnificativ mai mari pentru stimulare și captură eficientă, ducând în timp la depleția mult mai rapidă a bateriei generatorului. De asemenea, există riscul dislocării electrodului în perioada postoperatorie în ciuda fixării active a acestuia, necesitând fie repoziționarea electrodului fie implantarea unui electrod suplimentar la nivelul ventriculului drept având rol de suport pentru stimulare.
Stimularea sistemului de conducere este în plină dezvoltare și devine din ce în ce mai inovativă, realizând un pacing cardiac mult mai fiziologic la anumite categorii de pacienți cu bradicardie asociată cu tulburări de conducere intraventriculară, în special prin asocierea stimulării hisiene sau a ramului stâng cu stimularea ventriculului stâng prin implantarea concomitentă a electrozilor de stimulare la nivelul sistemului de conducere și la nivelul sinusului coronar. Odată cu dezvoltarea tehnicilor și acumularea experienței, în viitor stimularea fiziologică va deveni una din metodele principale de pacing cardiac antibradicardic, cu rezultate comparabile cu cele ale terapiei de resincronizare cardiacă prin clasica stimulare biventriculară.
Bibliografie
1. Iurii Karpenko, Dmytro Skoryi et. al, The Evolving Concept of Cardiac Conduction System Pacing, Cardiac Arrhythmias, September 2021
2. Haran Burri, Marek Jastrzebski et. al, EHRA Clinical Consensus Statement on Conduction System Pacing Implantation, Europace 2023
3. Ahmed T. Moustafa, Anthony SL. Tang et. al, Conduction System Pacing on Track to Replace CRT? Review of Current Evidence and Prospects of Conduction System Pacing, Frontiers in Cardiovascular Medicine Sec. Cardiac Rhythmology, Volume 10 August 2023
