Principper for myokardiets excitabilitet
Myokardiet kan ikke kun exciteres af aktionspotentialer, der stammer fra sinusknuden, men også af eksterne elektriske stimuli, der driver cellerne til tærsklen. Enhver stimulus, der driver membranpotentialet til tærsklen, vil fremkalde et aktionspotentiale, som efterfølgende vil forplante sig til nabocellerne og i sidste ende depolarisere hele det forbundne myokardium. Dette er hovedprincippet bag kunstige pacemakere, dvs. at der tilføres en ekstern elektrisk strøm, som depolariserer celler, der er i kontakt med elektrodespidsen, og dermed genererer et aktionspotentiale, der spredes gennem myokardiet.
Komponenter i en kunstig pacemaker
Pacemakere består af en implanterbar pulsgenerator (IPG), som indeholder elektronikken, et batteri og en eller to ledninger. Pulsgeneratorer genererer den elektriske strøm, der er nødvendig for at stimulere myokardiet. Strømmen leveres til myokardiet via ledningerne, som føres til højre atriale og ventrikulære myokardium via en vene (figur 1).
Pacemakeren implanteres almindeligvis under kravebenet, mellem huden og pectorialis major. Pulsgeneratoren har en skal af titanium, som tolereres godt af det omgivende væv. Ledningerne føres ind i en af de større vener (typisk vena subclavia) og føres videre ned til hjertet, hvor de kommer i kontakt med endokardiet.
Pacemakerens batteri
Batteriet bruges til at levere pacingimpulser, sensing (analyse af elektrisk aktivitet i hjertet) og lagring af elektrokardiogrammer. Pacemakeren drives af et litiumbatteri med en levetid på 5-10 år. En kortere levetid kan forventes, hvis pacingbehovet er omfattende, eller hvis stimulustærsklen (omtalt nedenfor) er høj. Når batteriet er opbrugt, skal hele systemet udskiftes.
Pacemakerledninger og elektroder
Pacemakerens ledninger indeholder ledere, der er pakket ind i isolering (figur 2). De fleste pacemakere anvender bipolar pacing (se nedenfor), hvor afledningsspidsen er udstyret med to elektroder; en positiv elektrode (anode) og en negativ elektrode (katode). Pulsgeneratorer påfører en spændingsforskel mellem anode og katode, hvilket resulterer i, at elektroner flyder fra anode til katode. Disse elektroner depolariserer myokardiet og udløser dermed et aktionspotentiale, som vil sprede sig gennem myokardiet.
Elektroderne bruges også til at registrere elektrisk aktivitet. Denne funktion af pacemakeren kaldes sensing.
De fleste pacemakere bruger to ledninger; en i højre atrium og en i højre ventrikel. Hvis det er nødvendigt, kan begge ledninger bruges til pacing og sensing.
Afledningens fiksering til myokardiet kan være aktiv, hvilket betyder, at katoden består af en skrue, der sættes ind i myokardiet, eller passiv, hvilket betyder, at katoden ikke sættes ind i myokardiet, men at afledningen i stedet er forankret til myokardiet via tænder (figur 1).
Unipolær vs. bipolær pacing
Pacemakere kan anvende enten unipolær eller bipolær pacing (figur 3). Ved bipolær pacing etableres spændingsforskellen ved elektrodespidsen mellem anoden og katoden. Ved unipolær pacing etableres spændingsforskellen mellem afledningsspidsen og pulsgeneratoren, således at elektronerne strømmer mellem pulsgeneratoren og afledningsspidsen.
Elektronerne tilbagelægger en længere afstand ved unipolær pacing, som derfor kræver lidt mere energi for at depolarisere myokardiet. Desuden kan strømme, der løber fra pulsgeneratorer og afledningsspidsen, stimulere exciterbart væv mellem dåsen og afledningsspidsen. Derfor giver unipolære pacemakere større stimuleringsartefakter på EKG (figur 4). Ved bipolær pacing er både anoden og katoden placeret i hjertet, og den resulterende stimuleringssartefakt bliver meget diskret eller usynlig.
Når stimuleringen sker i det ventrikulære myokardium, vil impulsen for det meste forplante sig uden for ledningssystemet, hvilket resulterer i et bredt QRS-kompleks (QRS-varighed >0,12 sekunder). Da stimuleringen sker i højre ventrikel, vil aktiveringen starte der, og den vil gradvist sprede sig til venstre ventrikel. Derfor vil QRS-komplekset ved pacing i højre ventrikel minde om QRS-konfigurationen ved venstre grenblok (hvor aktivering af venstre ventrikel også afhænger af impulser, der stammer fra højre ventrikel).