Teoria DIA

7/17/2019 Teoria DIA

http://slidepdf.com/reader/full/teoria-dia 1/154

DISPOSITIVI

IMPIANTABILIATTIVI

Introduzione ai dispositivi impiantabili attivi.

Si defnisce dispositivo medico impiantabile attivo un qualunque dispositivo medicoattivo (cioè che per il suo unzionamento necessita di una sorgente energetica diversa

1



dalla orza di gravità o il corpo umano) destinato ad essere impiantato interamente oparzialmente mediante intervento chirurgico o medico nel corpo umano o medianteintervento medico in un orifzio naturale e destinato a restarvi dopo l’intervento.La normativa di rierimento per i dispositivi impiantaili attivi è la direttiva!"#$%&#' essa regola la produzione e la commercializzazione di tutti i dispositivi

impiantaili attivi all’interno della 'omunità uropea.La normativa !"#$%& è stata poi modifcata dalla *irettiva *ispositivi +edici !$#,-#'e dalla !$#%#'.'ome tutte le direttive europee/ essa descrive quali sono i passaggi necessariall’ottenimento legale della marcatura ' per un generico dispositivo medicoimpiantaile attivo.

Sono esempi di dispositivi medici impiantaili attivi0

stimolatori cardiaci impiantaili (pacema2er) defrillatori impiantaili sistemi per la somministrazione di armaci (pompe di inusione impiantaili/ 3)

stimolatori encealici (controllo del tremore nel paziente par2insoniano/ 3) stimolatori antalgici stimolatori neuromuscolari di vario genere stimolatori intestinali.

4l primo dispositivo impiantaile attivo ad esserecommercializzato è stato il pacema2er ed esso è ancora oggiquello con il maggior tasso di progresso tecnologico.Lo stimolatore cardiaco nasce nel 1!&% negli Stati 5niti0 al suointerno si potevano distinguere una atteria/ un condensatore euna parte elettronica montata senza circuito stampato(costituita da due transistori unigiunzione/ quattro resistori edue condensatori pi6 piccoli)/ il tutto ingloato in un involucro diresina ipossilica. 'omplessivamente/ questo dispositivopresentava un peso di 7$., g e occupava un volume di $& ml.

ra previsto l’impiego di un solo catetere per la stimolazione ventricolare e la atteriagarantiva il unzionamento continuato del dispositivo per un periodo di -$ anni.

8el 1!%1 lo stimolatore cardiaco risultava pi6 contenuto nelledimensioni rispetto al predecessore (peso di && g e volumeoccupato pari a -& ml) e o9riva la possiilità di impiegare duecateteri0 uno per la stimolazione atriale e uno per lastimolazione ventricolare. Si trattava di un dispositivodecisamente pi6 complicato/ in grado di monitorare l’attivitàelettrica di atrio e ventricolo/ modifcando autonomamente laterapia da applicare. L’involucro esterno dello stimolatore eracostituito in acciaio al titanio/ mentre la zona di attacco per idue cateteri era/ ed è tutt’ora/ realizzata in resina. La atteriagarantiva un unzionamento continuato del dispositivo per 7 anni (il doppio delpredecessore).

:erso la metà degli anni ’!" i pacema2er raggiunsero il peso e il volume pi6 contenuti(nel 1!!& si raggiungono pesi di 1, g e volumi di circa ml). La vita stimata di unostimolatore cardiaco si aggirava intorno ai 1,1 anni.

8el decennio successivo le dimensioni del pacema2er tornarono nuovamente adaumentare/ a causa della continua aggiunta di nuove unzionalità e/ con esse/ di

-



maggiori esigenze energetiche. 8el -""! i pacema2er siaggiravano intorno ai -$ g di peso e 1-.% ml di volume epresentavano un’importante innovazione0 la possiilità dicomunicare direttamente con la ditta produttrice eventualianomalie (unzione di home-monitoring).

;er rendere possiile la comunicazione tra il pacema2er e unopportuno ricevitore sono necessarie ingenti quantità dienergia e/ quindi/ atterie pi6 perormanti. <nche per quantoriguarda la vita del dispositivo/ si riscontra un’involuzionerispetto alla decade precedente0 si passa dai 1, anni circa del

1!!& a poco pi6 di % anni nel -""7. =uesto atto è giustifcato dal continuo progressotecnologico che ha per protagonisti i pacema2er0 ogni & anni si assiste adinnovazioni di riguardo che permettono di tutelare sempre meglio la salute delpaziente/ con l’e9etto collaterale di doverlo sottoporre ad interventi di sostituzione deldispositivo un po’ pi6 ravvicinati nel tempo.

8el -"1$ entra in commercio all’interno della 'omunità uropea il primo stimolatorecardiaco privo di cateteri. =uesto apparecchio innovativo presentadimensioni estremamente ridotte (- g di peso e 1 ml di volume) e vieneimpiantato all’interno del ventricolo destro. sso presenta un numero diunzioni ineriore rispetto ai suoi predecessori di inizio anni -"""/ marisulta di grande utilità nel trattamento di pazienti con patologie cronichealla valvola tricuspide (evitandovi l’intromissione di un catetere).

Sorgenti energetiche

8ormalmente la sorgente di alimentazione per un dispositivo impiantaile è unasorgente di tipo elettrico (anche se/ alla fne degli anni ’7" in <merica sono statiprodotti stimolatori cardiaci unzionanti con pila atomica).

Sono generalmente possiili due approcci di9erenti0

dotare il dispositivo impiantaile di una sorgente energetica interna (come adesempio nel caso degli stimolatori cardiaci o dei defrillatori impiantaili) sinoti che/ oggigiorno/ quando si parla di sorgente energetica interna ci si rieriscead una sorgente primaria/ cioè alla atteria non ricaricaile

provvedere alla telealimentazione utilizzando un sistema esterno che trasmetteal dispositivo impiantato l’energia della quale esso aisogna.

>ltre a dover alimentare il dispositivo impiantato/ è necessario poter provvedere allatrasmissione di inormazioni dal dispositivo stesso all’esterno (ad esempio perverifcarne il unzionamento o lo stato di carica della atteria) e viceversa (ad esempioper traserire inormazioni utili a modifcarne lecondizioni di unzionamento).8ei pacema2er viene oggi adottata una tecnica che/ durante lo scamio diinormazioni da e verso l’esterno/ permette anche il traserimento di energianecessaria a tale operazione (telealimentazione)/ evitando cos? di doverla prelevaredalla sorgente di alimentazione interna. =uesto approccio risulta utile in virt6 del attoche/ durante la ase di scamio di inormazioni/ il pacema2er investe parecchia energia

(in venti minuti viene consumato l’equivalente energetico di tre settimane distimolazione cardiaca continuata).Fonti enereti!"e interne# le batterie

$



Le atterie per dispositivi impiantaili nascono con la nascita degli stimolatori cardiaci(1!&%). <d essere precisi/ le prime atterie non erano specifche per dispositiviimpiantaili/ ma si trattava di normali atterie per le quali il produttore garantivaparticolari prestazioni.

:erso la metà degli anni ’" nasce la ditta Wilson – Greatbatch/ la prima specializzataunicamente nella produzione di atterie per dispositivi impiantaili attivi.

Sino al 1!7" le atterie utilizzate nei dispositivi impiantailiattivi erano realizzate in @inco e >ssido di +ercurio edavevano una durata di -,$ mesi. sse presentavano unaserie di prolemi rilevanti0 lo stato di carica residua dellaatteria non era determinaile con certezza e/ inoltre/durante il unzionamento si verifcava l’emissione diidrogeno gassoso/ che andava ad esercitare una ortepressione sulle pareti dell’involucro esterno/

determinandone in parecchi casi la rottura.8el 1!7- venne impiantata la prima atteria in Litio A 4odio questo genere di atteriesoppiantB completamente quelle preesistenti e sono ancora oggi lo standard per glistimolatori cardiaci impiantaili.

8el 1!%, venne presentata la prima atteria impiantaile in Litio A S:> (>ssido di<rgento :anadio) esse sono oggi utilizzate in quasi tutti i defrillatori impiantaili.

8egli anni seguenti nacquero atterie in Litio A 'loruro di Cionile ed in Litio A 'DE(caron mono Fuoride).

Struttura di una batteria.

La generica atteria è costituita sostanzialmente da un anodo e un catodo, separatitra loro da un opportuno elettrolita.Le atterie non ricaricaili trasormano energia chimica in energia elettrica per mezzodi opportune reazioni di ossidoriduzione non reversiili. 8elle atterie ricaricaili/invece/ gli elementi utilizzati permettono anche di trasormare l’energia elettrica(ornita dall’esterno) in energia chimica/ sruttando reazioni di ossidoriduzionereversiili.

L’anodo è tipicamente metallico e durante il unzionamento della atteria (cioèdurante la conversione di energia chimica in energia elettrica) va incontro ad unprocesso di ossidazione defnito dalla trasormazione0

−¿n+¿+n e

¿

A⟶ A¿

Gli elettroni resisi disponiili rimangono imprigionati nel reticolo cristallino del metallo

e possono partecipare a enomeni di conduzione. Lo ionen+¿ A

¿ / invece/ migra

attraverso l’elettrolita e raggiunge il catodo0 qui esso si comina con il materialecostituente il catodo per andare a ormare una nuova sostanza che potrà o ar partedel catodo stesso o ar parte dell’elettrolita.

,



Se si chiude con un circuito esterno il collegamento traanodo e catodo/ gli elettroni lieri generati a livellodell’anodo (che assume un potenziale negativo rispetto aquello che aveva in origine) si spostano verso il catodo/ incorrispondenza del quale avverrà la reazione di riduzione0

n−¿−¿⟶C

¿

C +n e¿

=uesto processo determina il Fuire di corrente elettricalungo il circuito esterno (ovviamente con verso opposto aquello di moto degli elettroni).

Se non è presente il circuito esterno/ il processo diossidazione all’anodo e di riduzione al catodo avviene fno

al raggiungimento della condizione di equilirio della cellaelettrochimica. Si vengono cos? a ormare due potenziali di semicella0 uno tra anodo edelettrolita e uno tra catodo ed elettrolita. La di9erenza di potenziale tra anodo ecatodo è proprio uguale alla di9erenza tra i due potenziali di semicella citati inprecedenza. *a quanto detto si evince che la di9erenza di potenziale misurata ai morsetti di unagenerica atteria dipende da tre attori0 1) il materiale costituente l’anodo -) ilmateriale costituente il catodo $) il materiale costituente l’elettrolita.< questi attori si deve aggiungere l’e9etto della temperatura0 normalmente tutte leatterie per dispositivi impiantaili attivi sono caratterizzate per operare ad una

temperatura di $7H '.

'hiaramente/ se c’è un traserimento di carica all’esterno della atteria (attraverso ilcircuito chiuso tra anodo e catodo) deve esserci anche un traserimento di carica alsuo interno0 questo traserimento di carica avviene per mezzo dell’elettrolita.=uando si chiude il circuito tra anodo e catodo attraverso un opportuno carico (chesupponiamo essere completamente resistivo) si assiste/ dunque/ ad un doppiotraserimento di carica0

un traserimento di elettroni dall’anodo verso il catodo lungo il circuito esterno(la corrente i avrà/ ovviamente/ verso opposto)

un traserimento di ioni dall’anodo verso il catodo per mezzo dell’elettrolita.L’elettrolita/ che deve consentire il traserimento di ioni/ puB essere presente allo statosolido o allo stato liquido. Gli elettroliti liquidi hanno la caratteristica di consentire/ aparità di volume occupato dalla atteria/ valori maggiori della corrente di scarica (cioèla atteria presenta una resistenza interna pi6 assa) gli elettroliti solidi consentonodi ottenere/ a parità di corrente di scarica/ atterie con un volume pi6 contenuto.Se si vuole produrre una atteria che necessita di erogare correnti piuttosto elevate/ siopta per l’impiego di elettroliti liquidi (a scapito delle dimensioni della atteria stessa).Se/ invece/ si vuole produrre una atteria dalle dimensioni contenute/ si opta perl’impiego di un elettrolita solido (a scapito del valore massimo di corrente di scaricaerogaile).

4l catodo della atteria puB essere solido/ liquido o gassoso. 5n catodo solido vieneutilizzato con elettroliti sia liquidi sia solidi/ mentre per un catodo liquido si srutta/ in

&



genere/ lo stesso liquido anche come elettrolita. ;er un catodo allo stato gassoso/tipicamente/ si adotta come elettrolita una sostanza in cui sia disciolto il medesimogas.

;rendiamo in considerazione una atteria in Litio A 4odio0 in essa l’anodo è costituito in

Litio metallico mentre il catodo è realizzato in 4odio.La reazione di ossidazione anodica è data dalla trasormazione0

−¿+¿+e

¿

Li⟶ Li¿

mentre al catodo si verifca la reazione di riduzione0

−¿−¿⟶2 I

¿

I 2+2e

¿

La reazione complessiva/ che descrive completamente il comportamento della atteriain Litio A 4odio/ è riportata qui di seguito02 Li+ I

2⟶2 LiI

Lo 4oduro di Litio ( LiI ) è un composto solido che unge da elettrolita per la atteria

in Litio A 4odio. Le atterie in Litio A 4odio sono acilmente miniaturizzaili ma non permettono diottenere correnti di scarica particolarmente elevate sono adatte ad alimentaredispositivi che richiedono correnti molto asse per il loro unzionamento (come/ adesempio/ gli stimolatori cardiaci).

Grandezze caratteristiche in una batteria.

Le atterie per dispositivi impiantaili attivi sono descritte da un certo numero digrandezze che le caratterizzano/ le principali delle quali sono riportate nell’elencoseguente.

Tensione a vuoto0 è la di9erenza di potenziale misuraile ai morsetti dellaatteria in condizioni di circuito aperto. ;er misurare la tensione a vuoto dellaatteria/ essa viene posta in serie con un voltmetro ideale (caratterizzato daresistenza interna infnita).Le tensioni a vuoto delle atterie impiegate in dispositivi impiantaili qualistimolatori cardiaci e defrillatori cardioversori oscillano tra -.% : e $., :.

Tensione a circuito chiuso0 è la di9erenza di potenziale misuraile ai morsettidella atteria quando essa viene chiusa su un certo carico.



Se si denotano con V 0 la tensione a

vuoto della atteria/ con RB la sua

resistenza interna e con R L la

resistenza del carico applicato in serie allaatteria/ la tensione V su quest’ultima

è esprimiile dalla relazione0

V =V 0

R L

R L+ RB

Se RB≪ R L / allora la tensione V è molto prossima alla tensione a vuoto

V 0 .

Capacità della batteria0 è defnita come la carica elettrica totale immagazzinatanella atteria sotto orma chimica e corrisponde/ quindi/ alla massima caricache essa puB erogare nell’arco del suo unzionamento. La capacità di una

atteria viene espressa in ampereora/ dove 1 Ah corrisponde alla carica

elettrica che attraversa la sezione di un conduttore percorso da una correnteelettrica di intensità pari ad 1 < per un tempo pari ad un’ora.

Se la corrente è continua/ la carica elettrica corrispondente a 1 Ah sarà0

Q=i ∆ t =1 A ∙3600 s=3,6kC

Energia totale0 si esprime in Iattora e si ottiene moltiplicando la capacità dellaatteria per la sua tensione a circuito chiuso.

8el caso di una atteria in Litio A 4odio/ caratterizzata da una capacità di 1 Ah

e da una tensione a circuito chiuso pari a -.% :/ l’energia totale è data da0

E=1 Ah ∙2,8V =2,8Wh=2,8W ∙3600 s=10080 J ≈10kJ

ensità gravimetrica di energia0 è l’energia totale della atteria rierita all’unità

di massa ed è normalmente espressa in Wh/kg .

=uando si parla di dispositivi impiantaili attivi/ molto spesso la densitàgravimetrica di energia è rierita ad una cella di massa pari a qualche grammo/

sicchJ la sua unità di misura è espressa in Wh/g .

La densità gravimetrica di energia è una misura di quanto una cella è eKcienterispetto alla sua massa.

ensità volumetrica di energia0 è l’energia totale della atteria rierita all’unitàdi volume ed è normalmente espressa in Wh/ l .

7



;oichJ le atterie impiegate nei dispositivi impiantaili attivi hanno

generalmente volumi nell’ordine del ml / è comune esprimere la densità

volumetrica di energia in Wh/ml .

La densità volumetrica di energia è una misura dell’eKcienza di una cella

rispetto al suo volume.

’ importante osservare che/ da un punto di vista dell’energia totale/ i vari tipi di celleimpiegate all’interno dei dispositivi impiantaili attivi sono tutte conrontaili tra loro.La scelta di una atteria viene e9ettuata sulla ase delle sue dimensioni in virt6dell’energia che da essa si intende estrarre.

Si consideri ora/ a titolo di esempio/ una atteria in Litio A 4odio prodotta nell’anno

-"""/ caratterizzata da una densità gravimetrica di energia pari a 0.25Wh/ g .

Supponendo di voler progettare una atteria migliore/ qual è il valore ottimale per lasua densità gravimetrica

4l numero di elettroni che una atteria in Litio A 4odio puB lierare e ar scorrere nelcircuito esterno sono uguali al numero di atomi di Litio (poichJ per ogni atomo di Litiosi liera al massimo un elettrone). ’ evidente/ quindi/ che la carica erogaile dallaatteria è limitata dal quantitativo di Litio presente a livello dell’anodo.'ome visto in precedenza/ la reazione chimica che caratterizza la atteria in Litio4odioè0

2 Li+ I 2⟶2 LiI

Supponendo di mantenere chiuso il circuito cui è connessa la atteria/ le reazioni diossidoriduzione al suo interno hanno termine nel momento in cui o l’anodo/ o ilcatodo/ si è consumato completamente. ;er non sprecare peso/ è necessarioprogettare la atteria in modo tale che anodo e catodo si consumino all’incirca con lamedesima velocità.Si supponga che la atteria in Litio A 4odio aia una massa pari ad 1 g/ costituitaunicamente dalla somma delle masse di anodo e catodo (si trascuri la massa di tuttigli altri componenti).4l peso atomico del Litio è di .!,1 u.m.a. mentre per lo 4odio esso è di circa 1-.!u.m.a.4l peso molecolare di due moli di 4oduro di Litio è dunque0

2∙6.941+2 ∙126.9=267.68 g

4n due moli di Litio è presente un numero di atomi pari al doppio del numero di<vogadro/ ovvero0

2∙6.022 ∙1023=1.2044 ∙10

24atomi

*alla reazione di ossidazione all’anodo (

−¿+¿+e

¿

Li⟶ Li¿ ) si nota che per ogni atomo di Litio

si liera un elettrone la carica elettrica totale a disposizione della atteria è quindipari al prodotto del numero di atomi di Litio per la carica del singolo elettrone/ cioè0

%



1.2044 ∙1024

∙1.602∙10−19=192945 C

La carica lierata per unità di massa della atteria sarà data dal rapporto0

192945

267.68 =720.8C ( per ogni grammodella batteria)

Si puB ricavare la capacità della atteria come0

720.80 C

3600 C

Ah

=0.20 Ah

4l valore di capacità cos? determinato prende il nome di capacità stechiometrica dellacella in Litio4odio e corrisponde al massimo valore di capacità teorico possiile perquesta atteria (ipotizzata di massa pari ad 1 g).La densità gravimetrica di energia si ottiene dividendo l’energia totale della atteriaper la sua massa/ cioè0

0.20 Ah∙2.8V

1 g =0.56Wh /g

4l risultato ottenuto costituisce il valore massimo ideale di densità gravimetrica dienergia per una atteria in Litio4odio ed è circa il doppio del valore indicato per laatteria prodotta nell’anno -""".

!a batteria in !itio – "odio.

La atteria in Litio A 4odio presenta un anodo centrale di Litio/ collegato ad un reoorometallico che consente di portareall’esterno un pin in acciaio inossidaileallo stesso potenziale dell’anodo. ;oichJall’anodo si realizza la reazione diossidazione/ il pin costituisce il morsettonegativo della atteria0 esso uoriesce dal

coperchio di questa attraverso una sorta diperlina in vetro munita di oro centrale.4l contenitore della atteria presenta unaorma ovoidale/ priva di spigoli vivi/ ed èrealizzato in acciaio inossidaile al titanio. 4lcoperchio della atteria viene fssato alcontenitore mediante una saldatura allaser.L’anodo centrale di Litio è avvolto da uno strato poroso di ;:; (polivinil piridina)/ inmodo da impedire un contatto diretto con il catodo.4l catodo in 4odio viene inserito in orma liquida attraverso un oro presente sul

coperchio della atteria/ andandone ad occupare tutti gli spazi lieri interni. +an manoche la temperatura del catodo si avvicina a quella dell’amiente esterno/ esso

!



solidifca. < questo punto si chiude il oro di riempimento con un piccolo tappo inacciaio inossidaile/ fssato anch’esso con saldatura al laser.Lo 4odio che orma il catodo è strettamente a contatto con il contenitore che/ quindi/costituisce il morsetto positivo della atteria.8el momento in cui ha inizio lo scorrere delle corrente/ all’interno della atteria viene

a prodursi 4oduro di Litio all’interaccia con il ;:;.La tensione a vuoto della atteria in Litio A 4odio (a $7H ') è di circa -.% :.

4dealmente/ si vorree che la atteria cessi il suo unzionamento nel momento in cuisia il catodo sia l’anodo sono completamente consumati. 4n realtà le cose vanno inmaniera di9erente0 man mano che la atteria produce corrente e si ha ormazione di4oduro di Litio/ il valore della resistenza interna della atteria diventa sempre pi6grande/ fno a rendere di atto impossiile l’erogazione di una corrente suKciente alunzionamento del dispositivo alimentato.

!a curva di scarica.

La curva di scarica di una atteria rappresenta l’andamento della tensione di eserciziodella atteria in unzione della capacità (e quindi della carica) erogata.

4 circuiti elettronici di un dispositivo impiantaile/ perpoter unzionare correttamente/ necessitano di avere aloro disposizione una certa tensione minima. 'onoscendoquesto valore di tensione/ dalla curva di scarica èpossiile risalire al valore massimo di capacità che laatteria sarà in grado di erogare per alimentare quel

particolare dispositivo. =uando la tensione di atteriadiviene ineriore al valore di tensione minima/ ildispositivo utilizzatore non è pi6 in grado di estrarre lacarica residua. 8e segue dunque che/ a parità di atteria/dispositivi di9erenti saranno in grado di estrarre valori di

capacità di9erenti in unzione della loro tensione minima di unzionamento.

La capacità estratta da una atteria dipende dalvalore di corrente di unzionamento deldispositivo alimentato0 esiste un valore ottimaledi corrente per il quale la capacità erogata

raggiunge un massimo (comunque ineriore allacapacità stechiometrica/ che dipende unicamentedai materiali con cui è realizzata la atteria). Se ildispositivo utilizzatore srutta correnti che sidiscostano troppo da questo valore ottimale/ la capacità sruttata sarà sempreineriore al valore massimo che la atteria è in grado di ornire.

1"



La capacità e9ettiva di una atteria/ quindi/dipende anche dal carico0 è il carico/ inatti/ chedefnisce la corrente di lavoro e il valore ditensione minima di unzionamento.

:ediamo ora il procedimento con cui è possiiledeterminare la curva di scarica di una atteria.La atteria viene collegata ad opportuno carico

resistivo R / che la metta in condizioni di

scaricarsi all’incirca nello stesso modo in cui essasi scaricherà all’interno del dispositivo utilizzatore.'onscendo mediamente i valori delle correnti di utilizzo dei dispositivi impiantaili chesrutteranno la atteria/ il aricante ornisce una curva di scarica rierita ad unacorrente di utilizzo leggermente superiore.

Supponendo che la atteria aia una tensione a vuoto pari a V e che da essa si

voglia estrarre una corrente di utilizzo pari ad 4/ il valore del carico impiegato per lacurva di scarica è semplicemente dato da0

R=V / I

;er misurare la tensione di atteria si collega in parallelo ad essa un voltmetro ideale.;er rilevare la corrente erogata (supponendo che la corrente si mantenga costante suintervalli di tempo suKcientemente revi)/ si collega un amperometro ideale in serie

con il carico resistivo. 'on un cronometro si provvede a misurare il tempo ∆ t di

erogazione di corrente verso il carico.

La carica Q che Fuisce attraverso il carico R / percorso da una corrente I per

un intervallo di tempo ∆ t sarà0

Q= I ∆ t

<ll’istante t =0 si inizia a misurare la corrente per un periodo di tempo ∆ t

suKcientemente reve da poter conondere il valore di corrente misurato con il valormedio della corrente in quel intervallo. +oltiplicando il valore di corrente misurato per

il numero di secondi presenti nell’intervallo∆ t

si ricava la caricaQ

ceduta dallaatteria in tale intervallo. La capacità corrispondente si ottiene dividendo la caricaceduta per il valore della carica che corrisponde ad una capacità unitaria (cioè $. 2').*all’indicazione del voltmetro si determina anche il valor medio della tensione di

atteria relativo all’intervallo ∆ t .

<i valori di capacità e tensione ottenuti in rierimento all’intervallo di tempo ∆ t

corrisponde un punto sul piano ( V ,C ) della curva di scarica.

La procedura descritta viene ripetuta e9ettuando misurazioni ogni ∆ t secondi fno a

che non si rileva una tensione di atteria prossima a " :.

11



4nterpolando i punti cos? ottenuti si costruisce lacurva di scarica della atteria.La determinazione della curva di scarica nel mododescritto è assolutamente corretta/ ma presentaun prolema pratico0 il tempo necessario a ar

scaricare la atteria è decisamente troppo lungo(esso sarà pari al tempo di scarica della atteria incondizioni di utilizzo). =uesto metodo vieneimpiegato/ inatti/ solo a fne di controllo.

;er determinare la curva di scarica in tempi ineriori si agisce diminuendo la resistenza

del carico/ in modo da aumentare il valore della corrente di scarica (essendo I =V / R

).+a quanto puB essere/ al massimo/ il valore della corrente di scarica ;er rispondere aquesta domanda è necessario prendere in esame la resistenza interna della atteria/

che indichiamo con RB

.Se RB osse molto piccola/ al limite nulla/ sul carico

scorreree la massima corrente possiile.L’elettronica del dispositivo/ tuttavia/ puB danneggiarsiin modo da chiudere la atteria in condizioni di corto

circuito ( R L=0 ). 4n questa condizione/ la atteria

dissipa internamente una potenza pari a0

!=V 0

2

RB

dove V 0 rappresenta la tensione di esercizio della atteria a inizio vita. Si noti che

pi6 RB diventa piccola/ maggiore è la potenza dissipata.

La dissipazione di potenza determina la generazione di calore che andrà a scaldare itessuti con cui il dispositivo impiantaile viene a contatto. =uesta è una situazionemolto pericolosa/ in quanto già temperature superiori a ," H' risultano citotossiche epossono causare necrosi dei tessuti.La resistenza interna della atteria/ quindi/ non puB essere troppo piccola (essa

dipende/ innanzitutto/ dallo spessore di isolante presente tra anodo e catodo).

8ormalmente/ per le atterie che alimentano un pacema2er/ la resistenza interna deve

assumere valori compresi tra 1 e - k " (per assicurare l’incolumità del paziente in

condizioni di malunzionamento). 'on questi valori di resistenza interna/ la correntemassima impiegaile per la determinazione della curva di scarica di una atteria in

Litio A 4odio assume valori di -$ m< (ipotizzando un caso limite con R L=0 )

;er ottenere curve di scarica in tempi ancora pi6 revi si puB adottare il metodo della

scarica accelerata0 esso consiste nel collegare in serie a R

B un secondo generatore

di tensione V 1 (collegato come mostrato nella fgura a destra). 4n questo modo/

1-



aumentando la tensione V 1 / si possono ottenere

valori superiori di corrente di scarica/ secondo larelazione0

I =V

0

+V 1

R B

4l prolema del metodo della scarica accelerata risiede nel atto che la atteria è unelemento ortemente non lineare0 con valori di corrente di scarica di9erenti siottengono curve di scarica di9erenti.4 aricanti di atterie posseggono particolari algoritmi (derivanti da una conoscenzacompleta della atteria) che permettono loro di ottenere una stima della curva discarica in condizioni reali a partire dalla curva di scarica accelerata.

La curva di scarica di una atteria ha anche un’altra utilità0 dalla conoscenza della

tensione di atteria ad un certo istante/ tramite la curva di scarica è possiile risalire

alla carica erogata dalla atteria sin a quell’istante. 8ote la capacità iniziale C I e la

capacità C E misurata ad un certo istante/ la capacità residua si esprime

semplicemente come0C R=C I −C E

4noltre/ se si conosce la corrente assorita daldispositivo/ è possiile sruttare la curva discarica per determinare l’autonomia residuadella atteria.;er poter sruttare questa caratteristica/ lacurva di scarica dovree mostrare unandamento simile a quella riportata in fgura/che presenta un ginocchio poco pronunciato.4n realtà/ la maggior parte delle atterie usatein dispositivi impiantaili attivi presenta unginocchio molto pi6 pendente0 in pratica/ la

curva di scarica si mantiene pressochJ costante al valore di tensione di esercizioiniziale/ per poi decrescere rapidamente nell’ultima parte di vita della atteria. =uestotipo di curva non permette di ricavare la capacità residua in modo immediato/ ma èmolto pi6 unzionale per il dispositivo utilizzatore/ in quanto assicura una tensione dialimentazione praticamente costante per quasi la totalità della vita della atteria.

>ggigiorno/ un dispositivo impiantaile attivo misura la corrente media assorita dalmomento dell’attivazione fno al momento in cui smette di unzionare. <d intervalli ditempo regolari (generalmente ogni 1"1& minuti)/ esso misura la tensione di atteria ela corrente assorita. +oltiplicando la corrente assorita per il numero di secondipresenti nell’intervallo di osservazione/ il dispositivo risale alla quantità di caricaassorita e/ di conseguenza/ all’autonomia residua.

8ella fgura sottostante è riportato il datasheet di una atteria in Litio A 4odio.

1$



Si osservi che viene indicata la condizione in cui è stata determinata la curva discarica nello specifco è stato sruttato un resistore a resistenza costante R L=140k" .

4l massimo valore della corrente di scarica è dunque0

I =V #CV

R L

= 2.8

140∙103=20 $A

*alla fgura si nota che/ a inizio vita/ la tensione ornita al carico (cioè la tensione di

esercizio) è V R L=2.77V . La caduta di tensione sulla resistenza

interna RB della atteria sarà quindi pari a0

V R B=V #CV −V R L

=2.80−2.77=30mV

8oti la massima corrente di scarica e la caduta di tensione ai suoi capi/ il valoreminimo della resistenza interna della atteria è dato da0

RB=V RB

I =

30 ∙10−3

20 ∙10−6=1.5k"

8elle specifche dichiarate dal costruttore sono generalmente indicati0

il peso della atteria il volume occupato dalla atteria la corrente di progetto (rated current) la tensione a circuito aperto di inizio vita (>':M>L) la temperatura di utilizzo l’intervallo di temperatura di immagazzinamento la densità gravimetrica di energia la densità volumetrica di energia.

*ella cella in Litio A 4odio è interessante osservare la curva che riporta la capacità dellaatteria in unzione della corrente di esercizio di inizio vita (poichJ la scarica viene

1,



simulata su un carico perettamente resistivo/ èevidente che man mano che diminuisce la tensionedi scarica si ha una riduzione anche nella corrente discarica0 per questo motivo/ per ornire la capacità inunzione della corrente/ si a rierimento alla

corrente di inizio vita della atteria).;er la atteria in esame si osserva che il valoremassimo di capacità erogaile è pari a 1%"" m<h/ottenuto per una corrente di esercizio ad inizio vita

di circa una quindicina di $A .

Se si volesse sruttare la atteria per correnti di

scarica nell’ordine dei 1000 $A / dalla fgura si vede come la capacità saree

praticamente dimezzata e la tensione ornita al carico si ridurree a0

V R L=V #CV − RB I =2.8−1.5 ∙10

3∙1000 ∙10

−6≈1.3V .

contro i -.77 : precedenti.

"l modello completo della batteria !itio-"odio.

8el modello completo della atteria in Litio A 4odio si possono distinguereessenzialmente sei elementi0

una resistenza ohmica Rohmi % che è data dalla somma tra la resistenza

dell’elettrolita e la resistenza del catodo una resistenza non ohmica Rnon−ohmi% che tiene conto dei enomeni di

traserimento di carica all’interaccia tra il catodo e il contenitore metallico dellaatteria

una capacità geometrica C & dovuta al atto che/ essendo anodo e catodo

due materiali conduttori separati da un dielettrico (l’elettrolita)/ si viene aormare una struttura simile ad un condensatore elettrolitico

una capacità C !L che tiene conto del doppio strato di carica che si viene a

generare tra il contenitore metallico e lo 4odio catodico

1&



un generatore di tensione a circuito aperto V #C che rappresenta la di9erenza

tra i potenziali di semicella di anodo e catodo immersi nella soluzioneelettrolitica

un generatore '%on% che dipende dalla corrente che scorre nella atteria e che

tiene conto dei enomeni di polarizzazione.

*i questi elementi/ i due resistori e il generatore '%on% sono ortemente non lineari.

5sare un modello di questo tipo diventa complicato/ non tanto dal punto di vistaelettrico/ ma soprattutto per la presenza di elementi per i quali diventa diKcileconoscere i valori e9ettivi.4 dispositivi impiantaili attivi possono essere considerati/ con qualcheapprossimazione/ come unzionanti in continua0 in questo modo è possiile trascurarela presenza dei condensatori. 4l modello che si ottiene è dunque costituito dalla serie

dei due resistori e dei due generatori. 4l generatore '%on% / in particolare/ ha un valore

molto piccolo rispetto al generatore di tensione a circuito aperto e/ quindi/ è possiiletrascurarlo.4 valori dei due resistori variano durante il unzionamento della atteria.

5n modello semplifcato della atteria in Litio A 4odio espresso in orma di Cheverin è ilseguente0

4l valore della resistenza interna della atteria aumenta durante il processo di scarica.

=uando RB diventa troppo grande/ non si riesce pi6 a traserire sul carico la

corrente necessaria al suo unzionamento/ nonostante anodo e catodo siano ancoralontani dall’essere completamente consumati.

!a batteria in !itio – S#$.

La atteria in Litio A 4odio risulta ottimale per alimentare un dispositivo come ilpacema2er ma/ per quanto riguarda i defrillatori cardioversori impiantaili/ le suecaratteristiche non sono adatte a garantirne il unzionamento. 8egli 4'* ("mplantableCardioverter e%brillator )/ inatti/ la atteria deve essere tale da caricare uncondensatore con un’energia fno a $" Noule in un tempo di pi6 o meno $& secondisupponendo che il circuito di carica del condensatore operi a potenza costante/ alloraper caricare $" O in $& s saree necessaria una sorgente in grado di erogare in modo

continuo una potenza di 1" P.

1



La atteria in Litio A 4odio ha una tensione a vuoti di inizio vita con valore nominalepari a -.% : per poter impiegare una atteria di questo tipo all’interno di un 4'*/ essadovree essere in grado di erogare/ per una durata di $& s/ una corrente di intensitàpari a -$ <0 ma per ornire una corrente cos? elevata saree necessario aumentareconsiderevolmente le superfci di anodo e catodo della atteria/ andando a diminuirne

signifcativamente le densità gravimetrica e volumetrica di energia.

;er aumentare la superfcie di anodo e catodo/ pur mantenendo complessivamenteridotte le dimensionidella atteria/ si puBpensare di piegare lapiastra di materialeanodico in modo darealizzare unaserpentina all’interno diogni spira si pone una

piastra di materialecatodico/ avendo cura dimantenerlasuKcientemente

separata dall’anodo (in modo da prevenire enomeni di corto circuito) le varie piastredel catodo sono collegate tra loro per mezzo di un ponte conduttivo.

;rendendo spunto da questo modello è stata realizzata la atteria in !itio – S#$ peralte correnti impulsive. ;oichJ il Litio non saree meccanicamente in grado ad esserpiegato a serpentina/ si utilizza come supporto una piastra in 8ichel/ sulle cui dueacce viene fssata una lamina in Litio. =uesta struttura costituisce l&anodo della

atteria. ;er realizzare il catodo viene impiegato l’>ssido di <rgento A :anadio (S:>)/presente sotto orma di polvere. ;er realizzare le piastre che ungeranno da catodo sisrutta/ come impalcatura/ una retina in acciaio al titanio sui cui viene applicato unimpasto costituito di polvere di S:>/ polvere di carone nero (che ha la unzione dimateriale riempitivo conduttore) e una resina legante.*a un punto di vista di scami ionici/ essi avvengono esclusivamente tra le due laminein Litio e le varie piastre catodiche in S:> (il carone nero non contriuisce allereazioni di ossidoriduzione).La retina in acciaio al titanio ha anche unzione di ponte conduttivo tra il circuitoesterno e l’ossido di <rgento A :anadio.

;er poter avere un sistema eKciente/ caratterizzato da un elevato numero di piastrecatodiche/ è necessario minimizzare lo spazio tra ciascuna di esse e la serpentinaanodica. ;er evitare che le due entrino in contatto/ le piastre del catodo (e#o la piastradell’anodo) sono rivestite con polipropilene microporoso (che permette il passaggiodegli ioni ma impedisce il contatto diretto tra le due piastre). 'ome elettrolita vieneimpiegata una soluzione liquida di solventi organici e sali di Litio.

17



8ella cella in Litio A S:> per alte correntiimpulsive/ il polo positivo è costituito dalpin in +olideno (a sua volta connessocon il ponte conduttivo tra le varie piastrein S:> e carone nero)/ mentre il polo

negativo è rappresentato dall’involucroesterno in acciaio inossidaile (a contattocon la serpentina in Litio).

La reazione di ossidazione all’anodo per lacella in Litio A S:> è la seguente0

−¿+¿+e

¿

Li ( Li¿

mentre la reazione di riduzione al catodo è descritta da0

Ag ( I )V 2 (V )#

5.5( Li

3.5 AgV

2#

5.5

La tensione a vuoto di inizio vita per questo tipo di cella è pari a $.-$., : (di attomeno ripetiile rispetto alla tensione a vuoto della atteria in Litio A 4odio a causa dipossiili variazioni nelle concentrazioni di S:>/ presente in polvere).

8ella fgura seguente è riportato un datasheet di una atteria in Litio A S:> perl’erogazione di alte correnti impulsive.

Si osserva che la curva di scarica è ottenuta in due modalità0

la modalità bac'ground, in cui l’4'* non eroga scarica ad alta energia/

limitandosi a richiedere correnti nell’ordine di poche decine di $A / necessarie

a monitorare ed analizzare il ritmo cardiaco

1%



- la modalità pulse/ in cui l’4'* eroga scariche ad alta energia per otteneredefrillazione o cardioversione/ sruttando impulsi rettangolari con intensità dicorrente dell’ordine di qualche ampere.

La curva di scarica in modalità ac2ground è una curva mista/ in quanto realizzatatenendo conto sia della scarica su resistenza fssa sia della scarica per produrre unopportuno treno di impulsi (necessario alla stimolazione cardiaca a assa energia).=ueste curve di scarica presentano un primo tratto in cui la tensione di eserciziodecresce in modo relativamente rapido si ha poi un primo gomito/ cui segue unatensione di atteria pressochJ costante infne è presente un secondo gomito cheporta ad un nuovo rapido decremento della tensione di esercizio.

’ interessante notare come i valori di densità gravimetrica di energia e di densitàvolumetrica di energia siano praticamente dimezzati rispetto ai valori riscontrati inprecedenza in rierimento alla cella Litio A 4odio (cioè la cella Litio A S:> è menominiaturizzaile della cella Litio A 4odio).

>ltre alle atterie Litio A S:> per alte correnti impulsive (caratterizzate da elettrolitaliquido)/ esistono anche batterie !itio – S#$ in grado di (ornire correnti di scaricamedie/ adatte per alimentare dispositivi che richiedono/ per il loro unzionamento/valori di corrente intermedi tra quello di un pacema2er e quello di un 4'*.

+olti dispositivi impiantaili per stimolazione richiedono/ per il loro unzionamento/correnti con un andamento simile a quello mostrato nella fgura precedente0 ad unvalore di corrente di ondo (necessaria a garantire le attività di ase del dispositivo e/

generalmente/ dell’ordine di qualche decina di $A ) si associano degli impulsi

(responsaili della stimolazione vera e propria del tessuto di interesse) che possono

raggiungere valori di picco anche dell’ordine della decina di mA .

;er correnti di valore massimo pari a qualche decina di m</ l’impiego di una atteriaLitio A S:> ad alta corrente impulsiva è sconsigliaile per due motivi0

le sue densità gravimetrica e volumetrica di energia sono asse data l’elevata intensità di corrente che sono in grado di generare/ in caso di

corto circuito vi è seria possiilità di danneggiamento dei tessuti perriscaldamento.

Le atterie in Litio A S:> per medie correnti impulsive sono realizzate nel seguentemodo0 il catodo occupa una posizione centrale ed è costituito di un rete di acciaio altitanio immersa in una pasta di S:>/ carone nero e legante organico l’anodo èormato da due piastre in Litio (una per ciascuna accia della piastra in S:>)/ dispessore ineriore rispetto al catodo e che sono poste a contatto con l’involucrometallico della atteria il catodo è avvolto in uno strato di polipropilene microporoso/

in modo da prevenire il contatto diretto con l’anodo tra la piastra centrale in S:> e ledue piastre in Litio è presente un elettrolita liquido/ realizzato da un solvente organicocon disciolti sali di Litio il contenitore della atteria/ posto a contatto con l’anodo/

1!



costituisce il polo negativo/ mentre il pinin +olideno posto in contatto con ilcatodo unge da polo positivo.La corrente massima erogaile da questaatteria è ineriore rispetto alla cella in

Litio A S:> per alte correnti impulsiveproprio perchJ anodo e catodo hannouna confgurazione con solo due acceaccoppiate.

La cella in Litio A S:> per medie correntiimpulsive presenta una densitàgravimetrica di energia prossima a quelladella cella in Litio A 4odio/ mentre la

densità volumetrica di energia risulta ineriore di circa il -" Q.;er quanto riguarda la capacità/ essa si attesta intorno ai -.& <h (contro l’1.,1. <h

della cella in Litio A 4odio e l’1.- <h della cella in Li A S:> per alte correnti impulsive ).La scarica della atteria in Litio A S:> per medie correnti impulsive è descrittaimpiegando una sola curva (e non due/ come visto per la cella in Litio A S:> per altecorrenti impulsive). La curva di scarica è realizzarta acendo scaricare la atteria su uncarico resistivo che/ date le svariate applicazioni della atteria/ puB assumere valorianche molto diversi.

La fgura seguente riporta il datasheet di una cella in Litio A S:> per medie correntiimpulsive.

!a batteria in !itio - C) *

=uesta atteria ha una struttura molto simile a quella vista per la cella in Litio A S:>

per medie correnti impulsive. 4l catodo occupa una posizione centrale ed è realizzatoda una piastra costituita da una rete di acciaio al titanio su cui viene pressato unimpasto di caronio Fuorinato ('D1/1)/ carone nero (con unzione di materiale

-"



riempitivo conduttore) ed una resina leganteorganica. La griglia in titanio è connessa alpin in +olideno/ che unge da polo positivoper la atteria. 4l catodo è avvolto in unmateriale con unzione di separatore (ad

esempio un nontessuto in polipropilene).L’anodo è costituito da due piastre in Litio/ dispessore ineriore a quella in 'D1/1 ea9acciate a quest’ultima (una per lato). Crale piastre di anodo e catodo è presente unelettrolita liquido realizzato da unasospensione organica con disciolti sali diLitio.

La reazione di ossidoriduzione che caratterizza la atteria è esprimiile secondo laormula0

Li+C)(Li) +C

La curva di scarica di questa atteria presenta un plateau che si protrae per circa i ,#&della vita della stessa/ a cui segue una diminuzione costante della tensione. Latensione di esercizio di inizio vita/ valutata su un carico puramente resistivo con

resistenza pari a 5k" / è di circa -.% : (ineriore rispetto alla tensione a circuito

aperto di inizio vita/ stimata intorno ai $.$ :).La resistenza interna di una atteria in Litio 'D1/1 si aggira intorno al 2ilo>hm0questo a s? che la cella sia in grado di ornire correnti continue non superiori a ,""

&"" $A / con impulsi intorno ai --/& m<.

4 valori di densità gravimetrica e volumetrica di energia sono suKcientemente elevatie conrontaili con quelli della cella in Litio A 4odio.=uesto genere di atteria si presta ene per alimentare dispositivi impiantaili atti allastimolazione del tessuto cererale.

-1



!a batteria in !itio – S$Cl+ !itio – Cloruro di Tionile

L’anodo di questa cella occupa unaposizione centrale ed è costituito da unapiastra di Litio rivestita con un

opportuno separatore (ad esempio unnontessuto in fra di vetro). 4l polonegativo della atteria è costituito da unpin in +olideno collegatoelettricamente all’anodo.4l catodo è costituito da due piastrerealizzate applicando una pasta dipolvere di carone e legante organico aidue lati di una griglia di acciaioinossidaile queste due piastre sono in contatto con il contenitore in acciaioinossidaile/ che costituisce il polo positivo della atteria.

L’elettrolita è ormato da una soluzione liquida di sali di Litio disciolti in 'loruro di Cionile (S$Cl+).

4l carone impiegato per realizzare le piastre del catodo è molto poroso0 la superfcie discamio ionico che ne deriva assume dimensioni decisamente elevate a parità didimensioni geometriche della piastra (questo è vero per tutte le celle che adottano ilcaronio).

La tensione esercizio didi inizio vita è particolarmenteelevata (intorno ai $. :) e si mantiene praticamentecostante per ,#& della durata della atteria/ per poidiminuire vertiginosamente.5na cella con una curva di scarica di questo tipo nonè adatta ad essere impiegata/ ad esempio/ all’internodi un dispositivo liesupport (poichJ non è possiileprevedere suKcientemente in anticipo il momento incui la atteria si esaurirà). 4n questi dispositivi/ inatti/l’allarme di fne vita della atteria viene ornito sia inunzione della carica che è stata complessivamente

assorita dalla atteria sia in unzione della tensione di atteria residua (che nel casodella atteria in Litio S$Cl+ si mantiene pressochJ costante fno all’esaurimento) ènecessario indicare la fne vita del dispositivo almeno con cinque/ sei mesi d’anticipo.

4 valori tipici di densità gravimetrica e volumetrica di energia per una atteria in Litio S$Cl+ sono alquanto elevati.

4l principale dietto della atteria in Litio S>'l- sta nel atto che essa presentaun’autoscarica decisamente superiore a quella delle celle in Litio A S:> e in Litio A 'DE.L’autoscarica è un enomeno per cui/ anche in condizione di circuito aperto/ sivengono a ormare delle correnti di scarica interne alla atteria.

4n realtà/ nei dispositivi impiantaili attivi moderni/ il prolema dell’autoscarica dellaatteria è di importanza secondaria. 4l tempo utile all’impianto di un dispositivo/ inatti/è determinato da due attori0 la scadenza della sterilizzazione e/ appunto/ l’auto

scarica della atteria che alimenta il dispositivo stesso la sterilizzazione/ che non èripetiile/ è assicurata per un periodo di tempo prossimo ai tre anni/ durante il quale lecorrenti di autoscarica nella atteria sono decisamente contenute.

--



Esempio di applicazione.

Si consideri un dispositivo impiantaile attivo che consuma/ in modo continuo/ una

corrente di intensità pari a I =20 $A . La atteria che alimenta tale dispositivo

presenta una capacità e9ettiva pari a %=1.8 Ah ed una tensione a vuoto V 0=2.8V

. =uanto vale l’autonomia del dispositivo

La carica complessivamente estraiile dalla atteria è data dal prodotto tra la capacità

della atteria e la carica corrispondente ad 1 Ah / cioè 3,6kC 0

Q=% ∙3600

La carica totale è anche pari al prodotto tra la corrente assorita dal dispositivo

(supposta costante) e il tempo di unzionamento di quest’ultimo (in secondi)/ cioè0

Q= I ∙ ∆ t

*alla relazione precedente/ si ricava l’autonomia come0

∆ t =Q

I =

% ∙3600

20 ∙10−6=324000000 s

che equivale/ in mesi/ a0

∆ t = 324000000

60 ∙60 ∙24 ∙30=125

-$



Tele$alimentazione per dispositivi impiantabili attivi

4 dispositivi impiantaili attivi moderni sono in grado/ nella stragrande maggioranzadei casi/ di essere programmati dall’esterno del corpo umano e di trasmettereinormazioni. =ueste operazioni sono rese possiili grazie ad un altro dispositivo/ detto

programmatore/ che instaura con il dispositivo impiantato un collegamento di tipo idirezionale (esso puB/ cioè/ sia trasmettere sia ricevere dati). La realizzazione diquesto collegamento richiede un quantitativo di energia non trascuraile a carico deldispositivo impiantaile0 nel caso di un pacema2er/ ad esempio/ una sessione dicomunicazione#programmazione/ che dura al massimo una ventina di minuti/corrisponde ad un dispendio energetico analogo a quello di un mese di unzionamento.+ediamente/ queste sessioni di programmazione avvengono dalle due alle quattro

volte l’anno/ il che signifca ridurre l’autonomia del dispositivo impiantaile di -, mesiall’anno

;er evitare di compromettere eccessivamente l’autonomia del dispositivo/ si srutta lostesso lin2 per la comunicazione di inormazioni anche per traserire l’energianecessaria a tale scopo. La potenza che si desidera traserire al dispositivo per renderepossiile la sua programmazione e la comunicazione di dati è relativamente assa0 da

qualche centinaio di $W a poche decine di mP.

4l traserimento di energia dall’esterno all’interno del corpo umano puB avvenire/oggigiorno/ secondo due metodi distinti.

4l primo metodo/ al momento/ non è impiegato daidispositivi impiantaili di tipo commerciale/ mapotree trovare largo uso in uturo/ soprattutto indispositivi di piccole dimensioni. =uesto metodoprevede di trasmettere energia attraverso la radiazioneluminosa0 il dispositivo impiantato dispone una cellaotovoltaica che cattura la radiazione generata da unemettitore di luce/ posto all’esterno del corpo. Lalunghezza d’onda della radiazione luminosa deve esserescelta in unzione dello spessore di tessuto interposto

tra emettitore e cella otovoltaica0 in particolare/ i tessuti sono suKcientemente

trasparenti alle radiazioni emesse nell’inrarosso vicino ( 750*1000nm ).

-,



La cella otovoltaica converte l’energia dei otoni incidenti in energia elettrica/ che puBessere impiegata per alimentare la circuiteria del dispositivo impiantaile.4l prolema di questa modalità di traserimento energetico risiede nella sua assaeKcienza0 il rapporto tra la potenza assorita dall’alimentatore dell’emettitore e lapotenza traseriile al carico è nell’ordine di pochi valori percentuali e/ inoltre/ è molto

inFuenzaile dallo spessore di tessuto interposto (che interagisce con i otonideviandone il percorso).4 dispositivi impiantaili attuali sono posti/ in genere/ ad una decina di mm al di sottodel piano cutaneo0 in questo caso l’eKcienza si riduce a valori tali che/ per potertraserire pochi mP di potenza all’interno del corpo umano/ è necessario prelevaredall’alimentatore una potenza nell’ordine delle decine di P.

4l secondo metodo per traserire potenza all’internodel corpo prevede di sruttare l’accoppiamentomagnetico tra due induttori0 un induttore è postoall’interno del dispositivo impiantato mentre l’altro

è collocato all’interno del programmatore. 4nquesto modo si viene a realizzare un tras(ormatoreinduttivo.4l trasormatore è caratterizzato da un coeciente

di induzione mutua + e dai coecienti di auto-

induzione L1 e L

2 .

Le tensioni e le correnti nei due circuiti sono regolate dalle equazioni che descrivono ilcomportamento di induttori mutuamente accoppiati/ ovvero0

{V

1( s)=s L

1 I

1 (s )+s+ I

2(s)

V 2 ( s)=s L

2 I

2 (s )+s+ I 1(s)

’ interessante osservare come la presenza di un generatore di tensione nel circuitoprimario determini la comparsa di una corrente nel circuito secondario/ seenequest’ultimo sia privo di generatori.L’eKcienza del traserimento energetico dal circuito primario al circuito secondario ècomunemente dell’ordine del 1"-"Q.;er ottimizzare l’eKcienza del traserimento energetico è necessario ridurre il pi6possiile la distanza tra i piani sui cui giacciono i due induttori a parità di eKcienza/induttori con diametro maggiore permettono di operare su distanze maggiori.

8ormalmente/ il diametro degli induttori impiegati per il traserimento di energia è di1"&" mm/ con una distanza tra i piani che li contengono dell’ordine di -1& mm. 'onle dimensioni citate/ per garantire un’eKcienza del traserimento energetico intorno al1"-"Q è necessario che la requenza di unzionamento del generatore presente nelcircuito primario sia di 1""&"" 2Rz (requenze asse permettono di ottenere unaminor dissipazione di potenza e di limitare il riscaldamento dei tessuti ma/ a parità dieKcienza/ sono necessari induttori pi6 grandi).

5n sistema di questo tipo viene tranquillamente adottato per telealimentare ipacema2er/ i quali permettono di ospitare induttori di dimensioni suKcientementegrandi.

-&



Tele$prorammabilit% dei dispositivi impiantabili attivi

;er tele-programmabilità si intende la trasmissione di inormazioni dall’esterno deldispositivo verso l’interno al fne di condizionarne il unzionamento.;er telemetria/ invece/ si intende la trasmissione di dati dall’interno del dispositivoverso l’esterno0 questi dati possono essere relativi al unzionamento del dispositivostesso (dati tecnici)/ relativi al sistema che il dispositivo assiste ed osserva (adesempio il muscolo cardiaco) o dati relativi all’interazione tra il dispositivo e il sistemaassistito (ad esempio la soglia di stimolazione nel pacema2er).

4 metodi maggiormente impiegati per il traserimento di dati da e verso un dispositivoimpiantaile sono0

accoppiamento elettromagnetico0 si sruttano due ricetrasmettitori/ unoall’interno del dispositivo impiantaile e uno nel programmatore/ che operano a

requenze nell’ordine di qualche GRz (in modo da sruttare antenne di piccoledimensioni) la trasmissione di dati avviene solo quando la testina di lettura delprogrammatore è posizionata sopra il dispositivo impiantato/ in modo daattivare un interruttore di tipo magnetico. =uesto tipo di accoppiamento vienesruttato per e9ettuare telemonitoraggio.

accoppiamento magnetico0 si sruttano due induttori posti uno all’interno deldispositivo e uno nella testina di lettura del programmatore la trasmissione didati richiede che i due induttori siano posti a distanze molto piccole questoaccoppiamento permette/ inoltre/ il traserimento di energia al dispositivo (telealimentazione).

L’accoppiamento di tipo magnetico/ come aiamo visto/ è regolato dal seguentesistema di equazioni0

-



{V 1( s )=s L

1 I

1 (s )+s+ I

2(s)

V 2( s )=s L

2 I

2 (s )+s+ I

1(s)

Si osservi come la tensione V 1 nel circuito

primario/ posto nel programmatore/ dipenda da due

termini0 un termine unzione della corrente I 1

(che circola nel circuito primario stesso) e un

termine unzione della corrente I 2 (che invece

circola nel circuito secondario/ posto all’interno deldispositivo impiantato).Se/ in qualche modo/ viene atta variare la corrente

I 2 nel circuito secondario/ si determina una

variazione nella tensione V 1 nel circuito primario0 questo enomeno è noto come

principio dell&impedenza ri/essa.

La corrente I 2 nel circuito secondario dipende dalla tensione V

2 e dal carico

resistivo. ;er variare la corrente al secondario si puB inserire un secondo resistoreposto in parallelo al precedente e collegato in serie con un interruttore quando

l’interruttore è aperto/ la corrente I 2 è semplicemente pari a V

2/ R quando

l’interruttore è chiuso/ i due resistori sono posti in parallelo e la corrente I 2 aumenta

(per e9etto delle diminuzione della resistenza complessiva del circuito secondario).

L’apertura e la chiusura dell’interruttore sono regolate da un opportuno dispositivo/che prende il nome di modulatore0 il modulatore rende possiile il traserimento disequenze inarie (interruttore aperto#chiuso) dall’interno del corpo umano all’esternoa ciascuna delle sequenze trasmesse corrisponde un dato digitale. 4l segnale chegiunge in ingresso al modulatore e che regola apertura e chiusura dell’interruttore èdetto segnale modulante.

-7



8el circuito primario/ le variazioni della tensione V 1 (dovute a loro volta alle

variazioni della corrente I 2 ) vengono inviate in ingresso ad un dispositivo chiamato

demodulatore coerente (un tipo di demodulatore poco sensiile al rumore)0 in uscitadal demodulatore si ha il medesimo dato digitale che è stato precedentementetrasmesso al modulatore presente nel circuito secondario.

Le variazioni nella tensione V 1 nel circuito primario sono/ tuttavia/ molto piccole.

4n realtà/ il demodulatore coerente riceve in ingresso due segnali0 un segnale ad

ampiezza costante o ( t )=V cos(t ) prodotto da un oscillatore e un segnale

s (t ) che ornisce inormazioni circa le variazioni della tensione V 1 .

4l segnale s (t ) è a sua volta costituito dal prodotto tra il segnale modulante m(t )

(che regola apertura e chiusura dell’interruttore nel circuito secondario) e dal segnale

o( t ) 0 s (t )=m( t )V cos (t ) .

4l demodulatore coerente ha la unzione di estrarre il segnale m(t ) a partire dal

segnale s (t ) .

8el locco di demodulazione/ i segnali o( t ) e s (t ) vengono inviati ad un

moltiplicatore/ alla cui uscita sarà presente il segnale prodotto0

o ( t ) s (t )=V cos (t ) ∙m ( t ) V cos (t )=m ( t ) V ∙V ∙[ 12 cos (2t )+ 1

2cos (0 )]=¿

¿m ( t ) ∙ - ∙ cos (2t )+m ( t ) ∙ -

4l segnale prodotto cos? ottenuto viene inviato ad un locco di fltraggio passaasso

che ha la unzione di attenuare le componenti requenziali al di sopra di / in modo

da ottenere in uscita il segnale m ( t ) ∙ - .

4nviando questo segnale ad un opportuno stadio che amplifchi di un attore 1/ - si

riesce ad ottenere in uscita proprio il segnale m(t ) contenente i dati digitali di

interesse.

La comunicazione tra dispositivi puB avvenire essenzialmente secondo due modalità0la modalità haldupleE e la modalità ulldupleE.4n modalità hal(-duple* / a asi alternate/ uno dei due dispositivi unge da trasmettitorementre l’altro unge da ricevitore in un secondo momento i ruoli dei dispositivi sipossono invertire ma/ in ogni istante/ il Fusso dei dati avviene in una sola direzione (datrasmettitore a ricevitore).4n modalità (ull-duple* / i due dispositivi sono contemporaneamente sia trasmettitorisia ricevitori (come accade quando teleoniamo).

La modalità di comunicazione che si instaura tra il dispositivo impiantato e la testina dilettura del programmatore è/ in genere/ di tipo haldupleE per questo motivo/ perpoter inviare inormazioni verso il dispositivo impiantato si aggiunge un locco di

-%



modulazione anche all’interno del circuito primario. =uesto modulatore riceve in

ingresso un segnale modulante m2(t ) che regola l’apertura e la chiusura di un

opportuno interruttore al fne di ar variare la corrente I 1 . =uesta variazione di

corrente si traduce in una variazione della tensioneV

2 nel circuito secondario( principio dell&impedenza ri/essa).Sruttando un demodulatore coerente posto nel dispositivo impiantato è possiile/ a

partire dalle variazioni della tensioni V 2 / risalire all’inormazione contenuta nel

segnale modulante m2(t ) .

8el circuito primario/ come aiamo visto/ al demodulatore giungono due segnalidistinti0 un segnale che tiene conto delle variazioni della tensione di interesse e unsegnale ad ampiezza costante prodotto da un oscillatore. 8el circuito secondariol’oscillatore non è presente. <l suo posto si impiega un dispositivo chiamato 0!!

( phase loc'ed loop) che riceve in ingresso la tensione V 2 e ornisce in uscita un

segnale alla medesima requenza ma ad ampiezza rigorosamente costante. 4l segnalecos? ottenuto viene ornito in ingresso al demodulatore coerente.

4n genere il programmatore unge da dispositivo master / cioè da dispositivo cheassegna i ruoli di trasmettitore e ricevitore0 quando è necessario traserireinormazioni al dispositivo/ il programmatore si assegna il ruolo di trasmettitorementre al dispositivo impiantato è assegnato il ruolo di ricevitore quando è necessarioestrarre inormazioni dal dispositivo/ il programmatore si assegna il ruolo di ricevitore/mentre al dispositivo impiantato è assegnato il ruolo di trasmettitore.

-!



Stimolatori !ardia!i.

4l primo stimolatore cardiaco è stato impiantato negli Stati 5niti alla fne degli anni ’&".<ll’epoca/ lo stimolatore era utilizzato unicamente in caso di locco totale diconduzione del potenziale d’azione dagli atri ai ventricoli/ al fne di ripristinare l’attività

ventricolare mediante stimolazione asincrona.4ntuita la potenzialità della metodica/ gli stimolatori sono stati via via migliorati perestenderne l’applicailità a situazioni patologiche diverse.>ggi gli stimolatori cardiaci sono estremamente potenti e sicuri/ pur essendo di peso evolume decisamente contenuti (-"," g/ %1& ml).Gli stimolatori cardiaci sono regolamentati dalla norma '4 -$/ che perB è di attosuperata nei diversi stati memri della 'omunità uropea da legislazione specifca.

Genesi del potenziale di membrana nelle cellule eccitabili.

Cutte le cellule dell’organismo presentano un potenziale di memrana/ ma quelle dei

tessuti eccitaili hanno la capacità di generare e condurre potenziali.=uando una cellula di un tessuto eccitaile non genera o conduce potenziali/ si diceche è a riposo. 4l potenziale di memrana di una cellula di un tessuto eccitaile incondizione di riposo è chiamato potenziale di membrana a riposo0 esso si mantiene

intorno a valori medi di circa −70mV . 4n una cellula

a riposo si riscontrano molti canali per gli ioni potassioaperti/ mentre quelli per gli ioni sodio sono per lo pi6chiusi.

Si parla di eccitazione di una cellula quando unqualche stimolo determina l’apertura di diversi canali

per gli ioni sodio ciB determina un maggior ausso ditali ioni all’interno della cellula e una diminuzione dellanegatività del potenziale di memrana ((enomeno didepolarizzazione).=uando una cellula eccitaile viene attivata da unostimolo adeguato/ in essa insorge un potenzialed&azione/ ovvero una /uttuazione elettrica che si

propaga lungo la superfcie della memrana cellulare.

Le asi di un potenziale d’azione possono essere descritte come segue.

1) 5no stimolo adeguato determina l’apertura di un certo numero di canali ioniciper il sodio. Gli ioni sodio entrano nella cellula/ inducendo una depolarizzazionelocale

-) Se il valore di depolarizzazione locale raggiunge o supera una certa entità/

denominata valore di soglia del potenziale (circa pari a −50mV )/ vengono

indotti ad aprirsi particolari canali ionici per il sodio/ detti canali voltaggio-dipendenti.

$) L’ulteriore ingresso di ioni sodio tende a rendere positivo il potenziale dimemrana

$"



,) *opo un periodo di circa un millisecondo/ i canali per gli ioni sodio voltaggiodipendenti si richiudono. ssi consentono un ingresso di ioni sodio nella cellulaper periodi di tempo sempre uguali/ inducendo valori di di9erenza di potenzialesempre uguali.4l potenziale d’azione è una risposta del tipo tutto o nulla0 se non si raggiunge ilvalore di soglia non si genera alcun potenziale d’azione se il valore di sogliaviene raggiunto o superato/ la di9erenza di potenziale raggiunge sempre ilvalore massimo possiile.

&) =uando il potenziale di memrana assume un valore prossimo a circa +30mV

(valore di picco)/ si aprono i canali ionici voltaggio-dipendenti per il potassio. 4lpotassio comincia a uoriuscire in quantità dalla cellula/ spinto sia da ungradiente chimico sia da un gradiente elettrico (inatti/ a causa dell’ingressodegli ioni sodio/ all’interno della cellula si ha un eccesso di carica positiva). Lachiusura dei canali voltaggiodipendenti per il sodio e l’apertura di quelli delpotassio determina una ripolarizzazione della memrana cellulare/ il cuipotenziale tende a spostarsi verso valori negativi.

1 L’azione della pompa sodio-potassio (che traserisce ioni sodio dall’internoall’esterno della cellula e ioni potassio dall’esterno all’interno della cellula) e lachiusura di tutti i canali ionici voltaggiodipendenti riportano il potenziale dimemrana nella sua condizione di riposo.

"l potenziale d&azione nelle cellule eccitabili cardiache

;er quanto riguarda il sistema di eccitazione e di conduzione del potenziale dTazioneallTinterno del cuore/ troviamo un comportamento leggermente di9erente rispetto allealtre cellule del corpo. <llTinterno del cuore vi sono due tipologie di sviluppodel potenziale elettrico0

una tipologia per le fre atriali#ventricolari

una tipologia per le cellule del nodo senoatriale (o cellule del pacema2er).

$1

http://it.wikipedia.org/wiki/Cuore

http://it.wikipedia.org/wiki/Potenziale_elettrico

http://it.wikipedia.org/wiki/Potenziale_elettrico

http://it.wikipedia.org/wiki/Cuore



=uesto comportamento particolare ha una spiegazione fsiologica0 le freatriali#ventricolari devono comportarsi in maniera simile alle altre fre muscolari/ madevono anche assicurare un alto rendimento della pompa cardiaca il nodo senoatriale/ invece/ si comporta in maniera diversa da qualsiasi altra fra/ poichJ deveassicurare principalmente la genesi del potenziale dTazione.

4l comportamento delle fre atriali#ventricolari è molto simile a quello di ogni altracellula muscolare o nervosa/ soprattutto per quello che riguarda il potenziale di riposo/mentre si di9erenzia di pi6 nello sviluppo del potenziale dTazione.'ome nelle altre %bre muscolari/ anche qui il potenziale di memrana a riposo è di

circa −90mV ed è dovuto alle di9erenti concentrazioni delle specie ioniche

all’interno e all’esterno della memrana. 4n particolare/ per mantenere costante ilpotenziale di riposo sono presenti due pompe ioniche0 la prima è la pompa sodiopotassio/ che permette di regolare la concentrazione di questi due ioni la seconda è la pompa sodiocalcio/ che tende ad eliminare dalla cellula lo ione 'aUU .

Le fre di conduzione atriali#ventricolari presentano delle risposte di tipo rapido. 4lpicco del potenziale d’azione corrisponde a circa +20mV (esso è maggiore che nella

maggior parte delle cellule muscolari/ perchJ deve essere in grado di ar rendere almassimo la pompa cardiaca).

4l potenziale d’azione nelle cellule cardiache si costituisce di cinque asi0

)2SE 3 (di depolarizzazione rapida).’ dovuta quasi esclusivamente all’ingresso di ioni sodio/ grazie all’apertura dispecifci canali ionici. =uesti canali possiedono due arriere0 la barriera diattivazione (inizialmente chiusa) e la barriera di inattivazione (inizialmente

aperta). La depolarizzazione della memrana induce l’attivazione di amedue learriere/ che perB presentano tempi di reazione diversi. Le arriere diattivazione si aprono in 1- millisecondi/ mentre le arriere di inattivazioneimpiegano $"," millisecondi a chiudersi. =uesta di9erenza nei tempi direazione permette agli ioni sodio di entrare nella cellula.L’ingresso di ioni sodio rende l’interno della cellula positivo e l’esterno negativoquesta inversione della polarità dimemrana è defnita Vovershoot4 .

)2SE 5 (di ripolarizzazione precoce).Si ha una reve ase di ripolarizzazionedovuta a una corrente transitoria in uscita di

ioni potassio insieme all’aumento dellapermeailità agli ioni cloro.

)2SE + (di plateau).*urante questa ase si ha l’ingresso di ionicalcio attraverso appositi canali voltaggiodipendenti/ che si attivano e disattivanomolto lentamente. Si ha il plateau quando l&ingresso di ioni calcio eguaglia la(uoriuscita di ioni potassio.

)2SE 6 (di ripolarizzazione %nale).

=uando i canali per gli ioni calcio si chiudono/ la uoriuscita di potassio continuaportando l’interno della cellula verso valori di carica negativi/ mentre l’esternodiviene positivo.

$-

http://it.wikipedia.org/wiki/Ione

http://it.wikipedia.org/wiki/Pompa_ionica

http://it.wikipedia.org/wiki/Calcio_(metallo)

http://it.wikipedia.org/wiki/Ione

http://it.wikipedia.org/wiki/Pompa_ionica

http://it.wikipedia.org/wiki/Calcio_(metallo)



)2SE 7 (di ripristino).8ell’ultima ase si ha il ripristino delle concentrazioni ioniche ai valori di riposograzie ai enomeni di pompa attiva (pompa sodiopotassio e pompa sodiocalcio).

5n miocita che sia stato depolarizzato non sarà pi6 disponiile per un nuovopotenziale dTazione fno a che esso non si sia ripolarizzato parzialmente lTintervallo rala comparsa del potenziale dTazione e il momento in cui il miocita è disponiile per unnuovo potenziale è defnito 0eriodo 8e(rattario 2ssoluto.La rerattarietà è dovuta alla chiusura delle arriere di inattivazione dei canali ioniciper il sodio.La completa eccitailità non viene ristailita fno a quando non si ha la defnitivaripolarizzazione del miocita. =uesto intervallo/ che segue il ;eriodo Werattario<ssoluto/ è chiamato 0eriodo 8e(rattario 8elativo ed è indispensaile per il correttounzionamento del muscolo cardiaco/ poichJ permette un alto rendimento dellaunzione di pompa del cuore/ consentendo al ventricolo di riempirsi completamente di

sangue prima di eseguire unTaltra contrazione inoltre/ la rerattarietà consente diavere una netta distinzione tra ase sistolica e ase diastolica/ in maniera tale dapermettere lTapporto di sangue attraverso le coronarie (che riorniscono di sangue lecellule del tessuto cardiaco)/ cosa che puB avvenire solo in ase diastolica.

X nelle cellule del nodo seno-atriale che nasce lo stimolo cardiaco vero e proprio.La particolarità di queste Ycellule pacema2erY è quella di non avere un vero e proprio

potenziale di riposo. Cra un potenziale dTazione e il successivo si registra una

progressiva depolarizzazione della cellula/ partendo da un valore di circa −65mV la

depolarizzazione prosegue verso valori meno negativi ma/ prima che si possa

stailizzare ad un valore di riposo/ si raggiunge il potenziale soglia (circa −40mV )/

che dà inizio al potenziale dTazione successivo.'omplessivamente/ riconosciamo le cellule pacema2er per questi motivi0 (1)generazione spontanea dellTimpulso (-) mancanza di potenziale di riposo ($) altovalore del potenziale di memrana e maggior requenza nellTinsorgenza dei potenzialidTazione.

"l sistema di conduzione nel cuore.

siste una parte del miocardio dedicata alla sola generazione e conduzione degliimpulsi attraverso il muscolo cardiaco0 il miocardio speci%co. Si tratta di un sistemaspecializzato che permette/ in condizioni normali/ che il cuore atta in manieraeKciente ed ordinata (prima gli atri e poi i ventricoli/ permettendo il completoriempimento di questi ultimi) e che lTimpulso generato si di9onda velocemente/acendo contrarre tutte le parti del ventricolo in maniera pressochJ simultanea.=uesto sistema è ormato da diverse parti0

4l nodo seno-atriale 9S2. Si tratta di una piccola e appiattita strisciaellissoidale di miocardio specifco che si trova nella parte superiore lateraledellTatrio destro (suito sotto lo socco della vena cava superiore). 4n questonodo si genera il normale impulso ritmico0 per are in modo che lTimpulso venga

trasmesso alle fre atriali/ le fre del 8S< vi si connettono direttamente ilpotenziale dTazione si di9onde/ cos?/ in maniera simultanea negli atri.

$$

http://it.wikipedia.org/wiki/Miocita

http://it.wikipedia.org/wiki/Miocardio

http://it.wikipedia.org/wiki/Atrio_(anatomia)

http://it.wikipedia.org/wiki/Nodo_senoatriale

http://it.wikipedia.org/wiki/Vena_cava_superiore

http://it.wikipedia.org/wiki/Miocita



http://it.wikipedia.org/wiki/Nodo_senoatriale

http://it.wikipedia.org/wiki/Vena_cava_superiore



Le %bre internodali. Si tratta di una striscia ditessuto che propaga l’impulso in direzione delnodo atrioventricolare.

4l nodo atrioventricolare 92#. ’ il principale

responsaile del ritardo nel passaggio delsegnale dagli atri ai ventricoli/ in modo daconsentire a questi ultimi di riempirsicompletamente di sangue. 5nTaltra importanteunzione del 8<: è quella di permettere ilpassaggio dellTimpulso cardiaco solo in unsenso/ impedendone il passaggio dai ventricoliagli atri tramite uno strato froso che unzionada isolante per lTimpulso.

Le %bre del )ascio di :is. ;ropagano lTimpulso alla massa cardiaca ventricolare/dividendosi in due parti0 la branca di destra e la branca di sinistra.

;arte terminale del sistema di conduzione del cuore sono le %bre del 0ur'in;e/cellule cardiache con una conduciilità maggiore rispetto alle altre.

Se per qualche motivo si locca il unzionamento del nodo senoatriale/ il nodo atrioventricolare mantiene comunque la capacità di depolarizzarsi con una requenza pi6assa rispetto a quella imposta dal 8S< se anche il unzionamento del 8<: dovesseessere compromesso/ l’avvio della depolarizzazione è aKdato al ascio di Ris/ conrequenza ancora pi6 assa.

!a bradicardia

4l termine bradicardia indica la discesa della requenza cardiaca al di sottodellTintervallo di normalità per la popolazione di rierimento. 8ellTadulto/ si parla diradicardia quando la requenza cardiaca è ineriore a " pm (attiti al minuto). Calecondizione viene ulteriormente suddivisa in0

$ radicardia lieve (requenza compresa tra &" e &! pm)0$ radicardia moderata (requenza compresa tra ," e ,! pm)$ radicardia grave (requenza ineriore a ," pm).

<nche nell’ultimo caso/ comunque/ la radicardia puB essere del tutto priva disignifcato patologico asti pensare che la requenza cardiaca di alcuni ciclistiproessionisti/ rilevata al mattino dopo la sveglia/ si aggira intorno a $" pm.4n generale/ quindi/ in soggetti giovani ed allenati la radicardia viene considerataassolutamente fsiologica. ssa assume connotati patologici/ e potenzialmentepericolosi/ quando compromette il normale apporto di sangue ai distrettidellTorganismo/ rendendolo insuKciente rispetto alle richieste metaoliche.

Cutto ciB rende ragione dei sintomi tipicamente associati ad una radicardiapatologica/ tra cui ricordiamo0

sincope0 perdita di conoscenza di reve durata con incapacità a mantenere iltono posturale (e conseguente caduta a terra se il soggetto è in piedi) insorgein modo pi6 o meno rusco e si risolve spontaneamente

$,

http://it.wikipedia.org/wiki/Nodo_atrioventricolare

http://it.wikipedia.org/wiki/Fascio_di_His

http://it.wikipedia.org/wiki/Sistema_di_conduzione_del_cuore

http://it.wikipedia.org/wiki/Fibre_del_Purkinje

http://www.my-personaltrainer.it/allenamento/frequenza-cardiaca/frequenza-cardiaca.html

http://www.my-personaltrainer.it/allenamento/frequenza-cardiaca/battiti-cardiaci.html

http://it.wikipedia.org/wiki/Nodo_atrioventricolare

http://it.wikipedia.org/wiki/Fascio_di_His

http://it.wikipedia.org/wiki/Sistema_di_conduzione_del_cuore

http://it.wikipedia.org/wiki/Fibre_del_Purkinje

http://www.my-personaltrainer.it/allenamento/frequenza-cardiaca/frequenza-cardiaca.html

http://www.my-personaltrainer.it/allenamento/frequenza-cardiaca/battiti-cardiaci.html



lipotomia0 detta anche presincope/ è un grado minore dello stesso disturo/caratterizzato da sensazione di svenimento incipiente/ deolezza(astenia)/ sudorazione redda/ senso di nausea/ ma senza perdita completa dicoscienza e del tono posturale

dispnea0 percezione soggettiva di inadeguatezza del respiro che comporta

lTaumento dello sorzo per respirare/ con la conseguenza di un impegnomuscolare non spontaneo per compiere inspirazioni ed espirazioni cardiopalmo0 percezione del proprio attito cardiaco/ che normalmente non

dovree avvenire arresto cardiaco0 situazione clinica caratterizzata da ineKcienza o assenza

dell’attività cardiaca.

Le cause della radicardia possono essere le pi6 svariate. ;uB essere causata da unadiminuzione dellTeccitailità del sistema di conduzione del cuore/ da unTiperattività delsistema parasimpatico/ da una diminuzione dellTattività simpatica/ da sostanzechimiche stimolanti lTattività vagale/ da disturi della conduzione dellTimpulso nervoso.4n ase a ciB si è soliti distinguere la radicardia in0

radicardia di tipo miogeno

radicardia di tipo neurogeno

radicardia di tipo chimico.

La bradicardia di tipo miogeno è tipica dei cosiddetti processi regressivi del miocardio(come per esempio la miocardosi e lTipertrofa del miocardio) e degli stati itterici puBessere inoltre provocata da cardiopatia ischemica e dallTinarto del miocardio.

La bradicardia di tipo neurogeno viene generalmente provocata da lesioni a carico delsistema nervoso centrale/ da processi patologici che provocano una stimolazionevagale e da processi che provocano un locco del simpatico (tumori cererali/emorragie cererali/ ipertensione endocranica etc.).

La bradicardia di tipo chimico puB essere provocata dallTassunzione di diversi tipi disostanze come/ per esempio/ di armaci etaloccanti e antiaritmici/ di sostanzestupeacenti oppure da alterazioni degli elettroliti nel sangue (per esempiolTiperpotassiemia).

4 principali metodi per giungere ad una diagnosi di radicardia sono0

o lettrocardiogramma ('G)o 'G sotto sorzo o esame sotto sorzoo +onitoraggio Rolter ('G in continuo per -,7- ore)o Cest con tavolo inclinaile (tilt test)o Studio elettrofsiologico (SD)o Loop recorder (noto anche come monitor cardiaco impiantaile/ è un dispositivo

di piccole dimensioni che viene generalmente impiantato sotto la pelle/ incorrispondenza del petto/ e che permette di registrare l’attività elettricacardiaca)

L’impiego di uno stimolatore cardiaco impiantaile risulta particolarmente indicato per

soggetti che maniestano una o pi6 delle seguenti patologie0

$&

http://www.my-personaltrainer.it/Sintomi/Astenia

http://www.my-personaltrainer.it/fisiologia/sudorazione.html

http://www.my-personaltrainer.it/anatomia/MUSCOLI-DELLA-RESPIRAZIONE.htm


http://www.albanesi.it/salute/Sintomi/ittero.htm

http://www.albanesi.it/salute/infarto.htm

http://www.albanesi.it/salute/Minori/glioblastoma.htm

http://www.my-personaltrainer.it/Sintomi/Astenia

http://www.my-personaltrainer.it/fisiologia/sudorazione.html



http://www.albanesi.it/salute/Sintomi/ittero.htm

http://www.albanesi.it/salute/infarto.htm

http://www.albanesi.it/salute/Minori/glioblastoma.htm



$ Mlocco atrioventricolare$ Mlocco i#triascicolare cronico$ Mlocco atrioventricolare con inarto miocardico

acuto$ *isunzioni del nodo senoatriale$ 4persensiilità del nodo carotideo.

4l blocco atrioventricolare (talvolta areviato M<:)è un dietto nel sistema di conduzione del cuoreche ha origine nella porzione tra atrio e ventricolo.

4n condizioni fsiologiche/ il nodo senoatriale determina il ritmo cardiaco/ generandosegnali elettrici che si propagano fno al ventricolo. 8el caso in cui si verifchi un loccoatrioventricolare/ lTimpulso elettrico non raggiunge i ventricoli o comunque vi giungealterato. <nche nel caso in cui si verifchi unTinterruzione completa della conduzionedal nodo senoatriale/ i ventricoli continuano a contrarsi alla requenza intrinseca delnodo atrioventricolare e/ qualora anch’esso presentasse un defcit/ dalla requenzaintrinseca dei asci di Ris (che costituiscono il sistema di conduzione ventricolare).

Si riconoscono/ in ase ai tracciati 'G/ diversi livelli di locco.

$ Mlocco di Grado 40 è caratterizzato da un rallentamento eccessivo nella conduzionedellTimpulso/ riconosciile allTlettrocardiogramma come un allungamentodellTintervallo ;W superiore a -"" ms

$ Mlocco di Grado 440 ne esistono di tipologie di9erenti/ tutte caratterizzate dallamancata conduzione ai ventricoli di alcuni attiti atriali

$ Mlocco di Grado 4440 è la dissociazione completa ra atri e ventricoli (ognuno sicontrae con requenza propria) in assenza di un ritmo di scappamento il pazientedecede per asistolia.

5na particolare condizione/ nota come sindrome del seno malato/ costituisce un altrocaso in cui l’impianto di uno stimolatore cardiaco è consigliaile. 4n questo caso/ laradiaritmia deriva da una requenza del 8S< essa stessa eccessivamente assa equindi/ anche in assenza di deezioni a livello del 8<:/ i ventricoli si contraggono conuna requenza troppo assa.

4l blocco tri-(ascicolare è una patologia del sistema di conduzione del cuore. Ladiagnosi si onda sul riconoscimento allTelettrocardiogramma di tre alterazioni0

1) prolungamento dellTintervallo ;W (locco atrioventricolare di 4 grado)

-) locco di ranca destra

$) emilocco anteriore sinistro o emilocco posteriore sinistro

4l termine in(arto indica la necrosi di un tessuto in conseguenza allTarresto del Fussosanguigno arterioso a causa di occlusione o rottura di un’arteria. Si parla di inartomiocardico/ splenico/ polmonare etc. a seconda dellTarteria interessata.LTinarto che si verifca con pi6 requenza è lTinarto miocardico acuto (4+<).LTin(arto miocardico avviene a seguito di unTischemia acuta a livello coronarico che siprolunga per pi6 di venti minuti e che causa danni permanenti al cuore.< seconda della sede dellTinarto e dellTestensione della zona da esso colpita si parla diinarto miocardico transmurale o di inarto miocardico intramurale. 8el primo caso la

parete ventricolare è totalmente interessata/ mentre in caso di inarto intramuralelTinteressamento è solo parziale. 8el casoin cui lTinarto non sia particolarmente esteso/ generalmente/ non si registrano

$

http://it.wikipedia.org/wiki/Elettrocardiogramma

http://it.wikipedia.org/wiki/Intervallo_PR

http://it.wikipedia.org/wiki/Blocco_atrioventricolare_di_I_grado

http://it.wikipedia.org/wiki/Blocco_di_branca_destra

http://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Emiblocco_anteriore_sinistro&action=edit&redlink=1

http://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Emiblocco_posteriore_sinistro&action=edit&redlink=1

http://it.wikipedia.org/wiki/Elettrocardiogramma

http://it.wikipedia.org/wiki/Intervallo_PR

http://it.wikipedia.org/wiki/Blocco_atrioventricolare_di_I_grado

http://it.wikipedia.org/wiki/Blocco_di_branca_destra

http://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Emiblocco_anteriore_sinistro&action=edit&redlink=1

http://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Emiblocco_posteriore_sinistro&action=edit&redlink=1



alterazioni nelle altre pareti e la cinesicardiaca è sostanzialmente invariata. Se/al contrario/ lTinarto miocardico è dinotevole estensione/ il muscolo cardiacoperde parzialmente la sua capacitàcontrattile e possono esservi alterazionianche nelle zone che non sono statecolpite dallTattacco cardiaco.

<odalità di (unzionamento deglistimolatori cardiaci.

4 primi pacema2er impiantaili erano statiprogettati per il trattamento del loccoatrioventricolare completo e pertanto

essi operavano una stimolazione del ventricolo destro in modo continuo e sempre alla

stessa requenza (si parla/ in questo caso/ di stimolazione asincrona). < tale fne/ lostimolatore progettato eccitava il tessuto cardiaco mediante impulsi della durata dicirca - ms/ di ampiezza di &% : e ad una requenza costante di circa 7" pm.Generalmente/ gli elettrodi di stimolazione venivano suturati sulla parete ventricolaree l’impianto del dispositivo avveniva mediante una toracotomia.=uesto sistema presentava tutta una serie di inconvenienti0

• non rispondeva alle necessità fsiologiche/ come ad esempio la variazione dellarequenza del attito cardiaco in seguito alla richiesta di ossigeno da partedell’organismo (cosa che avviene durante una qualsiasi attività fsica)

• nel caso di un paziente a9etto da un locco <: di grado 4 o grado 44/ stimolando

continuamente il cuore ad una data requenza/ non solo si ha un consumosuperFuo delle atterie/ ma soprattutto non vi è sincronismo tra la stimolazioneartifciale e la stimolazione naturale (per questo motivo si parla di stimolazioneasincrona) che puB portare a conseguenze di grave entità qualora lo stimoloartifciale intervenisse nel periodo di vulnerailità dell’attività cardiaca naturale(onda C nel tracciato 'G) dando inizio ad una tachicardia e#o ad unafrillazione ventricolare.

4n seguito/ con l’avvento dei circuiti integrati/ è stato possiile impiantare l’elettronicanecessaria per la rilevazione dei segnali atriali e#o ventricolari e rispondere ad essi nelmodo fsiologico appropriato. <d esempio/ se la patologia riscontrata è il locco <:

completo del cuore (quindi la pulsazione atriale procede normalmente) puB essereprogettato un pacema2er che monitorizzi l’eccitazione atriale e produca uno stimoloventricolare con un ritardo opportuno0 tale tipo di stimolo è detto sincrono.<lternativamente è possiile monitorare l’eccitazione ventricolare ectopica e/ in suapresenza/ iniire lo stimolo artifciale o temporizzarlo in modo che coincida con l’ondaW. 4n assenza di pulsazione ventricolare spontanea/ dopo un ritardo massimoaccettaile/ viene erogato l’impulso di stimolazione al ventricolo0 tale tipi dipacema2er vengono detti Va domandaZ.

:erso la metà degli anni ’7" è stato elaorato un codice per descrivere la particolarelogica implementata nel pacema2er progettato. =uesto codice/ noto anche con il nome

di codi%ca 9=G/ consiste di tre lettere0 la prima lettera indica la camera stimolata(<[atrio/ :[ventricolo/ *[entrame) la seconda lettera indica la cameraeventualmente monitorata (<[atrio/ :[ventricolo/ *[entrame/ "[nessuna) la terza

$7



lettera indica l’attività e9ettuata dallo stimolatore cardiaco (4[iniizione dello stimolo/ C[trigger dello stimolo/ *[entrame/ "[nessuna).<d esempio/ il primo modello di pacema2er asincrono a requenza fssa e constimolazione del solo ventricolo è individuato dal codice :"" il modello che iniisce lastimolazione artifciale del ventricolo quando viene rilevato un ritmo ventricolare

adeguato è codifcato dalla terna ::4 uno stimolatore con codice :<C e9ettua unmonitoraggio dell’atrio e provvede a stimolare il ventricolo con un opportuno di ritardodallo stimolo atriale fsiologico.

4l continuo perezionamento in amito tecnologico e chirurgico ha reso possiile ilposizionamento degli elettrodi di monitoraggio e di stimolazione direttamenteall’interno degli atri e dei ventricoli.<d indicare l’avanzamento tecnologico sopracitato/ vi è il codice per l’identifcazionedei pacema2er correntemente impiegato0 esso è ormato da cinque lettere di cui ilsignifcato delle prime tre è il medesimo di quello delle tre lettere della codifca 8MG/mentre la quarta e la quinta lettera descrivono due unzioni aggiuntive resesidisponiili grazie all’attuale tecnologia. L’insieme di queste cinque lettere costituiscela codi%ca 92S0E>=0EG.

La quarta lettera della codifca 8<S;#M;G a rierimento alla programmailità delpacema2er (;[programmaile su pochi parametri/ in genere unicamente al momentodell’impianto/ +[multiprogrammaile/ anche successivamente l’impianto/'[communicating/ W[modulazione della requenza/ "[assente).La requenza naturale del attito cardiaco è regolata dal sistema nervoso simpatico eparasimpatico. =uesti rispondono in modo opportuno ad una serie di segnali fsiologiciquali/ ad esempio/ l’attività dei arocettori nel sistema vascolare/ l’ipossia e laconcentrazione di catecolammine circolanti. *al momento che risulta impossiileprogettare un sistema che risponda a tutti questi segnali fsiologici/ nella realizzazionedi un qualche sistema di controllo si è atta una scelta di segnali ritenuti signifcativi alfne di modulare la requenza di stimolazione cardiaca. =uesti includono il movimento

del corpo e la requenza respiratoria.

Siccome la requenza respiratoria è legata all’attività fsica del paziente, si ? pensatodi @legare4 la (reAuenze cardiaca a Auella respiratoria quest’ultima è valutatamediante impedenziometria/ acendo scorrere tra due elettrodi una deole corrente adalta requenza (centinaia di chilohertz) e misurando la tensione presente tra glielettrodi stessi0 l’inspirazione causa un aumento dell’impedenza toracica/ l’espirazionene causa una diminuzione.

;er la valutazione dell’attività fsica si impiegano accelerometri mono/ i o triassialial fne di identifcare/ dalla accelerazioni alle quali il sensore è soggetto/ il tipo di

attività svolta dal paziente e la sua intensità. L’aKdailità di questi sistemi dipendeortemente dai metodi utilizzati per VclassifcareZ le attività sulla ase delleaccelerazioni rilevate0 i moderni pacema2er/ che possono disporre internamente di

$%



<L5 potenti e con consumo estremamente asso/ hanno potenzialità tali da consentireclassifcazioni aKdaili anche in classi numerose e perciB possono permettere alpaziente di condurre una vita normale e anche di praticare attività sportiva.

La quinta lettera della codifca 8<S;#M;G si rierisce alle unzioni antitachiaritmia

(;[antitach\arr\thmia/ S[shoc2/ *[entrame/ "[assente). 4 pazienti a9etti daradicardia maligna sono soggetti a periodi occasionali di tachicardia che/ se noncurata/ puB portare alla frillazione e alla morte. < questo prolema sono disponiilidue tipi di approccio0 il primo consiste nella scarica di una serie di rapidi impulsi(approssimativamente del -"$"Q pi6 rapidi di quelli della tachicardia) che hanno loscopo di mettere fne all’aritmia il secondo approccio consiste nell’applicazione di unoshoc2 ad alta energia mediante una corrente cardiaca comparaile a quella che vieneornita applicando un defrillatore esterno.

Sito di stimolazione.

8ei primi modelli di pacema2er/ gli elettrodivenivano suturati direttamente sul cuore e ifli di connessioni portati sino al generatoredi impulsi situato in una tasca toracica oaddominale. ;er superare il trauma dellatoracotomia/ gli elettrodi sono statisuccessivamente posizionati all’interno dellecavità cardiache per via transvenosa. >ggiquasi il !&Q degli elettrodi per pacema2er èimpiantato nell’endocardio (elettrodi

endocardiaci) le vene sruttate perl’impianto degli elettrocateteri sono diverse/tra cui quelle principali sono la vena cealica/la vena succlavia e la giugulare esterna. Gli elettrocateteri sono manipolati attraversouna guida apposita il cui cammino viene monitorato mediante sistemi divisualizzazione ai raggi ].;er stimolare artifcialmente i ventricoli/ l’elettrodo viene collocato in posizione apicalenel ventricolo destro (passando attraverso l’atrio destro e la valvola tricuspide)/ inmodo da stimolare la maggior parte delle fre responsaili della trasmissione delladepolarizzazione verso il ventricolo sinistro/ assicurando in questo modo unacontrazione del cuore il pi6 possiile simile a quella fsiologica.

;er stimolare gli atri/ invece/ l’elettrodo viene posizionato sull’estremità posterioredell’atrio destro/ in prossimità del nodo senoatriale.

!&intervallo base.

Le azioni svolte dal pacema2er si ripetono ciclicamente all’interno di un intervallo di

tempo/ detto intervallo base/ che presenta una certa durata massima pari a quelladefnita in ase di programmazione dello stimolatore. 4l unzionamento del pacema2ercomporta il susseguirsi/ nel tempo/ degli intervalli ase.

$!



5n intervallo ase inizia sempre con un evento/ che puB essere atriale o ventricolare0se l’intervallo ase inizia con un evento atriale/ diciamo che la modalità diunzionamento del pacema2er è atrio-guidata se l’intervallo ase inizia con un eventoventricolare/ diciamo che la modalità di unzionamento del pacema2er è ventricolo-

guidata.Gli eventi atriali e gli eventi ventricolari si distinguono a loro volta in eventi sentitisensed event e in eventi stimolati paced event.

5n esempio di modalità di unzionamento atrioguidata è la modalità :<C/ il cuischema è riportato in fgura.

L’intervallo ase ha inizio con un evento atriale sentito A s (questa modalità richiede

che la depolarizzazione atriale aia origine in maniera spontanea) a questo punto hainizio un secondo intervallo/ detto intervallo o ritardo atrio-ventricolare 2# (generalmente della durata di 1&"-"" ms)/ al termine del quale si ha l’evento

ventricolare stimolato V p .

8el momento in cui viene rilevato un nuovo evento atriale sentito As , l’intervallo

ase corrente ha termine e ne inizia uno nuovo (con annesso intervallo <:).4n modalità :<C/ quindi/ l’intervallo ase ha una durata variaile (ma comunque nonsuperiore al massimo valore programmato)/ unzione del tempo che intercorre tra dueeventi atriali sentiti.

'onsideriamo ad esempio la modalità asincrona :"".

L’intervallo ase inizia con un evento ventricolare stimolato V p e si protrae fno alla

successiva stimolazione ventricolare. 4n questo caso l’intervallo ase ha durata fssa epari a quella decisa in ase di programmazione dello stimolatore cardiaco.La :"" è la modalità di stimolazione asincrona classica0 non essendo osservata alcunacamera cardiaca/ essa puB essere defnita VimplicitamenteZ ventricologuidata.

,"



5n esempio di modalità ventricologuidata è la ::40 in questo caso/ lo stimolatoreosserva il ventricolo e/ in caso di attività spontanea rilevata/ esso ne iniisce lastimolazione artifciale.

L’intervallo ase inizia con un evento ventricolare sentito V s o stimolato V p .

L’intervallo ase presenta una certa durata massima/ defnita in ase di

programmazione del dispositivo0 se all’interno dell’intervallo ase programmato vienerilevata un’attività ventricolare spontanea/ allora cessa l’intervallo ase corrente e ne

inizia uno nuovo (con l’evento sentito V s ) se all’interno dell’intervallo ase

programmato non viene rilevata alcuna attività ventricolare spontanea/ al suo termineil dispositivo stimola artifcialmente il ventricolo e ha inizio l’intervallo ase successivo

(con un evento stimolato V p ).

La modalità di unzionamento pi6 elaorata è la ***0 in questa modalità il pacema2erosserva e stimola entrame le camere cardiache/ svolgendo sia attività di triggering

dello stimolo sia di iniizione.L’intervallo ase inizia con un evento atriale sentito A s o stimolato A p (modalità

atrioguidata)/ con il quale ha inizio anche l’intervallo atrioventricolare <: (chepresenta un valore massimo defnito in ase di programmazione del dispositivo).

Se il pacema2er rileva attività spontanea del ventricolo V s all’interno dell’intervallo

<:/ allora viene iniita la stimolazione del ventricolo/ l’intervallo atrioventricolarecorrente termina e ha inizio un intervallo ventricolo-atriale #2 (che presenta anch’essoun valore massimo programmato). Se/ invece/ non viene rilevata attività ventricolarespontanea all’interno dell’intervallo <: programmato/ al termine di quest’ultimo il

dispositivo stimola artifcialmente il ventricolo (evento stimolato

V p

)/ dando inizioall’intervallo :<.< questo punto/ se all’interno dell’intervallo :< il pacema2er rileva attività atriale

spontanea A s / allora viene iniita la stimolazione atriale/ hanno termine l’intervallo

:< e l’intervallo ase corrente e inizia un nuovo intervallo ase (con annesso intervallo<:). Se/ invece/ all’interno dell’intervallo :< non viene rilevata attività atriale

spontanea/ il pacema2er stimola l’atrio (evento stimolato A p ) dando inizio ad un

nuovo intervallo ase (con annesso intervallo <:).La modalità *** è quella maggiormente impiegata negli stimolatori attuali/ in Auanto

tende a preservare/ se presente/ il ritmo cardiaco spontaneo.La durata massima dell’intervallo ase è pari alla somma dell’intervallo <:programmato e dell’intervallo :< programmato.

,1



Cutti gli stimolatori/ inoltre/ presentano la modalità di unzionamento >DD/ durante laquale il dispositivo puB eventualmente continuare a monitorare l’attività elettrica delcuore/ ma gli viene impedita l’erogazione dello stimolo elettrico0 questa modalità vieneresa operativa quando il paziente deve essere sottoposto/ ad esempio/ ad un test di

elettrofsiologia.

!a codi%ca 9=G commerciale.

La codifca 8MG commerciale è di atto quella utilizzata da tutti i costruttori quandodevono descrivere il loro prodotto al fne di defnirne/ in modo approssimativo/ leprincipali caratteristiche e le modalità di unzionamento.La codifca 8MG commerciale si costituisce di tre lettere0 la prima lettera indica ilnumero di camere stimolare (S[single/ *[doule)/ la seconda lettera a rierimento alnumero di camere osservate (S[single/ *[doule)/ la terza lettera indica la modalitàdi unzionamento dello stimolatore (4[iniizione dello stimolo/ *[iniizione etriggering dello stimolo).5n pacema2er la cui codifca 8MG commerciale è del tipo SS4/ stimola e osserva unasola camera (che puB essere l’atrio o il ventricolo) e opera in modalità di iniizionedello stimolo. 4 pacema2er classifcati SS4 sono anche detti monocamerali.5n pacema2er classifcato come *** dal punto di vista commerciale/ stimola eosserva entrame le camere cardiache ed è in grado di operare sia in modalità iniitasia in modalità di triggering dello stimolo. 4 pacema2er classifcati *** sono anchedetti bicamerali.

<odello elettrico dei tessuti eccitabili.

4 tessuti eccitaili del corpo umano/ come quello nervoso e quello cardiaco/ si prestanoad essere rappresentati mediante un modello di tipo elettrico.

4 tessuti sono organizzati in cellule/ ciascuna delle quali è delimitata da una membranacellulare. La

memrana cellulare è un sottile rivestimento/ dello spessore di circa 5nm / che

separa la cellula dall’amiente esterno e regola gli scami con quest’ultimo. ssa si

costituisce prevalentemente da lipidi/ in particolare osolipidi/ organizzati in manierada ormare un doppio strato lipidico. *a unpunto di vista elettrico/ la memrana cellulare puB essere equiparata/ in prima

approssimazione/ ad un condensatore di capacità C 0 lo strato lipidico unge da

dielettrico e separa tra loro i due mezzi conduttori/ costituiti rispettivamente dalcitoplasma (interno alla cellula) e il liAuido interstiziale (esterno alla cellula).

La maggior parte delle molecole/ tra cui gli ioni/ attraversa la memrana cellulare conl’aiuto di proteine di trasporto. 4 principali ioni che vengono trasportati attraverso la

memrana cellulare sono gli ioni sodio (+¿

.a¿ )/ potassio (

+¿ -

¿ ) e cloro (−¿Cl

¿ ).

Si conoscono due diversi tipi di trasporto mediato da proteine0 il trasporto passivo/ cheavviene secondo gradiente di concentrazione (e che quindi non richiede dispendio di

,-



energia) e il trasporto attivo/ che invece avviene contro gradiente e necessita di undispendio di energie da parte della cellula.

4l passaggio di ioni secondo gradiente di concentrazione è regolato da particolariproteine chiamate canali ionici/ ciascuno dei quali è specifco per una defnita specieionica.4n un modello elettrico/ questi canali ionici possono essere modellizzati tramite dei

resistori di conduttanza & . =uesti resistori presentano un valore di conduttanza

che è unzione del potenziale di trans-membrana/ cioè della di9erenza di potenzialerilevata tra l’interno e l’esterno della cellula. =uesta di9erenza di potenziale è dovutaad una di9erente concentrazione delle specie ioniche all’esterno e all’interno della

cellula (in particolare/ gli ioni+¿

.a¿ hanno una concentrazione maggiore all’esterno/

mentre gli ioni+¿ -

¿ hanno una concentrazione maggiore all’interno). ;er tenere conto

della loro dipendenza dal potenziale di transmemrana/ ciascun resistore viene

rappresentato in serie con un generatore ideale di tensione E specifco per lo ione

in questione.

4l passaggio di ioni attraverso la memrana in direzione contraria al gradiente diconcentrazione è regolato da (enomeni di pompa attiva0 il Fusso di ioni di ciascunaspecie dovuto a trasporto attivo puB essere modellizzato mediante un generatore

ideale di corrente I .

4l modello elettrico complessivo (limitatoin questo caso alle specie ioniche

+¿ .a

¿

e+¿ -

¿ ) è noto come modello di :odgin

– :u*leB .;er poter impiegare questo modello ènecessario conoscere il valore di tutti glielementi presenti al suo interno0 i valoridei due generatori di tensione possonoessere determinati a partire dalla

conoscenza delle concentrazioni della specie ionica all’interno e all’esterno dellamemrana i valori dei generatori di corrente e delle resistenze non lineari sonoricavaili sperimentalmente.

4l modello di :odgin – :u*leB permette di spiegare molto nel dettaglio il enomeno didepolarizzazione della memrana cellulare.;er indurre una depolarizzazione è necessario agire sulla memrana cellulare deltessuto eccitaile/ andando ad alterare la sua conduttività a certe specie ioniche0 adesempio si puB modifcare la conduttività della memrana agli ioni sodio/ andando cos?a avorire il loro ingresso all’interno della cellula (si ha cos? una diminuzione del

potenziale di memrana e un aumento della conduttanza & .a ).

;er ottenere questo risultato si puB/ ad esempio/ applicare dall’esterno un campoelettrico che accia scorrere una corrente di ioni sodio attraverso la memrana in

,$



direzione del citoplasma della cellula (determinando cos? una diminuzione delpotenziale di transmemrana).

Supponiamo che la corrente di ioni sodio in ingresso alla cellulare aia l’andamentoriportato in fgura0 la quantità di carica traportata dalla

corrente ionica I

nell’intervallo di tempo∆ t

èsemplicemente pari a 0

Q= I ∆ t

Se la quantità di carica Q è suKcientemente elevata

(cioè se il potenziale di memrana supera il valore disoglia) allora si ha depolarizzazione eKcace della memrana e viene generato unpotenziale d’azione.

4l valore di Q necessario ad innescare il potenziale d’azione dipende dal tipo di

tessuto eccitaile preso in considerazione.

Sempre in rierimento a stimoli ad andamento rettangolare/ saree interessante

rappresentare in un piano ( I , ∆ t ) gli stimoli eKcaci/ cioè quelli che permettono di

ottenere una depolarizzazione suKciente della memrana tale da indurre unpotenziale d’azione.

Sul piano ( I , ∆ t ) ogni stimolo rettangolare è rappresentato da un punto in unzione

della sua intensità massima I e della sua durata ∆ t . Gli stimoli eKcaci sono

quelli che determinano un ausso di carica Q all’interno della memrana

suKciente ad indurne la depolarizzazione poichJ la relazione che lega tra loro la

carica e l’intensità di corrente è I =Q /∆ t / il grafco dell’intensità degli stimoli

eKcaci in unzione della loro durata ∆ t è rappresentato da un ramo di iperole

equilatera/ i cui asintoti corrispondono agli assi I e ∆ t del piano.

4l meccanismo descritto/ tuttavia/ considera unicamente la corrente di ioni sodio cheentra nella cellula attraverso i canali ionici in realtà è necessario tenere contodell’azione svolta dai meccanismi di pompa attiva/ che tendono a ripristinare unasituazione di equilirio generando una corrente ionica in uscita dalla cellula stessa0 se

indichiamo con I R questa corrente ionica in uscita/ allora la relazione che lega

l’intensità I degli stimoli eKcaci alla loro durata ∆ t diviene0

I = Q

∆ t + I R

<nche I R / come Q / dipende dal tipo di tessuto eccitaile preso in considerazione.

L’espressione precedente tiene conto sia dei meccanismi di trasporto passivo di ionisodio (che tendono ad entrare nella cellula secondo gradiente di concentrazione) sia

dei meccanismi di trasporto attivo (che tendono a pompare ioni sodio al di uori dellacellula). La curva corrispondente sul piano ( I , ∆ t ) prende il nome di curva intensità-

,,



durata e presenta un asintoto orizzontale passante per I R 0 questa curva è

ondamentale nella descrizione del comportamento di qualunque tessuto eccitaile

;er defnire il comportamento di un tessuto eccitaile quando soggetto a stimolielettrici è necessario conoscere0

$ il valore della carica Q minima che deve essere portata dentro la cellula perindurre la depolarizzazione della memrana

$ l’intensità della corrente ionica I R che invece si oppone all’accumulo di carica

all’interno della cellula.

La carica Q dipende/ come detto/ dal tipo di tessuto eccitaile ma è

sostanzialmente indipendente (in via teorica) dalla geometria del sistema di

stimolazione (orma e dimensione degli elettrodi) I R / invece/ dipende sia dal tipo di

tessuto sia dalla geometria del sistema di stimolazione.

Gli stimoli eKcaci alla genesi del potenziale d’azione sono tutti quelli che presentano

una coppia I , ∆ t collocata al di sopra (o al pi6 in corrispondenza) della curva

intensitàdurata riportata in fgura.

4l parametro I R prende il nome di reobase rb e defnisce l’intensità di un impulso

di stimolazione che saree in grado di dare origine ad un potenziale d’azione solo seapplicato per un tempo teoricamente infnito.

Si defnisce cronassia %r la durata minima che deve avere un impulso di

stimolazione di intensità pari al doppio della reoase per indurre una depolarizzazione

eKcace nella memrana del tessuto eccitaile.

4l valore della carica Q trasportata all’interno della cellula dipende unicamente daltessuto solo nel caso in cui si prenda in considerazione una porzione infnitesima di

,&



memrana cellulare (che è una delle ipotesi adottate nel modello di :odgin – :u*leB )nel caso reale/ a parità di tessuto/ cellule che hanno dimensioni pi6 piccole richiedono

un valore di carica Q pi6 asso per innescare il potenziale d’azione.

<l variare della geometria degli elettrodi di stimolazione varia/ a livello dell’areola dimemrana cellulare interessata/ il valore della densità di corrente (la densità di

corrente è tanto pi6 grande quanto maggiormente concentrato è il campo elettricosviluppato). 4n una condizione reale/ quindi/ anche la carica Q dipende dalla

geometria del sistema di stimolazione0 questo rende pi6 complicato sruttare la caricaQ per caratterizzare un tessuto eccitaile.

Se supponiamo di stimolare un tessuto con un impulso di intensità pari a 2 rb e una

durata pari a %r / si puB osservare che la cronassia è esprimiile come0

I = Q

∆ t +rb (2 rb=Q

%r+rb⇒ %r=

Q

rb

La relazione precedente mette in evidenza come la cronassia sia un parametro chedipende unicamente dal tipo di tessuto preso in considerazione/ indipendentementedalla geometria del sistema di stimolazione adottato. 8ormalmente/ quindi/ i tessutieccitabili sono descritti in termini di cronassia e reobase0 la carica minima che deveessere portata all’interno della cellula per ottenere una depolarizzazione dellamemrana è pari a0

Q=%r ∙ rb

La cronassia/ inoltre/ presenta un’altra importante caratteristica0 essa rappresenta ladurata di uno stimolo di tipo rettangolare che consente di avere una stimolazioneeKcace con il minimo dispendio energetico (e questo è molto utile dal punto di vistadell’autonomia di un dispositivo impiantaile).8el caso delle fre muscolari cardiache/ in particolare/ la cronassia assume valori di 11/& ms.

Supponiamo di ornire ad un carico di resistenza R

una corrente ad andamento rettangolare/

caratterizzata da intensità I e durata ∆ t .

La potenza che viene traserita al carico è espressadalla relazione0

p (t )= R I 2

L’energia corrispondente è data dall’integrale della potenza nel tempo/ ovvero0

/ ( t )=∫0

∆ t

p (t ) dt = R I 2

∆ t

La relazione precedente mette in evidenza come l’energia rilasciata al carico sia

unzione della durata ∆ t dell’impulso rettangolare ornito.

,



*imostriamo che l’energia ornita al carico è minima se la durata dello stimolo è parialla cronassia.

Wicordando che I = Q

∆ t +rb / l’espressione dell’energia vista precedentemente si puB

riscrivere come0

/ (∆ t )= R I 2

∆ t = R ( Q

∆ t +rb)

2

∆ t =Q

2

∆t +rb

2∆ t +2Q rb

4l valore minimo dell’energia in unzione della durata dello stimolo si determina

derivando l’espressione precedente rispetto a ∆ t e ponendo il risultato uguale a "/

cioè0

d/(∆ t )

d (∆ t ) =

d

d (∆ t ) (Q

2

∆ t

+rb

2∆ t +2Q rb

)=−Q

2

(∆ t )2 +rb

2

−Q2

( ∆ t )2+rb

2=0⇒ rb

2= Q

2

(∆ t )2⇒ (∆ t )2=

Q2

rb

2 ⇒∆ t =

Q

rb

=%r

0er stimolare le %bre muscolari cardiache si usano degli impulsi molto simili ad impulsirettangolari, della durata di 5-+ ms e ampiezza dell&ordine di 5- m2. =uesti impulsi sicollocano leggermente al di sopra della curva intensitàdurata/ in modo da avere la

certezza di produrre uno stimolo eKcace. 4n queste condizioni/ la carica Qs ceduta

al tessuto cardiaco è data da0

Qs= I ∆ t =1ms∙ 1mA=1 $C

Qs= I ∆ t =2ms ∙5mA=10 $C

9ormalmente, la carica ceduta da un pacema'er al tessuto cardiaco in seguito alla

stimolazione ? di pochi $C .

4l carico visto in uscita dal sistema di stimolazione (il pcame2er) è prevalentemente ditipo resistivo e dipende sia dalla resistenza o9erta dai tessuti sia dalla resistenza delcatetere di stimolazione.

"l carico assume, generalmente, valori di resistenza compresi tra +33 " e 6 k" .

Supponiamo/ per semplicità/ che sia R=1k" . Se consideriamo una corrente di

stimolazione I =1mA applicata per un intervallo di tempo ∆ t =1ms / allora

l’energia traserita al carico sarà0

/= R I 2

∆ t =1 k"∙ (1mA )2 ∙1ms=1 $J

Se/ invece/ consideriamo una corrente di stimolazione I =2mA applicata per un

intervallo di tempo ∆ t =5ms / allora l’energia traserita al carico è0

,7



/= R I 2

∆ t =1 k"∙ (2mA )2 ∙5ms=10 $J

9ormalmente, l&energia ceduta al carico tessuto D catetere dallo stimolatore

cardiaco ? di pochi $J .

Cateteri per cardio-stimolazione.

La cardiostimolazione puB avvenire in due modalità di9erenti0 monopolare e ipolare.

8ella modalità di stimolazione monopolare la corrente di stimolazione si richiude tral’elettrodo di punta del catetere e il contenitore metallico dellostimolatore cardiaco. 4l campo di corrente che si viene agenerare investe uona parte dell’emitorace di sinistra delpaziente0 siccome la corrente attraversa un volume piuttostoampio/ è possiile che porti la stimolazione ai tessuti eccitailiche incontra nel suo percorso (in particolare il diaramma e ilmuscolo grande pettorale/ in corrispondenza dei quali si vienea determinare una densità di corrente piuttosto elevata). ;erevitare il contatto diretto con i tessuti/ il contenitore dellostimolatore puB essere rivestito con materiale isolante in modoche0

$ se il dispositivo è impiantato sopra il muscolo grandepettorale/ la zona preerenziale di ritorno della corrente siaquella a contatto con la cute che/ non essendo un tessuto eccitaile/ non rischia diessere stimolata (si riveste con isolante solo la parte del contenitore a contatto con

il grande pettorale)$ il dispositivo sia completamente isolato se impiantato sotto il muscolo grandepettorale (sruttando il atto che/ poichJ gli impulsi di stimolazione hanno rontimolto ripidi e durata molto reve/ il ritorno del pacema2er si comporta come uncondensatore).

4l vantaggio della stimolazione monopolare è che/ dato il grande volume di tessutiattraversati dalla corrente/ è molto acile osservare l’impulso di stimolazionesruttando un esame 'G (utilizzando la modalità VpaceZ normalmente presente intutti gli elettrocardiograf moderni).4l catetere per stimolazione monopolare è normalmente pi6 piccolo di quelli adottatinella stimolazione ipolare e/ quindi/ risulta meno invasivo nei conronti della valvolatricuspide (che attraversa per poi giungere nel ventricolo destro).

8ella stimolazione bipolare, invece/ la corrente di stimolazione si richiude su unaseconda superfcie conduttiva/ l’elettrodoad anello/ situata sul catetere endocavitariostesso/ evitando cos? di interessare vastivolumi di tessuto. La cardiostimolazioneavviene sempre attraverso l’elettrodo dipunta/ che si trova a contatto con il tessutocardiaco0 il secondo elettrodo ha unicamente lo scopo di ar richiudere su di sJ lacorrente di stimolazione.

La stimolazione ipolare ha il vantaggio di minimizzare la stimolazione di altri tessutieccitaili/ ma l’impulso di stimolazione non è pi6 chiaramente visiile sul tracciato 'Gdel paziente.

,%



4l catetere per stimolazione ipolare/ inoltre/ risulta pi6 grande e pi6 ragile di quelloimpiegato per stimolazione monopolare.

4 pacema2er possono unzionare con stimolazione sia di tipo monopolare sia di tipoipolare. L’impianto di un catetere per stimolazione ipolare rende possiile anche lastimolazione di tipo monopolare0 per questo motivo/ oggigiorno/ si tende ad impiegarecon maggior requenza cateteri di questo tipo.

Gli elettrocateteri per cardiostimolazione possono essere dotati/ nella loro parteterminale/ di are (%ssazione passiva del catetere)/ in generein silicone o in poliuretano/ che si agganciano alle traecolepresenti all’interno del ventricolo/ in modo da tenere fsso ilcatetere nella ase postimpianto. 4n un tempo variaile daalcune settimane a pochi mesi dopo l’impianto/ l’elettrodo dipunta viene ingloato da tessuto connettivo/ andando cos? aloccare defnitivamente in situ il catetere.

<ltri elettrocateteri per cardiostimolazione presentano in punta una struttura simile adun cavatappi/ detta in gergo pig-tail/ che serve per VavvitareZ lapunta del catetere al miocardio (%ssazione attiva del catetere).4l fssaggio suito dopo l’impianto è di maggiore qualità rispettoagli elettrocateteri dotati di are. <nche in questo caso/ dopoqualche tempo si viene a ormare una capsula di tessutoconnettivo che ingloa la punta del catetere/ fssandolodefnitivamente al tessuto cardiaco.

Gli elettrocateteri per stimolazione monopolare presentano un solo conduttore checrea il collegamento tra l’elettrodo di punta e lo stimolatore cardiaco/ mentre i cateteriper stimolazione ipolare sono provvisti di due conduttori0 uno che collega il

pacema2er all’elettrodo di punta/ l’altro che collega il pacema2er all’elettrodo adanello.4n entrami i casi/ i conduttori sono avvolti a spirale/ in modo da poter megliosopportare le sollecitazioni meccaniche dovute alla contrazione delle camerecardiache. 'iascun conduttore è inoltre avvolto in una guaina isolante realizzata insilicone o poliuretano.

;er ridurre il processo infammatorio dovuto allo scorrimento del catetere/ la superfcieesterna di quest’ultimo puB essere ricoperta con steroidi (prednisone o altricorticosteroidi)

4l diametro degli elettrocateteri è dell’ordine di 1/&$ mm.Gli elettrodi per cardiostimolazione presentano una parte terminale/ (quella che andràa contatto con il miocardio) che puB avere una geometriaconcava o una geometria s(erica.L’elettrodo a orma concava presenta/ nella sua partescavata/ una goccia di silicone/ che ha il compito dievitare che in quella zona circoli corrente (che nonavree una parte attiva nella stimolazione del tessuto/ inquanto non a contatto con questo).

Gli elettrodi di punta per cardiostimolazione sonotipicamente realizzati in carbonio pirolitico/ che è un uon

conduttore di corrente ed è estremamente iocompatiile. L’aspetto del caroniopirolitico è leggermente granuloso/ in modo da avorire la ormazione del tessutoconnettivo che andrà ad assicura il fssaggio defnitivo del catetere al miocardio.

,!



5n altro materiale impiegato per la costruzione degli elettrodi di punta è il platino-iridio/ un materiale che conduce molto ene la correnteelettrica ed ha ottime caratteristiche di iocompatiilità. 4lplatinoiridio dà origine a pochissimi scami ionici sullasuperfcie di contatto con il tessuto/ sicchJ gli elettrodirealizzati con questo materiale sono sostanzialmentepolarizzaili (e quindi equiparaili a dei condensatori).8ella cardiostimolazione questa caratteristica è moltoimportante al fne di prevenire la migrazione di ionimetallici all’interno dei tessuti a contatto con l’elettrodo(che causereero infammazione). L’aspetto degli

elettrodi di punta realizzati in platinoiridio è molto pi6 rugoso rispetto a quellirealizzati in caronio pirolitico e ciB rende pi6 rapido il processo di fssaggio almiocardio.

sistono anche elettrodi di punta realizzati in platino/ ma essi hanno l’e9etto

collaterale di determinare la comparsa di una capsula di tessuto connettivo molto pi6spessa di quanto si otterree impiegando un elettrodo in platinoiridio.

*i un elettrodo per stimolazione è molto importante conoscere una grandezza cheprende il nome di soglia di stimolazione0 essa rappresenta il valore minimo dellatensione che si deve avere in uscita dallo stimolatore in modo da garantire unastimolazione eKcace del tessuto posto a contatto con l’elettrodo di punta (una voltache sia stata defnita la orma dell’impulso di stimolazione).La soglia di stimolazione si misura andando ad aumentare progressivamentel’ampiezza dell’impulso di stimolazione (mantenendo costante la sua durata) fno aquando non si osserva una stimolazione eKcace del tessuto.La soglia di stimolazione di un elettrodo è un parametro indicativo e/ come tale/ esso

puB variare di una certa entità da impianto a impianto. La sua conoscenza èondamentale in quanto/ quando si programma il pacema2er/ isogna garantire chequesto produca impulsi di ampiezza superiore alla soglia di stimolazione deglielettrocateteri (in modo da avere degli impulsi eKcaci).< mano a mano che la punta del catetere viene ingloata in tessuto connettivo/ lasoglia di stimolazione dell’elettrodo diminuisce progressivamente. *opo qualchesettimana dall’impianto/ la soglia di stimolazione tende a stailizzarsi e si mantienecostante per tempi anche molto lunghi0 in genere il tempo di stailizzazione per unelettrodo realizzato in caronio pirolitico è maggiore di quello impiegato da unelettrodo in platinoiridio (che perB risulta pi6 lesivo nei conronti del tessuto cardiaco).

;rendiamo in considerazione uno stimolatore cardiaco impiantaile0 il dispositivo deveorzare una certa corrente nel miocardio attraverso la punta dell’elettrodo aKnchJquesto sia possiile/ il pacema2er deve ornire in ingresso all’elettrodo (cherappresenta un carico misto resistivocapacitivo) una certa tensione. *al punto di vistadel pacema2er sarà preeriile un elettrodo che permettere di ar scorrere nelmiocardio la corrente desiderata impiegando la tensione pi6 assa possiile/ anche invirt6 del atto che la tensione ornita dalla atteria in Litio A 4odio che alimenta lostimolatore è limitata (circa -.% : di esercizio).

5n elettrocatetere per pacema2er puB essere modellizzato come in fgura0

Rs indica la resistenza del conduttore avvolto a spirale presente all’interno del

catetere/ che assume valori che vanno da qualche centinaio di ohm a poco pi6 di 1k" l’elettrodo posto a contatto con il tessuto puB essere rappresentato dal

&"



parallelo tra un resistore di resistenza Re

(dell’ordine della decina di k" ) e un

condensatore di capacità C e (dell’ordine di

poche decine di microarad).4potizziamo di applicare in ingresso al catetere

un generatore ideale di corrente I (s) / in modo da simulare lo stadio di uscita di un

pacema2er. La tensione V (s) in ingresso al catetere è data da0

V ( s )=V Rs+V ( Re∨¿C e)

= Rs I ( s)+ I ( s ) Re

1+s R e C e

La costante di tempo del circuito (che è associata al polo della unzione ditraserimento) è pari a0

0 = Re C e

:ediamo ora come varia la tensione V in ingresso al catetere se supponiamo di

ornire una corrente ad andamento rettangolare0 fn tanto che la corrente è nulla/ la

tensione V sarà pari a zero quando la corrente passa dal valore nullo al valore

massimo I / la tensione in ingresso passa istantaneamente da zero a0

V =V Rs= Rs I

giacchè in questo stadio il condensatoreè scarico ed equiparaile ad un

cortocircuito ( V ( Re∨¿C e)=0 ) in

seguito la tensione V passa/ con un

andamento di tipo esponenziale

caratterizzato dalla costante di tempo0 = Re C e / dal valore Rs I al valore0

V =V Rs+V ( R e∨¿ C e)

= I ( Rs+ Re)

giacchJ il condensatore carico si comporta come un circuito aperto.

La costante di tempo 0 assume valori dell’ordine di pochi millisecondi/ ma l’impulso

di stimolazione ha una durata ∆ t ineriore (massimo 1- ms)0 quindi si ha a che are

solo con la parte iniziale dell’esponenziale.

&1



4n particolare/ se il resistore Re ( 1 / allora la parte di esponenziale considerata è

praticamente equiparaile ad una retta. 4n queste condizioni si ha che0

V ( Re∨¿C e)( t )= 1

C

∫0

∆t

i (t ) dt = I ∆ t

C

e la tensione in ingresso al catetere assume un valore pari a0

V =V Rs+V ( R

e∨¿C

e)=( Rs+

∆ t

C ) I

La orma d’onda della tensione inuscita dal pacema2er puB essererappresentata come nella fgura adestra.

La tensione espressa dalla relazione I ∆ t /C prende il nome di

tensione di polarizzazione0 sonopreeriili cateteri che garantisconouna tensione di polarizzazione suKcientemente assa/ in modo da minimizzare la

tensione che il pacema2er deve aggiungere alla quantità Rs I al fne di ottenere/ in

uscita dal catetere/ un impulso di stimolazione di intensità e durata desiderati. ;er caratterizzare la VontàZ di un elettrocatetere/ i parametri ondamentali sono0

$ la resistenza Rs del conduttore/ da cui dipende direttamente una delle due

componenti della tensione che lo stimolatore deve ornire in ingresso al catetere

(ovvero V R s )

$ la tensione di polarizzazione V pol= I ∆ t /C in unzione dei valori desiderati di

durata e ampiezza dell’impulso di stimolazione rettangolare.

:alori comunemente impiegati per e9ettuare la caratterizzazione di un catetere sono0

$ una corrente I dell’ordine di qualche m<

$ una durata ∆ t dell’impulso rettangolare di 1- ms

Sulla ase dei valori precedenti/ i costruttori di cateteri orniscono quelli che ritengonoessere valori accettaili della tensione di polarizzazione.

&-



Analisi del &unzionamento di uno stimolatore !ardia!o impiantabile.

Cenni iniziali.

La prima cosa che viene dichiarata dal costruttore in un manuale di unzionamento perstimolatori cardiaci impiantaili è un elenco delle possiili modalità in cui il dispositivopuB operare ( pacing modes).

:engono poi indicati gli intervalli all’interno dei quali è possiile scegliere la requenzaase di stimolazione (basic rate)0 normalmente questa viene preimpostata ad unvalore standard pari a " pm/ ma puB essere modifcata dal medico competenteandando ad agire sulla programmazione del dispositivo. La fgura seguente mostra unesempio di possiili intervalli per la scelta della requenza ase.

Gli stimolatori presentano un programma notturno/ che permette di aassare larequenza di stimolazione all’interno di una certa ascia oraria in cui si suppone che ilpaziente stia dormendo.

&$



4l pacema2er puB osservare l’attività cardiaca atriale e#o ventricolare0 a questo scoposono presenti opportuni canali di prelievo del segnale endocavitario (elettrogrammaendocavitario). ’ possiile impostare la sensiilità della unzione di sensing deldispositivo0 una soglia di sensing confgurata in modo ottimale garantisce ilrilevamento di un’attività spontanea del muscolo cardiaco e/ al contempo/ assicura ditrascurare eventuali intererenze di tipo elettromagnetico o di diversa natura. !asensibilità pu essere impostata separatamente per atrio e ventricolo, con valorivariabili da Aualche centinaio di microvolt a Aualche millivolt in generale, Auindi,l&ampiezza di un elettrogramma endocavitario ? dell&ordine di Aualche millivolt).

L’intervallo o ritardo 2# (<: dela\) è l’intervallo di tempo massimo che intercorre traun evento atriale (sentito o stimolato) e un evento ventricolare stimolato/ in modo dagarantire un intervallo atrioventricolare simile a quello fsiologico. L’intervallo <: puBvariare da qualche decina a poche centinaia di millisecondi0 esso puB essere impostatodal medico oppure puB essere il dispositivo stesso a cercare di adattarlodinamicamente alle condizioni fsiologiche del paziente.

'onsideriamo il caso di uno stimolatore cardiaco che stimoli il ventricolo e osservil’attività dell’atrio. ;oichJ il tessuto cardiaco è un conduttore puB verifcarsi che/ inseguito alla stimolazione artifciale del ventricolo/ compaia un arteatto a livello atrialeil sensing di questa attività atriale a partire un intervallo <: inopportuno che terminain una nuova stimolazione del ventricolo la stimolazione del ventricolo genera a suavolta un nuovo arteatto a livello atriale e cos? via/ andando a generare quella cheviene denominata tachicardia mediata da pacema'er (;+C).La tachicardia mediata da pacema2er è/ quindi/ una tachicardia che nasce in seguitoalla stimolazione del ventricolo (in una modalità atrioguidata) a causa dellarilevazione/ a livello atriale/ dello stesso impulso della stimolazione ventricolare (odella depolarizzazione ventricolare seguente alla stimolazione) e che viene conusa

come attività atriale spontanea.

4 pacema2er hanno la possiilità di registrare l’elettrogramma endocavitario a fnidiagnostici la registrazione viene attivata in caso di0 aritmia atriale/ aritmiaventricolare/ variazione della modalità di unzionamento del dispositivo (comunqueinnescata da una qualche aritmia)/ comando del paziente (attraverso untelecomando).

"ndicazioni per la sostituzione del dispositivo.

4l tempo che intercorre tra la messa in servizio del dispositivo (=eginning $( Service) eil momento in cui è necessaria la sua sostituzione (Elective 8eplacement "ndication)dipende/ ra le altre cose/ dai seguenti parametri

$ la capacità della atteria$ l’impedenza del catetere$ il programma di stimolazione impiegato$ il rapporto tra stimolazione e iniizione$ le proprietà della circuiteria del pacema2er.

Gli stati di operatività dello stimolatore cardiaco impiantaile sono riassunti nellaseguente taella0

&,



L’nd o Service è l’istante in cui il dispositivo non è pi6 in grado di garantire ununzionamento regolare.L’intervallo di tempo che intercorre tra il raggiungimento della condizione di lectiveWeplacement 4ndication e la condizione di nd > Service prende il nome di Elective8eplacement "nterval (W4).

8el momento in cui viene inserita la atteria/ il pacema2er (anche se non impiantato)

svolge due unzioni importanti0 (1) misura del tempo passato dall’inserimento dellaatteria (-) misura dell’impedenza vista dai connettori dei cateteri.4l dispositivo inizia a verifcare il possiile raggiungimento della condizione di lectiveWeplacement 4ndication in modo automatico una volta che si sia verifcata una delleseguenti possiilità0

• l’autoinizializzazione del pacema2er è avvenuta con successo (in seguitoall’inserimento di cateteri all’interno dei connettori e/ quindi/ ad un proaileimpianto)

• il pacema2er non è ancora stato impiantato dopo -, mesi dall’inserimento dellaatteria (è importante per tenere conto dei enomeni di autoscarica dellaatteria).

4l raggiungimento della condizione di lective Weplacement 4nterval viene maniestato0

$ sul programmatore/ in seguito all’interrogazione del pacema2er$ mediante una defnita diminuzione sia della requenza ase di stimolazione (in

modalità asincrona) sia della requenza di stimolazione in caso di apposizione delmagnete.

=uando la condizione di lective Weplacement 4nterval è verifcata/ il pacema2er passaautomaticamente in modalità di stimolazione monocamerale e alcune delle unzionidel dispositivo vengono disailitate (ad esempio l’adattamento di requenza/ la

stimolazione atriale/ il programma notturno/ la registrazione dell’elettrogrammaendocavitario/ l’homemonitoring/ la registrazione di statistiche)/ in modo darisparmiare energia e garantire la sicurezza del paziente.

4l periodo di tempo che intercorre tra il raggiungimento della condizione di lectiveWeplacement 4ndication e la condizione di nd > Service è/ normalmente/ di qualchemese (in modo da garantire il tempo suKciente alla sostituzione del dispositivo).

2uto-inizializzazione del dispositivo.

4l pacema2er ha la capacità di rendersi conto in maniera automatica di essere statoimpiantato mediante l’osservazione continua dell’impedenza vista dai connettori deicateteri. Se l’impedenza rilevata assume un valore compatiile con quella di uncatetere per cardiostimolazione (-""$""" ohm)/ viene attivato un processo di

&&



verifca sia della stailità dell’impedenza sia della polarità dei cateteri applicati. Se laverifca ha uon esito per ciascuno dei cateteri collegati/ il pacema2er si autoinizializza.< questo punto/ applicando la testina di programmazione sul dispositivo/ il medico hala possiilità di modifcare a sua discrezione tutti i parametri programmaili (laprogrammazione puB essere e9ettuata anche prima dell’impianto).

<isura dell&impedenza del catetere.

*a alcuni anni/ tutti i pacema2er sono provvisti di un connettore standard 4S1 tramiteil quale è possiile collegare il dispositivo alcatetere (sia per stimolazione monopolare siaper stimolazione ipolare).4 connettori sono realizzati in materiale radioopaco e riportano il codice identifcativo deldispositivo.

=uando stimolano/ i pacema2er si comportanosostanzialmente come dei generatori di tensione

(con impedenza interna molto assa)0 a parità di tensione di stimolazione/ l’intensitàdella corrente che scorre nel circuito esterno dipende essenzialmente dall’impedenzadi quest’ultimo. *a questo punto di vista/ avere un’impedenza del catetere con valoreelevato è uno svantaggio. Cuttavia/ all’aumentare dell’impedenza del catetere si hauna riduzione dell’energia richiesta al dispositivo per e9ettuare stimolazione.

4l pacema2er misura ciclicamente l’impedenza dei cateteri/ sia in confgurazionemonopolare sia in confgurazione ipolare/ in modo da verifcarne l’integrità e lastailità del contatto elettrodotessuto.

;er misurare il valore dell’impedenza/ nel catetere viene atta scorrere una corrente diintensità suKcientemente assa da non causare una stimolazione indesiderata deltessuto cardiaco. 4n particolare/ si adottano degli impulsi rettangolari di ampiezzadell’ordine del centinaio di microampere e di durata pari a poche decine di microsecondi (decisamente al di sotto della soglia di stimolazione per impulsi rettangolari).'ome misura precauzionale addizionale/ per evitare la stimolazione inopportuna delcuore/ l’impulso di misura dell’impedenza viene ornito in corrispondenza del periodorerattario della camera cardiaca che ospita il catetere.

8ota la corrente di misura I (che viene erogata dal pacema2er stesso)/ il dispositivo

misura la tensioneV

ai capi del catetere/ ricavandone quindi l’impedenza come0 R%=V / I .

’ possiile e9ettuare una sola misura di impedenza perattito cardiaco in particolare/ nel caso di un dispositivoicamerale con elettrodi ipolari/ la misura delleimpedenze viene e9ettuata nell’arco di quattro attiticonsecutivi0 1) misura dell’impedenza tra l’elettrodo adanello e il contenitore metallico per l’elettrocatetereatriale -) misura dell’impedenza tra l’elettrodo di punta e

il contenitore metallico per l’elettrocatetere atriale $) misura dell’impedenza tral’elettrodo ad anello e il contenitore metallico per l’elettrocatetere ventricolare ,)

misura dell’impedenza tra l’elettrodo di punta e il contenitore metallico perl’elettrocatetere ventricolare.La sequenza di misura si ripete automaticamente all’incirca ogni $" s.

&



Le misure di impedenza vengono memorizzate e possono essere visionate dal medicoin ase di programmazione del dispositivo.

EFetto magnete.

Lo stimolatore cardiaco presenta al suo interno un interruttore magnetico che/ quandochiuso/ pone il dispositivo in una condizione nota di unzionamento/ in modo da poterverifcare il corretto unzionamento delle unzioni di stimolazione cardiaca.La chiusura dell’interruttore avviene posizionando una testina magnetica incorrispondenza del pacema2er.

+ediante l’apposizione del magnete/ il pacema2er puB passare ad una modalità diunzionamento0

$ con risposta di tipo automatico

$ con risposta di tipo sincrono$ con risposta di tipo asincrono.

8ella risposta di tipo automatico/ per un certo numero di cicli seguenti l’apposizionedel magnete/ il pacema2er stimola in modalità asincrona ad una requenzapreimpostata (se lo stimolatore si trova in condizione di W4/ la requenza distimolazione assume un valore pi6 asso). <l termine di questa ase/ viene ripristinatala stimolazione sincrona alla requenza ase impostata (o la modalità notturna/ seprecedentemente attiva).

8ella risposta al magnete di tipo sincrono/ l’intervallo <: viene ridotto ad un valoreminimo (intorno a 1"" ms) questo previene la comparsa di attiti di usione quando laconduzione atrioventricolare è unzionale e rende pi6 semplice verifcare l’eKcacia oineKcacia della stimolazione ventricolare.

8ella risposta al magnete di tipo asincrono/ la unzione di sensing del dispositivo vienedisailitata per il tempo di applicazione del magnete e la stimolazione avviene inmodalità asincrona ad una requenza preimpostata.

L’applicazione del magnete determina la disattivazione di tutta una serie diunzionalità dello stimolatore.

<odalità di (unzionamento .

’ la modalità di unzionamento pi6 completa0 il pacema2er monitora e stimolaentrame le camera cardiache/ operando sia in modalità iniita sia in modalità ditrigger dello stimolo.Si tratta di una modalità atrioguidata e/ quindi/ l’intervallo ase ha sempre inizio conun evento atriale sentito o stimolato.4l unzionamento di ase della modalità *** puB essere riassunto dalla seguentetaella0

Se' Allora'&7



<vviene un evento atriale sentito ostimolato

Ranno inizio sia l’intervallo ase sial’intervallo <:

*urante l’intervallo <: non viene rilevata

attività ventricolare spontanea

<l termine dell’intervallo <: il pacema2er

eroga un impulso di stimolazione alventricolo ( V p )

*urante l’intervallo <: viene rilevataattività ventricolare spontanea

L’erogazione dell’impulso di stimolazione

ventricolare ( V p ) viene iniita

*urante l’intervallo :< viene rilevataattività atriale spontanea

La stimolazione atriale ( A p ) viene

iniita e l’intervallo ase ricomincia

*urante l’intervallo :< non viene rilevataattività atriale spontanea

<l termine dell’intervallo :< il pacema2ereroga un impulso di stimolazione all’atrio

( A p ) e l’intervallo ase ricomincia

La fgura seguente mostra il unzionamento della modalità *** nel caso in cui non siapresente un’attività cardiaca intrinseca.

;er tenere sotto controllo la modalità *** esiste tutta una serie di contatori/ oltreall’intervallo ase e all’intervallo <:. La fgura seguente ne mette in evidenza alcuni.

&%



4l periodo re(rattario atriale (<W;) è quell’intervallo che inizia in seguito ad un’attivitàatriale stimolata o spontanea ed ha il compito di garantire che il circuito di sensingatriale non possa rilevare attività intrinseca in una fnestra temporale in cui essa non èfsiologicamente possiile.L’<W; puB avere una durata ineriore o superiore a quella dell’intervallo <:.

4l periodo re(rattario atriale post-ventricolare (;:<W;) ha la unzione di impedire che lacircuiteria di sensing atriale interpreti come attività atriale spontanea un segnale inrealtà dovuto alla depolarizzazione del ventricolo. 4n particolare/ esso ha inizio0

$ dopo un’attività ventricolare stimolata/ nel caso lo stimolatore operi in unamodalità atrioguidata

$ dopo un’attività ventricolare sentita o stimolata/ nel caso lo stimolatore operi inuna modalità ventricologuidata

$ dopo un’eEtrasistole ventricolare (;:')/ nel qual caso presenta una duratamaggiore

4l ;:<W; è molto importante poichJ rappresenta la misura precauzionale specifca perla prevenzione della tachicardia mediata da pacema2er (;+C). 4n realtà/ se l’intervallo<: è suKcientemente reve/ già l’<W; puB costituire un meccanismo di prevenzionedella ;+C0 il prolema si pone quando l’<W; ha una durata ineriore a quelladell’intervallo <: in una modalità atrioguidata.

4l ;:<W; deve essere scelto0

o suKcientemente lungo per avere una uona proailità di prevenire una ;+Co reve aastanza da poter captare un’eventuale attività atriale spontanea.

Se dovesse incorrere una tachicardia mediata da pacema2er/ il dispositivo allungaautomaticamente (di qualche decina di millisecondi) l’estensione del ;:<W; per uncerto numero di giorni.

L’intervallo di protezione in campo lontano (Dar Dield ;rotection) ha la unzione diprevenire la captazione di segnali generati da una sorgente lontana a livello dei canalidi sensing del dispositivo esso ha inizio a seguito di un evento ventricolare stimolato(normalmente ha una durata ineriore a quella del ;:<W;).

Se il dispositivo unziona in modalità atrioguidata/ un’eventualetachicardia#frillazione atriale verree sicuramente trasmessa dagli atri ai ventricoli/compromettendo l’eKcienza di pompa del cuore0 l&intervallo di trac'ing superiore (5C4)viene avviato dopo un evento ventricolare (sentito o stimolato) e impedisce/ per tutta

la sua durata/ la stimolazione dei ventricoli. L’5C4 viene regolato dal medico in manieratale da prevenire il trascinamento di una tachicardia#frillazione atriale (noninrequente in pazienti portatori di pacema2er) sui ventricoli.

&!



4l periodo re(rattario ventricolare (:W;) è defnito come quell’intervallo che inizia inseguito ad un’attività ventricolare stimolata o spontanea ed ha il compito di garantireche il circuito di sensing ventricolare non possa rilevare attività intrinseca in unafnestra temporale in cui essa non è fsiologicamente possiile.

!&intervallo 2# dinamico viene regolato in modo automatico dallo stimolatore sullaase della requenza cardiaca rilevata/ in modo da poter massimizzare il riempimentodei ventricoli in seguito all’attività degli atri. <l crescere della requenza cardiacarilevata/ la diminuzione dell’intervallo <: puB essere VassaZ/ VmediaZ o VelevataZ aseconda di come sia stato programmato il dispositivo.La taella seguente mostra un esempio di possiili variazioni automatiche perl’intervallo <: dinamico.

La rilevazione di uno stimolo atriale a livello del canale di sensing del ventricolo

durante l’intervallo <: puB essere erroneamente interpretata dal dispositivo comeattività ventricolare intrinseca0 se il pacema2er sta unzionando in modalità iniita/questo determineree l’iniizione non voluta dello stimolo al ventricolo.8elle modalità ***/ **4 e *:4/ in seguito alla stimolazione dell’atrio viene atto partireun intervallo 2# di sicurezza. Se viene sentita un’attività ventricolare all’internodell’intervallo <: di sicurezza/ al suo termine il pacema2er eroga uno stimolo al

ventricolo ( V sp=¿ stimolo ventricolare di sicurezza)0 in questo modo si previene

l’iniizione dello stimolo ventricolare a causa di oversensing di uno stimolo atriale suicanali del ventricolo (crosstal2).Se l’intervallo <: è pi6 reve dell’intervallo <: di sicurezza/ al termine del primoavviene stimolazione ventricolare.

L’intervallo <: di sicurezza non è programmaile ed ha una durata di circa 1"" ms (pi6reve dell’intervallo <: fsiologico).

Gli intervalli di inter(erenza atriale e ventricolare hanno origine/ rispettivamente/ dopoun evento atriale o ventricolare sentito. ssi hanno la unzione di prevenire che degli

"



eventi (stimolati o sentiti) a livello del ventricolo vengano captati erroneamente alivello atriale e vice versa.;er tutta la durata dell’intervallo di intererenza/ il pacema2er non prende inconsiderazione l’attività della camera cardiaca in cui si è sentito l’evento.;oichJ l’evoluzione di un potenziale eEtrasistolico è decisamente pi6 lenta di quella diun potenziale normale/ nel caso di eEtrasistole ventricolare l’intervallo di intererenzacorrispondente ha durata maggiore rispetto al caso di attività ventricolare spontaneatradizionale. 4l sistema di stimolazione del pacema2er srutta lo stesso elettrocatetere impiegatoper il prelievo del segnale endocavitario0 in caso di stimolazione/ al tessuto vengonotrasmesse delle di9erenze di potenziale nell’ordine di qualche volt il segnaleendocavitario prelevato/ invece/ ha ampiezza al pi6 pari a qualche decina di millivolt.Se si mantenesse attivo il sistema di amplifcazione dei canali di sensing durante lastimolazione/ il segnale in ingresso all’amplifcatore avree un’ampiezza dalle centoalle mille volte superiore a quella di progetto/ determinando una saturazionedell’amplifcatore stesso. 4l sistema di amplifcazione richiede un tempo lungo per

uscire dalla condizione di saturazione e questo potree determinare la mancatarilevazione di un evento spontaneo.;er evitare la saturazione del sistema di amplifcazione si introduce un intervallo diblan'ing che/ in corrispondenza di un evento atriale#ventricolare stimolato/ disailita oriduce l’amplifcazione dei canali di sensing sia dell’atrio sia del ventricolo.4n caso di stimolazione dell’atrio/ l’intervallo di lan2ing atriale è maggiore di quelloventricolare (poichJ nel ventricolo/ il segnale captato in corrispondenzadell’erogazione dello stimolo atriale è meno intenso e presenta una coda pi6 reve) incaso di stimolazione del ventricolo/ invece/ l’intervallo di lan2ing ventricolare èmaggiore di quello atriale (poichJ nell’atrio/ il segnale captato in corrispondenzadell’erogazione dello stimolo ventricolare è meno intenso e presenta una coda pi6reve).

La fgura accanto riporta una possiile versione schematica di due elettrodi0 per mezzodi commutatori elettronici/ gli elettrodi possono esserecollegati al circuito amplifcatore (in nero) o al circuito distimolazione (in rosso) quando i due commutatori sonoin posizione 1 entrami gli elettrodi sono collegatiall’amplifcatore e lo stimolo non puB essere erogatopoche decine di microsecondi prima dell’erogazionedello stimolo/ i commutatori passano in posizione -/collegando i due elettrodi all’uscita dello stimolatore.*opo l’erogazione dello stimolo/ prima di poter ritornare

in posizione 1/ i commutatori attendono il termine dell’intervallo di lan2ing. Gliintervalli di lan2ing atriale e ventricolare hanno una durata programmaile (in generedell’ordine delle decine di millisecondi).

<odalità di (unzionamento #.

La modalità :** deriva dalla modalità ***/ dalla quale di9erisce in quanto non èprevista la stimolazione dell’atrio.Si tratta di una modalità atrioguidata il cui ciclo di unzionamento è descritto dallafgura seguente.

1



4n corrispondenza di un evento atriale sentito hanno inizio l’intervallo ase el’intervallo <:. Se all’interno dell’intervallo <: avviene un evento ventricolarespontaneo/ la stimolazione ventricolare viene iniita/ l’intervallo <: corrente termina eha inizio l’intervallo :</ che si protrae fno al termine dell’intervallo ase se nel corsodell’intervallo <: non viene riscontrata attività ventricolare spontanea/ al suo terminelo stimolatore eroga l’impulso al ventricolo e ha inizio l’intervallo :</ che si protraefno alla fne dell’intervallo ase.;oichJ l’atrio non viene stimolato/ quando l’intervallo :< giunge al termine/ l’intervalloase successivo ha inizio indipendentemente dalla presenza di un evento atrialespontaneo.Se non è presente una contrazione atriale/ il riempimento del ventricolo è garantitodall’e9etto cominato della orza di gravità e della pressione del sistema circolatorio.

<odalità di (unzionamento " .

< di9erenza della modalità ***/ nella modalità **4 l’intervallo ase ha inizio incorrispondenza di un evento ventricolare sentito o stimolato (è una modalitàventricologuidata). L’intervallo :< ha inizio in simultanea con l’intervallo ase.

*urante l’intervallo :</ il pacema2er osserva l’attività dell’atrio. Se al terminedell’intervallo :< non è stata rilevata attività atriale spontanea/ il dispositivo eroga lastimolazione all’atrio a questo punto inizia il l’intervallo <:/ durante il quale ilpacema2er monitora l’attività del ventricolo. Se durante l’intervallo <: non vienerilevata attività ventricolare spontanea/ il pacema2er stimola il ventricolo e l’intervalloase ha termine. Se/ invece/ durante l’intervallo <: viene rilevato un eventoventricolare spontaneo/ viene iniita la stimolazione del ventricolo/ l’intervallo asecorrente viene terminato e ne ha inizio uno nuovo/ insieme con un nuovo intervallo :<.

Se nel corso dell’intervallo :< viene rilevata un’attività atriale spontanea/ viene iniitala stimolazione atriale ma l’intervallo :< prosegue per tutta la sua durataprogrammata e/ solo a questo punto/ inizia l’intervallo <:. Cra attività l’atriale sentita ela successiva attività ventricolare (sentita o stimolata) non c’è sincronizzazione.

-



<odalità di (unzionamento #" .

La modalità *:4 deriva dalla **4 ma/ in questo caso/ il pacema2er non osserval’attività dell’atrio.L’intervallo ase inizia con un evento ventricolare (sentito e stimolato)/ incontemporanea con l’intervallo :<. ;oichJ il monitoraggio dell’atrio è disailitato/ al

termine dell’intervallo :< programmato viene in ogni caso erogata la stimolazioneall’atrio e ha inizio l’intervallo <:. Se all’interno dell’intervallo <: viene rilevata attivitàventricolare spontanea/ l’erogazione dello stimolo al ventricolo viene iniita el’intervallo ase corrente viene terminato/ dandone inizia ad uno nuovo (insieme ad unnuovo intervallo :<). Se durante l’intervallo <: non viene riscontrata attivitàventricolare intrinseca/ al suo termine lo stimolatore eroga l’impulso e viene dato inizioall’intervallo ase seguente.

Se all’interno dell’intervallo :< è presente un’attività atriale intrinseca/ possonoverifcarsi due situazioni distinte0

$ lo stimolo viene erogato durante il periodo rerattario atriale e/ quindi/ non generaalcun e9etto$ lo stimolo viene erogato durante la ase di ripolarizzazione dell’atrio (circa -"" ms

dopo la ase di depolarizzazione)/ rischiando di innescare una frillazione atriale.

<odalità di (unzionamento 22" e ##".

Si tratta di due modalità che unzionano con iniizione dello stimolo verso l’atrio (nelcaso della <<4) o verso il ventricolo (nel caso della ::4). L’intervallo ase è iniziato inconcomitanza di un evento (atriale o ventricolare a seconda) sentito o stimolato.Se all’interno dell’intervallo ase viene rilevata attività intrinseca/ allora si ha

iniizione dello stimolo verso la camera cardiaca osservata. 4n caso contrario/ lostimolo viene erogato al termine dell’intervallo ase.

<odalità di (unzionamento 233 e #33.

4n queste modalità di unzionamento gli impulsi vengono erogati in maniera asincronaverso l’atrio (<"") o verso il ventricolo (:"").8elle modalità asincrone/ lo stimolatore prende il sopravvento su un eventuale ritmointrinseco erogando gli impulsi ad una requenza suKcientemente maggiore di quellaspontanea.Se la requenza di stimolazione del pacema2er è simile a quella intrinseca/ c’è il rischiodi stimolare il ventricolo all’interno della sua ase di ripolarizzazione/ rischiando diindurre una frillazione ventricolare.

$



Le modalità di unzionamento asincrone mettono al sicuro il paziente da eventualiintererenze esterne0 molto spesso esse vengono attivate nel momento in cui ilpaziente deve sottoporsi ad interventi in cui la strumentazione medica adottata haun’alta proailità di intererire con il corretto unzionamento dello stimolatore.>ggigiorno/ molti pacema2er sono in grado di commutare automaticamente il propriounzionamento in una modalità asincrona quando rilevano dei segnali di intererenza.

<odalità di (unzionamento 33.

4n questa modalità di unzionamento asincrona/ in corrispondenza dell’iniziodell’intervallo ase viene stimolato l’atrio e/ trascorso l’intervallo <: programmato/viene stimolato il ventricolo.

<odalità di stimolazione triggerate.

Le modalità di stimolazione triggerate corrispondono alle rispettive modalità diunzionamento a domanda (cioè iniite) con la seguente di9erenza0 non si hainiizione dello stimolo in seguito ad attività spontanea (atriale o ventricolare) rilevataal di uori del periodo rerattario. Lo stimolo viene sempre erogato.

4n queste modalità non si puB verifcare un’iniizione dello stimolo verso i ventricoli inseguito ad un episodio di crosstal2 (rilevamento dello stimolo atriale sul canale disensing del ventricolo)0 per questo motivo la presenza dell’intervallo <: di sicurezzanon è necessaria.

8elle modalità di stimolazione triggerate/ gli eventi sentiti determinano le seguentirisposte0

Se' Allora'

5n evento atriale#ventricolare vienerilevato al di uori del periodo rerattario(<W;#:W;)/

8on si ha alcuna iniizione dello stimolo/ma l’impulso viene immediatamenteerogato nella camera corrispondente.

:iene sentito un evento ventricolarespontaneo all’interno dell’intervallo <:/

l’intervallo ase non viene reinizializzatonelle modalità **4#C e *:C.

<odalità di (unzionamento #".

=uesta modalità deriva dalla ::4/ da cui di9erisce per la possiilità di rilevare non sologli eventi ventricolari spontanei ma anche gli eventi atriali spontanei.

,



=uesta modalità viene comunemente impiegata dal cardiologo per verifcare lapresenza di conduzione retrograda (cioè il caso in cui stimolando il ventricolo siriscontra attività in atrio).

<odalità di $)).

’ una modalità nella quale il pacema2er non eroga spontaneamente impulsi distimolazione. <pplicando al dispositivo la testina di programmazione/ è possiile arerogare allo stimolatore un impulso ad un istante desiderato.=uesta modalità è principalmente impiegata quando il paziente deve sottoporsi a studidi elettrofsiologia.

"steresi della (reAuenza.

L’isteresi della requenza ha la unzione di ar emergere e preservare/ quando

possiile/ il ritmo spontaneo del paziente/ acendo in modo che il pacema2er eroghi gliimpulsi di stimolazione ad una requenza ineriore alla requenza ase programmata.4n questo caso/ dopo un evento sentito/ il pacema2er attende l’eventuale comparsa diun secondo evento spontaneo per un periodo di tempo maggiore all’intervallo ase/che prende il nome di intervallo di isteresi.Se al termine dell’intervallo di isteresi non è stata rilevata la presenza di un ritmointrinseco/ allora il pacema2er eroga la stimolo verso la camera in esame. 4n seguitoallo stimolo/ ha nuovamente inizio l’intervallo ase programmato.=uesto signifca che il pacema2er è in grado di tollerare un eventuale ritmo spontaneoanche se caratterizzato da una requenza ineriore alla requenza ase di stimolazione(purchJ compatiile con la durata dell’intervallo di isteresi).

4n modalità atrioguidate (***/ **C/ :**/ <<4/ <<C)/ l’intervallo di isteresi ha iniziocon un evento atriale sentito.4n modalità ventricologuidate (**4/ ::4/ ::C/ :*4)/ l’intervallo di isteresi ha inizio con

un evento ventricolare sentito.

"steresi ripetitiva della (reAuenza.

*opo un evento eEtrasistolico/ il ciclo cardiaco seguente presenta una duratamaggiore. 4n caso di eEtrasistole quindi/ la distanza temporale tra due eventispontanei potree essere anche maggiore all’intervallo di isteresi programmato0questo puB determinare l’interruzione del ritmo spontaneo del paziente ed il ritorno adun ritmo stimolato (alla requenza ase).L’isteresi ripetitiva della requenza aiuta a mantenere un ritmo spontaneo e previene

stimolazioni non necessarie in situazioni in cui il ciclo cardiaco spontaneo è presentema pi6 lungo dell’intervallo di isteresi/ come nel caso di pause eEtrasistoliche. 4nquesti casi/ quando cessa il ritmo spontaneo/ il pacema2er provvede a stimolare alla

&



requenza di isteresi programmata per un certo numero di cicli consecutivi/ invece ditornare immediatamente alla requenza ase. 5n ritmo spontaneo presente è cos?nuovamente in grado di iniire l’attività di stimolazione del pacema2er.Se durante la stimolazione alla requenza di isteresi/ per un certo numero di eventi

(atriali o ventricolari) consecutivi (adesempio ,) non viene riscontratal’insorgenza di un ritmo spontaneo/ allora ilpacema2er riprende a stimolare il muscolocardiaco alla requenza ase programmata.L’isteresi ripetitiva della requenza si attivasolamente in presenza di un ritmospontaneo staile (cioè quando l’iniizionedello stimolo/ a seguito della presenza diritmo intrinseco/ è avvenuta per un certonumero di cicli consecutivi/ ad esempio1%").

Scansione di isteresi.

La scansione di isteresi ha la unzione di promuovere un eventuale ritmo spontaneodopo una ase aastanza lunga cui il pacema2er ha stimolato alla requenza aseprogrammata.Se la scansione di isteresi è ailitata/ dopo un certo numero di eventi (atriali oventricolari) stimolati consecutivi (ad esempio 1%")/ il pacema2er riducetemporariamente la requenza di stimolazione al valore di isteresi programmato/andando alla ricerca di un eventuale ritmo intrinseco. Se per un certo numero di cicliconsecutivi (in cui è attiva la requenza di isteresi) non viene rilevata alcuna attivitàspontanea (ad esempio , cicli)/ lo stimolatore ritorna alla requenza ase

programmata. La scansione di isteresi verrà eseguita nuovamente dopo un certonumero di eventi (atriali o ventricolari) stimolati consecutivi.

"steresi dell&intervallo 2#.

L’isteresi dell’intervallo <: ha la unzione di promuovere una conduzione atrioventricolare intrinseca.



Se l’isteresi dell’intervallo <: è attiva/ l’intervallo <: viene prolungato di un certoquantitativo di tempo in seguito ad un evento ventricolare intrinseco sentito. =uestointervallo <: allungato rimane attivo fntantochJ viene rilevata attività ventricolareintrinseca. Se al termine dell’intervallo <: con isteresi non è stato sentito alcun eventospontaneo/ il pacema2er stimola il ventricolo e ripristina l’intervallo <: programmato.Se l’isteresi dell’intervallo <: è ailitata insieme con l’algoritmo per la rilevazione esoppressione di una tachicardia mediata da pacema2er (;+C)/ variazioni dell’intervallo

<: con quest’ultimo scopo hanno sempre la priorità.

"steresi ripetitiva dell&intervallo 2#.

L’isteresi ripetitiva dell’intervallo <: ha la unzione di preservare una conduzione atrioventricolare intrinseca quando questa viene interrotta da un evento stimolatooccasionale.=uando l’isteresi ripetitiva dell’intervallo <: è ailitata/ l’intervallo <: viene esteso diuna certa quantità programmaile in seguito ad un evento ventricolare sentito. Seall’interno dell’intervallo <: esteso non viene rilevata attività ventricolare spontanea/ ilpacema2er eroga lo stimolo. < questo punto (in contrasto con quanto avviene nel caso

di isteresi dell’intervallo <: normale)/ si mantiene l’estensione dell’intervallo <: per uncerto numero di cicli (ad esempio 1")0 se in questo arco di tempo si verifca attivitàventricolare spontanea/ l’isteresi dell’intervallo <: viene mantenuta. 4n caso contrario/il pacema2er ritorna all’intervallo <: programmato.

Scansione di isteresi dell&intervallo 2#.

La scansione di isteresi dell’intervallo <: ha la unzione di ar emergere unaconduzione atrioventricolare spontanea quando questa non viene rilevata per uncerto tempo all’interno degli intervalli <: programmati.8ella scansione di isteresi dell’intervallo <:/ l’intervallo <: viene esteso al valore di

isteresi dopo un certo numero di cicli consecutivi in cui non è stata riscontrataun’attività ventricolare spontanea (ad esempio 1%" cicli). L’intervallo <: esteso viene

7



mantenuto per un certo numero di cicli (ad esempio 1"). Se durante questi cicli vienerilevata attività ventricolare spontanea/ allora resta ailitata l’isteresi dell’intervallo <:.4l ritorno all’intervallo <: di durata canonica avviene nel momento in cui/ per tutti i ciclidi scansione/ non si è registrata attività ventricolare spontanea. < questo punto siricominciano a conteggiare i cicli terminanti con un evento ventricolare stimolato. 5nevento ventricolare spontaneo determina l’azzeramento del contatore precedente el’attivazione dell’isteresi dell’intervallo <:.

"steresi negativa dell&intervallo 2#.

4n certi casi potree essere necessario promuovere una stimolazione ventricolare/limitando il pi6 possiile la conduzione atrioventricolare del ritmo atriale intrinseco(ad esempio in pazienti con cardiomiopatie ipertrofche ostruttive).=uando viene rilevata un’attività ventricolare intrinseca/ l’isteresi negativa determina

una riduzione dell’intervallo <: in modo da avorire/ al ciclo successivo/ unastimolazione del ventricolo.L’isteresi negativa dell’intervallo <: è opzionale e puB essere programmata incominazione con l’isteresi negativa ripetuta dell’intervallo <:0 questo assicura lariduzione dell’intervallo <: (sempre in seguito alla captazione di un eventoventricolare spontaneo) per un numero di cicli programmaile/ andando cos? a avorirela stimolazione del ventricolo.La taella seguente mostra la correlazione tra i valori standard di intervalli <: el’isteresi negativa dell’intervallo <:0

%



Stimolazione del ventricolo destro.

La stimolazione del ventricolo destro induce una contrazione asimmetrica dellacamera cardiaca dovuta all’attivazione non fsiologica del sistema di conduzione delcuore.:ari studi e9ettuati su pazienti portatori di pacema2er e 4'* (defrillatorecardioversore impiantaile) hanno messo in evidenza come una stimolazionerequente del ventricolo sia connessa/ a lungo termine/ con un sensiile aumento delrischio di insorgenza di insuKcienza cardiaca congestizia e frillazione atriale.;er questi motivi/ la stimolazione del ventricolo destro dovree essere attuata soloquando clinicamente necessario/ riducendo il pi6 possiile le stimolazioni nonnecessarie (questo è valido in particolare per pazienti con sindrome del seno malatoe#o locco <: intermittente).;er pazienti che presentano un sistema di conduzione atrioventricolare intatto/ unpacema2er monocamerale operante in modalità <<4 è suKciente (in modo daassicurare la depolarizzazione nell’atrio). 'iononostante/ pacema2er icamerali sonoindicati/ per motivi di sicurezza/ nella maggior parte di pazienti a rischio di locco

atrioventricolare/ frillazione atriale indotta da radicardia/ radicardia indottadall’assunzione di certi armaci (enomeni che incorrono nell’%$Q dei soggetti portatoridi pacema2er).Lo stimolatore icamerale deve poter essere programmato in modo da evitare unastimolazione ventricolare quando questa non risulta strettamente necessaria.;acema2er icamerali sono sempre indicati per pazienti che presentino un locco diconduzione atrioventricolare. ;er pazienti con locco <: intermittente/ la stimolazionedel ventricolo dovree essere soppressa in presenza di conduzione <: intrinseca.

La unzione di soppressione della stimolazione ventricolare permette al pacema2er dipassare dalla stimolazione monocamerale a quella icamerale e viceversa0

nelle asi in cui è riscontrata una conduzione <: intrinseca/ la stimolazione èsimile a quella della modalità <<4

nella asi in cui non è presente una conduzione <: intrinseca/ viene ailitata lamodalità *** e si attua la stimolazione del ventricolo destro.

Soppressione della stimolazione del ventricolo destro.

La soppressione della stimolazione del ventricolo destro viene ailitata quando siimposta il pacema2er per operare in modalità ***<*4 o ***(W)<*4(W). =uestamodalità supporta la conduzione <: intrinseca andando a stimolare il ventricolo destro

solo nel momento in cui detta conduzione diviene instaile o assente.Se è presente una conduzione <: intrinseca/ il pacema2er opera in modalità <*4(modalità atrioguidata che stimola l’atriose non rileva attività spontanea all’internodell’intervallo ase programmato).Se la conduzione <: intrinseca cessa/ odiviene poco staile/ il pacema2ercommuta automaticamente in modalità***/ andando a stimolare il ventricolo conun ritardo <: pari a quello programmato.La commutazione automatica tra lemodalità *** e <*4 rende possiileun’ottimizzazione dell’attività intrinsecadel cuore senza rischiare di arrecare dannial paziente.

!



<ppositi algoritmi di ricerca testano la presenza di una conduzione <: intrinseca (inquesti casi il ritardo <: viene notevolmente allungato a circa ,"",&" ms).'ontrariamente alla modalità <<4/ la modalità <*4 consente il monitoraggio delventricolo/ in modo da passare alla modalità *** e stimolare il ventricolo nelmomento in cui la conduzione <: cessa o diviene instaile.

<ll’attivazione della modalità ***<*4/ il pacema2er inizia ad operare in modalità***/ in modo da poter eventualmente erogare un stimolo al ventricolo al terminedell’intervallo <: programmato.;er tutto il tempo in cui la modalità *** è operativa/ il dispositivo e9ettua controllisistematici per valutare la presenza di una conduzione <: intrinseca.

4n modalità *** è presente un algoritmo (V V s continuitB searchZ) che va alla

ricerca di una conduzione <: intrinseca staile.L’algoritmo di ricerca della conduzione <: intrinseca viene attivato in due modidi9erenti0

$ rilevamento di attività ventricolare spontanea all’interno dell’intervallo <:programmato (anche ;:')

$ nessun rilevamento di attività ventricolare spontanea per un certo intervallo ditempo programmato (ad esempio $" s).

4n modo da prevenire salzi continui tra la modalità *** e la <*4/ viene e9ettuatoanche un test sulla stailità della conduzione <: intrinseca. 4l pacema2er commuta da*** ad <*4 solo le la conduzione <: intrinseca è valutata staile.

Se il dispositivo stimola in modalità ***<*4 e rileva un evento ventricolare spontaneonell’arco dell’intervallo <: programmato/ allora viene inizializzato l’algoritmo perverifcare la stailità della conduzione <: intrinseca. La ricerca è considerata positiva se per un certo numero di cicli consecutivi (adesempio ) su un totale di %/ viene riscontrata attività ventricolare spontanea. ;er gli %cicli di ricerca citati/ l’intervallo <: viene esteso a circa ,&" ms. Se la ricerca è valutatanegativa/ allora il pacema2er continua ad operare in modalità *** con intervallo <:programmato fno al momento del test successivo. Se la ricerca è valutata positiva/allora il pacema2er commuta in modalità <*4.

7"



Se la modalità ***<*4 è attiva e ildispositivo stimola il ventricolo conun certo intervallo <:programmato/ allora l’algoritmo diricerca di conduzione <: intrinsecaviene ailitato se per un certoperiodo di tempo (ad esempio $"s) non è stata rilevata attivitàventricolare spontanea. L’algoritmoopera nello stesso modo visto inprecedenza/ commutando lamodalità di unzionamento in <*4solo se viene riscontrata attività

ventricolare intrinseca per un certo numero di cicli consecutivi (ad esempio ) su untotale di % (anche in questo l’intervallo <: è esteso a circa ,&" ms per tutta la duratadel test).

;er evitare test continui (che implicano un’estensione dell’intervallo <:) in soggettiche non presentano una conduzione <: intrinseca/ è presente un algoritmo di ricercaintelligente. =uesta unzione è molto importante perchJ alcuni pazienti divengonosintomatici se il dispositivo stimola con un intervallo <: troppo esteso.>gni volta che la ricerca di conduzione <: intrinseca è valutata negativa/ l’intervallo ditempo che intercorre tra la ricerca appena conclusa e quella successiva raddoppia/fno al raggiungimento di un valore limite (ad esempio 1-" min.) < questo punto/ laricerca di conduzione <: intrinseca verrà condotta ogni -" ore (non -,/ in modo cheessa avvenga in momenti diversi della giornata).

4l dispositivo opera sempre in modalità <*4 quando è presente una conduzione <:staile.Stando alla codifca 8MG/ nella modalità <*4 la stimolazione viene e9ettuataunicamente sull’atrio (<) l’attività di sensing viene svolta su entrame le camere (*)/ma la stimolazione atriale è iniita (4) se il ritmo intrinseco è superiore alla requenzaase di stimolazione (o alla requenza specifcata dal sensore/ nel caso la unzione dimodulazione della requenza sia ailitata). *urante il unzionamento in modalità <*4/ ilventricolo non viene stimolato e l’intervallo <: viene mantenuto di durata pari a circa,&" ms (intervallo <: esteso) per un massimo di due cicli in cui non sia stata rilevataattività ventricolare spontanea.

<l fne di tener conto di tutte le eventualità/ ci sono quattro casi diversi chedeterminano il passaggio dalla modalità <*4 alla modalità ***0

$ nessuna attività ventricolare spontanea per un certo numero di secondi (massimo-$)

$ nessuna attività ventricolare spontanea per un certo numero di cicli consecutivi(massimo -)

$ per un certo numero di cicli (ad esempio $) su un totale di % si ha assenza diattività ventricolare intrinseca

$ se in un’ora si supera un certo numero di commutazioni da una modalità all’altra(ad esempio 1&) in questo caso il dispositivo commuta defnitivamente in modalità*** fno alla mezzanotte del giorno stesso.

71



'iascuno di questi criteri/ indipendentemente dagli altri/ determina la commutazionein modalità ***. < prescindere dal criterio/ il passaggio dalla modalità 2" allamodalità ? sincrono con l&intervallo 2# 0 il ventricolo viene sempre stimolato osulla ase dell’intervallo <: programmato o sulla ase dell’intervallo <: esteso (circa,&" ms) a seconda della situazione e/ in particolar modo/ a seconda della requenzacardiaca.8ella fgura sottostante si riporta il caso in cui/ per - secondi/ non viene rilevato ritmoventricolare spontaneo. L’intervallo di tempo (- sec.) ha sempre inizio con un eventoventricolare sentito.*opo la commutazione in modalità ***/ lo stimolo viene erogato al termine del primointervallo <: disponiile.

La fgura sottostante/ invece/ riporta il caso in cui per - cicli cardiaci consecutivi non sirileva attività ventricolare intrinseca. 5na volta avvenuta la commutazione in modalità***/ lo stimolo ventricolare viene erogato al termine del primo intervallo <:disponiile.

<l fne di evitare un ritmo ventricolare irregolare mentre la modalità <*4 è attiva/ èpermessa l’assenza di attività ventricolare soltanto per un certo numero di cicli (adesempio $) su un totale di %. Waggiunto il numero di cicli programmato/ il pacema2ercommuta automaticamente in modalità *** e l’intervallo <: viene portato alla durataprogrammata.

;oichJ la modalità *** è atrioguidata/ essa presenta lo svantaggio di trascinare alivello dei ventricoli un’eventuale frillazione atriale/ inducendo cos? una tachicardia

ventricolare. Lo stesso vale per la modalità <*4 (la stimolazione dell’atrio non èsuKciente a risolvere un episodio di frillazione/ che determina inevitailmenteun’aritmia a livello ventricolare).

7-



=uando viene rilevata una tachiaritmia a livello atriale (che soddisf determinaticriteri)/ il pacema2er commuta in modalità **4/ indipendentemente che si trovi inmodalità *** o in modalità <*4. ;oichJ la modalità **4 è ventricologuidata/ essao9re una maggior protezione contro il trascinamento di tachiaritmie atriali a livello diventricolo. =uando cessa la tachiaritmia atriale/ il pacema2er torna sempre in modalità***.

!o stadio di uscita del pacema'er.

L’impedenza di uscita di un pacema2er è relativamente assa di conseguenza/ glistimoli che esso eroga sono sostanzialmente impulsi di tensione.Gli impulsi di tensione che un pacema2er ornisce devono poter arrivare anche a 7 :/molto pi6 dei -.% : che la atteria in Litio A 4odio che lo alimenta è in grado di ornire.

Sia la tensione ornita dalla atteria sia la tensione che viene traserita ai condensatori

del circuito di scarica sono continue.<l fne di ottenere sui condensatori una tensione maggiore di quella ornita dallaatteria/ si possono adottare metodologie di9erenti (che/ ovviamente/permettereero anche di ottenere tensioni pi6 asse a partire da tensioni elevate).

;er il fne desidertato si potree pensare di impiegare un trasormatore induttivoelevatore (che perB opera unicamente su tensione inregime alternato). *alle equazioni che regolano ilcomportamento dei trasormatori ideali è noto che/ se

indichiamo con V 1 e I

1 rispettivamente la tensione

ai capi del circuito primario e la corrente che scorre

sull’induttore di quest’ultimo/ allora la tensione e lacorrente nel circuito secondario (con i versi riportati infgura) sono date da0

V 2= . V

12 I

2= 1

. I

1

Si nota immediatamente che la potenza ornita dal circuito primario è uguale a quellaa disposizione sul circuito secondario/ inatti0

2=V

2 I

2=( . V

1 )( 1 . I

1)=V 1 I

1=

1

4n un trasormatore ideale/ quindi/ non avviene dissipazione di potenza.

7$



<l fne di sruttare un trasormatore per elevare la tensione ornita dalla atteria ènecessario impiegare un oscillatore/ in modo da convertire la tensione continua dellaatteria in una tensione a regime alternato con cui alimentare il primario deltrasormatore stesso. 8el circuito secondario si pone un dispositivo C-C converter /che permette di ottenere nuovamente una tensione continua in uscita.La via del trasormatore/ tuttavia/ è di diKcile percorrenza nel caso dei pacema2er (siaper la diKcile miniaturizzazione del trasormatore sia per il unzionamento non idealedel dispositivo *'*' converter).

5n’altra possiilità è quella di adottare un convertitore senza trasormatore/ dettostep-up converter, che sostituisce il trasormatore con uno o due induttori. L’idea diase di uno stepup converter è che/ se si provoca una rusca variazione di corrente inun induttore/ questo si oppone a tale variazione generando ai propri capi una tensioneanche molto elevata. 4l convertitore/ quindi/ a scorrere una certa corrente all’internodi un induttore e srutta la tensione che questo genera nel momento in cui la correnteviene atta variare.Gli stepup converter sono pi6 acilmente miniaturizzaili dei trasormatori/ ma

l’eKcienza che sono in grado di ornire non è compatiile con gli utilizzi di unpacema2er.

La strada che viene seguita nei pacema2er è quella di adottare un convertitore step-up basato su delle capacità commutate.=uesta strada è particolarmenteindicata nei casi in cui si voglia ottenereuna tensione fnale che sia un multiplointero di quella di partenza. ;er ipacema2er/ in genere/ si sruttano deiconvertitori stepup a capacitàcommutate in grado di raddoppiare o

triplicare la tensione di atteria.

4l circuito che consente di raddoppiarela tensione di atteria si asa su duecondensatori di eguale capacità. 8ella

ase iniziale i condensatori sono collegati in parallelo tra loro e con la atteria/ in modoche essi si carichino alla tensione di quest’ultima una volta caricati i condensatori/ siagisce su dei commutatori in modo tale che essi vengano connessi in serie tra loro ecollegati con un carico resistivo (costituito dai cateteri).L’andamento della tensione ai capi del carico resistivo in unzione del tempo èriportata nella fgura seguente0

7,



=uando i condensatori sono collegati in parallelo/ la tensione sul carico è nulla (inattiil carico è collegato ad un circuito aperto). =uando i condensatori si collegano in serietra loro e vengono connessi al carico/ la tensione su quest’ultimo passa rapidamente

da zero al doppio della tensione di atteria ( 2V B ). < questo punto siamo in presenza

di un circuito W' serie caratterizzato da una costante di tempo0

0 = RC /2

*urante il transitorio/ la tensione sul carico scende in modo esponenziale con costante

di tempo 0 .

La durata della ase di scarica dei condensatori è pari alla durata dell’impulso che si

vuole trasmettere al muscolo cardiaco del paziente (quindi compresa tra 500 $s e 1

- ms).< questo punto ha nuovamente avvio la ase di carica dei condensatori e la tensione

sul carico torna nuovamente ad un valore nullo. La durata di questa ase è unzionedella requenza cardiaca del soggetto/ ma generalmente si aggira sulle centinaia dimillisecondi.

8ella ase di scarica/ la quantità di carica elettrica ceduta dai condensatori dipende sia

dalla costante di tempo 0 sia dalla durata desiderata dell’impulso di stimolazione.

La costante di tempo è scelta grande rispetto alla durata della ase di scarica/ in modotale che l’impulso ornito al muscolo cardiaco sia il pi6 possiile simile ad un impulsorettangolare.

Se indichiamo con : la tensione ai capi di un condensatore/ allora la carica in esso

contenuta è espressa dalla relazione0Q=CV

Supponiamo di collegare questo condensatore ad un carico resistivo/ per mezzo di uninterruttore. =uando l’interruttore è aperto/ la tensione ai capi del condensatore è pari

a V i / sicchJ la carica in esso contenuta è data da0

Qi=C V i

=uando l’interruttore viene chiuso/ nel circuito scorre una corrente i(t ) 0 se

indichiamo con 3 l’intervallo di tempo per cui l’interruttore rimane chiuso/ allora la

carica ceduta dal condensatore in tale intervallo sarà0

Q%=∫0

3

i ( t ) dt

La carica fnale presente sul condensatore sarà data dal prodotto tra la capacità ' e la

tensione V 4 presente ai capi del condensatore all’istante C in cui viene riaperto

l’interruttore0

Q4 =C V 4

7&



La carica ceduta dal condensatore puB quindi essere espressa come0

Q%=Qi−Q 4 =C (V i−V 4 )=C ∆ V

dove ∆ V indica la variazione della tensione ai capi del condensatore tra l’inizio e la

fne dello stimolo.

*alla relazione precedente/ sapendo il valore della carica Q% ceduta dal

condensatore e il valore iniziale della tensione presente ai suoi capi/ è immediato

risalire alla tensione fnale V 4 (indipendentemente dall’andamento della corrente

durante l’intervallo di tempo in cui l’interruttore è chiuso).

4potizziamo di voler erogare un impulso rettangolare di ampiezza -: e di durata 1 ms

su un carico resistivo di 1k " .

La corrente che circola nel carico durante l’impulso è pari a0 I =V

R=

2

10−3

A=2mA la

carica ceduta al resistore è data0 Q%= I ∆ t =2∙10−3

∙1 ∙10−3=2∙10

−6C =2 $C .

8elle condizioni poste/ supponendo che durante lo stimolo la tensione sulla serie deicondensatori non sia ineriore a 1/! :/ si puB determinare la capacità complessiva deicondensatori collegati in serie come0

C e5= Q%

∆ V =

2∙10−6

2−1,9=2 ∙10

−5 ) =20 $)

La capacità di ciascun condensatore sarà pari a0

C =2C e5=40 $)

4 condensatori impiegati in un convertitore stepup a capacità commutate da applicaread un pacema2er hanno valori di qualche decina di microarad.

4n generale/ la capacità dei condensatori deve essere0

$ suKcientemente grande da garantire un

∆ V

piccolo (&" A -"" m:) durante laase di scarica$ piccola aastanza da consentire una ase di carica suKcientemente reve.

4 condensatori si ricaricano/ come aiamo visto/ quando sono collegati in paralleloalla atteria.8el modello illustrato in precedenza/ tuttavia/ non si è tenuto conto della resistenzainterna della atteria (che nel caso di stimolatori cardiaci assume valori signifcativi/

dell’ordine di 1- k" ) e della resistenza interna di ciascun commutatore (che

comunque è trascuraile rispetto a quella della atteria).4n realtà/ nella ase di ricarica i condensatori si caricano con una costante di tempo

pari a0

7



0 =C e5 R B

dove C e5 è la capacità equivalente dei due condensatori collegati in parallelo e

RB rappresenta la resistenza interna della atteria. Se consideriamo RB=2k" e

C =40 $) / allora si ottiene una costante di tempo per la ase di carica pari a0

0 =2∙40 ∙10−6

∙2 ∙103=160 ∙10

−3s=160ms

Se uno dei condensatori si scarica completamente/ per poterlo ricaricare al valore dipartenza occorrere un tempo pari a circa & volte la costante di tempo (nel nostro caso/

quindi/ circa %"" ms) ma durante la ase di scarica il ∆ V è piuttosto piccolo (tra &"

e -"" m:) sicchJ/ in via teorica/ durante la ase di ricarica si riesce senza prolemi ariportare sui condensatori il !!/!Q della tensione iniziale.

4n realtà le cose avvengono in maniera leggermente diversa. ;er prima cosa/ icommutatori impiegati non sono di tipo meccanico/ ens? elettronico (sono realizzaticon degli appositi transistor). 4l circuito di scarica/ inoltre/ non è chiuso direttamentesul carico ma su un blocco di regolazione/ in modo da poter impostare la tensione chesi desidera ottenere in uscita dal pacema2er. =uesti aspetti anno s? che l’impulso distimolazione non sia mai perettamente rettangolare.

<ggiungendo un condensatore al modello visto di convertitore stepup si riesce senzaprolemi a triplicare la tensione di atteria. 4n genere non se ne impiegano pi6 di dueo tre/ altrimenti le dimensioni occupate dal convertitore comincereero a diveniretroppo grandi tuttavia/ per raggiungere tensioni di &7 : nello stadio di uscita del

pacema2er/ due o tre condensatori sono pi6 che suKcienti.

Controllo della cattura atriale.

Si defnisce soglia di cattura atriale il valore di tensione minimo (a parità di durata) cheun impulso deve avere per indurre una stimolazione eKcace dell’atrio. Denomeni qualil’invecchiamento del catetere/ il camiamento dei armaci somministrati al paziente/una dislocazione del catetere e alterazioni patologiche del miocardio possono risultarein una variazione nella soglia di cattura atriale.>pportuni algoritmi permettono ai pacema2er di misurare la soglia di cattura atriale inmodo automatico e/ cos? acendo/ di regolare l’ampiezza dello stimolo da erogare in

atrio (la misura automatica della soglia di cattura ventricolare e la conseguenteregolazione dell’ampiezza di stimolazione sono caratterizzati da algoritmi di9erenti epi6 complessi/ in modo da minimizzare la possiilità di perdere un attito cardiaco).

L’algoritmo per il controllo della cattura atriale si asa sull’osservazione periodica esulla di9erenziazione dei segnali atriali0 esso e9ettua automaticamente la misura dellasoglia atriale ad istanti di tempo defniti e adatta l’ampiezza di stimolazione quandonecessario.La unzione di controllo della cattura atriale permette di determinare il valore pi6asso possiile di ampiezza impiegaile per la stimolazione. < questo valore vieneaggiunto un margine di sicurezza (per aumentare la proailità di ottenere una

stimolazione eKcace). :alori assi dell’ampiezza di stimolazione atriale permettono diestendere grandemente la vita della atteria che alimenta il dispositivo.

77



*urante la misura della soglia di cattura atriale/ l’ampiezza dell’impulso distimolazione viene ridotta gradualmente/ fno a quando esso non è pi6 in grado dideterminare una depolarizzazione eKcace dell’atrio. L’algoritmo è in grado di rendersiconto dell’eKcacia o meno dello stimolo atriale andando ad osservare l’evento chesegue l’impulso erogato. ;ossono verifcarsi essenzialmente tre casi0

$ il pacema2er rileva un evento atriale stimolato e procede ad aassareulteriormente l’ampiezza dell’impulso di stimolazione

$ il pacema2er rileva un’attività atriale intrinseca al di uori del periodo rerattarioatriale/ ad indicare l’ineKcacia dello stimolo erogato

$ il pacema2er rileva un caso di conduzione retrograda (ovvero la conduzione di unpotenziale dal ventricolo verso l’atrio).

<KnchJ questo algoritmo possa essere considerato aKdaile è necessario avere lacertezza che il ritmo atriale sia comandato dal pacema2er0 la comparsa di un ritmocompetitivo con quello di stimolazione potree indurre l’algoritmo a determinare unasoglia pi6 assa di quella reale.

;er assicurare che sia il pacema2er a determinare il ritmo atriale viene operato unaumento della requenza di stimolazione/ in modo da prendere il sopravvento su uneventuale ritmo spontaneo presente (identifcato utilizzando il ritmo medio intrinsecoriscontrato in un certo numero di cicli precedenti).Le condizioni per attuare questo Voverdrive pacingZ sono riportate nella taellaseguente0

Se' Allora'

4l ritmo atriale medio è pi6 elevato dellarequenza di stimolazione programmata/ma ineriore a 1"% pm

4l test della soglia di stimolazione atrialeviene e9ettuato ad una requenza distimolazione che corrisponde a quella delritmo medio intrinseco aumentata del-"Q

4l ritmo atriale medio è ineriore allarequenza di stimolazione programmata

4l test della soglia di stimolazione atrialeviene e9ettuato ad una requenza distimolazione pari a quella programmataaumentata del -"Q

4l ritmo atriale medio è pi6 elevato di 1"%pm

4l test della soglia di stimolazione atrialenon puB essere e9ettuato in questomomento e l’ampiezza dell’impulso distimolazione atriale resta immutata

Se il ritmo atriale medio è superiore a 1"% pm/ il microcontrollore che gestisce ilrilevamento della soglia di cattura atriale non ha il tempo suKciente/ tra un attito equello successivo/ di e9ettuare le elaorazioni necessarie in questo caso il test dellasoglia di stimolazione atriale viene rimandato ad un momento successivo.

"l test di controllo della cattura atriale viene eFettuato in modalità " (ventricologuidata)/ con un intervallo <: molto reve (ad esempio &" ms).

7%



La modalità **4 è pi6 sicura rispetto alla modalità *** in quanto un’eventualeepisodio di conduzione retrograda potree innescare una tachicardia mediata dapacema2er.

;er assicurare la captazione del ritmo atriale il pi6 rapidamente possiile e perprevenire enomeni di conduzione retrograda/ l’intervallo <: dopo la stimolazioneatriale deve essere scelto il pi6 reve possiile. <l termine dell’intervallo <: vienee9ettuata la stimolazione del ventricolo e/ per un periodo di tempo pari a circa trevolte l’intervallo <: utilizzato/ il pacema2er non prende in considerazione l’attivitàdell’atrio (in modo da non tener conto di eventuale attività intrinseca presente o diepisodi di conduzione retrograda).La ricerca della soglia di stimolazione atriale ha inizio impiegando un impulso conampiezza tale da garantire l’eKcacia della stimolazione stessa (ad esempio $ :).L’ampiezza dello stimolo viene ridotta a passi costanti (ad esempio di "/ :) fno a chenon si riscontrano due eventi atriali intrinseci su un totale di cinque cicli cardiaciconsecutivi (se all’ampiezza di/ ad esempio/ ". : ancora non si sono rilevati - eventispontanei su & cicli/ l’ampiezza continua a decrescere ma a passi di ".1 :).

< questo punto/ il dispositivo riporta l’ampiezza dello stimolo al valore precedente (incui al pi6 si era riscontrato un evento atriale spontaneo su cinque)/ al fne di e9ettuareuna ricerca pi6 dettagliata. L’ampiezza dello stimolo viene nuovamente ridotta ma apassi pi6 piccoli (ad esempio di "/1 :)/ fno a che non si rilevano due eventi atrialiintrinseci su cinque cicli cardiaci consecutivi. L’ampiezza dello stimolo al passoimmediatamente precedente viene impostata come valore di soglia di cattura atriale.

4l criterio di - eventi intrinseci su & cicli cardiaci consecutivi ha la sua giustifcazionenel atto che/ statisticamente/ almeno due eventi su cinque cicli possono essererilevati al di uori dell’intervallo DD; (arfeld protection).

>gni test di ampiezza viene e9ettuato/ come visto/ su cinque cicli consecutivi quandoall’interno di questi cinque cicli si riscontrano due episodi di attività atriale intrinseca/la sequenza di ricerca a quella specifca ampiezza viene terminata prematuramente.

*opo ogni sequenza di ricerca ad un data ampiezza di stimolazione/ viene erogato unimpulso di sincronizzazione/ in modo da garantire la sincronia atrioventricolare anchenel caso in cui l’ampiezza di stimolazione non sia pi6 eKcace (per ragioni tecniche/l’impulso di sincronizzazione viene erogato anche quando non siano state riscontrateattività atriali intrinseche).Se la stimolazione ad una certa ampiezza non determina una risposta nell’atrio e lasequenza di ricerca viene interrotta prematuramente/ allora l’impulso disincronizzazione viene ornito ad un ampiezza pari a quella della sequenza di ricercaappena conclusa/ maggiorata/ in genere/ di ". : (il decremento di ampiezzasuccessivo viene e9ettuato sul valore dell’impulso di sincronizzazione).Se/ invece/ la stimolazione ad una certa ampiezza risulta eKcace per tutta la duratadella sequenza di ricerca/ l’impulso di sincronizzazione viene erogato con la medesimaampiezza della sequenza appena terminata.8elle sequenze di ricerca operate con riduzione di ampiezza a passi molto piccoli (adesempio di "/1 :)/ l’impulso di sincronizzazione viene sempre erogato con ampiezza

7!



maggiorata/ in genere/ di ".& : (in modo da avere la certezza di riprendere la ricercada un valore di ampiezza che determina una risposta nell’atrio).

5na volta determinata la soglia di cattura atriale/ l’impulso di stimolazione vieneregolato automaticamente dal dispositivo aggiungendo un certo margine di sicurezza/ad esempio 1." : (programmaile) al valore di soglia misurato.

Se la ricerca della soglia di stimolazione non puB essere e9ettuata (perchJ il ritmoatriale medio è troppo elevato)/ viene mantenuta l’ampiezza di stimolazione adottatain precedenza.

4n caso di impiego di un elettrodo monopolare/ in presenza di intererenze esterne (cuigli elettrodi monopolari sono particolarmente sensiili)/ l’ampiezza di stimolazioneviene determinata sommando all’ampiezza derivante dalla ricerca della soglia dicattura (ma potenzialmente errata a causa delle intererenze esterne) un certo valoredi sicurezza.

Controllo della cattura ventricolare.

*urante la ase di impianto dello stimolatore/ viene normalmente e9ettuata unamisura dell’ampiezza di stimolazione necessaria a indurre una depolarizzazione nelmiocardio. 4l valore minimo misurato viene impostato come valore soglia e l’ampiezza

dell’impulso di stimolazione viene regolata ad un valore standard pari al doppio dellasoglia riscontrata.La unzione svolta dal controllo di cattura ventricolare è quella di adattare l’ampiezzadi stimolazione andando a modifcare automaticamente il valore di soglia.

L’algoritmo per il controllo della cattura ventricolare si costituisce di tre componenti0

• l’analisi del segnale• la misura della soglia di stimolazione e l’adattamento dell’ampiezza dello

stimolo• la verifca della risposta allo stimolo.

Le prime due componenti dell’algoritmo vengono eseguite periodicamente/ mentre laverifca della risposta allo stimolo viene e9ettuata dopo ogni stimolo ventricolare.

%"



Sul segnale endocavitario ventricolare/ lo stimolo è seguito da un arte(atto di polarizzazione (dovuto all’accoppiamento capacitivo tra l’elettrodo del catetere e ilventricolo) e/ in caso di stimolo eKcace/ dalla risposta evocata a livello ventricolare.L’arteatto di polarizzazione è sempre presente/ anche in caso di stimolazione noneKcace.

La unzione di controllo della cattura ventricolare misura periodicamente la soglia dicattura e/ se necessario/ varia automaticamente l’ampiezza dell’impulso distimolazione (con un certo margine di sicurezza/ programmaile).

L’eKcacia dell’impulso di stimolazione viene controllata dopo ogni evento ventricolarestimolato e/ in caso di mancata cattura/ viene rilasciato un impulso di ac2up.Le di9erenze morologiche tra il segnale endocavitario rilevato dopo una cattura(arteatto di polarizzazione seguita da risposta del ventricolo) e quello rilevato in casodi mancata cattura (solo arteatto di polarizzazione) sono impiegate dall’algoritmo perdiscriminare l’eKcacia dell’impulso erogato.

4l controllo manuale della soglia di cattura ventricolare viene e9ettuato su intervalli ditempo molto lunghi (ad esempio/ ogni 1- mesi) e quindi/ al fne di garantire l’eKcaciadegli stimoli/ è necessario scegliere un margine di sicurezza molto ampio sul valoredella tensione di stimolazione. 5n controllo automatico/ che verifchi l’eKcaciadell’impulso di stimolazione in modo continuativo e misuri periodicamente il valoresoglia di cattura ventricolare (ad esempio/ ogni 1- ore)/ richiede un margine disicurezza molto pi6 piccolo/ giacchJ l’ampiezza di stimolazione viene continuamenteaggiustata in unzione delle necessità del paziente. 5n margine di sicurezza pi6 assocomporta un minor dispendio di energia e/ di conseguenza/ un’estensione dellalongevità del dispositivo.

- 2nalisi del segnale.

=uesta sottounzione dell’algoritmo di controllo della cattura ventricolare valuta laqualità del segnale di risposta del ventricolo in caso di stimolazione eKcace e degliarteatti di polarizzazione quando lo stimolo non è eKcace. 4l suo scopo è quello diassicurare che soltanto i segnali endocavitari di qualità suKciente vengano impiegatiper la valutazione dell’eKcacia dell’impulso di stimolazione.La sottounzione di analisi del segnale opera nel seguente modo.

Fase Des!rizione

;er cinque cicli cardiaci consecutivi/ il dispositivo eroga un impulso distimolazione ventricolare di reve durata (al massimo pari a circa "/, ms) e

%1



1

ampiezza tale da garantirne l’eKcacia. L’intervallo <: viene accorciato aqualche decina di millisecondi. 4n corrispondenza dell’impulso erogato vieneatto partire l’intervallo di lan2ing ventricolare (della durata di circa -"ms)/ in modo da non rischiare di mandare in saturazione gli amplifcatori

nel canale di sensing ventricolare.4l segnale endocavitario ricavato comprende sia la risposta evocata nelventricolo sia l’arteatto di polarizzazione/ ma non è acile comprenderedove fnisca il primo e inizi il secondo.

-

Seguono altri cinque cicli in cui viene aggiunto un secondo impulso distimolazione/ di pari ampiezza a quello precedente e ritardato da questo diun centinaio di millisecondi. =uesto stimolo viene erogato durante ilperiodo rerattario ventricolare e/ quindi/ sicuramente non determina unarisposta evocata. sso/ tuttavia/ determina la comparsa sul segnaleendocavitario di un secondo arteatto di polarizzazione acilmenteidentifcaile

$

Sia delle risposte ottenute nella ase 1 sia delle risposte ottenute nella ase- (che si distingue dalla precedente a causa della presenza di due arteattidi polarizzazione per ciclo) viene e9ettuata una media/ in modo da avereun segnale meglio defnito. <lla media della ase - viene sottratta la media

della ase 1/ in modo da identifcare perettamente la orma dell’arteatto dipolarizzazione. L’arteatto cos? identifcato viene riallineato con il primostimolo della ase 1/ sottratto ad ogni ciclo di questa e/ del risultato/ vienee9ettuata una media/ in modo da ottenere unicamente la risposta evocata.

Se il segnale ottenuto nella ase $ è costituito unicamente dalla risposta evocata/ lasottounzione giudica suKciente la qualità del segnale e procede a passare il risultatoalla seconda sottounzione.Se la qualità del segnale è giudicata insuKciente allora il dispositivo adotta come

ampiezza dell’impulso di stimolazione un opportuno valore di sicurezza fno a che nonverrà e9ettuata una misurazione successiva.

%-



Se la qualità del segnale viene giudicata insuKciente per un certo numero di volteconsecutive/ allora lo stimolatore disailita la unzione di controllo della catturaventricolare e adotta un’ampiezza di stimolazione di sicurezza.

La fgura precedente mette in evidenza come la maggior parte dell’arteatto di

polarizzazione sia contenuto all’interno dell’intervallo di lan2ing ventricolare. 'essatoil periodo di lan2ing ha inizio un intervallo (di qualche decina di ms) in cui ilpacema2er riprende ad osservare il ventricolo in cerca di una risposta evocata0 inquesta ase/ il segnale proveniente dal ventricolo viene amplifcato e campionato (conuna requenza di campionamento di circa - 2Rz). Segue la ase di analisi dei datiraccolti/ al termine della quale si ha il responso circa l’eKcacia o meno dello stimoloerogato.

- <isura automatica della soglia di stimolazione.

=uesta sottounzione viene resa operativa soltanto una volta che la qualità del

segnale endocavitario è stata giudicata suKciente. ssa ha lo scopo di renderepossiile la misura della soglia di cattura ventricolare e/ quindi/ di adattare in unzionedi questa l’ampiezza dell’impulso di stimolazione. La soglia di cattura ventricolareviene misurata periodicamente e l’ampiezza dell’impulso di stimolazione vienemodifcata solo se necessario.La soglia di stimolazione viene determinata nel seguente modo0

Fase

Des!rizione

1

*opo il responso positivo della verifca sulla qualità del segnale/ l’ampiezzadell’impulso di stimolazione viene gradualmente ridotta ad ogni ciclo.

• il decremento viene e9ettuato prima a passi pi6 grandi (ad esempio/ di". :)/ poi a passi pi6 piccoli (ad esempio/ ".1 :)

• ogni ampiezza è testata con un singolo impulso• l’intervallo <: viene accorciato a qualche decina di millisecondi (ad

esempio/ &" ms).

- 4l decremento a passi graduali dell’impulso di stimolazione continua fno a chenon viene rilevata l’assenza di risposta allo stimolo sull’elettrogrammaventricolare. L’ultimo valore di ampiezza di stimolazione che ha determinato

%$



una risposta a livello del ventricolo viene memorizzato come valore di soglia.

$ 5n impulso di ac2up della durata di 1 ms viene erogato dopo ogni stimoloventricolare ineKcace/ in modo da garantire una stimolazione e9ettiva

continuativa.

Se' Allora'

*urante la prima ase di decrementodell’impulso di stimolazione ( "/ :)/

viene rilevato un singolo stimoloineKcace/

L’ampiezza di stimolazione è posta alvalore precedente e viene

successivamente ridotta a passi di ".1 :in modo da determinare la soglia distimolazione con maggior precisione.

*urante la seconda ase di decrementodell’impulso di stimolazione ("/1 :) vienerilevato un singolo stimolo ineKcace/

4l valore misurato precedentementeviene preso come valore di soglia.

:iene rilevato un nuovo stimoloineKcace

:engono erogati fno a due stimoli con lamedesima ampiezza di stimolazione.

Si riscontrano - o $ stimoli ineKcaci 4l valore misurato precedentementeviene preso come valore di soglia.L’ampiezza di stimolazione viene dunqueregolata al valore si soglia cui vienesommato un certo margine di sicurezza.

- #eri%ca della risposta allo stimolo.

=uesta sottounzione permette di controllare in modo continuativo l’eKcaciadell’impulso di stimolazione. La verifca della risposta allo stimolo è attuaile per ritmicardiaci ineriori o al pi6 uguale a 11" pm (oltre cui il microcontrollore non ha tempo

suKciente ad operare le elaorazioni necessarie).L’eKcacia dell’impulso è verifcata dopo ogni stimolazione del ventricolo.

%,



Fase

Des!rizione

1 =uando la stimolazione è eKcace/ l’ampiezza dell’impulso non vienemodifcata

-Se la stimolazione non è eKcace/ viene erogato un impulso di ac2up conenergia suKciente a garantirne l’eKcacia. Lo stimolo di ac2up viene erogatoentro un centinaio di millisecondi (ad esempio/ 1$" ms) dall’impulso risultatoineKcace. L’impulso di ac2up ha la stessa ampiezza dell’impulso distimolazione/ ma presenta una durata pari a 1 ms (e quindi un’energiasuperiore).

$

Se una serie di $ impulsi non produce stimolazione eKcace/ anche dopo lavariazione dell’intervallo <: (nelle modalità atrioguidate o la variazione dellarequenza ase nelle modalità ventricologuidate) viene avviata la unzione dianalisi del segnale e/ successivamente/ la ricerca di una nuova soglia dicattura.

, Se la stimolazione continua a risultare ineKcace/ l’ampiezza dello stimoloviene aumentata/ in modo da assicurare una stimolazione eKcace.

& Crascorso l’intervallo di osservazione/ la unzione di ricerca della soglia dicattura viene avviata in modo automatico. L’ampiezza di stimolazione è

impostata al valore di soglia maggiorata di un certo margine di sicurezza.

La presenza dello stimolo di ac2up permette di e9ettuare stimolazione con unstimolo di ampiezza poco superiore alla soglia di cattura.

"ntroduzione alle modalità di (unzionamento rate-adaptive.

L’adattamento della requenza di stimolazione viene attuato dal pacema2er seguendodue principi distinti0

• adattamento della requenza per mezzo di accelerometri• adattamento fsiologico della requenza attraverso la stimolazione ad anello

chiuso ('losed Loop Stimulation) revettata Miotroni2 ^.

Le modalità programmaili con adattamento della requenza sono riportate nellataella seguente0

%&



!a (unzione C!S Closed !oop Stimulation

La gittata cardiaca/ cioè la quantità di sangue che viene espulsa da un ventricolo in unintervallo di tempo pari ad un minuto/ dipende essenzialmente da due attori0 larequenza cardiaca e il volume di eiezione.< loro volta/ requenza cardiaca e volume di eiezione sono controllati dal sistemanervoso autonomo0 quest’ultimo agisce sia a livello del nodo seno atriale/determinandone la requenza di attivazione (cronotropia)/ sia al livello del miocardio/di cui regola l’intensità di contrazione ( inotropia).La gittata cardiaca (insieme ad altri attori/ primo ra i quali la resistenza arteriosaperierica) determina la pressione arteriosa media0 la pressione arteriosa vieneVmisurataZ dai arocettori sparsi per il sistema circolatorio e l’inormazione vieneriportata a livello del sistema nervoso autonomo.Si viene quindi a creare un sistema a retroazione0 il sistema nervoso autonomo regola

la gittata cardiaca/ la gittata cardiaca agisce sulla pressione arteriosa/ le variazioni dipressione arteriosa vengono comunicate al sistema nervoso centrale.

L’idea della unzione 'LS è quella diconsentire al pacema2er di variare larequenza cardiaca sulla ase delledinamiche di contrazione del miocardio(inotropia).5na variazione nella orza di contrazionedetermina a sua volta un variazionenell’impedenza del tessuto miocardico/

che puB essere misurata tramitel’elettrodo di punta dell’elettrocatetere.4n ase alla variazione dell’impedenza delmiocardio (e quindi/ della orza dicontrazione)/ il pacema2er adatta inreve tempo la requenza di stimolazione.

La unzione 'LS è in grado di autoadattarsi alle condizioni del paziente senzarichiedere l’intervento del medico (cosa che non si verifca in caso di impiego diaccelerometri). 4n ogni caso/ il medico individua una requenza ase di stimolazione(quella minima) ed una requenza massima (in modo da evitare che variazionieccessive di impedenza determino requenze di stimolazione eccessivamente elevate).

4l pacema2er verifca regolarmente la presenza dei requisiti per il correttounzionamento della unzione 'LS. 8el caso in cui anche uno solo dei requisiti non

%



venga soddisatto/ la unzione 'LS viene temporaneamente disailitata. < questopunto/ l’adattamento della requenza viene e9ettuato sulla ase delle indicazioni degliaccelerometri. Se/ successivamente/ sono di nuovo soddisatti tutti i requisitinecessari/ la unzione 'LS viene ripristinata.La unzione 'LS viene disailitata nei seguenti casi0

$ ase di inizializzazione della 'LS$ camiamento di modalità di stimolazione (ad esempio da *** a **4)$ attiti ventricolari diKcilmente riconosciili$ valori di impedenza inadeguati$ presenza di errori a livello hardIare e#o sotIare.

!&adattamento della (reAuenza mediante accelerometri .

Cutti i pacema2er presenti oggigiorno sul mercato sono provvisti di un sensoreaccelerometrico integrato nella loro circuiteria.

4l sensore non è sensiile a variazioni di pressione statica sull’involucro dellostimolatore.4l sensore produce un segnale elettrico che viene costantemente analizzato dalmicroprocessore del dispositivo/ sia con metodi analogici sia con metodi digitali.=uello che camia da una marca di stimolatori cardiaci ad un’altra è l’algoritmo chepermette di variare la requenza di stimolazione sulla ase dei dati orniti dal sensore.Gli algoritmi adottati possono essere distinti in due grossi gruppi0

$ un gruppo e9ettua l’adattamento della requenza di stimolazione quando il gradodi attività fsica rilevato dai sensori accelerometrici è superiore ad un certo valoresoglia

$ un gruppo (oggi meno impiegato) permette di e9ettuare la classifcazione di uncerto numero di attività tipiche della vita quotidiana (quali camminare/ salire lescale/ correre) e di adattare la requenza di stimolazione al tipo di attività rilevata.

Se viene ailitata una modalità che supporta l’adattamento della requenza/ allora larequenza ase di stimolazione varia a seconda del grado di attività fsica praticata dalpaziente. =uando non viene pi6 riscontrata attività fsica da parte del soggetto/ larequenza di stimolazione torna lentamente al valore di riposo.Le unzioni di sensing e di iniizione dello stimolo restano attive durante le operazionidi adattamento della requenza determinate dal sensore. 8el caso di ritmi cardiacielevati/ tuttavia/ il periodo rerattario potree occupare la maggior partedell’intervallo ase programmato/ risultando in una stimolazione asincrona.

4ndipendentemente dall’ampiezza del segnale prodotto dal sensore accelerometrico/ larequenza di stimolazione non potrà mai superare un certo valore massimo/ impostatodal medico (sulla ase della modalità di stimolazione/ dell’intervallo <: etc.)

%7



L’algoritmo che analizza il segnale proveniente dal sensore permette di distingueredue casi0 se il soggetto è in condizione di riposo oppure se il soggetto sta svolgendodell’attività fsica.DintantochJ il soggetto è considerato a riposo/ il sistema stimola con una requenzaase stailita.8el momento in cui il sensore rileva attività fsica/ il sistema aumenta gradualmente larequenza di stimolazione fno al raggiungimento di un valore massimo programmato.La requenza di stimolazione viene mantenuta pari al valore massimo programmatoper tutta la durata dell’attività fsica del soggetto. =uando il soggetto ritorna incondizione di riposo (cioè il grado di attività fsica rilevato dal sensore è ineriore alvalore di soglia)/ la requenza di stimolazione ritorna/ lentamente/ al valore aseprogrammato.;er simulare il pi6 possiile una condizione fsiologica/ la velocità con cui la requenzadi stimolazione diminuisce è ineriore a quella con cui essa aumenta.

;er are in modo che il sistema sia in grado di distinguere una situazione di attivitàfsica che necessita un aumento della requenza da una situazione in cuil’adattamento della requenza non è necessario/ si agisce sul guadagno del sensoreaccelerometrico.4l guadagno del sensore determina di quanto verrà amplifcato il segnale provenientedal sensore prima di essere processato.4l guadagno del sensore è programmaile (manualmente o automaticamente) epermette di adattare caso per caso la requenza di stimolazione all’intensità delsegnale proveniente dal sensore.4l guadagno è scelto in modo ottimale quando viene garantita la massima requenza distimolazione in corrispondenza del massimo grado di attività fsica che si suppone ilsoggetto sia grado di svolgere.

;rima di regolare il guadagno del sensore è necessario verifcare che la velocità diaumento#diminuzione della requenza e il valore massimo di attività rilevaile dalsensore siano indicati per il soggetto in esame.

%%



Se durante sorzi molto dispendiosi dalpunto di vista energetico si riscontra unaumento non suKcientemente rapido dellarequenza di stimolazione/ allora ènecessario aumentare il guadagno delsensore per contro/ si deve aassare ilguadagno del sensore se la requenza distimolazione è elevata in corrispondenza diattività fsiche che richiedono un assodispendio di energia.

8egolazione automatica del guadagno delsensore.

=uando la unzione di regolazione automatica del guadagno del sensore è ailitata/ ildispositivo verifca regolarmente che il guadagno corrisponda in modo ottimale alle

esigenze del paziente e/ nel caso/ adotta delle regolazioni.>gni giorno la unzione di regolazione verifca il grado di attività fsica rilevata dalsensore0 se per un totale di !" secondi/ nell’arco della giornata in corso/ vieneraggiunto il !"Q del valore massimo di requenza pilotata dal sensore/ allora ilguadagno viene diminuito di un passo (poichJ il guadagno del sensore è reputatosuKcientemente alto).Se il !"Q del valore massimo di requenza pilotata dal sensore non viene mairaggiunto/ il guadagno resta inizialmente immutato. Se questo si ripete per sette giorniconsecutivi/ al fnire del settimo giorno il guadagno del sensore viene aumentato di unpasso.

Soglia del sensore.

La soglia del sensore è un parametro programmaile che determina quella che deveessere l’ampiezza minima del segnale rilevato dall’accelerometro per e9ettuarel’adattamento della requenza. Segnali provenienti dal sensore aventi ampiezzaineriore alla soglia programmata non vengono presi in considerazione.<ttraverso la soglia del sensore è possiile garantire un ritmo staile quando ilpaziente si trova in condizione di riposo/ andando ad ignorare i segnali di ampiezzatroppo assa.

Se in condizione di riposo la requenza di stimolazione risulta instaile o comunque

superiore alla requenza ase programmata/ è necessario aumentare la soglia delsensore. ;er contro/ la soglia andree diminuita se/ nel caso di attività fsica di assorilievo/ non si riscontra un aumento suKciente nella requenza di stimolazione. ’

%!



consigliaile regolare la soglia del sensoresolo dopo aver determinato il giustosettaggio per il guadagno del sensore.

2umento della (reAuenza in modalità rate-adaptive.

4l parametro di aumento della requenza

determina la velocità massima con cuiaumenta la requenza di stimolazione se ilsensore rileva un certo livello di attivitàfsica.Se si seleziona una velocità di aumento dellarequenza di stimolazione pari a - pm aciclo cardiaco/ per passare da una requenza

ase di " pm ad una requenza massimaprogrammata pari a 1&" pm sarannonecessari ,& cicli cardiaci.La velocità di aumento della requenza vieneapplicata soltanto nei casi di adattamentodella requenza dettati dal sensore

accelerometrico0 essa non ha nessun e9etto sulle variazioni di requenza cheavvengono durante la stimolazione atrioguidata (ad esempio/ nel caso di presenza diun ritmo intrinseco/ l’adattamento della requenza comandato dal sensore non vieneailitato).

iminuzione della (reAuenza in modalità rate-adaptive.

4l parametro di diminuzione della requenza determina la massima velocità con cui larequenza di stimolazione diminuiscenel momento in cui il sensore rilevauna riduzione nell’intensitàdell’attività fsica svolta dal paziente.Se si imposta una velocità didiminuzione della requenza pari a ".&pm a ciclo/ allora per passare da unarequenza massima impostata pari a

1&" pm ad una requenza ase di "pm saranno necessari 1%" ciclicardiaci.

Simulazione del sensore.

<nche nei casi in cui è attiva una modalità di stimolazione che non prevedel’adattamento della requenza/ il pacema2er registra comunque la risposta delsensore. 4n altri termini/ la simulazione del sensore indica quale saree stata lavariazione della requenza cardiaca dettata dall’accelerometro nel caso in cui ossestata ailitata una modalità di stimolazione che prevede l’adattamento della

requenza.

!"



=uesta unzione è molto utile per poter determinare il settaggio ottimale del sensore eper comparare le variazioni di requenze dettate dal sensore con quelle di uneventuale ritmo intrinseco presente.

#ariazione lenta della (reAuenza cardiaca 8ate )ading.

4n tutte le modalità atrioguidate/ la unzione di variazione lenta della requenza (WateDading) risulta in un’ottimizzazione dell’adattamento della requenza di stimolazionedel pacema2er al ritmo intrinseco del paziente in caso di episodio radicardicoimprovviso.Se la variazione lenta della requenza è ailitata/ il pacema2er calcola un’opportuna

requenza di stimolazione di ac2up/ lievemente ineriore allarequenza intrinseca rilevatadurante il ciclo cardiacoprecedente. La requenza di

stimolazione di ac2up è sempreattiva in ac2ground.8el momento in cui il ritmospontaneo del paziente viene menoa causa dell’insorgenza di un

episodio radicardico improvviso/ il pacema2er comincia a stimolare alla requenza diac2up calcolata/ diminuendola con una certa velocità (programmaile) fno alraggiungimento della requenza ase di stimolazione.

)unzioni diagnostiche dello stimolatore.

L’analisi delle statistiche registrate dal pacema2er puB aiutare ad ottimizzare iprocessi di diagnosi della patologia e di scelta della terapia.4 dati diagnostici memorizzati nel dispositivo possono essere traseriti al suoprogrammatore.

Le statistiche registrate dallo stimolatore comprendono0

• temporizzazione del dispositivo• aritmie atriali• aritmie ventricolari• attività del sensore accelerometrico• eventi sentiti• eventi stimolati.

4l sotIare del programmatore permette di visualizzare le statistiche registrate dalpacema2er sotto orma di contatori di eventi/ istogrammi e trend.

La registrazione delle statistiche viene interrotta nei seguenti casi0

$ il dispositivo entra nella condizione di lective Weplacement 4nterval$ applicazione del magnete$ applicazione della testina di programmazione.

Statistiche di temporizzazione.

!1



Le statistiche di temporizzazione sono riassunte revemente nella seguente taella.

(lassi)!azione Des!rizione

'ontatori di eventi 4 contatori di eventi sono divisi in due gruppi0

• venti atriali sentiti ( As ) ed eventi atriali stimolati (

A p )

As 0 evento atriale sentito al di uori del

periodo rerattario atriale

As (;:<W;)0 evento atriale sentito all’interno

del periodo rerattario atriale postventricolare

Ars 0 evento atriale sentito all’interno del

periodo rerattario atriale

A p 0 evento atriale stimolato

• venti ventricolari sentiti ( V s ) ed eventi

ventricolari stimolati ( V p )

V s 0 evento ventricolare sentito al di uori del

periodo rerattario ventricolare VC 0 contrazione ventricolare prematura

Vrs 0 evento ventricolare sentito all’interno

del periodo rerattario ventricolare

V p 0 evento ventricolare stimolato

4 contatori di eventi vengono registrati per un certo periodomassimo di tempo (ad esempio -," giorni) dopo il qualecominceranno ad essere sovrascritti.

pisodi Gli episodi considerano insieme eventi atriali e ventricolari/mostrandoli in orma percentuale. Gli episodi che vengonomemorizzati comprendono0

• As−V s 0 evento atriale sentito seguito da evento

ventricolare sentito

• As−V p 0 evento atriale sentito seguito da evento

ventricolare stimolato•

A p−V s 0 evento atriale stimolato seguito da evento

!-



ventricolare sentito

• A p−V p 0 evento atriale stimolato seguito da evento

ventricolare stimolato

•

V 6−V

6 0 due eventi ventricolari consecutivi (V s , V p o ;:') non inramezzati da un evento atriale

Crend giornalieri dellarequenza cardiaca

;er i dispositivi icamerali viene distinto un trend per larequenza in atrio e un trend per la requenza in ventricolo. 4trend riportano

• la requenza cardiaca in pm nelle ultime -, ore• la percentuale di stimolazione nelle ultime -, ore

Crend della requenzacardiaca sugli ultimi

-," giorni.

;er i dispositivi icamerali viene distinto un trend per larequenza in atrio e un trend per la requenza in ventricolo.4 trend riportano

• la requenza in pm negli ultimi -," giorni• la percentuale di stimolazione negli ultimi -," giorni

4stogrammi Wiportano la ricorrenza/ in percentuale/ di una certarequenza cardiaca valutata su un acro di tempo di -,"giorni. 5n mar2er evidenzia la massima requenza cardiaca

riscontrata

Statistiche sulle aritmie.

=ueste statistiche prendono in esame/ separatamente/ episodi di aritmia atriale edepisodi di aritmia ventricolare. ;er le aritmie atriali vengono tenuti in memoria0

il numero e la durata di tachicardie atriali distriuzione delle tachicardie atriali nell’arco di -, ore numero e durata di camiamenti automatici della modalità di

stimolazione.

;er quanto riguarda le aritmie ventricolari vengono tenuti in memoria i casi dicontrazione ventricolare prematura che avvengono in sequenza. 4n particolare siconsidera il numero di volte in cui si verifcano0

;:' singole - ;:' di seguito $ ;:' di seguito da , a % ;:' di seguito pi6 di % ;:' si seguito.

4n aggiunta/ viene memorizzato il numero di episodi in cui è stata riscontrata unarequenza ventricolare troppo elevata.

!$



Statistiche del sensore accelerometrico.

4l sensore accelerometrico del dispositivo puB valutare l’attività fsica del paziente ede9ettuare/ sulla ase di questa/ degli aggiustamenti nella requenza cardiaca.Le statistiche relative al sensore comprendono0

Tipo Des!rizione

4stogramma delsensore

:iene memorizzato il numero di volte in cui è avvenuto l’adattamento direquenza del sensore all’interno di certi intervalli di requenza cardiaca.=uesti intervalli sono divisi in un certo numero di classi consecutive(comprese tra un minimo di ," pm e un massimo di 1%" pm).L’istogramma del sensore riporta il tempo percentuale di attivazione diciascun intervallo di requenza ed è molto utile per valutare lacorrettezza del settaggio del guadagno del sensore

Wegistrodi attività

:iene riportata un’indicazione percentuale dei seguenti criteri0

• Cempo di attività della requenza massima del sensore• Cempo in cui (secondo il sensore) il paziente ha eseguito un

attività fsica• Cempo in cui (secondo il sensore) il paziente è stato in condizione

di inattività.

Statistiche di sensing.

Le unzioni di sensing del dispositivo sono riportate nelle statistiche di sensing.

Tipo Des!rizione

Crend delle onde ;ed W

:engono memorizzate le ampiezze delle onde ; e delle ondemedie (comprese tra "." e ," m:). 5na diminuzioneprogressiva nell’ampiezza di onde ;#W puB esser causata dauna dislocazione del catetere.

4stogramma delcampo lontano(DarDield)

:iene riportato su un istogramma gli eventi che sono statirilevati in condizione di campo lontano.

*istriuzione degli

intervalli A s−V s

Wiporta l’intervallo <: in caso di evento atriale spontaneo

seguito da evento ventricolare spontaneo. 5n contatore riportail numero di volte in cui la scansione di isteresi <: ha avutosuccesso.

!,



*istriuzione degli

intervalli A p−V s

Wiporta l’intervallo <: in caso di evento atriale stimolatoseguito da evento ventricolare spontaneo. 5n contatore riporta

il numero di volte in cui la scansione di isteresi <: ha avutosuccesso.

Soppressione dellastimolazione del

ventricolo

5n diagramma mostra la percentuale del tempo (nell’arcodella giornata) in cui il dispositivo opera in modalità <*4(W) inseguito ad iniizione della stimolazione del ventricolo.

Statistiche di stimolazione.

Le statistiche di stimolazione comprendono0

(lassi)!azione

Spieazione

Crenddell’impedenze del catetere

La unzione di trend dell’impedenza catetere memorizza i valori diimpedenza dei cateteri allocati nell’atrio e#o nel ventricolo su asegiornaliera. 4 valori di impedenza sono riportati sotto orma di trend.

4l range di valori misurati è compreso tra " e -&"" >hm.

Crendampiezza

dell’impulso#soglia di

stimolazione

La unzione di trend dell’ampiezza dell’impulso#soglia distimolazione memorizza l’ampiezza degli impulsi di stimolazioneerogati e il valore di soglia di stimolazione (misuratoautomaticamente)/ sia per l’atrio sia per il ventricolo/ su asegiornaliera. 4l range di valori misurati è compreso tra " e & :.

4stogramma

dell’ampiezzadell’impulso

L’istogramma di ampiezza dell’impulso memorizza il numero e la

percentuale di impulsi stimolati in cominazione con la unzione dicontrollo della cattura. 4l range di valori misurati è compreso tra " e7 :.

Status delcontrollo di

cattura

=uesta unzione ornisce inormazioni riguardanti il controllo dicattura di atrio destro e ventricolo destro0

• Status• 8ote• Soglia di stimolazione

• *ata e ora

!&



Esami di risonanza magnetica su pazienti portatori di pacema'er.

4n passato/ gli esami di risonanza magnetica erano controindicati per pazientiportatori di pacema2er.>ggi/ se si verifcano una serie di condizioni e sono soddisatti determinatiprerequisiti/ l’esame +W puB essere attuato anche in pazienti portatori di stimolatoricardiaci impiantati.4 pacema2er indicati per esami di risonanza magnetica vengono testati per questaevenienza e si raccomanda anche l’impiego di cateteri +W compatiili specifci per lostimolatore impiantato. Se si sostituisce il pacema2er/ lasciando in sede i cateteri/ nonè detto che il nuovo ainamento dispositivo U cateteri sia nel suo complesso +Wcompatiile.

4n un macchinario per risonanza magnetica sono presenti tre diversi tipi di campo0

Campo magnetico statico.Si tratta di un campo magnetico intenso e rettifcato che vienecostantemente emesso dal dispositivo di risonanza (e interessa le sueimmediate vicinanze) anche quando non viene eseguito alcun esame.

Campi gradiente.Sono campi magnetici pulsati a assa requenza e di intensità moltocontenuta. *urante un esame +W4/ il paziente è soggetto a tre campigradienti verticali diretti l’uno verso l’alto.

Campo ad alta (reAuenza.Si tratta di un campo elettromagnetico ad alte requenze. ’ presentesoltanto durante lo svolgimento di un esame +W.

4 materiali erromagnetici impiantati sono soggetti all’azione di questi campimagnetici/ sottoponendo i tessuti circostanti a pressione/ virazione e sorzi ditensione. L’azione meccanica dei campi magnetici puB indurre dislocazione/ se nonrottura/ nei cateteri applicati al pacema2er.La scelta di materiali opportuni per la realizzazione di dispositivi +W compatiili serveproprio a ridurre al minimo questi enomeni.

4 campi magnetici gradiente e il campo elettromagnetico ad alta requenze possonoindurre una tensione alternata nei metalli che costituiscono lo stimolatore cardiaco.

=uesto enomeno puB portare a stimolazioni indesiderate o avere ripercussioninegative sul pacema2er. 8onostante l’impiego di misure di costruzione particolare peri dispositivi +W compatiili e l’adozione di prerequisiti restrittivi per l’e9ettuazionedell’esame/ questi e9etti negativi non sono totalmente eliminaili.

4 campi magnetici ad alta requenza possono determinare la comparsa di una tensionesugli elettrodi che puB dare origine ad una corrente di conduzione attraverso questiultimi e i tessuti ad essi elettricamente connessi. =uesta corrente di conduzione puBportare ad un riscaldamento del punto di contatto tra elettrodo e tessuto/ risultando inun danneggiamento per e9etto termico di quest’ultimo. 4l danneggiamento del tessutopuB essere temporaneo o permanente e puB essere messo in evidenza da undeterioramento delle unzioni di stimolazione e sensing dell’elettrodo. 4 campi

gradiente/ invece/ possono portare ad un riscaldamento dell’involucro del pacema2er/rischiando di danneggiare per e9etto termico i tessuti limitrof.

!



8ei pacema2er +W compatiili/ i materiali scelti sono tali da rendere molto rare leeventualità precedentemente indicate.

La presenza del pacema2er puB risultare in enomeni di distorsione/ intererenza ecomparsa di arteatti nelle immagini +W.L’impiego in condizioni di sicurezza di un macchinario +W su un soggetto portatore dipacema2er è possiile solamente sotto il rispetto di prerequisiti e condizioni altamentespecifche. Cra questi ricordiamo0

il sistema impiantato deve consistere di cateteri e pacema2er che siano +Wcompatiili sia separatamente sia in cominazione tra loro

non ci devono essere altri impianti all’interno del corpo del paziente (adesempio altri pacema2er/ 4'*/ cateteri non pi6 in utilizzo3)

il sistema di stimolazione deve essere impiantato da almeno settimane (inmodo da garantire la stailità dell’accoppiamento cateteremiocardio)

il sistema di stimolazione deve essere collocato in corrispondenza della zonatoracica del paziente

al fne di garantire il corretto unzionamento del catetere/ la soglia distimolazione calcolata deve essere ineriore a - : con impulsi della durata di "/,s e l’impedenza catetere deve essere compresa tra -"" e 1&"" >hm

il pacema2er deve essere riprogrammato in modo da unzionare in una modalitàcompatiile con l’esame +W (modalità di stimolazione non a domanda)

;er quanto riguarda le specifche del macchinario +W/ devono essere garantite leseguenti0

o impiego di un macchinario +W a tuo chiuso/ con intensità del campo magneticostatico non superiore a 1/& Cesla

o sleIrate dei campi gradienti ineriore a -"" C#m#so non devono essere impiegate oine di trasmissione locale addizionali.

;er poter rilevare un’eventuale interazione tra il macchinario +W e il pacema2er/ pertutta la durata dell’esame è necessario monitorare il tracciato 'G del paziente/ la suapressione sanguigna e la sua saturazione di ossigeno.

’ normalmente richiesta la presenza/ durante l’esame/ di un medico cardiologo e diun medico radiologo entrami con esperienza di esami +W operati su soggettiportatori di stimolatori impiantati.

Stimolatori tricamerali C8T o re-sincronizzanti.

=uesto genere di pacema2er è caratterizzato dalla possiilità di stimolarecontemporaneamente tre camere cardiache0 atrio e ventricolo destri e ventricolosinistro.'i sono delle condizioni cliniche/ come nel caso della miocardiopatia dilatativa/ in cuila orza di contrazione del ventricolo sinistro non è pi6 suKciente a garantire unagittata cardiaca ottimale.5n dispositivo resincronizzante stimola i due ventricoli separatamente in modo taleda0

a) variare l’intervallo di tempo che intercorre tra la depolarizzazione delventricolo destro e la depolarizzazione del ventricolo sinistro

) generare un pattern di depolarizzazione eKcace nel ventricolo sinistro.

!7



4 pacema2er tricamerali intervengono in caso di episodi radicardici/ analogamenteagli stimolatori monocamerali e icamerali/ ma il loro vero oiettivo è quello dimigliorare la unzione di pompa del ventricolo sinistro. < tal proposito/ è importantesottolineare che non tutti i pazienti sono in grado di trarre un giovamento signifcativodall’impianto di questo dispositivo.

4 parametri ase del unzionamento di un dispositivo 'WC sono i medesimi visti inprecedenza per i pacema2er classici/ ai quali si aggiunge la possiilità di poterregolare il periodo di latenza tra la contrazione del ventricolo destro (presa arierimento) e la contrazione del ventricolo sinistro.

;er andare a stimolare il ventricolo sinistro/ il catetere viene introdotto in atrio destro(durante un’operazione di Fuoroscopia) e da qui vienespinto verso l’ingresso del seno venoso coronarico in mododa seguire un percorso che conduca verso l’apice inerioredel ventricolo sinistro.

4 pazienti che presentano una dilatazione del ventricolosinistro sono maggiormente suscettiili alla comparsa ditachiaritmie ventricolari. +entre un tempo si optava perimpiantare sia un dispositivo 'WC sia un defrillatorecardioversore (in modo da ovviare ad amo i prolemi)/oggigiorno si adotta un singolo dispositivo/ detto 'WC*che/ essenzialmente/ consiste in uno stimolatore resincronizzante all’interno del quale è presente anche un

4'*.


Si vuole verifcare l’esistenza di una atteria tale da garantire il unzionamento di unpacema2er icamerale per una durata continuativa pari a 1" anni.

4n un pacema2er/ cos? come in un qualunque dispositivo atto a stimolare un tessuto/ sidevono distinguere due diversi tipi di consumo energetico0

$ il consumo di ondo/ necessario a garantire il unzionamento del dispositivo$ il consumo dovuto all’erogazione della stimolazione ai tessuti eccitaili.

4n entrami i casi/ il dispositivo deve prelevare una certa carica (o energia) dalla

atteria/ ma è opportuno considerare separatamente questi due tipi di dispendioenergetico.

Supponiamo che il consumo di ondo dello stimolatore sia circa 1" $A (in genere il

consumo di ondo dei pacema2er di ultima generazione è compreso tra 1" e -" microampere) e che i due canali di stimolazione (atriale e ventricolare) siano sempre attivi0ipotizziamo una requenza ase di stimolazione di 7& pm (valori accattaili sonocompresi nell’intervallo "%" pm).L’impulso di stimolazione è sostanzialmente rettangolare e con una durata variaileda qualche centinaia di microsecondi fno ad un massimo di 1- ms. 4potizziamo chel’impulso aia una durata di 1 ms e ampiezza di 1/& :.

!%



L’impedenza in uscita dal pacema2er (cioè l’impedenza di ciascun catetere e dei

rispettivi elettrodi) è assunta totalmente resistiva e pari a 1 k" .

*eterminiamo0

a) il valore di carica necessaria a coprire il consumo di ondo del dispositivoper un anno

) il valore di carica necessario ad erogare stimoli eKcaci per un anno/ sia inatrio sia in ventricolo.

c) il valore di carica necessaria a coprire il unzionamento completo deldispositivo per 1" anni.

a) 4l consumo di ondo del dispositivo puB essere considerato indipendente dalnumero di canali di stimolazione impiegati. La carica necessaria ad assicurare ilconsumo di ondo del dispositivo per un anno è data da0

Q ) 1anno= I ) ∙(60 s)∙(60min) ∙(24h) ∙(365d)=315,36C

) La carica erogata per ciascun impulso è data da0

Q = V ma6

7 %atetere

∆ t imp8lso=1,5

103 ∙10

−3=1,5 $C

8el caso peggiore il pacema2er deve erogare un impulso ad ogni attito/ sicchJ lacarica necessaria sarà data da060min¿ ∙ (24 h ) ∙ (365d )=59,13C

Q9 :1anno=Q ∙(75bpm) ∙¿

Se ora teniamo conto di entrami i canali/ la carica necessaria è pari a0

Q:1anno

=2Q9 :1anno

=118.26C

c) La carica necessaria a garantire sia la stimolazione sia il consumo di ondo per unanno sarà pari a0

Qtot 1anno=Q ) 1

anno+Q:1anno=433,62C

che/ se invece consideriamo una durata pari a 1" anni diviene0!!



Qtot 10anni

=10Qt ot 1anno

=4336,2 C

La capacità che una atteria dovree avere per garantire un consumo pari a quellodeterminato è data da0

C B=Qtot 10

anni

3600=1.2 Ah

4l risultato ottenuto è verosimile (sono accettaili valori di capacità compresi tra 1 <h e$ <h) e/ ovviamente/ esiste una atteria in grado di garantire questo genere diprestazioni.

8ell’ipotesi che il dispositivo eroghi uno stimolo molto raramente (supponiamo per

semplicità Q:❑=0¿ / / di quanto varia l’autonomia della atteria

L’autonomia del dispositivo nel caso in cui non ci sia (quasi) mai stimolazione siottiene dividendo la carica totale della atteria ricavata per la carica necessaria alconsumo di ondo annuo0

C B ∙3600

Q ) 1anno

≈14anni

De)brillatore !ardioversore impiantabile *I(D+.

Le tachiaritmie sono un disturo del ritmo cardiaco caratterizzato da un’assolutairregolarità dei battiti cardiaci/ che si susseguono a intervalli continuamente variaili econ una requenza che è superiore a 1"" pm.

Cra le principali orme di tachiaritmie ricordiamo le seguenti.

Tachicardia ventricolare.<ritmia ipercinetica caratterizzata da una requenza ventricolare maggiore di

1"" pm. Si verifca quando lTondadi depolarizzazione non nasce nel nodo seno

atriale ma da un (ocus ectopico posto a livellodel miocardio ventricolare. Ladepolarizzazione puB in alcuni casi superareil nodo atrioventricolare e depolarizzare inmaniera retrograda gli atrii. =uesto tipo diaritmia va adeguatamente trattata al

momento dell’ insorgenza e prevenuta successivamente in quanto puBdegenerare in frillazione ventricolare.

Tachicardia sopraventricolare. Cermine con cui si indica un ritmo cardiaco ad elevata requenza che ha lapropria origine in un ocus ectopico posto al di sopra del ventricolo (e quindi delascio di Ris). 8el senso pi6 ampio/ la tachicardia sopraventricolare comprendeorme anomale di tachicardia sinusale/ la tachicardia atriale ectopica/

1""

http://it.wikipedia.org/wiki/Tachicardia

http://it.wikipedia.org/wiki/Aritmia

http://it.wikipedia.org/wiki/Ventricoli_cardiaci

http://it.wikipedia.org/wiki/Depolarizzazione

http://it.wikipedia.org/wiki/Nodo_seno-atriale


http://it.wikipedia.org/wiki/Ectopia


http://it.wikipedia.org/wiki/Nodo_atrio-ventricolare


http://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Tachicardia_atriale_ectopica&action=edit&redlink=1

http://it.wikipedia.org/wiki/Tachicardia


http://it.wikipedia.org/wiki/Ventricoli_cardiaci

http://it.wikipedia.org/wiki/Depolarizzazione




http://it.wikipedia.org/wiki/Ectopia


http://it.wikipedia.org/wiki/Nodo_atrio-ventricolare


http://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Tachicardia_atriale_ectopica&action=edit&redlink=1



la tachicardia giunzionale ed il /utter atriale.=uest’ultimo è un’aritmia con contrazionedellTatrio molto rapida e en organizzata/dove la requenza atriale puB arrivare a -&"$&" pm. Generalmente si instaura un locconella conduzione atrioventricolare/ per cui larequenza percepita è normalmente di circa1&" pm. 4l meccanismo elettrofsiologico

alla ase del Futter è un rientro dello stimolo elettrico allTinterno dellTatrio(rientro intra-atriale) che puB interessare tutto lTatrio o una parte di esso.

)ibrillazione atriale.

<ritmia in cui gli impulsi elettrici chedanno luogo alla contrazione degli atrisi attivano in maniera totalmentecaotica/ dando origine a contrazioni

disorganizzate e rammentarie/ineKcaci dal punto di vistaemodinamico. 4n assenza di altrecardiopatie questo non incide inmaniera rilevante sulla unzione

di pompa del cuore.

)ibrillazione ventricolare.<ritmia in cui le fre muscolari del ventricolo si contraggono in maniera casualee non all’unisono/ rendendo impossiile il pompaggio del sangue verso le arteriee la circolazione sistemica. Se l’aritmia permane per un tempo superiore a diecisecondi si puB giungere ad arresto cardiaco (ineKcienza o assenza di attivitàcardiaca).

La frillazione ventricolare è l’aritmia causa della morte improvvisa in quantodetermina una requenza cardiaca cos? elevata che i ventricoli entrano in spasmo/perdendo totalmente la unzione di pompa. 8on ha possiilità di interrompersispontaneamente come altre aritmie ed è letale nel giro di pochi minuti.Le manovre di rianimazione cardiopolmonare sono eKcaci al mantenimento delleunzioni vitali per un certo tempo/ ma l’unica terapia risolutiva della frillazioneventricolare è la de%brillazione elettrica tale tecnica/ di semplice e rapida esecuzione/è inatti in grado di interrompere l’aritmia con una scarica elettrica ad alta energia.

;er regolare enomeni di tachiaritmia ventricolare si puB procedere impiantando nelpaziente un dispositivo che prende il nome di de%brillatore cardioversore impiantabile(4'*). sso viene impiantato chirurgicamente sottocute nella regione pettorale/preeriilmente a sinistra/ posizionando gli elettrodi negli atri e nei ventricoli per viatransvenosa.Lo scopo dellTimpianto di un 4'* è quello di prevenire la morte improvvisa del pazientea seguito dell’insorgenza di un episodio di tachicardia ventricolare e#o frillazioneventricolare.

4 pazienti candidati allTimpianto di un 4'* possono essere distinti in tre categorie0

1"1

http://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Tachicardia_giunzionale&action=edit&redlink=1

http://it.wikipedia.org/wiki/Flutter_atriale




http://it.wikipedia.org/wiki/Frequenza

http://it.wikipedia.org/wiki/Elettricit%C3%A0

http://it.wikipedia.org/wiki/Pompa

http://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Tachicardia_giunzionale&action=edit&redlink=1

http://it.wikipedia.org/wiki/Flutter_atriale



http://it.wikipedia.org/wiki/Frequenza

http://it.wikipedia.org/wiki/Elettricit%C3%A0

http://it.wikipedia.org/wiki/Pompa



• pazienti a9etti da cardiopatia ischemica/ con assa razione di eiezione epresenza di scompenso cardiaco/ che presentano alto rischio di tachiaritmieventricolari (prevenzione primaria)

• pazienti sopravvissuti ad un primo arresto cardiaco dovuto a tachicardiaventricolare o a frillazione ventricolare in assenza di ischemia cardiaca

(prevenzione secondaria)• pazienti che presentano condizioni cliniche rare ma ad alto rischio di morte

cardiaca improvvisa/ quali la sindrome del =C lungo/ la sindrome di Mrugada/ ladisplasia aritmogena del ventricolo destro/ la miocardiopatia ipertrofca.

"ntroduzione al de%brillatore cardioversore impiantabile.

L’4'* è costituito da un generatore impiantato sottocute e da uno o pi6 elettrocateteriposizionatinelle camere cardiache/ in grado di rilevare/ interpretare e memorizzare l’attivitàelettrica intrinsecadel cuore e/ all’occorrenza/ di erogare stimolazioni (terapia antiradicardica) o shoc2elettrici(terapia antitachicardica).4l defrillatore cardiaco impiantaile è in grado di riconoscere una tachiaritmiaventricolare maligna e di erogare automaticamente una terapia elettrica immediata inpazienti a rischio di morte cardiaca improvvisa.

4n ase alle modalità di stimolazione/ si distinguono 4'* monocamerali/ icamerali eiventricolari(4'* tricamerali).4 dispositivi monocamerali/ i primi entrati in commercio ed ancora in uso/ presentano

un soloelettrocatetere impiantato nel ventricolo destro con unzioni di stimolazione eregistrazione dell’attività cardiaca.4 dispositivi bicamerali richiedono l’impianto di due elettrocateteri/ uno in atrio ed unoin ventricolo/ e permettono la stimolazione/ l’analisi e la classifcazione del ritmo siaventricolare che atriale. La presenza di un elettrocatetere in atrio destro consente diclassifcare con pi6 precisione i ritmi cardiaci e/ in alcunimodelli/ di interrompere anche alcune orme di tachicardia sopraventricolare (adesempio ilFutter atriale).4 dispositivi bi-ventricolari riuniscono in un unico apparecchio un pacema2er

tricamerale e un defrillatore in aggiunta ai due elettrodi standard presenti nell’atrioe ventricolo destri/ questo genere di dispositivi permette la resincronizzazione atrioventricolare e tra ventricolo destro e ventricolo sinistro/ con un miglioramento dellaunzione contrattile del cuore. Sono particolarmente indicati nella terapia delloscompenso cardiaco congestizio.

imensionamento del condensatore di scarica.

5n defrillatore cardioversore deve svolgere/ essenzialmente/ due compiti di ase0

$ rilevare la presenze di una tachiaritmia$ intervenire con una scarica ad alta energia per interrompere la tachiaritmia.

;er interrompere l’aritmia/ il defrillatore a passare attraverso il muscolo cardiacouna corrente di $, <.

1"-



L’impulso erogato dal dispositivo è un di tipo rettangolare/ della durata di una decinadi millisecondi.La corrente viene portata al cuore attraverso uno o due elettrocateteri/ ciascuno conimpedenza circa pari a -"" >hm.

La tensione che si viene a produrre in

uscita dagli elettrodi avrà un andamentorettangolare/ con durata di una decina dimillisecondi e ampiezza pari a0

V =4 A ∙200 "=800V

Supponendo di voler erogare un impulso dienergia pari a $" O (in genere gli impulsi

adottati variano in un range di energia compreso tra 1& e $& Ooule)/ allora la capacitàdel condensatore presente nel dispositivo deve assumere un valore dato da0

C =

2 E

V 2 =

2∙30

8002 ≈100 $)

Gli elettrocateteri impiegati nei defrillatori impiantaili sono molto diversi da quellidescritti in precedenza e adatti ai pacema2er/ dove le correnti in gioco avevano

intensità comprese tra &"" $A e 1- mA in un 4'* le correnti erogate hanno

intensità mille volte pi6 grandi.Gli elettrocateteri per stimolazione ad alta energia presentano una superfcie attivaelevata e sono caratterizzati/ in corrispondenza della loro punta/ da un avvolgimentosimile ad una molla (per questo motivo sono anche noti come VcoilZ). L’impedenza diuscita di questi elettrocateteri puB assumere valori compresi tra -" e -"" >hm.

4 condensatori tipicamente impiegati all’interno didefrillatori impiantaili presentano una capacità

di circa 200 $) e una tensione di lavoro in

continua di V !C =390V . ssi vengono impiegati

a gruppi di due messi in serie0 il condensatoreequivalente avrà una capacità pari alla metà diquella dei condensatori di partenza e/ quindi/ unatensione di lavoro doppia.

La onte di alimentazione impiegata negli 4'* è la atteria in Li A S:> per alte correntiimpulsive/ che ornisce una tensione ad inizio vita (e a circuito aperto) di circa $.$ :.

Se si ipotizza che la atteria aia una capacità C B=1 Ah e che il condensatore

presente nell’4'* aia una capacità C =60 $) / quante scariche da E=30 J è

possiile erogareSupponiamo di trascurare il consumo di ondo del dispositivo. L’energia totale che laatteria puB ornire sarà data da0

EB=C B ∙V B∙3600=1 Ah∙ 3.3 ∙3600=11880J

1"$



>gni qual volta si vuole ricaricare il condensatore con una quantità di energia pari ad E / è importante ricordare che altrettanta energia viene dissipata per e9etto Ooule0

in pratica/ dalla atteria è necessario prelevare/ per ogni scarica/ una quantità di

energia pari a 2 E . =uindi/ il numero massico di scariche erogaili è0

n= EB

2 E=

11880

60=198

Si puB giungere al medesimo risultato ragionando/ anzichJ in termini di energia/ intermini di carica.La carica complessivamente messa a disposizione dalla atteria è data da0

QB=C B∙3600=1 Ah∙3600=3600C

La tensione presente ai capi del condensatore quando in esso sono immagazzinati $" Oè data dalla relazione0

E=1

2C V C

2( V C =√2 E

C =√

2∙30

60 ∙10−6=1000V

La carica immagazzinata nel condensatore è espressa come0

QC =C V C =60 ∙10−6

∙1000=60mC

La carica immagazzinata dal condensatore non è la stessa carica che viene richiestaalla atteria.;rendiamo in considerazione un trasormatore ideale/ caratterizzato da un rapporto di

trasormazione . 0

al primario di questo trasormatore è presente laatteria/ con una tensione di esercizio ad inizio vita di$.$ :/ mentre al secondario è presente il

condensatore C / sui cui si vuole portare una

tensione pari a V C .

Le equazioni che regolano il comportamento di un trasormatore ideale sono0

{V

2= . V

1

I 2=

1

. I

1

=uindi/ per avere una tensione V 2=V % è necessario che il trasormatore ideale

presenti un rapporto di trasormazione pari a0

. =V

2

V 1=

V C

V B=

1000

3.3

≈303

1",



Supponendo di considerare un impulso rettangolare di durata temporale ∆ t / la

carica che viene prelevata dalla atteria per ciascuna scarica sarà data da0

Q= I 1 ∆ t = . I 2 ∆ t = . QC ≈303 ∙60 ∙10−3

≈18C

La carica che si preleva dalla atteria ad ogni scarica è pari a 8 volte la carica cheviene immagazzinata nel condensatore. < questo punto/ il numero di scariche saràdato semplicemente dal rapporto0

n= QB

. QC

≈ 3600

303∙60 ∙10−3

≈198

esattamente pari al valore ricavato in precedenza.

Caratteristiche del sistema "C.

4l defrillatore cardioversore impiantaile è un dispositivo medico attivo in grado dirilevare e trattare automaticamente episodi di frillazione ventricolare/ tachicardiaventricolare/ tachicardia ventricolare veloce e radicardia. 4l sistema 4'* si compone ditre parti principali0

e%brillatore Cardioversore "mpiantabileL’4'* rileva l’attività elettrica del cuore del paziente per mezzo degli elettrodi disensing presenti nei cateteri collocati in atrio e in ventricolo. 4l dispositivoanalizza poi il ritmo rilevato sulla ase di un certo numero di parametri

selezionaili. Se l’4'* rileva una tachiaritmia/ esso eroga una scarica ad altaenergia verso il cuore con fni di defrillazione/ cardioversione o terapia distimolazione antitachicardica. Se l’4'* rileva una radiaritmia/ esso eroga unascarica a assa energia verso il cuore del paziente con fni di terapia distimolazione antiradicardica.

Elettrocateteri0L’4'* puB essere impiegato sia con cateteri transvenosi sia con cateteriepicardiaci (suturati direttamente sul miocardio). 4l sistema di cateteri dovreeconsistere di un elettrodo ipolare/ o una coppia di elettrodi monopolari/ conunzione di sensing#stimolazione a assa energia per ciascuna camera cardiaca

(atrio e ventricolo destri) e uno o due elettrodi per cardioversione ad altraenergia o defrillazione.

1"&



Gli elettrocateteri inseriti nelleporte < e : vengono alloggiatirispettivamente nell’atrio e nelventricolo destri e hanno launzione di trasportare scariche

a assa energia (terapiaantitachicardica/ terapiaantiradicardica)/ oltrechJunzione di sensing dell’attivitàelettrica cardiaca.

L’elettrocatetere inserito nella porta W: viene collocato nel ventricolo destro eha la unzione di trasportare scariche ad alta energia (defrillazione/cardioversione ad alta energia).’ possiile inserire un ulteriore catetere nel seno venoso coronarico (portaS:') anch’esso in grado di trasportare scariche ad alta energia (non ènecessario se la scarica ad alta energia si puB richiudere per mezzo del

contenitore attivo).

0rogrammatore e so(tHare04l programmatore e il sotIare associato al dispositivo permettono varieunzioni/ quali0

confgurare i parametri di rilevazione delle aritmie e della terapia erogata e9ettuare studi elettrofsiologici e test sul sistema monitorare inormazioni circa l’attività cardiaca del paziente.

8ilevazione e trattamento delle tachiaritmie.

L’4'* monitora il ritmo cardiaco alla ricerca di intervalli ventricolari revi chepotreero indicare la presenza di frillazione ventricolare (:D)/ tachicardiaventricolare (:C) o tachicardia ventricolare veloce (D:C).

• 4n seguito alla rilevazione di un episodio di frillazione ventricolare/ l’4'* erogauna scarica bi(asica di de%brillazione di energia fno a $" O. Se l’episodio di :Dpersiste/ è possiile erogare un certo numero (ad esempio &) di scarichesuccessive. L’intervallo che intercorre tra una scarica e la successiva ècompreso tra i 1" e i 1& secondi.

• 4n seguita alla rilevazione di una :C/ l’4'* puB erogare una terapia didefrillazione antitachicardica (caratterizzata da assa energia) o una scaricaiasica di cardioversione (con energia fno a $" O) sincrona con unadepolarizzazione ventricolare (per evitare di indurre una :D). Se l’episodio di :Cpersiste/ è possiile erogare un certo numero (ad esempio &) di scarichesuccessive a assa energia ed/ eventualmente/ una o pi6 scariche ad altaenergia. ’ anche possiile programmare l’4'* in modo tale che esso monitorigli episodi di :C senza erogare una terapia.

• 4n seguita alla rilevazione di una D:C (che presenta una gravità intermedia tra

un episodio :D e un episodio :C)/ l’4'* puB erogare una terapia didefrillazione antitachicardica (caratterizzata da assa energia) o una scaricaiasica di cardioversione (con energia fno a $" O) sincrona con una

1"



depolarizzazione ventricolare (per evitare di indurre una :D). Se l’episodio diD:C persiste/ è possiile erogare un certo numero (ad esempio &) di scarichesuccessive a assa energia ed/ eventualmente/ una o pi6 scariche ad altaenergia.

’ possiile programmare l’4'* in modo da distinguere tra tachicardie ventricolari veree proprie e tachicardie sopraventricolari (S:C) condotte rapidamente (dovute/ adesempio/ ad una frillazione atriale)/ evitando di erogare la terapia in quest’ultimocaso.’ anche possiile programmare l’4'* in modo da rilevare casi di tachicardia doppia(un’aritmia ventricolare che si verifca simultaneamente/ ma indipendentemente/ aduna S:C)/ in modo tale da non iniire il trattamento di un’aritmia ventricolare inpresenza di una S:C.

!&impulso di de%brillazione.

L’4'* eroga la terapia di defrillazione ad alta energia per mezzo di impulsi iasici.8ella prima ase/ la corrente viene erogata fno a che la tensione dell’impulso nonraggiunge il &" Q del suo valore di partenza. < questo punto/ il dispositivo tronca laase e inverte la polarità della corrente per la seconda ase. =uando la seconda asedell’impulso raggiunge il &"Q del suo valore inziale (in modulo pari al -&Q dellatensione di partenza)/ il dispositivo tronca la ase e cessa l’erogazione di corrente.

Cra le due asi dell’impulso è presente una zona morta (della durata di &"1""microsecondi) durante la quale non viene erogata corrente.La durata di ciascuna ase in genere impiega dagli % ai 1- millisecondi.

=uando l’impulso iasico termina/ i condensatori presentano ancora dell’energiaresidua.L’energia con cui vengono caricati i condensatori è esprimiile come0

Ei=1

2C V

2

<lla fne dell’impulso iasico/ l’energia presente nel condensatore è data da0

1"7



E4 =1

2C (−V

4 )2

= 1

16∙1

2C V

2= 1

16 E i

cioè il condensatore contiene ancora 1#1 dell’energia inizialmente immagazzinata.L’energia ceduta al paziente durante la scarica è quindi esprimiile come0

E%ed8ta=(1− 1

16 ) Ei=15

16 Ei

4n particolare/ poichJ sia condensatore sia circuito di scarica sono soggetti a enomenidi dissipazione/ la ormula precedente va considerata come un limite ideale. Si pensiche/ se si vuole traserire al paziente un’energia di $" O/ è necessario caricare ilcondensatore con un’energia pari a $& O (e non $- O/ come si otterree nel casoideale).

"l circuito di scarica dell&"C.

4l circuito di scarica si costituisce di quattro interruttori allo stato solido realizzatimediante transistori +>S di potenza/ disposti in maniera tale da creare una strutturache prende il nome di Vponte ad RZ. 4l carico (cioè il paziente) è rappresentaile con unresistore collocato in corrispondenza del ponte ad R.8el defrillatore è presente il convertitore *'#*' che genera una tensione continua0questa tensione continua puB essere schematizzata con un generatore ideale ditensione .

<ttivando opportunamente i gate dei transistori/ è possiile ar scorrere la corrente nelcarico o da sinistra verso destra o da destra verso sinistra. La tensione che cade sulresistore è praticamente pari a (in realtà un po’ meno/ poichJ sui transistori si hauna piccola caduta di tensione).La creazione dell’impulso iasico avviene/ appunto/ invertendo il verso della corrente.La zona morta nell’impulso iasico è il risultato del tempo necessario a disailitareuna coppia di transistori e ailitare l’altra per invertire il percorso della corrente.

2dattamento automatico della soglia di sensibilità.

4l compito pi6 delicato svolto dall’4'* è quello di rilevare correttamente le aritmieventricolari.

1"%



=uando si tratta di adattare la soglia di riconoscimento di una tachiaritmiaventricolare/ gli 4'* non prendono in considerazione la orma del segnaleendocavitario/ ma valutano solo la presenza o meno di eventi atriali e ventricolari.;er riconoscere correttamente gli eventi atriali e ventricolari/ l’4'* agisce su dueparametri0

$ regolazione automatica dell’amplifcazione del segnale prelevato$ regolazione automatica della soglia di rilevazione di un evento atriale e

ventricolare.

;er rilevare la depolarizzazione degli atri e dei ventricoli vengono seguite una serie diregole empiriche che variano a seconda del produttore del dispositivo. La soluzione quiproposta è solo una di quelle possiili.<lla ase del riconoscimento degli eventi è presente un locco logico che prende ilnome di rivelatore a soglia singola.

4l rivelatore a soglia singola permettere di classifcare gli eventi in0 evento atriale

spontaneo ( As )/ evento atriale stimolato ( A p )/ evento ventricolare spontaneo (

V s ) ed evento ventricolare stimolato ( V p ). L’uscita del rivelatore è di tipo inario0

o l’evento è presente oppure non è presente.

4n fgura sono riportati l’elettrogramma prelevato dal catetere atriale el’elettrogramma prelevato dal catetere ventricolare. Gli eventi atriali#ventricolaririconosciuti come tali vengono memorizzati (canale dei mar2er) e/ sulla ase della lorotemporizzazione/ viene analizzata la presenza o meno di una tachiaritmia ventricolare.*i seguito è riportata la descrizione degli aspetti principali nella rivelazione di un

evento.

1"!



(1) *opo un evento atriale sentito/ la soglia di sensiilità atriale (linea tratteggiata)viene istantaneamente aumentata fno al 7&Q del valore di picco dell’elettrogrammaendocavitario atriale la soglia viene poi atta decrescere con andamento esponenzialecaratterizzato da una costante di tempo pari a -"" ms dopo un intervallo di tempoprossimo a tre volte la costante di tempo/ la soglia ritorna al valore di partenza (prima

della depolarizzazione atriale).(-) *opo un evento ventricolare sentito/ la soglia di sensiilità ventricolare vieneistantaneamente aumentata fno al 7&Q del valore di picco dell’elettrogrammaendocavitario ventricolare la soglia viene poi atta decrescere con un andamentoesponenziale con costante di tempo pari a ,&" ms (per evitare di sentire laripolarizzazione dei ventricoli) dopo un intervallo di tempo prossimo a tre volte lacostante di tempo/ la soglia ritorna al valore di partenza (prima della depolarizzazioneventricolare).

($) *opo un evento atriale stimolato/ la soglia di sensiilità atriale non suisce alcunaregolazione. La soglia di sensiilità ventricolare viene aumentata di ".,& m: per tutta

la durata dell’impulso atriale (in modo da non riconoscere come evento ventricolare lastimolazione dell’atrio) essa poi decresce al valore di partenza con andamentoesponenziale caratterizzato da una costante di tempo pari a " ms

(,) *opo un evento ventricolare stimolato/ la soglia di sensiilità ventricolare nonviene modifcata e ha inizio un intervallo di lan2ing ventricolare (per evitare diriconoscere come evento ventricolare l’onda W derivante dalla stimolazione) la sogliadi sensiilità atriale viene portata a , volte il valore programmato (in modo da nonriconoscere come evento atriale la stimolazione del ventricolo) trascorsi " ms/ lasoglia viene riportata istantaneamente al valore di partenza.

(&) <l termine dell’intervallo di lan2ing che segue l’evento ventricolare stimolato/ lasoglia di sensiilità ventricolare viene portata a ,.& volte il valore programmato essapoi decresce al valore di partenza con andamento esponenziale caratterizzato da unacostante di tempo pari a pari a ,&" ms.

0eriodi di blan'ing.

*urante i periodi di lan2ing/ il dispositivo non svolge la unzione di sensing deisegnali elettrici endocavitari (gli amplifcatori vengono scollegati dal circuito di

prelievo del segnale al fne di prevenirne una saturazione). 4n questo modo siimpedisce il sensig di eventi stimolati/ degli impulsi di cardioversione e defrillazione/della depolarizzazione poststimolazione/ delle onde C e il sensing multiplo di unostesso evento.4l periodo di lan2ing che segue ad eventi stimolati è maggiore di quello che segue adeventi spontanei.;er massimizzare l’operazione di sensing durante episodi di tachiaritmia/ l’4'* nonintroduce periodi di lan2ing incrociati (cioè applicati alla camera cardiaca opposta)dopo un evento sentito.:alori tipici per gli intervalli di lan2ing sono riportati nella taella seguente0

11"



0eriodi re(rattari .

*urante un periodo rerattario/ la unzione di sensing del dispositivo unzionanormalmente/ ma classifca gli eventi sentiti come rerattari (limitando la rispostaall’evento). 4l periodo rerattario seguente una stimolazione previene che la rilevazionedi segnali indesiderati/ come le onde W in campo lontano (eventi ventricolari sentiti inatrio) o rumore elettrico/ ungano da trigger per alcuni intervalli di temporizzazione. 4

periodi rerattari sincronizzati aiutano ad evitare che il dispositivo eroghi scosse dicardioversione o di defrillazione in momenti inappropriati.4 periodi rerattari non hanno alcun e9etto sulla rilevazione di tachiaritmie.

"l blocco di rivelazione di eventi .

;er rivelazione si intende l’azione di decisione della presenza/ o meno/ di unparticolare evento all’interno di un segnale in esame.

Cutti i rivelatori sono essenzialmente costituiti da due sottolocchi in cascata0 unblocco di (ormazione della variabile @mani(estazione4 e un blocco di decisione.

4l locco decisione verifca in modo statistico la presenza della variaileVmaniestazioneZ generata dal locco precedente.8ei dispositivi 4'*/ il locco di ormazione della variaile VmaniestazioneZ svolge le

unzioni di rettifca e di fltraggio digitale dell’elettrogramma endocavitario (atriale eventricolare). 4l locco di decisione/ invece/ gestisce la variazione della soglia disensiilità (atriale e ventricolare) e decide se la variaile VmaniestazioneZ generata sitrova al di sopra o al di sotto della soglia.

Teoria della rivelazione del segnale.

5n qualsiasi rivelatore ha la unzione di oggettivare la presenza di un particolareevento all’interno di una certa fnestra temporale/ cercando di massimizzare laproailità di decisione corretta (evento presente o evento assente). L’intervallo di

osservazione ha una durata che al minimo è pari alla durata dell’evento pi6 lungo e almassimo è pari al tempo che intercorre tra due eventi consecutivi.

111



:errà adottata la seguente notazione in rierimento alla variaile VmaniestazioneZ0

$ n 0 la variaile maniestazione è costituita unicamente da rumore

$ :n 0 la variaile maniestazione è costituita dall’evento di interesse con rumore

sovrapposto:n e n sono distriuiti casualmente nel tempo e non si sa in anticipo quando ci

sarà l’uno e quando ci sarà l’altro0 la variaile VmaniestazioneZ/ quindi/ è di tipocasuale.

La risposta del rivelatore è di tipo inario0 evento presente o evento assente. Sipossono verifcare i seguenti quattro casi0

• :ero ;ositivo0 l’evento è presente e viene riconosciuto dal rivelatore(accettazione corretta)

•

Dalso 8egativo0 l’evento è presente ma non viene riconosciuto dal rivelatore(also rifuto)• :ero 8egativo0 l’evento è assente e non viene riconosciuto dal rivelatore (rifuto

corretto)• Dalso ;ositivo0 l’evento è assente ma viene riconosciuto dal rivelatore

(accettazione alsa).

4ndichiamo con (:n) e (n) le probabilità a priori che la variaile

VmaniestazioneZ ha di essere :n o n . =ueste due proailità sono fssate a priori

dalla natura del sistema e possono essere stimate in ase alla loro requenza relativa0

( :n )+ (n )=1

=uando si opera una rivelazione/ in genere/ le proailità a priori sono costanti e lapresenza di un evento non dipende da quanto verifcatosi in precedenza.

Wicordiamo ora la defnizione di probabilità condizionata0 dati due eventi/ < e M/ di cuiil verifcarsi di M è necessario per il verifcarsi di </ si defnisce proailità condizionatadi < in unzione di M il rapporto

( A|B )= ( A⋂B )

( B ) =

( A , B )

(B )

dove ( A ; B )= ( A , B) è la proailità che si maniesti o l’evento < o l’evento M.

Se la variaile VmaniestazioneZ è :n , allora la somma della proailità di :ero

;ositivo e della proailità di Dalso 8egativo è pari ad uno/ ovvero0 ( < |:n )+ ( . |:n )=1

4n particolare/ ( < |:n ) è la requenza relativa di :eri ;ositivi e ( . |:n ) è la

requenza relativa di Dalsi 8egativi..

11-



Se la variaile VmaniestazioneZ è n , allora la somma della proailità di Dalso

;ositivo e della proailità di :ero 8egativo è pari ad uno/ ovvero0 (< |n )+ ( . |n)=1

4n particolare/ (< |n ) è la requenza relativa di Dalsi ;ositivi e ( . |n ) è la

requenza relativa di :eri 8egativi.

Le proailità condizionate (< |n ) e (< ∨:n) sono sotto il controllo

dell’osservatore/ in quanto dipendono da come viene realizzato il rivelatore.

La proailità di :eri ;ositivi è data da0 (V )= (< , :n ) (:n)

La proailità di Dalsi 8egativi è data da0 ( ). )= ( . , :n ) (:n)

La proailità di Dalsi ;ositivi è data da0 ( ) )= (< , n ) (n)

La proailità di :eri 8egativi è data da0 (V. )= ( . , n ) (n)

Si noti che0 (V )+ ( ). )+ ( ) )+ (V. )=1

La proailità di decisione corretta è data dalla somma della proailità di :eri ;ositivie della proailità di :eri 8egativi0

(& )= (V )+ (V. )= (< , :n ) ( :n )+ ( . , n ) (n)

La proailità di decisione errata è data dalla somma della proailità di Dalsi ;ositivi e

della proailità di Dalsi 8egativi0 ( E )= ( ) )+ ( ). )= (< ,n ) (n)+ ( . , :n ) ( :n )=1− (&)

!a sensibilità di un rivelatore ? intesa come la (reAuenza relativa di #eri 0ositivi e puBessere approssimata al rapporto tra la proailità di :eri ;ositivi e la somma delleproailità di :eri ;ositivi e di Dalsi 8egativi0

sensibilit= : (< , :n)≅ (V)

(V)+ ( ). )

11$



!a speci%cità di un rivelatore ? intensa come la (reAuenza relativa di #eri 9egativi epuB essere approssimata al rapporto tra la proailità di :eri 8egativi e la sommadelle proailità di :eri 8egativi e Dalsi ;ositivi.

spe%i4i%it= : ( . , n)≅ (V. )

(V. )+ ( ))

;oichJ la requenza di :eri 8egativi è spesso diKcile da individuare/ si puB ricavare laspecifcità in unzione della requenza dei Dalsi ;ositivi0

( . , n )=1− (< ,n )≅1− ( ))

(V. )+ ( ))

4n un rivelatore a soglia singola/ di atto/ è la scelta della soglia stessa che determina iparametri di sensiilità e specifcità. 4l unzionamento del rivelatore è descritto/ quindi/dal modo in cui variano specifcità e sensiilità al variare della soglia.;er descrivere il comportamento di un rivelatore si utilizza la curva 8$C (Weceiver

>perating 'haracteristic)/ che riporta in ascissa la requenza relativa di Dalsi ;ositivi ein ordinata la requenza relativa di :eri ;ositivi.

Se la soglia è alta (strict threshold) la sensiilità del rivelatore sarà assa/ ma con essa

anche la proailità di incorrere in Dalsi ;ostivi (alta specifcità)<l diminuire della soglia/ aumenta la sensiilità del rivelatore ma con essa aumentaanche la proailità di incorrere in Dalsi ;ositivi (assa specifcità).La retta che congiunge i punti ("."" "."") e (1."" 1."") rappresenta la condizionepeggiore possiile0 lungo tale retta/ inatti/ le requenze di :eri ;ositivi e di Dalsi ;ositivisono eguali e/ quindi/ la scelta adottata dal rivelatore è sostanzialmente casuale(rivelatore casuale).

La conoscenza della proailità con cui si verifca una variaile VmaniestazioneZ di

tipo :n o di tipo n è proprio ciB che rende possiile/ durante l’adattamento

automatico della soglia di sensiilità/ di non mantenere una soglia costante/ ma diaassarla quando è proaile il verifcarsi di un evento atriale#ventricolare e dialzarla quando è proaile che non via sia alcun evento.

11,



8ilevazione di tachiaritmie ventricolari.

;er individuare la presenza di una tachiaritmia ventricolare viene impiegato unrivelatore a doppia soglia/ che riceve in ingresso la sequenza dei mar2er atriali e

ventricolari (generata dal primo rivelatore a soglia singola) e ornisce in uscita unarisposta di tipo inario0 tachiaritmia presente o tachiaritmia assente.5na soglia è rappresentata dalla durata dell’intervallo :: (intervallo tra due mar2erventricolari consecutivi)0 se questo intervallo scende al di sotto del valore sogliaimpostato/ si è in presenza di una proaile tachiaritmia.< volte due eventi ventricolari possono essere molto ravvicinati senzanecessariamente innescare una tachiaritmia ventricolare0 l’impiego di una singolasoglia rende il rivelatore troppo sensiile/ aumentando eccessivamente il numero diDalsi ;ostivi.;er ovviare a questo prolema viene introdotta una seconda soglia/ che vincola ilnumero di mar2er ventricolari consecutivi che devono trovarsi al di sotto della primasoglia per essere in presenza di una tachiaritmia ventricolare. 4l unzionamento della

seconda soglia è il seguente0 si fssa una fnestra temporale m (in numero di mar2er

ventricolari) di durata opportuna se all’interno di questa fnestra si verifcano n > m

eventi ventricolari consecutivi al di sotto della prima soglia/ allora si è in presenza diuna tachiaritmia ventricolare.

:ariando la prima e#o la seconda soglia è possiile ottenere tutto un insieme di curveW>' mediante le quali è possiile verifcare che il rivelatore in esame soddisf in

requisiti di sensiilità e specifcità desiderati.

Wicapitolando/ i parametri impiegati per individuare una tachiaritmia ventricolare sono0

$ durata minima dell’intervallo :: (prima soglia)

$ lunghezza della fnestra di osservazione m

$ seconda soglia n > m

8iconoscimento di eventi di %brillazione ventricolare #).

L’4'* riconosce eventi di frillazione ventricolare andando ad esaminare il ritmocardiaco alla ricerca di intervalli :: suKcientemente revi. Se si susseguono unpredeterminato numero di mar2er ventricolari separati da intervalli ::

11&



suKcientemente revi/ allora il dispositivo riconosce un episodio di frillazioneventricolare ed eroga la prima terapia programmata. *opo la terapia/ l’4'* continua amonitorare il ritmo cardiaco per verifcare l’eventuale permanenza di frillazioneventricolare.

4 parametri programmaili che permettono il riconoscimento di una :D sono i seguenti0• <ilitazione del riconoscimento di episodi :D0 permette di ailitare o disailitare

la unzione di riconoscimento di episodi di frillazione ventricolare• 4ntervallo :D (ms)0 mar2er ventricolari separati da intervalli pi6 revi di questo

valore vengono contati come eventi di frillazione ventricolare (valori tipicisono $""$-" ms)

• 84* :D 4niziale0 indica il numero di eventi di frillazione ventricolare che ildispositivo deve contare per riconoscere un episodio :D (ad esempio 1-#1/1%#-,/3)

• 84* :D postterapia 0 indica il numero di eventi di frillazione ventricolare che il

dispositivo deve contare/ dopo l’erogazione della terapia/ per riconosce ilpersistere di :D (ad esempio #%/ !#1-/ 1-#13).

;er assicurare un corretto riconoscimento di episodi :D/ è appropriato programmare gliintervalli :D a valori non ineriore a $"" ms.;rogrammare l’intervallo :D a valori superiori a $&" ms puB causare un riconoscimentoinappropriato di episodi di frillazione atriale come :D o D:C. Gli intervalli :: pi6 revidell’intervallo :D vengono impiegati per incrementare il contatore di eventi :D/ che èmolto pi6 sensiile del contatore di eventi :C.;er permettere un uon riconoscimento delle tachiaritmie è conveniente programmaregli intervalli :D/ :C e D:C ad almeno ," ms di di9erenza.Si puB rendere pi6 rapido il riconoscimento di un episodio :D dopo l’erogazione della

terapia/ andando a programmare un 84* :D ;ostCerapia pi6 piccolo di quello iniziale.

;er ogni evento ventricolare riconosciuto/ l’4'* incrementa il numero di eventi :Driscontrati all’interno della fnestra di osservazione/ indicata dal secondo numero del84* :D 4niziale. La soglia di riconoscimento di un evento :D è espressa dal primonumero del 84* :D 4niziale0 ad esempio/ se il 84* :D 4niziale è 1%#-,/ il dispositivoriconosce un episodio di frillazione ventricolare quando/ in una fnestra diosservazione pari a -, eventi ventricolari consecutivi/ sono rivelati almeno 1% eventi:D.

*opo il riconoscimento di un episodio :D/ il dispositivo eroga la terapia :D

programmata. < questo punto/ se il numero di eventi :D raggiunge il valore indicatodal 84* :D ;ostterapia/ il dispositivo riconosce che l’episodio di frillazione non si èestinto ed eroga la successiva terapia :D programmata.La fgura seguente riporta un esempio con 84* :D 4niziale pari a 1%#-,.

11



4n corrispondenza del punto (1)/ il dispositivo rileva un intervallo :: inerioreall’intervallo :D programmato0 esso quindi avvia la fnestra di osservazione ed inizia acontare il numero di eventi :D.<l punto (-)/ una depolarizzazione ventricolare si verifca al di uori dell’intervallo :D0essa non viene quindi classifcata come evento :D e il contatore non vieneincrementato.4n corrispondenza del punto ($) vengono raggiunti 1% eventi :D all’interno dellafnestra di osservazione di -,0 il dispositivo riconosce un episodio di frillazioneventricolare.

8iconoscimento di episodi di tachicardia ventricolare.

4l dispositivo riconosce gli episodi di tachicardia ventricolare esaminando il ritmocardiaco alla ricerca di intervalli ventricolari suKcientemente revi. Se vengonorilevati un numero di eventi suKcientemente vicini da esser classifcati come eventi:C (ma non eventi :D o D:C)/ allora il dispositivo riconosce un episodio :C ed eroga laprima terapia :C programmata. *opo l’erogazione della terapia/ il dispositivo continuaa monitorare l’attività cardiaca/ per verifcare se l’episodio :C persiste.’ possiile programmare l’4'* in modo tale da registrare gli episodi :C senza erogareuna terapia ailitando la unzione di monitoring.

4 parametri programmaili che permettono il riconoscimento di una :C sono i seguenti.

• <ilitazione del riconoscimento di tachicardia ventricolare0 puB essere ailitato/disailitato o impostato in modalità monitoring

• 4ntervallo :C (ms)0 mar2er ventricolari pi6 revi di questo valore vengonoclassifcati come eventi di tachicardia ventricolare (tipicamente si scelgonovalori intorno ai ,"" ms)

• 84* :C 4niziale0 indica il numero di eventi :C consecutivi che il dispositivo devecontare per riconoscere un episodio :C (ad esempio 1-/ 1 ecc3)

• 84* :C ;ostCerapia0 indica il numero di eventi :C consecutivi che il dispositivodeve contare dopo l’erogazione di una terapia per riconoscere un episodio :C

persistente.

117



5n mar2er ventricolare è classifcato come evento :C se il suo intervallo :: dalmar2er ventricolare precedente è pi6 reve dell’intervallo :C programmato (mamaggiore o uguale dell’intervallo :D). Se il numero di eventi :C consecutivi contatiraggiunge il valore del 84* :C 4niziale/ il dispositivo riconosce un episodio :C.>gni volta che un mar2er ventricolare cade al di uori dell’intervallo :C programmato/

il contatore di eventi :C viene azzerato.Se è ailitata la unzione di riconoscimento :C/ dopo aver riconosciuto un episodio ditachicardia ventricolare il dispositivo eroga la prima terapia :C programmata. 4nseguito alla terapia/ se viene rilevato un numero di eventi :C pari al 84* :C ;ost

Cerapia/ il dispositivo eroga una nuova terapia.La fgura seguente mostra un esempio di riconoscimento di episodio :C.

4n corrispondenza del punto (1) viene rilevato un mar2er con intervallo :: inerioreall’intervallo :C programmato (ma maggiore o uguale all’ intervallo :D) e vieneclassifcato come evento :C.8el punto (-) un evento ventricolare cade al di uori dell’intervallo :C e il contatore dieventi :C viene azzerato.4n corrispondenza del punto ($) il contatore di eventi :C raggiunge il valoreprogrammato di 84* :C 4niziale e il dispositivo riconosce un episodio :C.

8iconoscimento di episodi di Tachicardia ventricolare veloce )#T.

4l dispositivo riconosce gli episodi di tachicardia ventricolare veloci (D:C) esaminando ilritmo cardiaco alla ricerca di intervalli ventricolari suKcientemente revi. Se vengonorilevati un numero di eventi suKcientemente vicini da esser classifcati come eventiD:C (ma non eventi :D)/ allora il dispositivo riconosce un episodio D:C ed eroga laprima terapia D:C programmata. *opo l’erogazione della terapia/ il dispositivocontinua a monitorare l’attività cardiaca/ per verifcare se l’episodio D:C persiste.

4 parametri programmaili per il riconoscimento di episodi D:C sono i seguenti.

• <ilitazione del riconoscimento di episodi di D:C0 permette il riconoscimento di

episodi D:C sruttando l’algoritmo di riconoscimento impiegato per le :D o per le:C

11%



• 4ntervallo D:C (ms)0 i mar2er ventricolari che cadono tra questo intervallo el’intervallo :D sono classifcati come eventi D:C.

La scelta di sruttare il riconoscimento di episodi D:C via :C o il riconoscimento diepisodi D:C via :D dipende essenzialmente dalle caratteristiche del paziente. ;eralcuni pazienti/ ci sono degli episodi di tachicardia ventricolare particolarmente rapidache hanno una uona proailità di degenerare in episodi di frillazione ventricolaree/ al contrario/ altri per cui episodi di tachicardia ventricolare rapida non degeneranoin frillazione e possono essere trattati come una tachicardia convenzionale.

Se viene ailitato il riconoscimento di episodi di D:C via :D/ allora quando un mar2erventricolare cade all’interno della zona di riconoscimento D:C/ esso viene classifcatocome evento D:C via :D. =uando viene rilevato un numero di eventi pari al valore del84* :D 4niziale (in questo caso non si ha azzeramento del contatore se un evento nonviene classifcato :D)/ il dispositivo esamina gli otto eventi precedenti0

$ se almeno uno di questi cade all’interno dell’intervallo di riconoscimento :D/ allora

l’episodio viene classifcato come :D$ se tutti e otto cadono al di uori dell’intervallo di riconoscimento :D/ allora il

dispositivo classifca l’episodio come D:C.

Se viene ailitato il riconoscimento di episodi di D:C via :C/ allora quando un mar2erventricolare cade all’interno della zona di riconoscimento D:C/ esso viene classifcatocome evento D:C via :C. =uando viene rilevato un numero di eventi pari al valore del84* :C 4niziale (in questo caso non si ha azzeramento del contatore se un evento nonviene classifcato :C)/ il dispositivo esamina gli otto eventi precedenti0

$ se almeno uno di questi cade all’interno dell’intervallo di riconoscimento :D oppureall’interno dell’intervallo di riconoscimento D:C/ allora l’episodio viene classifcato

come D:C$ se tutti e otto cadono al di uori sia dell’intervallo di riconoscimento :D sia

dell’intervallo di riconoscimento D:C/ allora l’episodio viene classifcato come :C.

8iconoscimento di tachiaritmie impiegando il contatore combinato.

;oichJ l’4'* conta gli eventi :D e :C separatamente/ ritmi cardiaci caratterizzati dalunghezza dei cicli variaile potreero portare all’incremento di entrami i contatori

nel corso di uno stesso episodio. ;er evitare che questi ritmi rallentino ilriconoscimento dell’episodio/ il dispositivo attiva automaticamente il criterio diriconoscimento con contatore cominato (se sia il riconoscimento :D sia ilriconoscimento :C sono ailitati).4l criterio del contatore cominato prevede il conronto della somma dei contatori :D edei contatori :C con un terzo contatore/ denominato '84*/ che viene calcolatoautomaticamente a partire dal valore di 84* :D 4niziale programmato (ad esempio/moltiplicandolo per 7# e arrotondando per dietto).

11!



=uando la somma dei contatori :D e :C raggiunge il valore del '84*/ allora ildispositivo esamina gli otto eventi precedenti0

$ se almeno uno di essi cade nella zona di riconoscimento :D/ l’episodio èclassifcato :D

$ se almeno uno di essi cade nella zona di riconoscimento D:C (ma nessuno nellazona di riconoscimento :D)/ l’episodio è classifcato D:C

$ se tutti e otto cadono nella zona di riconoscimento :C/ l’episodio è classifcato :C.

Termine di un episodio di tachiaritmia.

*opo aver erogato una terapia/ il dispositivo continua a monitorare il ritmo cardiacoper determinare se l’episodio è terminato/ oppure persiste oppure è evoluto in un’altraorma di aritmia.

L’4'* classifca un episodio terminato se viene soddisatto uno dei seguenti requisiti0

$ otto intervalli ventricolari hanno lunghezza maggiore o uguale dell’intervallo :Cprogrammato (o dell’intervallo :D programmato/ nel caso in cui il riconoscimento

di tachicardia ventricolare sia disailitato)$ sono trascorsi -" secondi senza che un intervallo ventricolare sia pi6 revedell’intervallo :C programmato (o dell’intervallo :D programmato/ nel caso in cui ilriconoscimento di tachicardia ventricolare sia disailitato)

*opo l’erogazione di una terapia di stimolazione antitachicardica/ il dispositivo valuta iltermine dell’episodio aritmico a partire dal primo ciclo ventricolare seguente la terapiastessa.*opo una defrillazione o una cardioversione/ il dispositivo valuta il terminedell’episodio aritmico a partire dal secondo intervallo ventricolare seguente la terapiastessa.

0ersistenza dell&episodio di tachiaritmia.

*opo che il dispositivo riconosce un episodio di tachiaritmia ed eroga la terapia/ essodetermina che l’episodio persiste se il contatore di eventi :D o :C raggiungono ilvalore programmato di 84* ;ostCerapia corrispondente.L’4'* eroga la seconda terapia programmata per l’aritmia riconosciuta e riprende adosservare il ritmo cardiaco per determinare il risultato della terapia.

La fgura seguente mostra un esempio di riconoscimento di un episodio :C seguenteuna terapia.

1-"



4l punto (1) mostra il riconoscimento di un episodio :C (con 84* :C 4niziale pari a 1) eseguente erogazione della terapia.4n corrispondenza del punto (-) il dispositivo continua a rilevare un’aritmia nella zonadi riconoscimento :C.<l punto ($) viene raggiunto il valore del 84* :C ;ostCerapia (in questo caso 1-) e ildispositivo riconosce nuovamente un episodio :C.

#T 2ccelerata.

Se il dispositivo/ in seguito ad una terapia erogata/ riconosce nuovamente un episodio:C/ esso classifca il ritmo come VacceleratoZ se la media delle durate dei quattrointervalli :: precedenti questo riconoscimento successivo è almeno " ms ineriorealla media dei quattro intervalli :: che hanno preceduto il riconoscimento :C primadella terapia.

Se il dispositivo riconosce un episodio :D o un episodio :C <ccelerato in seguitoall’erogazione di una sequenza di stimolazione antitachicardica/ esso salta lasuccessiva terapia antitachicardica e passa automaticamente ad erogare la terapia adalta energia conorme all’episodio riconosciuto.

iminuzione dell&autonomia in seguito ad una scarica ad alta energia.

>gni volta che l’4'* eroga una scarica ad alta energia si verifca una diminuzionedell’autonomia della atteria. <iamo visto in precedenza/ inoltre/ che per traserire$" O verso il paziente/ i condensatori devono essere caricati con un energia maggiore/intorno ai $& O (a causa della orma d’onda dell’impulso di scarica e di enomenidissipativi).

Si è anche dimostrato come la quantità di carica Q che viene sottratta alla atteria

per erogare una scarica ad alta energia verso il paziente è di circa 1%-" '.

Supponiamo ora che il defrillatore non stia acendo stimolazione a assa energia eche non eroghi scariche ad alte energia. La corrente necessaria a garantire il

1-1



unzionamento di ondo del dispositivo è circa pari a 10 $A / sicchJ la carica

corrispondente ad un giorno di unzionamento è pari a0

Q !4 = I ∆ t =10 ∙10

−6∙60 ∙60∙24=0.864C

4l numero di giorni di diminuzione di autonomia dovuti all’erogazione di una terapia adalta energia è dato da0

. =Qs%ari%a

Q !4

= 20

0.864≅24 giorni

8elazione tra eventi atriali ed eventi ventricolari .

Gli stimolatori cardioversori icamerali permettono di osservare contemporaneamente

il ritmo atriale ed il ritmo ventricolare. Sruttando particolari relazione tra gli eventiatriali (caratterizzati dall’onda ; dell’'G) ed eventi ventricolari (caratterizzatidall’onda W dell’'G) è possiile aumentare la specifcità del rivelatore di aritmiesenza condizionarne in modo signifcativo la sensiilità. 4n questo modo è possiileidentifcare le tachiaritmie sopraventricolari (S:C) che/ non esponendo il paziente apericolo immediato/ non necessitano di trattamento ad alta energia.Danno parte delle S:C0

$ le frillazioni atriali$ il Futter atriale$ tachicardia del nodo senoatriale.

La frillazione atriale è una mancanza di ritmo atriale dovuto al atto che le fremuscolari si contraggono a gruppi/ l’uno in modo indipendente dall’altro/ annullandol’eKcienza di pompa della camera cardiaca. 4n questo caso il riempimento deiventricoli avviene per mezzo sia della orza di gravità sia per mezzo della di9erenza dipressione tra atri e ventricoli.4l Futter atriale è una contrazione rapida degli atri in cui viene comunque mantenutauna orma alterata di sincronia. ’ un’aritmia tipica di cuori ingrossati che porta unadiminuzione signifcativa della unzione di pompa dell’atrio.8on è inrequente che queste tachiaritmie atriali si trasmettano ai ventricoli/determinando la comparsa di ritmi anche piuttosto elevati. 4n questi casi è vero che siinstaura una tachiaritmia ventricolare/ ma la sua origine si trova a livello degli atri.

L’intervallo :: tra due eventi ventricolari successivi puB essere suddiviso in quattrosottointervalli distinti0

$ una prima zona giunzionale/ della durata di ,"" ms/ che segue l’eventoventricolare precedente

$ una zona retrograda/ che si estende normalmente fno al &"Q della duratadell’intervallo ::

$ una zona anterograda/ che si estende/ normalmente/ dal &"Q dell’intervallo ::fno a ,"" ms dall’evento ventricolare successivo

$ una seconda zona giunzionale/ della durata di ,"" ms/ che precede l’eventoventricolare successivo.

1--



Se ci sono degli eventi atriali che cadono all’interno di una zona giunzionale/ alloraessi possono essere delle eEtrasistoli atriali/ delle eEtrasistoli ventricolari sentite alivello dell’atrio/ dei ritmi giunzionali (ritmi che vengono generati a livello del nodoatrioventricolari o anche pi6 in asso e che spesso determinano una contrazionecontemporanea di atri e ventricoli)/ degli eventi di una frillazione atriale o deglieventi di un Futter atriale.Se vengono rilevati degli eventi atriali all’interno della zona retrograda/ allora si trattadi enomeni di conduzione retrograda della depolarizzazione dai ventricoli verso gliatri.8ormalmente gli eventi atriali dovreero cadere nella zona anterograda0 una

tachicardia che presenti eventi atriali nella zona anterograda ha un’alta proailità diessere una tachicardia sinusale dovuta/ ad esempio/ ad un incremento nell’intensità diattività fsica svolta dal paziente e che/ quindi/ non deve essere trattata.L’estensione di zona retrograda e zona anterograda è quindi molto importante/ inquanto la zona di appartenenza di un evento atriale ha signifcati di9erenti0 il medicopuB impostare l’estensione di queste due zone in termini di percentualedell’estensione dell’intervallo :: (normalmente è il &"Q).

4 parametri che possono essere impostati per e9ettuare il riconoscimento di episodiS:C sono i seguenti.

• <Di#<Dlutter0 l’ailitazione di questa unzione rende possiile il riconoscimentodi aritmie quali frillazione atriale condotta rapidamente/ Futter atriali otachicardia atriale

• Cachicardia Sinusale0 permette di riconoscere enomeni di tachiaritmia generatia livello del nodo senoatriale

• stensione della zona retrograda e della zona anterograda• <ltre S:C 1010 permette di identifcare enomeni di tachicardia sopraventricolare

condotti rapidamente e che comportano una contrazione quasi simultanea diatrio e ventricolo

• Limite S:C (ms)0 defnisce la durata minima di intervallo :: per il quale èe9ettuato il riconoscimento S:C se l’intervallo :: è pi6 reve del Limite S:C/ i

criteri precedenti non vengono adottati e si ailita la terapia ad alta energia.

4l criterio per il riconoscimento di Dirillazione <triale o di Dlutter <triale si asa su dueregole indipendenti/ una per ciascuna aritmia. Se viene rispettata almeno una delledue regole/ il dispositivo iniisce l’erogazione della scarica ad alta energia.4n particolare/ la regola per la Dirillazione <triale richiede che vengano soddisatte leseguenti tre condizioni0

4l contatore relativo alla frillazione atriale raggiunge il valore massimoprogrammato

l’intervallo << mediano è ineriore o uguale al !,Q dell’intervallo ventricolaremediano (a signifcare che il rapporto tra depolarizzazioni atriali edepolarizzazioni ventricolari non è pi6 101)

1-$



la lunghezza del ciclo ventricolare non è costante (cosa che invece accade pertachicardie ventricolari).

"l criterio di stabilità.

4l criterio di stailità ha la unzione di prevenire/ se attivo/ il riconoscimento di ritmiventricolari instaili/ come una :C/ generati da una frillazione atriale condottarapidamente. 4n questi casi/ il dispositivo resetta il contatore di eventi :C in presenzadi ritmo ventricolare instaile.La durata dell’intervallo adottato come soglia per identifcare un ritmo ventricolareinstaile è regolaile da medico (in genere tra $" e 1"" ms).La scelta di un intervallo di stailità troppo asso potree impedire il riconoscimentodi eventi :C e9ettivamente presenti/ andando cos? ad infciare la sensiilità del

rivelatore.

4l criterio di stailità prevede il controllo della stailità di tutti gli intervalli ventricolariche ricadono nella zona di riconoscimento di :C o D:C via :C. 5n intervallo èclassifcato come instaile se la di9erenza tra esso e la lunghezza di uno qualunquedei tre intervalli che lo precedono è maggiore dell’intervallo di stailità programmato.4l controllo della stailità non viene attuato fno a che il contatore di eventi :Craggiunge un valore minimo pari a tre. =uando un evento è classifcato come instaile/esso viene marcato come evento normale sentito e/ cos? acendo/ si azzera il contatoredi eventi :C.

8iconoscimento di tachicardie doppie.

5n paziente potree presentare una tachiaritmia di tipo :D o D:C via :D inconcomitanza con una tachicardia sopraventricolare. Si vuole evitare cha la S:Cimpedisca il corretto riconoscimento della tachiaritmia ventricolare.;er poter rivelare la presenza di una doppia tachicardia/ il dispositivo deve essere ingrado di riconoscere una S:C e/ di conseguenza/ la unzione di analisi delle relazionitra eventi atriali ed eventi ventricolari deve essere ailitata.4l dispositivo è in grado di rivelare la presenze di episodi :D o D:C via :D in presenza diuna S:C se si verifcano tutte le seguenti condizioni0

o 4l contatore relativo alla frillazione atriale raggiunge il valore massimoprogrammato/ escludendo le onde W sentite in campo lontano (sono riconosciilidalla presenza di un mar2er atriale e di un mar2er ventricolare entrami al diuori delle zone giunzionali)

o La tachiaritmia ventricolare è stata riconosciuta o per mezzo del 84* o permezzo del '84*

o L’intervallo :: mediano deve essere maggiore o uguale del limite S:Cprogrammato

o 4l ritmo atriale e il ritmo ventricolare sono dissociati.

Se le condizioni precedenti sono soddisatte/ il dispositivo rivela una :D o una D:C via

:D solo se0 la lunghezza del ciclo cardiaco ventricolare è molto regolare (al minimo 7&Q).

1-,



8iconoscimento di tachiaritmie prolungate.

;er assicurare un corretto trattamento di ritmi ventricolari veloci anche in presenza dicriteri di riconoscimento di S:C/ il dispositivo permette di programmare un intervallo di

tempo massimo oltre il quale i criteri di riconoscimento S:C vengono disailitatiautomaticamente (in genere esso puB variare da 1 a $" minuti). =uesta unzione èmolto importante perchJ un ritmo ventricolare rapido/ anche se originato da unatachiaritmia atriale/ viene sopportato in maniera di9erente da paziente a paziente.

5na volta disailitato il riconoscimento di S:C/ il dispositivo tratta la tachiaritmia aseconda della zona di riconoscimento rilevata (:D/ :C o D:C) oppure puB essereerogata direttamente una terapia di defrillazione.

Trattamento delle #) con de%brillazione.

4l dispositivo puB rispondere ad un episodio :D erogando una terapia di defrillazioneverso il cuore del paziente. La terapia di defrillazione ha lo scopo di porre terminealla frillazione ventricolare andando a stimolare simultaneamente il tessuto cardiacoin modo da ripristinare il ritmo sinusale fsiologico.4l dispositivo puB essere programmato per stimolare fno a sei terapie di defrillazioneconsecutive/ ciascuna delle quali con uno specifco livello di energia e uno specifcopercorso della corrente di scarica. Se la prima terapia erogata risulta ineKcace e ildispositivo riconosce nuovamente la :D/ esso eroga la seconda terapia didefrillazione programmata e cos? via.

4 parametri che possono essere programmati per l’erogazione di una terapia di

defrillazione per :D sono i seguenti.

Status della terapia :D0 permette di attivare o disattivare una specifca terapia:D

nergia (O)0 quantità di energia erogata al cuore del paziente (variaile tra "., e$" O)

;ercorso della corrente0 permette di impostare il percorso seguito dalla correntenel cuore del paziente. La corrente viene erogata tra il coil presente nelventricolo cardiaco e la cassa del dispositivo (se è attiva la modalità activecan)o un altro coil collocato tipicamente all’interno del seno venoso coronarico. Lascarica erogata è di tipo iasico e/ la prima ase della scarica puB rendere

l’elettrodo presente nel ventricolo positivo o negativo rispetto all’elettrodo diritorno o al contenitore metallico (se attiva la modalità can). =uesta unzionepermette proprio di selezionare la polarità dei due elettrodi (in modo da poterscegliere la modalità di defrillazione eKcace che eroghi la quantità minore dienergia possiile).

'onerma di riconoscimento episodio :D0 dopo il riconoscimento di episodio :D ildispositivo inizia a caricare i condensatori questa operazione richiede circa dai ai ! secondi/ duranti i quali la :D potree essersi risolta (ad esempio poichJin realtà si trattava semplicemente di una D:C) questa unzione permette diverifcare l’e9ettiva presenza di :D prima di erogare la terapia di defrillazione.

<ctive'an0 permette di utilizzare il contenitore del defrillatore come elettrodo

di ritorno per la corrente.

1-&



4l dispositivo permette il trattamento di episodi :D con un certo numero (ad esempio )di defrillazioni consecutive. Se viene riconosciuto un episodio :D/ l’4'* comincia acaricare i suoi condensatori ad alta tensione. 5na volta che i condensatori sono staticaricati al livello di energia programmato/ il dispositivo cerca di erogare l’impulso didefrillazione simultaneamente ad un evento ventricolare sentito. Se la terapia non

puB essere sincronizzata con un evento ventricolare sentito/ il dispositivo la eroga inmodo asincrono. L’intervallo di tempo di sincronizzazione è di circa !"" ms.

Se l’4'* è programmato per verifcare la presenza di una :D dopo il primoriconoscimento/ esso cerca di valutare il perseguire dell’episodio :D sia durante siadopo il processo di carica dei condensatori per la prima terapia programmata. 4ldispositivo verifca la persistenza della :D impiegando degli intervalli di conerma/ciascuno dei quali ha una durata pari all’intervallo :C (o all’intervallo :D/ se ilriconoscimento :C è disailitato o impostato su monitor) maggiorato di " ms. >gnievento che cade all’interno dell’intervallo di conerma viene classifcato comearitmico/ mentre ogni evento che cade al di uori di esso viene classifcato come

normale. 4l dispositivo considera gli ultimi cinque eventi da quando è iniziato ilprocesso di carica dei condensatori0 se quattro di essi sono classifcati normali/ allora ilprocesso di carica viene interrotto e l’erogazione della terapia viene annullata. 4n casocontrario/ il dispositivo eroga la scarica cercando di sincronizzarla con un eventoventricolare.

;er erogare la scarica/ il defrillatore deve prima caricare i suoi condensatori ad altatensione al livello di energia programmato. 4l tempo necessario alla carica deicondensatori dipende da vari attori quali il valore di energia programmato/l’autonomia della atteria e il tempo trascorso dall’ultima carica dei condensatori.;er i condensatori di ultima generazione/ il periodo di carica richiede dai ai !

secondi/ all’incirca.

Trattamento di #T e )#T con terapia antitachicardica 2T0.

4l dispositivo puB rispondere ad un episodio :C o D:C erogando una terapia distimolazione antitachicardica (<C;) o una terapia di cardioversione. Le terapie <C;sono progettate per interrompere i pattern di attivazione da rientro di una :C o D:Cerogando degli impulsi di stimolazione/ in modo da ripristinare il ritmo sinusale delpaziente. ;oichJ le terapie <C; impiegano impulsi di stimolazione a assa energia/ enon shoc2 ad alta tensione/ esse sono molto meno dolorose per il paziente.4l dispositivo permette di erogare un certo numero (ad esempio ) di terapie :; o D:;consecutive ed è possiile programmare una porzione di questo numero come terapiadi tipo <C;. sistono diversi tipi di terapia <C;/ come ad esempio il Murst/ la Wampa o laWampa U/ per ciascuna delle quali è possiile impostare alcuni parametri in modoindipendente.

4 parametri comuni per tutte le terapie <C; sono i seguenti.

<ilitazione della terapia :C o D:C0 permette di ailitare o disailitare la terapiain caso di episodi :C o D:C

Cipologia di terapia0 è possiile scegliere/ per trattare episodi :C o D:C/ unaterapia di cardioversione oppure una stimolazione <C;

4ntervallo minimo di stimolazione antitachicardica (ms)0 permette di selezionarel’intervallo di tempo minimo che intercorre tra due stimoli <C; consecutivi (ingenere intorno ai -"" ms)

1-



<mpiezza dell’impulso (:)0 tensione degli stimoli ventricolari durante la terapia<C; (puB variare da &"" m: fno a qualche :olt)

stensione dell’impulso (ms)0 durata dell’impulso di stimolazione ventricolareerogato durante una terapia <C; (variaile da $" microsecondi fno a 1.&millisecondi)

;eriodo di lan2ing di stimolazione (ms)0 permette di scegliere il periodo dilan2ing ventricolare seguente l’impulso di stimolazione erogato durante unaterapia <C;.

L’ampiezza dello stimolo/ la sua durata e la durata del periodo di lan2ing che losegue/ sono i medesimi per ciascuna terapia <C;.

;er la terapia di tipo =urst è possiile programmare i seguenti parametri0

$ 8umero di impulsi per ciascuna sequenza di terapia di tipo Murst$ L’intervallo di tempo che intercorre tra due impulsi consecutivi nella prima

sequenza di terapia Murst (calcolato tra l’onda W dell’ultimo evento riconosciuto e

l’impulso erogato)/ espresso in percentuale della durata del ciclo di tachicardiariconosciuto

$ *ecremento (in millisecondi) dell’intervallo tra impulsi consecutivi per le sequenzedi terapia Murst successive alla prima

$ 8umero di sequenze della terapia Murst.

L’intervallo di stimolazione per la prima sequenza della terapia Murst è espresso comeuna certa percentuale (programmaile) della lunghezza del ciclo di tachicardiariconosciuto. >gni volta che la tachicardia viene nuovamente riscontrata al termine diuna sequenza ineKcace/ il dispositivo/ per calcolare l’intervallo tra due impulsi/applica la percentuale programmata alla lunghezza del nuovo ciclo di tachicardiariconosciuto e vi sottrae il decremento programmato.L’intervallo di tempo tra due impulsi non puB mai essere ineriore all’intervallo minimodi stimolazione antitachicardica programmato (generalmente -"" ms).La terapia Murst viene erogata in modalità :"" (modalità asincrona).

;er la terapia di tipo 8ampa è possiile programmare i seguenti parametri0

$ 8umero di impulsi iniziale/ rierito alla prima Wampa$ 4ntervallo di stimolazione del primo impulso della Wampa (calcolato tra l’onda W e il

primo stimolo)/ espresso come percentuale della durata del ciclo di tachicardiariconosciuto

$ *ecremento dell’intervallo di stimolazione (in ms) tra due impulsi consecutivi

all’interno di una stessa sequenza di terapia Wampa$ 8umero di sequenze di terapia Wampa.

4l primo impulso di ciascuna sequenza di terapia Wampa viene erogato sulla ase dellapercentuale programmata della lunghezza del ciclo tachicardico riconosciuto. >gniimpulso successivo viene erogato ad intervalli di tempo progressivamente pi6 reviottenuti sottraendo/ per ciascun impulso/ l’intervallo di decremento programmato.Se al termine della sequenza di terapia Wampa l’episodio :C o D:C persiste/ allora ilprimo impulso della nuova sequenza verrà erogato ad un intervallo di tempo pari allapercentuale programmata del nuovo ciclo di tachicardia riconosciuto. >gni nuovasequenza presenta un impulso in pi6 rispetto a quella precedente.L’intervallo di tempo tra due impulsi non puB mai essere ineriore all’intervallo minimodi stimolazione antitachicardica programmato (generalmente -"" ms).

4 parametri programmaili per la terapia 8ampa D sono i seguenti01-7



$ 8umero di impulsi che costituiscono la prima sequenza della terapia Wampa U$ 4ntervallo di stimolazione WS1 del primo impulso della sequenza (calcolato tra

l’onda W e il primo impulso erogato) espresso come percentuale della durata delciclo tachicardico riconosciuto

$ 4ntervallo di stimolazione S1S- del secondo impulso di stimolazione (calcolato tra

il primo impulso erogato e il secondo) espresso come percentuale della durata delciclo tachicardico riconosciuto$ 4ntervallo di stimolazione S-S8 dei restanti impulsi della sequenza espresso come

percentuale della durata del ciclo tachicardico riconosciuto$ 8umero di sequenze della terapia Wampa U.

4l primo impulso di ogni sequenza della terapia Wampa U viene erogato sulla ase dellapercentuale programmata della lunghezza del ciclo tachicardico riconosciuto (a partiredall’onda W dell’evento che ha determinato il riconoscimento dell’episodio :C).L’intervallo tra primo e secondo impulso della sequenza è anche esso determinatodalla percentuale S1S-. 4 restanti impulsi sono erogati sulla ase della percentuale S-S8.

Se al termine della sequenza di terapia Wampa U l’episodio :C persiste/ allora la nuovadurata del ciclo di tachicardia viene impiegata per determinare gli intervalli checostituiscono la sequenza. ;er ogni sequenza si aggiunge uno stimolo.

Se una terapia <C; programmata non è stata eKcace per un certo numero di volte/ ildispositivo ha la possiilità di annullarla automaticamente e di procedere con laterapia programmata successiva (tipicamente una ad alta energia).

Trattamento di episodi di #T e )#T con cardioversione.

4l dispositivo puB rispondere ad un episodio :C o D:C erogando una terapia distimolazione antitachicardica (<C;) o una terapia di cardioversione. La cardioversione/come la defrillazione/ ha lo scopo di interrompere l’episodio aritmico andando adepolarizzare simultaneamente il tessuto cardiaco del paziente/ in modo da ripristinareil normale ritmo sinusale. La cardioversione/ contrariamente alla defrillazione/necessita che la scarica sia erogata in maniera sincrona ad un evento ventricolarearitmico.

4l dispositivo puB erogare una sequenza di un certo numero di terapie consecutive pergli episodi :C o D:C. La cardioversione puB essere scelta per qualcuna o per tutte leterapie consecutive disponiili. ;er ogni terapia di cardioversione/ i parametri di

energia trasmessa al cuore del paziente e il percorso della corrente sonoprogrammaili individualmente.

4 parametri che possono essere programmati per l’erogazione di una terapia dicardioversione sono i seguenti.

Status della terapia :C o D:C0 permette di attivare o disattivare una specifcaterapia :C o D:C

Cipo di terapia0 permette di scegliere se trattare l’episodio :C o D:C con terapia<C; o con cardioversione

nergia (O)0 quantità di energia erogata al cuore del paziente (variaile tra "., e$" O)

;ercorso della corrente0 permette di impostare il percorso seguito dalla correntenel cuore del paziente

1-%



<ctive'an0 permette di utilizzare il contenitore del defrillatore come elettrododi ritorno per la corrente.

Le terapie :C o D:C dovreero essere programmata con aggressività crescente. <desempio/ non serve a nulla programmare una terapia come cardioversione e la terapiasuccessiva come <C; (perchJ se la prima/ pi6 aggressiva/ non ha avuto risultati/ alloraè molto improaile che la seconda/ meno aggressiva/ ne aia). <llo stesso modo/terapie di cardioversione successive dovreero essere erogate con energie crescentio al pi6 uguali.

=uando l’4'* riconosce un episodio :C o D:C e la terapia programmata è lacardioversione/ esso comincia il processo di carica dei condensatori ad alta tensione/mentre cerca di verifcare il persistere della tachiaritmia. Se la tachiaritmia termina/ ildispositivo cancella la terapia.Se la tachiaritmia è ancora presente una volta che il processo di carica deicondensatori è terminato/ il dispositivo eroga l’impulso di cardioversione in manierasincrona con un evento ventricolare aritmico. Se la sincronizzazione non è possiile/ laterapia viene cancellata (in modo da non rischiare di aggravare l’aritmia in unafrillazione ventricolare).

=uando il dispositivo comincia a caricare i condensatori per la terapia dicardioversione/ esso osserva il ritmo cardiaco per verifcare la presenza dell’aritmiaprima di erogare l’impulso ad alta energia. =uesta verifca viene e9ettuataimpiegando degli intervalli di conerma/ ciascuno dei quali con una durata pariall’intervallo :C programmato maggiorato di " ms. >gni evento che cade all’internodell’intervallo di conerma viene classifcato come aritmico/ mentre ogni evento checade al di uori di esso viene classifcato come normale. 4l dispositivo considera gliultimi cinque eventi da quando è iniziato il processo di carica dei condensatori0 sequattro di essi sono classifcati normali/ allora il processo di carica viene interrotto el’erogazione della terapia viene annullata. 4n caso contrario/ il dispositivo eroga lascarica cercando di sincronizzarla con un evento ventricolare.

;er erogare la scarica/ il defrillatore deve prima caricare i suoi condensatori ad altatensione al livello di energia programmato. 4l tempo necessario alla carica deicondensatori dipende da vari attori quali il valore di energia programmato/l’autonomia della atteria e il tempo trascorso dall’ultima carica dei condensatori.;er i condensatori di ultima generazione/ il periodo di carica richiede dai ai !secondi/ all’incirca.

Se si verifca una :C/ il paziente ha un’eKcienza di pompa del cuore ridotta/ ma checomunque gli consente di svolgere un certo numero di attività della vita quotidiana.=uando si eroga una scarica ad alta energia per convertire il ritmo tachicardico inritmo normale/ il muscolo cardiaco viene depolarizzato completamente e/ prima chepossa riprendere il suo normale ritmo sinusale/ possono trascorre un certo numero disecondi. ;er evitare questo enomeno di asistolia/ si srutta una stimolazione elettricaa assa energia dei ventricoli.

*opo aver e9ettuato la carica dei condensatori/ in corrispondenza del primo eventoventricolare sentito l’4'* attiva la modalità di stimolazione ::4 con una requenza distimolazione0

• di $" pm/ se la modalità di stimolazione precedente era di tipo "*" (cioè ilpaziente non necessita di terapia antiradicardica)

1-!



• pari alla requenza ase programmata/ se la modalità di stimolazioneprecedente era di tipo diverso (cioè il paziente necessita di terapia antiradicardica)

4n seguito all’erogazione di una terapia di cardioversione/ il dispositivo0

$ dà il via ad un periodo di lan2ing postshoc2 della durata di qualche centinaio dimillisecondi/ in ogni camera

$ stimola in modalità ::4 con requenza ase di &" pm per un ciclo cardiaco (perpoi passare o alla requenza di $" pm o alla requenza ase programmata).

$ttimizzazione del tempo di carica dei condensatori .

4 condensatori presenti in un defrillatore cardioversore impiantaile hanno capacità

di 1""-"" $) e devono poter sopportare tensione dell’ordine di migliaia di :olt.

;er garantire tempi di carica suKciente revi/ i condensatori devono essere (ormati/

cioè caricati periodicamente in modo da permettere la ormazione del dielettrico.=uesto processo richiede la carica completa del condensatore e il mantenimento delladi9erenza di potenziale tra le armature per un tempo suKcientemente lungo.4l dispositivo puB essere programmato in modo tale che i condensatori venganoormati automaticamente ad intervalli di tempo stailiti (tipicamente ogni sei mesi).

Suito dopo la ormazione dei condensatori/ il defrillatore è in grado di garantire iltempo di carica pi6 reve possiile. 8ell’intervallo di tempo compreso tra dueormazioni/ i condensatori perdono gradualmente la loro eKcienza/ causando unprogressivo allungarsi del tempo di carica.4ndipendentemente dalla ormazione dei condensatori/ il tempo di carica aumenta a

mano a mano che l’autonomia della atteria decresce.

4ntervalli di ormazione revi comportano una maggiore eKcienza dei condensatori/assicurando tempi di carica pi6 rapidi. Cuttavia/ ogni ormazione dei condensatoriprevede una loro carica completa e questo comporta una riduzione dell’autonomia deldispositivo di circa un mese.

La ormazione dei condensatori consiste di due asi0

i condensatori vengono caricati completamente la carica viene lasciata dissipare per un periodo di almeno una decina di minuti.

Le scariche terapiche contriuiscono a mantenere l’eKcienza dei condensatori0 questoè dovuto al atto che i condensatori sono parzialmente ormati ogni volta che sonocaricati (ad esempio/ in virt6 di una terapia di defrillazione ad alta energia). 4nqueste condizioni/ si puB posticipare il processo di ormazione dei condensatori.;rocessi di ormazione molto requenti comportano la diminuzione della longevità deldispositivo/ con enefci quasi inconsistenti dal punto di vista del tempo di carica deicondensatori.;er ottimizzare l’eKcacia della ormazione automatica dei condensatori/ il dispositivoritarda il processo di ormazione successivo ogni volta che i condensatori sono staticaricati al massimo della loro capacità.

$ >gni volta che si modifca manualmente l’intervallo di ormazione automatica delcondensatore/ il timer che gestisce l’operazione viene resettato (in modo daevitare che due processi di ormazione occorrano troppo ravvicinati l’uno all’altro)

1$"



$ *opo aver e9ettuato una ormazione manuale/ il timer che gestisce l’operazioneviene resettato

$ *opo che una carica completa viene erogata verso il paziente o lasciata dissipare(poichJ la terapia è stata annullata)/ il dispositivo ritarda il seguente processo diormazione programmato fno a due mesi.

$ttimizzazione della longevità del dispositivo.

4 seguenti attori possono determinare una diminuzione della longevità del dispositivo0

un numero elevato di cariche ad alta tensione/ sia a fni terapici sia per laormazione dei condensatori

un’elevata energia erogata in corrispondenza di terapie di cardioversione edefrillazione

un numero elevato di eventi ventricolari stimolati a seguito di episodiradicardici

elevate ampiezza (in tensione) e durata degli impulsi di stimolazione per terapia:D/ :C o D:C

una diminuzione nell’impedenza degli elettrocateteri sia ad alta sia a assatensione (perchJ è necessario aumentare l’energia erogata verso il paziente pergarantire l’eKcacia della terapia)

unzione di monitoraggio Rolter unzione di monitoraggio del segnale endocavitario su due camere.

Strumenti per il controllo del paziente.

4l sotIare integrato nel programmatore dell’4'* ornisce tutta una serie di strumentiper verifcare il unzionamento del dispositivo e monitorare l’interazione tra questo e ilpaziente. *urante le visite di olloIup/ questi strumenti risultano molto utili perottenere un eedac2 sia sull’attività cardiaca del paziente sia sulle operazione svoltedal dispositivo.=ui di seguito è riportato un esempio di strumenti di valutazione tipicamente presenticon il sotIare del dispositivo0

=uic2 Loo20 un sommario che raccoglie le inormazioni di maggior rilievo/ siariguardo il paziente sia riguardo il dispositivo/ dall’ultima sessione di olloIup

pisodi e contatori0 un insieme di schermate che ornisce indicazioni sugliepisodi aritmici riconosciuti e sull’esito delle terapie somministrate

+isurazioni su atteria e catetere0 mostra i risultati delle misure che ildispositivo svolge automaticamente sulla atteria/ sul catetere e suicondensatori

Wapporti0 statistiche che vengono registrate dal dispositivo e che possonoessere eventualmente stampate

;atient <lert0 un dispositivo che emette un suono di allarme in modo dainormare il paziente dell’accadimento di uno o pi6 eventi specifci (il paziente ètenuto in questo modo a contattare la clinica o il medico)

'hec2list0 una lista impiegata per svolgere una serie di unzioni. La chec2listpuB essere impiegata come rierimento o come strumento volto a tenere traccia

dei passi necessari ad eseguire una certa operazione 4normazioni sul paziente0 schermata che raccoglie le inormazioni relative allacondizione cardiaca del paziente/ ai cateteri e al medico.

1$1



La Chec'list ornisce un metodo per catalogare le operazioni svolte durante unaprocedura standard di olloIup. Selezionando l’operazione riportata sulla 'hec2list èpossiile accedere alla schermata ad essa relativa. 5n esempio di operazioni riportatein una 'hec2list è il seguente0

4normazioni principali Wapporti memorizzati dal dispositivo Cest sul ritmo residuo del paziente Cest sulla soglia di stimolazione 4normazioni sulla variazione dell’impedenza del catetere Cest dell’impedenza catetere Cest di ampiezza dell’elettrogramma endocavitario pisodi e contatori Salvataggio su disco della sessione corrente.

4l Iuic' !oo' ornisce una serie di osservazioni asate sull’analisi delle inormazioniregistrate dal dispositivo e dei parametri programmati. Sono ornite osservazioni di tre

tipologie di9erenti0 osservazioni relative ai parametri/ osservazioni relative aldispositivo e inormazioni relative agli episodi aritmici.Le osservazioni relative ai parametri includono0

messaggi precauzionali in relazione ai parametri di riconoscimento e allaconfgurazione delle terapie

terapie <C; che sono state disailitate automaticamente dal dispositivo perchJgiudicate ineKcaci.

Le osservazioni relative al dispositivo includono0

avvisi sugli indicatori di sostituzione del dispositivo (W4 o >L)

un’impedenza dell’elettrodo di stimolazione a assa energia che sia maggiore di$ 2 " o ineriore a -"" "

un’impedenza dell’elettrodo di stimolazione ad alta energia che sia maggiore di

-"" " o ineriore a -" " .

messaggi relativi al ;atient <lert

Le osservazioni relative agli episodi aritmici includono0

episodi che/ per esser interrotti/ hanno richiesto pi6 di una scarica ad altaenergia

episodi di durata superiore a $" secondi episodi tachicardici che sono degenerati in una frillazione ventricolare episodi monitorati (ma non trattati) episodi tachicardici non pericolosi ma che sono stati trattati perchJ persistenti

per un periodo superiore al massimo programmato.

La unzione di 0atient 2lert ha la unzione di inormare il paziente che il dispositivoimpiantato si trova in un particolare condizione. 4l paziente è tenuto a inormareimmediatamente il medico nel caso in cui udisse un suono provenire dal dispositivo.Gli allarmi sono programmati in modo da essere emessi in particolari momenti della

giornata/ in cui la proailità di essere uditi è suKcientemente elevata.ssenzialmente ci sono tre tipologie di allarmi che il dispositivo è in grado di emettere0

1$-



$ <llarmi urgenti/ che emettono un suono continuo con tonalità alta e assaalternata

$ <llarmi a assa urgenza/ che emettono un suono intermittente$ <llarme di test che viene emesso nel momento in cui la testina magnetica di

programmazione viene applicata al dispositivo.

Gli allarmi urgenti sono sempre attivi/ in quanto mettono in evidenza una condizioneche necessita attenzione. Gli altri allarmi possono essere impostati in modo daimpiegare toni elevati o assi o possono essere completamente disattivati.

Cra gli allarmi pi6 importanti citiamo i seguenti0

4mpedenza catetere uori range0 puB essere dovuto ad un dislocamento o aduna rottura del catetere è possiile impostare il range di valore di impedenzaaccettaile sia per il catetere ad alta energia sia per il catetere a assa energia

Censione di atteria assa0 indica che il valore di tensione di atteria/ misuratogiornalmente/ è stato riscontrato pi6 asso ad un valore soglia (ad esempio/

-.-:) per tre volte consecutive/ suggerendo una possiile condizione dilective Weplacement 4nterval Cempo di carica troppo elevato0 indica che il tempo di carica dei condensatori

eguaglia o supera un valore soglia/ suggerendo una possiile condizione dilective Weplacement 4nterval

8umero di shoc2 erogati in un episodio0 indica che il numero di shoc2 necessariper il trattamento di un episodio aritmico è maggiore ad un valore sogliaprogrammato

Cerapie terminate in un episodio0 indica che dopo aver erogato tutte le terapieprogrammate per il trattamento di un certo episodio aritmico/ questo non si èestinto

Weset lettrico0 indica che il dispositivo si è resettato automaticamente (permotivi di sicurezza) e potree essere necessario riprogrammarlo è un allarmeurgente

+odalità di stimolazione asincrona0 indica che il dispositivo stimola in modalità*"" o :""/ anzichJ in una modalità a domanda

<ctive 'an disailitato senza presenza di catetere S':0 indica l’impossiilità dierogare una terapia ad alta energia per la mancanza di un elettrodo di ritorno

ispositivo C8T-

4l 'WC* è sostanzialmente è un defrillatore cardioversore che presenta al suo internoun pacema2er resincronizzante tricamerale.Le aritmie di cui so9rono i paziente portatori di 4'* sono molto spesso dovute ad uningrossamento del muscolo cardiaco o alla presenza di tessuto cicatriziale (che puBinnescare enomeni di rientro) questi pazienti sono acilmente soggetti a scompensocardiaco associato a tachiaritmie.Lo scompenso cardiaco puB essere trattato praticando una stimolazione del ventricolosinistro indipendente dalla stimolazione del ventricolo destro.

L’ultima innovazione in atto di dispositivi 'WC* è la possiilità di stimolazionemultipolare. ;er migliorare l’eKcacia della stimolazione del ventricolo sinistro/ il

catetere allocato nel seno venoso coronarico presenta pi6 elettrodi posti uno in flaall’altro/ in modo da modifcare il pattern di stimolazione del tessuto cardiaco. 4n

1$$



questo modo si creano campi di corrente di9erentiche inducono depolarizzazioni con geometriediverse nel ventricolo sinistro.

;er verifcare se il pattern di stimolazione è adatto

al paziente/ si puB valutare la velocità divariazione della pressione all’interno del ventricolo

sinistro ( dp

dt ) / misurata per mezzo di un catetere

inserito nella camera cardiaca. Cra i vari pattern di stimolazione possiili/ si scegliequello che garantisce una variazione di pressione intraventricolare maggiore (e/quindi/ una contrazione pi6 intensa).5n altro modo di procedere è quello di inserire all’interno del ventricolo un catetere diprelievo multipolare (tipicamente con 1"1- elettrodi) che consente di rilevare ilpotenziale in punti diversi lungo la parete della camera cardiaca0 il catetere puB essere

mosso in modo da ricostruire il pattern di depolarizzazione che si viene a creare inseguito alla stimolazione. =uesta procedura richiede l’adozione di un sistema dinavigazione cardiaca che permetta di sapere/ ad ogni istante/ la posizione del cateterenel ventricolo.La programmazione multipolare del ventricolo sinistro è un’operazione che/ quindi/richiede molto tempo (fno a tre ore).


Si vuole determinare il valore di corrente massima che si deve ottenere dalla atteriain Litio A S:> per alte correnti impulsive in modo da caricare i condensatori dell’4'* in

un tempo stailito/ ad esempio t =10s .

Supponiamo di voler traserire sui condensatori un’energia pari a $" O0 a tal scopo/ ènecessario prelevare dalla atteria un’energia pari al doppio/ in quanto $" O andrannodissipati.4potizziamo che il sistema di ricarica operi a potenza costante0 per poter prelevaredalla atteria un’energia di " O in un tempo pari a 1" s/ essa deve poter ornire unapotenza istantanea pari a0

= E

t =

60

10=6W

La potenza istantanea della atteria è data dal prodotto tra la tensione di atteria e lacorrente di atteria0

=V B I B

Se supponiamo una tensione di atteria V B=3V / allora la corrente necessaria a

caricare i condensatori del defrillatore in un tempo pari a 1" s è data dalla relazione0

1$,



I B=

V B=

6

3=2 A

<lternativamente/ è possiile calcolare la carica che viene immagazzinata nei

condensatori/ supponendo per questi una capacità C =100

$) .La tensione presente ai capi del condensatore quando in esso sono immagazzinati $" Oè data dalla relazione0

E=1

2C V C

2( V C =√2 E

C =√

2∙30

100∙10−6

≈775V

La carica immagazzinata nel condensatore è espressa come0

QC =C V C =100 ∙10−6

∙775=77.5mC

La carica immagazzinata dal condensatore non è la stessa carica che viene richiestaalla atteria.;rendiamo in considerazione un trasormatore ideale/ caratterizzato da un rapporto di

trasormazione . 0

al primario di questo trasormatore è presente la atteria/ con tensione V B=3V /

mentre al secondario è presente il condensatore C / sui cui si vuole portare una

tensione pari a V C .

Le equazioni che regolano il comportamento di un trasormatore ideale sono0

{V

2= . V

1

I 2=

1

. I

1

=uindi/ per avere una tensione V 2=V % è necessario che il trasormatore ideale

ornisca un rapporto di trasormazione pari a0

. =V

2

V 1

=V C

V B

=775

3≈258

;er ottenere sui condensatori una carica QC =77.5mC / è necessario prelevare dalla

atteria una carica

Q= . QC =258 ∙77.5 ∙10−3

≈20C

Se supponiamo che la corrente prelevata dalla atteria si mantenga costante neltempo/ allora vale la relazione0

I B= Q

∆ t

=20

10

=2 A

1$&



4n realtà/ durante la ase di carica dei condensatori/ nJ la potenza richiesta allaatteria nJ la corrente di ricarica si mantengono costanti.;er un certo periodo di tempo/ la potenza puB raggiungere valori anche due o tre voltemaggiori di quanto si è ricavato in precedenza questo comporta che anche la correntedi ricarica assume valori maggiori0 nel caso reale/ essa raggiunge valori di punta fno a

& <.'on questi valore della corrente prelevata dalla atteria/ si puB stimare un valore dellasua resistenza interna pari a0

RB=V B

I B=

3

6=0.5"

(si ricordi che per una atteria in Litio A 4odio/ la resistenza interna raggiunge valori di1- 2_).8el caso in cui la atteria in Litio A S:> per alte correnti impulsive dovesse chiudersi incortocircuito/ la potenza dissipata sotto orma di calore assumeree valori dati da0

d=V B2

RB= 9

0.5=18W

5na potenza dissipata di questa intensità causa un’ustione seria ai tessuti a contattocon il contenitore del defrillatore.Monitor !ardia!o impiantabile *I(M+

L’4'+ è un dispositivo di monitoraggio cardiaco impiantaile programmaile in gradodi monitorare continuamente l’'G di un paziente.L’4'+ è concepito appositamente per registrare automaticamente la presenza diaritmie cardiache0 l’aritmia puB essere classifcata come radiaritmia/ asistolia otachicardia ventricolare rapida.4l dispositivo/ inoltre/ puB essere attivato dal paziente in modo da registrare l’attivitàcardiaca durante gli episodi sintomatici.

L’4'+ è un dispositivo di dimensioni ridotte eprivo di elettrocateteri che viene solitamenteimpiantato sotto cute nel torace. sso impiegadue elettrodi/ situati sul corpo del dispositivostesso/ per monitorare continuamente l’'Gsottocutaneo del paziente. L’4'+ consente dimemorizzare fno ad una trentina di minuti diregistrazione 'G di aritmie riconosciuteautomaticamente e fno ad una ventina diminuti di 'G in caso di attivazione da parte

del paziente.

4l sistema 4'+ è costituito essenzialmente da tre componenti0

$ il dispositivo impiantaile$ il programmatore$ il telecomando per l’attivazione della registrazione comandata dal paziente.

4l programmatore consente di confgurare l’4'+ impiantato per il riconoscimento dellearitmie. 'onsente anche di visualizzare/ salvare o stampare le inormazionimemorizzate.4l dispositivo identifca le onde W e classifca le possiili anomalie del ritmo cardiacosulla ase dell’intervallo WW.

1$



L’4'+ non puB essere utilizzato come sistema di allarme per richiamare l’attenzionedel paziente su una situazione di emergenza.4l dispositivo permette lo svolgimento di esami di risonanza magnetica solo sottosoddisacimento di una serie di indicazioni riportate sul manuale inormativo.

4l monitor cardiaco impiantaile è un dispositivo indicato nei seguenti casi0 pazienti con sindromi cliniche o situazioni a rischio elevato di aritmie cardiache pazienti che lamentano una sintomatologia transitoria suggestiva di un’aritmia

cardiaca.

;oichJ l’4'+ non ha una unzione terapeutica/ è possiile tenere un po’ pi6 alta lasensiilità del sistema a scapito della specifcità.4l uon unzionamento del dispositivo dipende grandemente dalla qualità del segnaleprelevato0 a tal scopo/ il corretto posizionamento del dispositivo nel torace delpaziente è un aspetto ondamentale.4 monitor cardiaci impiantaili sono generalmente alimentati con atterie in Litio A

'loruro di Cionile e l’autonomia media postimpianto è dell’ordine di -$ anni.

L’4'+ è in grado di classifcare quattro diversi tipi di aritmia0

• tachicardia ventricolare• tachicardia ventricolare veloce• radiaritmia• asistolia.

0rocedura di posizionamento e di impianto del dispositivo.

La conezione del dispositivo contiene uno strumento di misurazione/ detto #ectorChec' / che ne semplifca la procedura di posizionamento. 4l :ector 'hec2 aiuta agarantire un sensing aKdaile e a determinare un sito d’impianto e un posizionamentoottimali del dispositivo. <nche le minime variazioni nel sito d’impianto o nellaposizione del dispositivo possono avere un’inFuenza signifcativa sulla qualità delsegnale e sull’ampiezza dell’onda W.

Lo strumento :ector 'hec2 è fssato alla conezionelister e consente di testare le caratteristiche di sensing/mentre il dispositivo si trova ancora nella conezionesterile. 8on estraendo l’4'+ dalla conezione sterile/l’utilizzo del :ector 'hec2 puB avvenire in un’area non

sterile.4l :ector 'hec2 ha due elettrodi situati a una distanza dicirca , cm gli uni dagli altri/ una distanza compatiile conquella degli elettrodi dell’4'+. =uesti elettrodi entrano acontatto con gli elettrodi del dispositivo con una delleestremità e con la cute del paziente con l’altra.

;er preparare l’impianto/ è necessario eseguire le operazioni sottoelencate01. ;rima di iniziare/ pulire accuratamente l’area d’impianto (una leggera escoriazionecutanea puB agevolare la ricezione di segnali 'G di uona qualità). L’area di impiantoconsigliata è compresa tra il primo spazio intercostale e la quarta costola/ dalla linea

parasternale alla linea medioclavicolare. L’area :$ del asso torace/ compresa tra laquarta e la quinta costola/ rappresenta un sito d’impianto alternativo

1$7



-. 'ollegare i due patch conduttivi agli elettrodi. 'iB assicura il mantenimento di uncontatto aKdaile con la cute del paziente durante la procedura.$. <ccendere il programmatore e posizionare la testina di programmazionesull’etichetta del pacco lister. Sul programmatore sarà possiile visualizzare iltracciato 'G registrato dal dispositivo/ in modo da ottimizzarne il posizionamento.

,. <pplicare gli elettrodi del :ector 'hec2 alla cute del paziente/ utilizzando i patchconduttivi. L’applicazione di spra\ conduttivo per 'G puB contriuire a migliorare ilcontatto con la cute. La posizione e l’orientamento degli elettrodi devonocorrispondere al sito d’impianto e all’orientamento desiderati. *urante la misurazioneè importante assicurare un corretto contatto tra gli elettrodi e la cute.&. 'ontrollare le diverse posizioni delle testine di programmazione per verifcarel’ampiezza dell’onda W/ usando il displa\ dell’ampiezza dell’onda W in tempo realemostrata sullo schermo del programmatore pertrovare una posizione con l’ampiezza dell’onda W pi6 elevata e pi6 staile possiile.L’ampiezza dell’ondaW deve essere almeno di "/- m:. <nche l’ampiezza dell’onda W da picco a picco deve

essere almeno il doppio delle ampiezze del picco dell’onda C e dell’onda ;. Se i segnalimisurati sono di ampiezza suKciente/ è possiile contrassegnare il sito d’impianto eprocedere con l’impianto. 4n assenza di tali condizioni/ si ripete la procedura fno adindividuare e contrassegnare una posizione adeguata (con l’ampiezza piccopiccodell’onda W migliore possiile).

8el segnale registrato sono presenti/ oltrechJ l’onda W/ anche le onde C e ;0quest’ultime costituiscono un astidio per il riconoscimento dell’onda W. ;oichJ laclassifcazione delle aritmie viene atta esclusivamente sulla ase dell’intervallo WW/ ilsegnale 'G registrato dall’4'+ viene fltrato passaanda in modo da ridurre ilcontenuto requenziale delle onde ; e C/ preservando principalmente l’onda W. =uando

si e9ettua la prova di posizionamento dell’4'+ con il :ector 'hec2/ il segnale mostratoè già stato fltrato.

5na volta determinata la posizione ottimale dell’4'+/ si puB procedere all’impiantovero e proprio.4l medico procede a creare una tasca sottocutanea leggermente pi6 piccola delledimensioni del dispositivo. 4l monitor cardiaco viene quindi orzato all’interno dellatasca creata/ con gli elettrodi rivolti verso l’esterno. <l fne di garantire la correttezzadel sensing e del riconoscimento degli episodi/ è importante ridurre al minimo ilmovimento del dispositivo all’interno della tasca.*urante il posizionamento e la procedura di impianto/ l’4'+ puB registrare episodiaritmici (una radicardia o un’asistolia/ ad esempio) causati dallo scollegamento e dalricollegamento degli elettrodi. ;ertanto/ dopo l’impianto è importante eliminare tuttigli episodi registrati per prevenire la memorizzazione di dati erronei nel dispositivo.

<odi%ca del sensing dell&onda 8.

4l riconoscimento automatico delle aritmie da parte dell’4'+ si asa sul sensing delleonde W. <i fni del corretto unzionamento del dispositivo/ è importante che tutte leonde W vengano rilevate in maniera aKdaile e che altri eventi/ come le onde ; e C/non vengano contrassegnati come eventi ventricolari. L’4'+/ come detto inprecedenza/ fltra il segnale 'G al fne di ridurre il rumore e il numero di onde ; e C

rilevate. 4l segnale 'G fltrato viene conrontato con la soglia di sensing.

1$%



La soglia di sensing defnisce l’ampiezza elettrica minima che viene riconosciuta comeun evento rilevato. Solo i segnali superiori alla soglia di sensing vengono rilevati comeonde W. L’4'+ presenta un rivelatore a soglia singola che viene atta variare nel tempo.sso/ inatti/ modifca in maniera automatica la soglia di sensing dopo il rilevamento diun’onda W al fne di aiutare a ridurre l’oversensing per le onde ; e C/ garantendo nel

contempo un sensing aKdaile dell’onda W successiva.

L’adattamento automatico della soglia è descritto dalla fgura seguente.

1) *opo il rilevamento di un’onda W/ ha inizio un periodo di lan2ing programmaile ela soglia di sensing viene impostata al &Q del picco 'G. 4l periodo di lan2ing/contrariamente a quanto visto negli stimolatori e defrillatori impiantaili/ in questocaso ha il compito di prevenire un riconoscimento multiplo dell’onda W da parte delcanale di sensing.-) La soglia di sensing resta su questo livello durante il periodo programmaile diritardo decadimento soglia di sensing.$) 5na volta terminato il periodo di ritardo decadimento soglia di sensing/ la soglia disensing diminuisce linearmente passando dal &Q al $"Q del picco 'G nel giro di 1 s

(a patto che non venga sentita alcuna onda W).,) La soglia di sensing rimane su questo livello fnchJ non trascorrono 1/& s dalrilevamento dell’onda W.&) Successivamente/ la soglia di sensing cala al -"Q del picco 'G (in quanto ormai leonde ; e le onde C sono proailmente già passate).) La soglia di sensing continua a diminuire fnchJ non viene rilevata una nuova ondaW o non viene raggiunta la soglia minima. La soglia minima è il valore programmatodella sensiilità che/ normalmente/ è pari all’ampiezza dell’onda ;.

La soglia massima di sensing è pari al &Q di 1 m:. Se l’ampiezza dell’onda W èsuperiore a 1 m:/ la soglia viene impostata su "/& m:.

$ttimizzazione del sensing.

4l dispositivo permette di impostare la soglia minima di sensing delle onde W.;rogrammando la soglia di sensing su un valore elevato/ si riduce il numero di eventiventricolari rilevati con ampiezze ineriori.;rogrammando la soglia di sensing su un valore asso/ si ha un aumento di eventiventricolari rilevati ma/ con esso/ aumenta la proailità di oversensing di +4/ miopotenziali/ onde ; e onde C.

’ possiile selezionare la durata del periodo di lan2ing che inizia dopo il

riconoscimento di un’onda W rilevata. *urante il periodo di lan2ing/ il sensing è iniitoper impedire il sensing multiplo dell’onda W dovuto a un complesso =WS ampio.

1$!



;rogrammando un periodo di lan2ing eccessivamente lungo/ gli eventi di D:C o :Cpotreero essere mascherati.

L’4'+ permette di selezionare la durata del periodo durante il quale la soglia di sensingresta al valore iniziale dopo il riconoscimento di un’onda W. ;er garantire il corretto

sensing delle onde W/ è conveniente programmare il ritardo decadimento soglia disensing su un valore superiore a quello del periodo di lan2ing dopo sensing.

8iconoscimento automatico degli episodi aritmici.

4 criteri di riconoscimento degli episodi di D:C/ :C e di radicardia si asano sulladurata dell’intervallo ventricolare dell’onda W sospetta e sul numero di tali onde Wverifcatesi (durata). 4l riconoscimento di un episodio di asistolia si asa sulla duratadell’evento.

4l dispositivo registra un possiile evento di D:C quando la durata dell’intervalloventricolare è ineriore alla durata dell’intervallo di D:C programmato (ad esempio/intervallo WW di -" ms). Se il numero degli eventi di D:C supera la durataprogrammata (ad esempio/ se degli ultimi ," eventi ventricolari almeno $" sonoclassifcati D:C) e il livello di rumore dell’'G non è eccessivo/ viene memorizzato unepisodio di D:C. Se il livello di rumore è eccessivo/ come indicato dalla presenza diintervalli ventricolari molto revi e dal contenuto di alta requenza nell’'G/ la D:Cviene esclusa. L’episodio di D:C termina in presenza di uno dei seguenti criteri0

` >tto onde W consecutive vengono riconosciute con un intervallo pari o pi6 lungorispettoall’intervallo di :C programmato.

` L’intervallo ventricolare mediano è pari o pi6 lungo rispetto all’intervallo di :Cprogrammato durante un periodo di -" s.` 8essuna onda W viene riconosciuta in un periodo di 1" s.

4 parametri programmaili per la rivelazione automatica di episodi di D:C sono iseguenti.

$ Wiconoscimento0 ailita#disailita il riconoscimento di D:C$ Wegistrazione 'G0 ailita#disailita la registrazione automatica dell’'G per

ciascun episodio di D:C$ 4ntervallo0 permette di selezionare la durata dell’intervallo ventricolare della

requenza che verràclassifcata come D:C

$ *urata0 permette di selezionare quanti eventi di D:C nel corso degli ultimi eventidevono verifcarsiprima che l’episodio venga classifcato come un episodio di D:C. ;er esempio/programmando la durata su $"#,"/ per poter classifcare l’episodio come D:C gliultimi ," eventi dovranno essere composti da almeno $" eventi di D:C.

4l dispositivo registra un possiile evento di :C quando la durata dell’intervalloventricolare è ineriore alla durata dell’intervallo di :C programmato (ad esempiointervallo WW $," ms) ma è superiore alladurata dell’intervallo di D:C programmato. Se il numero di tali eventi di :C supera la

durata programmata (ad esempio 1 eventi ventricolari consecutivi)/ vienememorizzato un episodio di :C/ tranne nel caso in cui il riconoscimento D:C siadisattivato e il livello di rumore dell’'G sia eccessivo. L’episodio di :C termina in

1,"



presenza di uno dei seguenti criteri0

` >tto onde W consecutive vengono riconosciute con un intervallo pari o pi6 lungorispettoall’intervallo di :C programmato.` L’intervallo ventricolare mediano è pari o pi6 lungo rispetto all’intervallo :Cprogrammatodurante un periodo di -" s.` 8essuna onda W viene riconosciuta in un periodo di 1" s.

4 parametri programmaili per la rivelazione automatica di episodi :C sono i seguenti.

$ Wiconoscimento0 ailita#disailita il riconoscimento di :C$ Wegistrazione 'G0 ailita#disailita la registrazione automatica dell’'G per

ciascun episodio di :C$ 4ntervallo0 permette di selezionare la durata dell’intervallo ventricolare della

requenza che verrà

classifcata come$ *urata0 permette di selezionare il numero di eventi di :C che devono verifcarsiprima che l’episodio venga classifcato come un episodio di :C.

$ Stailità :C0 questo parametro puB contriuire a evitare il riconoscimento diepisodidi :C a seguito di singoli eventi ventricolari ad alte requenze. 5n’onda W che puBessere l’inizio di un episodio di :C/ viene conrontata con i tre intervalli precedentidi :C o D:C. Se la di9erenza tra l’intervallo corrente e uno qualsiasi dei tre intervalliprecedenti è maggiore dell’intervallo di Stailità :C programmato/ l’onda W nonviene classifcata come un evento di :C.

$ 4nsorgenza :C0 questo parametro limita gli episodi di :C riconosciuti a quelli in cui

la requenza ventricolare aumenta rapidamente. 4l parametro 4nsorgenza :Cconronta gli ultimi quattro intervalli di onde W con i quattro intervalli precedenti.Se la durata media degli ultimi quattro intervalli di onde W è ineriore alla duratamedia dei quattro intervalli di onde W precedenti moltiplicato per una certapercentuale di insorgenza (programmaile anch’essa)/ le quattro onde Wsuccessive vengono classifcate come eventi di :C.

*al momento che gli eventi di D:C e di :C vengono contati separatamente/ un ritmoventricolare con intervalli di durata variaile puB ritardare il riconoscimento di unepisodio di D:C o di :C. L’4'+ ricorre a un algoritmo di riconoscimento a conteggiocominato per ricavare il numero complessivo di eventi di D:C e di :C. =uando ilcriterio di riconoscimento a conteggio cominato viene soddisatto/ l’episodio vienecontrassegnato come un episodio D:C/ se uno o pi6 eventi degli ultimi otto è unevento di D:C. L’episodioviene contrassegnato come un episodio di :C/ se nessuno degli ultimi otto eventi è unevento di D:C.

5n episodio di radiaritmia inizia quando il numero di onde W con un intervalloventricolare superiore alla durata dell’intervallo programmato supera la durataprogrammata. L’episodio di radiaritmia termina in presenza di uno dei seguenticriteri0

` =uattro onde W consecutive vengono riconosciute con un intervallo ventricolarepari oineriore rispetto all’intervallo programmato.

1,1



` 8essuna onda W viene riconosciuta in un periodo di 1" s.

4 parametri programmaili per il riconoscimento automatico di episodi radicardicisono i seguenti0

$ Wiconoscimento0 attiva#disattiva il riconoscimento di radicardia$ Wegistrazione 'G0 attiva#disattiva la registrazione automatica dell’'G per

ciascun episodio di radicardia$ 4ntervallo0 permette di selezionare un intervallo che rappresenti una requenza

cardiaca ineriore rispetto alla requenza normale del paziente a riposo$ *urata0 permette di selezionare il numero di intervalli di radicardia che devono

verifcarsi prima che l’episodio venga classifcato come un episodio di radiaritmia.

=uando l’intervallo tra il sensing ventricolare precedente e l’evento corrente supera ladurata asistoliaprogrammata/ il dispositivo riconosce un episodio di asistolia. 5n episodio di asistoliatermina dopo

che si sono verifcati 1- eventi ventricolari rilevati.4 parametri programmaili per il riconoscimento automatico di episodi di asistolia sonoi seguenti0

$ Wiconoscimento0 attiva#disattiva il riconoscimento di asistolia$ Wegistrazione 'G0 attiva#disattiva la registrazione 'G automatica dell’'G per

ciascun episodio di asistolia$ *urata0 permette di selezionare la durata dell’intervallo di asistolia in presenza

della quale l’episodio deve essere classifcato come un episodio di asistolia.

"C< e risonanza magnetica.

4 pazienti portatori di un monitor cardiaco impiantaile possono essere sottoposti arisonanza magnetica intutta sicurezza/ purchJ in presenza delle seguenti condizioni0

` 4l sistema di risonanza magnetica utilizzato a oro cieco è provvisto di magnetecilindricoe il campo magnetico statico deve essere pari a 1/& C oppure a $/" C.` 4l sistema a gradiente per l’esame su corpo intero deve avere uno sleI rate delgradientepari a -"" C#m#s.

` il tasso di assorimento specifco (S<W) sul corpo intero rilevatodall’apparecchiaturaper risonanza magnetica deve essere -/" P#2g il S<W per il capo rilevatodall’apparecchiatura per risonanza magnetica deve essere $/- P#2g.` La durata ininterrotta della scansione attiva (con radiorequenza (WD) e gradientiattivati)e9ettuata sul torace durante la risonanza non deve superare i $" min. =ualora osseronecessarie scansioni toraciche aggiuntive di oltre $" min/ è necessario osservare unperiodo di attesa di almeno 1" min.

Stimolatore del nervo &reni!o.

1,-



4l nervo renico è il nervo pi6 importante del plesso cervicale ed origina dai nervispinali '$/ ', e '&0 è ormato in gran parte da fre motorie per il diaramma. 4noltre/esso contiene fre sensitive per il pericardio/ la pleura mediastinica e diarammatica/il peritoneo che ricopre la superfcie ineriore del diaramma e la parete posterioredellTaddome.

4 danni al nervo renico limitano seriamente la capacità respiratoria di una persona.<ll’inizio degli anni ’%" vengono sviluppati degli stimolatori elettrici del nervo renicoper riattivare la unzionalità del diaramma in soggetti non pi6 in grado di svolgereautonomamente l’attività respiratoria.

=uesti pacema2er respiratori sono costituiti daun elettrodo e un ricevitore impiantatichirurgicamente e da un trasmettitore esternomunito di antenna (posta nelle immediatevicinanze del ricevitore).

Cramite l’antenna/ il trasmettitore esterno invia

energia a radiorequenza al ricevitore impiantatosotto la cute. 4l ricevitore converte le onde radioin impulsi di stimolazione. =uesti impulsi sonotramessi al nervo renico attraverso gli elettrodidi stimolazione/ determinando in questo modo lacontrazione del diaramma. La contrazione deldiaramma permette il compimento della ase diinspirazione. =uando l’impulso di stimolazione

cessa/ il diaramma si rilassa/ determinando il compimento della ase di espirazione.4mpulsi ripetuti permettono di instaurare un pattern di respirazione normale efsiologico.

4l ricevitore impiantato è un dispositivo elettronico dipiccole dimensioni che riceve l’energia a radiorequenza ela converte in impulsi elettrici che consentono lastimolazione del diaramma. L’elettrodo impiantatoconsiste in un sottile flo in acciaio inossidaile altamenteFessiile/ isolato con uno strato di gomma al silicone. 5naparte dell’elettrodo si interaccia con il nervo renico (ed ègeneralmente realizzata in platino) mentre l’altra presentaun connettore che permette il collegamento con ilricevitore impiantato.

L’antenna esterna è applicata sopra pelle nelle immediatevicinanze del ricevitore/ cui invia energia e segnali radio pervia transcutanea (evitando in questo modo l’impiego di fli econnettori che protrudono dalla pelle). Le antenne sono deidispostivi che tendono ad usurarsi e/ quindi/ se ne consigliala sostituzione minimo ogni sei mesi (per garantire ilcorretto traserimento di energia al ricevitore).

5na procedura chirurgica è necessaria per applicare l’elettrodo impiantaile sul nervorenico e il ricevitore suito sotto la superfcie della pelle. La procedura chirurgica puB

essere svolta sia con approccio cervicale sia con approccio toracico. 4l chirurgo ponel’elettrodo intorno al nervo e lo sutura in posizione.

1,$




4l ciclo di respirazione ha una durata/ in un soggetto sano/ di circa , secondi0 di questi/il ,"Q è costituito dalla ase di inspirazione/ mentre il restante "Q è costituito dallaase di espirazione.La corrente impiegate per indurre una depolarizzazione del diaramma presenta unaorma d’onda rettangolare iasica0 l’impulso presenta un’ampiezza di 1- m< (-, m<

piccopicco) e durata di 1&"$"" $s tra un impulso e il successivo trascorrono

all’incirca ,"&" ms (corrispondente ad una requenza di stimolazione di -"-& Rz).

4potizzando un consumo di ondo costante e pari a 1" $A / determiniamo il consumo

annuo di un pacema2er respiratorio.

La carica dovuta al consumo di ondo è calcolaile come0

Q ) = I ) ∆ t =10∙10−6 (60 ∙60 ∙24 ∙365 )=316C

Supponiamo che gli impulsi di stimolazione aiamo ampiezza di - m< e durata

complessiva delle due asi pari a $"" $s la requenza di stimolazione del nervo

renico è di -" hz (cioè -" impulsi al secondo).La durata del ciclo respiratorio è di , secondi/ ma la stimolazione avviene solamentedurante la ase di inspirazione (,"Q del ciclo)/ cioè per 1. s a ciclo. 4l numero di

impulsi erogati dal dispositivo per ogni atto respiratorio è quindi0n=20∙1.6=32

La carica richiesta per erogare un impulso è pari a0

Q1− p8lse=2mA ∙300 $s=0.6 $C

La carica consumata durante un ciclo respiratorio sarà0

Q1−%i%le=Q

1− p8lse ∙ n=19.2 $C

1,,



<ssumendo che un soggetto normale compia 1& cicli respiratori al minuto/ in un anno

ci saranno 15 ∙60 ∙24 ∙365=7884000 cicli.

La carica consumata per la stimolazione in un anno sarà0

Qs=Q1−%i%le∙7884000≈152C

La carica che il dispositivo assore complessivamente dalla atteria in un anno èquindi0

Q=Q s+Q ) =468C

Stimolatore delle radi!i sa!rali.

La minzione è lTinsieme degli atti fsiologici/ volontari e involontari/ che determinanolTespulsione dellTurina raccolta nella vescica/ attraverso lTuretra.Lo svuotamento vescicale è dovuto alla contrazione del muscolo detrusore/ coordinatacon il rilasciamento di due strutture sfnteriali0 lo sfntere interno (o sfntere deltrigono) e lo sfntere esterno (sfntere urogenitale).Lo svuotamento della vescica prevede la contrazione del muscolo detrusore e unrilassamento della muscolatura degli sfnteri.LTatto della minzione è regolato dal sistema nervoso autonomo. 4l sistema nervososimpatico agisce da iniitore del detrusore e da eccitatore dello sfntere interno/inducendo quindi un locco della minzione. :iceversa/ il processo di attivazione èregolato dal sistema nervoso parasimpatico che ha unTazione antagonista sui duemuscoli. :i è poi un contriuto volontario tramite i motoneuroni somatici del nucleo di>nu (corna anteriori del midollo) che vanno a gestire lTeccitazione dello sfntereesterno. <nche la muscolatura addominale dovrà contrarsi aKnchJ il processoavvenga.

La neuromodulazione sacrale prevede lTimpianto chirurgico diun dispositivo poco pi6 grande di una moneta da - euro chestimola le radici sacrali mediante impulsi elettrici di assaintensità.

4 nervi sacrali controllano vescica/ intestino/ retto e i muscolicorrelati alla unzione urinaria e anale. Stimolando questi nervi

con una corrente elettrica di assa intensità/ il neurostimolatorepermette a intestino/ retto e vescica di unzionarecorrettamente.

4l sistema terapeutico di neuromodulazione sacrale si compone di0

$ un neurostimolatore impiantaile/ simile a un pacema2er/ inserito sottopelle$ un flo sottile che conduce gli impulsi elettrici di assa intensità ai nervi deputati al

controllo del pavimento pelvico/ inclusi intestino e vescica$ un programmatore portatile per il paziente che consente di regolare lTintensità

della stimolazione e di accendere#spegnere il dispositivo.

LTimpianto del sistema per la neuromodulazione richiede un reve interventochirurgico (meno di unTora) in sala operatoria. Solitamente è suKciente unTanestesia

1,&



locale/ pertanto il paziente rimarrà sveglio durantelTintervento oppure il medico potree decidere di eseguireunTanestesia totale.:iene realizzata una piccola incisione nella porzionesuperiore dei glutei/ dove il medico inserirà il

neurostimolatore sottopelle. 5nTaltra incisione/ sempre didimensioni ridotte/ verrà praticata nella parte ineriore deldorso dove verrà inserito un elettrodo a lungo termine incorrispondenza delle radici sacrali anteriori. 4lneurostimolatore invia impulsi elettrici ai nervi sacraliattraverso questo sottile flo.

4l detrusore presenta una muscolatura liscia ed è caratterizzato da un’azione lenta (siaper quanto riguarda la ase di contrazione sia per la ase di rilassamento) lamuscolatura degli sfnteri/ invece/ è di tipo striato ed è caratterizzata da un’azionerapida.

L’elettrostimolazione delle radici sacrali anteriori agisce contemporaneamente sia suldetrusore sia sugli sfnteri0 per tutta la durata dello stimolo (circa 1&-" secondi) ildetrusore e gli sfnteri si contraggono a causa dei diversi tempi di reazione/ una voltacessata la stimolazione il detrusore rimane contratto mentre gli sfnteri/ quasiistantaneamente/ si rilassano/ permettendo in questo modo l’espulsione di urina.Wipetendo questa procedura un numero suKciente di volte/ è possiile ottenere unosvuotamento ottimale della vescica.

La corrente di stimolazione presentauna orma d’onda rettangolare conandamento iasico0 ogni impulso ha

una durata di 1&"$"" $s eampiezza compresa tra - e & m<. Gliimpulsi vengono erogati con unarequenza di -"-& Rz per periodi ditempo di circa 1&-" secondi. ;erottenere lo svuotamento ottimale dellavescica occorrono generalmente dalle ,

alle stimolazioni successive.

1,



Dispositivi per il !ontrollo del tremore.

4l tremore essenziale è un disordine del sistema nervoso che causa una agitazioneritmica. 4l tremore essenziale puB colpire qualsiasi parte del corpo/ ma il tremito siverifca pi6 spesso nelle mani/ specialmente quando si tenta di eseguire operazionisemplici come ere da un icchiere/ legare lacci delle scarpe/ la scrittura o la rasatura.4l tremore essenziale puB anche inFuenzare la testa/ voce/ raccia o game.<nche se di solito non una condizione pericolosa/ nel tempo puB diventare grave inalcune persone. 8on è causato da altre malattie/ anche se è a volte conuso con ilmoro di ;ar2inson. 4l tremore essenziale puB verifcarsi a qualsiasi età/ ma è pi6comune negli anziani.

Segni e sintomi di tremore essenziale sono0$ Cremore che inizia gradualmente$ Cremore che peggiora con il movimento$ Cremore che inizia alle mani/ che colpisce i movimenti della testa ( generalmente

a compiere un movimento simile al dire si o dire no) e che è aggravato da stressemotivo/ stanchezza/ ca9eina o temperature estreme.

+olte persone associano i tremori con la malattia di ;ar2inson/ ma le due condizionisono diverse 0

=uando si verifcano tremori. 4l tremore essenziale delle mani si verifca ingenere quando si utilizzano le mani. 4 tremori da ;ar2inson sono pi6 orti con lemani lungo i fanchi o a riposo.

'ondizioni associate. 4l tremore essenziale non causa altri prolemi di salute/mentre il ;ar2inson è associato ad un atteggiamento curvo/ movimenti lenti eandatura incerte. Cuttavia/ le persone con tremore essenziale possono a voltesviluppare altri segni e sintomi neurologici/ come unTandatura dondolante(atassia).

;arti del corpo colpite. 4l tremore essenziale puB coinvolgere mani/ testa/ voce egame. 4l ;ar2inson colpisce tipicamente le mani/ ma non la testa o la voce.

La malattia di 0ar'inson è la seconda pi6 comune malattia di disordineneurodegenerativo. T caratterizzata da una progressiva perdita del controllo

muscolare/ che porta al tremore degli arti e della testa quando si è a riposo/ tuttoquesto viene sempre accompagnato da rigidità/ lentezza/ e disturi dellTequilirio.

1,7



=uando i sintomi peggiorano/ puB diventare diKcile camminare/ parlare e completarele semplici attività quotidiane.

La progressione della malattia di ;ar2inson e il grado di compromissione variano daindividuo a individuo. +olte persone con questa malattia riescono a vivere a lungo unavita produttiva/ mentre altri diventano disaili molto pi6 rapidamente. La morteprematura è di solito a causa di complicanze come lesioni correlate a cadute opolmonite. La maggior parte delle persone che sviluppano la malattia di ;ar2inson loanno intorno ai " anni di età o pi6. 4l moro di ;ar2inson si verifca in circa lT1Q degliindividui di " anni e in circa il ,Q di quelli di età compresa tra i 7" %" anni. *almomento che lTaspettativa di vita generale è in aumento/ il numero di individui colpitida questa malattia è in aumento anch’esso.5na sostanza chiamata dopamina agisce come un messaggero tra due aree delcervello/ la sustantia nigra e il corpo striato/ per produrre un movimento Fuido econtrollato. La maggior parte dei sintomi correlati al movimento nel moro di;ar2inson sono causati da una carenza di dopamina a causa della perdita delle celluleche la producono nella sustantia nigra. =uando la quantità di dopamina è troppoassa/ la comunicazione tra la sustantia nigra e il corpo striato diventa ineKcace/ e ilmovimento diventa compromesso0 tanto maggiore è la perdita di dopamina/ tantopeggiori saranno i sintomi correlati al movimento. <nche se è noto che la mancanza didopamina provoca i sintomi motori del moro di ;ar2inson/ non è chiaro perchJ lecellule cererali che producono dopamina inizino a deteriorarsi.4 sintomi principali del moro di ;ar2inson sono0

$ Cremori delle dita/ mani/ raccia/ piedi/ game/ mandiola o la testa. 4 tremori pi6spesso si verifcano mentre lTindividuo è a riposo/ ma non mentre coinvolto in unaattività. ;ossono peggiorare quando un individuo è stanco o stressato.

$ Wigidità degli arti e del tronco/ che puB aumentare durante il movimento. La

rigidità puB produrre dolori muscolari.$ Mradicinesia0 lentezza dei movimenti volontari. 8el corso del tempo/ puB diventare

diKcile iniziare un movimento e portarlo a termine. La radicinesia (insieme allarigidità) puB colpire anche i muscoli acciali e risultare in un enomeno diinespressività.

$ 4nstailità posturale0 la perdita dei riFessi puB rendere diKcile regolare la posturaper mantenere lTequilirio. LTinstailità posturale puB portare a cadute.

$ <ndatura par2insoniana0 le persone colpite dal ;ar2inson/ possono avere proleminel deamulare pi6 o meno gravi.

>ltre alla malattia di ;ar2inson esistono molti altri quadri clinici che appartengono allaamiglia delle malattia eEtrapiramidali e che per la loro somiglianza con la suddettamalattia sono detti appunto par'insonismi.

;er il trattamento del tremore da alcuni anni è stata introdotta una tecnica chirurgicachiamata *MS (*eep Mrain Stimulation). 4n molti centri europei ed americani da diversianni ormai/ sono stati chiariti i notevoli e molteplici vantaggi della *MS rispetto allemetodiche chirurgiche di tipo lesivo0 si tratta di una metodica reversiile/ adattaile epersonalizzaile nel singolo paziente/ puB essere ilaterale e comporta un minorerischio di defcit neurologici permanenti.L’intervento chirurgico di *MS ilaterale prevede due interventi distinti0

impianto degli elettrodi intracererali proondi nel target identifcato in anestesia

locale introduzione del neurostimolatore e dei collegamenti con i due elettrocateteri inanestesia generale.

1,%



;rima dell’intervento viene sospesa la terapia medica acendo s? che il paziente entriin sala operatoria con la sua sintomatologia0 in questo modo/ essendo i circuiticererali lieri dall’inFuenza armacologica/ è possiile osservare già in sala operatoriagli e9etti della *MS sui segni e sintomi del paziente e gli eventuali e9etti collaterali.

Sul capo del paziente viene fssato un casco che include il cervello in un volume in cuisi potranno calcolare le coordinate geometriche tridimensionali di ogni suo punto. 4lpaziente viene quindi sottoposto ad esame 8+W e le immagini ottenute vengonoinviate ad un computer dotato di un sotIare apposito/ che permette di identifcare ilVersaglioZ (oggi il nucleo subtalamico/ SC8) della stimolazione e le traiettorie diingresso in entrami i lati/ per evitare le strutture cererali critiche.*urante tutto l’intervento chirurgico la collaorazione del paziente è ondamentale/per segnalare e9etti collaterali/ disturi e modifcazioni cliniche. ;er tutta la duratadella procedura il paziente non sente dolore e viene avvertito delle asi pi6 salienti.L’impianto si esegue prima da un lato poi dall’altro.Si identifca un punto di entrata in regione rontale/ dove si pratica un’incisione

cutanea di pochi cm/ e viene eseguito un piccolo oro nel cranio. Si inseriscono dellecannule metalliche/ che ungono da guida di sottilissimi microelettrodi e si esegue laase di registrazione dell’attività dei neuroni.’ questa la ase pi6 lunga in quanto i microelettrodi scendono lentamente e ad ogniVermataZ isogna osservare lo stato di VvitalitàZ della popolazione neuronaleattraversata. Giunti al ersaglio segue la ase di risalita durante la quale si e9ettuauna stimolazione/ per vedere eventuali e9etti collaterali. La procedura di registrazionee stimolazione viene e9ettuata in tutti i microelettrodi fno a che non si identifca latraccia pi6 soddisacente dal punto di vista neurofsiologico e con gli e9etti collateralipi6 contenuti. 4dentifcata la traccia pi6 idonea/ il microelettrodo viene rimosso esostituito con l’elettrodo defnitivo. 4 contatti stimolanti proondi vengono posizionati a

livello delle zone del nucleo sutalamico in cui si sono ottenute le migliori registrazioni.8el punto in cui l’elettrodo emerge dall’encealo si fssa una placchetta di metallo/ cheterrà ancorato l’elettrodo nella posizione stailita. La stessa procedura viene ripetutadal lato opposto. La durata complessiva della procedura è di , ore. Gli elettrodidefnitivi vengono collegati a due sottili cavi che uoriescono dalla cute del cranio. Leloro estremità esterne serviranno al neurologo nel periodo di prova per collegarle adun apposito stimolatore temporaneo. =uesto periodo di test dura alcuni giorni e servea valutare l’e9etto clinico/ personalizzando il tipo di stimolazione ed evitando e9etticollaterali.8ella seconda ase dell’impianto si esegue una tasca sottocutanea al di sotto dellaclavicola/ di dimensioni adeguate per contenere il neurostimolatore defnitivo (a destra

o a sinistra a seconda delle preerenze del paziente). 4 cavi che uscivano dal craniovengono rimossi. Le incisioni rontali vengono riaperte e si collegano i due elettrodiimpiantati con due fli adeguatamente isolati/ che attraverso ilsottocute dal cranio alla clavicola/ vengono collegati allostimolatore.

4 cateteri impiegati per la *MS sono in genere orniti di un sistemamultielettrodo0 l’impulso di stimolazione puB essere erogato da unsingolo elettrodo o da una cominazione di questi/ in modo dacreare un pattern di stimolazione che meglio si adatti alle necessitàdel paziente.


1,!



'onsideriamo un neurostimolatore per il controllo del tremore nel pazientepar2insoniano che stimoli mediante due canali/ ognuno dei quali genera un’onda

quadra iasica a carica ilanciata. >gni ase ha una durata di -"" $s e applica una

corrente di 1 m<p/ con una requenza di 1"" Rz. Supponendo un consumo di ondo di

," $A / calcoliamo l’autonomia del dispositivo se questo viene alimentato con una

atteria in Litio A S:> per asse correnti impulsive con capacità %B=1,6 Ah .

La carica richiesta alla atteria per garantire il unzionamento di ondo del dispositivoper un anno è pari a0

Q ) = I ) ∙ ∆ t =40∙10−6

∙60 ∙60 ∙24 ∙365≈1262C

La carica consumata/ per un singolo canale/ durante un impulso di stimolazione è0

Q p8lse=1mA∙(2 ∙200 $s)=1∙10−3 ∙400∙10−6=0.4 $C

4l numero di impulsi erogati in un anno è0

n=100∙60 ∙60 ∙24 ∙365=3154 ∙106

La carica consumata in un anno di stimolazione è quindi0

Q:=2∙ Q p8lse ∙ n=2523C

La massima carica erogaile dalla atteria è pari a0

QB=1.6 ∙3600=5760C

L’autonomia/ in anni/ del dispositiva si ricava tramite il seguente rapporto0

3 = QB

Q I +Q:

=1.5

Stimolatore astri!o.

La gastroparesi è una malattia che consiste nella paresi (parziale paralisi) dellostomaco/ che comporta la stagnazione del cio nellTantro per un periodo molto pi6lungo del normale. 8ormalmente/ lo stomaco si contrae per spingere lTalimento gi6 nelpiccolo intestino per la digestione. 4l nervo vago regola e controlla queste contrazioni.La gastroparesi puB insorgere nel caso in cui il nervo vago è danneggiato/ e i muscolidello stomaco e intestinali non lavorano pi6 correttamente. 4l cio si muovelentamente o si erma lungo il tratto digestivo per ore.La gastroparesi puB essere cronica o transitoria.

La gastroparesi transitoria puB verifcarsi a causa di malattie acute di qualsiasi genere/per lTuso di trattamenti tipici per il cancro o di altri armaci che possono inFuenzarelTattività digestiva.

1&"



La gastroparesi cronica è spesso invece causata da neuropatia autonomica. ssa puBincorrere in persone a9ette da diaete di tipo 1 o diaete di tipo -. 4l nervo vagofnisce per danneggiarsi dopo anni di glicemia alta/ scatenando la gastroparesi. Lagastroparesi cronica puB essere causata anche da altri tipi di danni al nervo vago/ peresempio conseguenti ad un intervento chirurgico addominale.

La stimolazione elettrica rappresenta un’opzione miniinvasiva per i pazienti cheso9rono di gastroparesi con sintomi severi di nausea cronica e che non rispondono allaterapia armacologica. ’ un trattamento reversiile che consiste nella stimolazioneelettrica del tratto ineriore dello stomaco attraverso un pacema2er e dueelettrocateteri.

LTelettrostimolazione gastrica prevede lTimpianto di un piccolo dispositivo(neurostimolatore) sottopelle/ in genere nella regioneineriore dellTaddome. *ue elettrocateteri vengonoimpiantati nella muscolatura della parete gastrica esuccessivamente collegati al neurostimolatore. 4n genere/

lTintervento chirurgico viene eseguito in anestesia totale.4l neurostimolatore invia impulsi elettrici di assa intensitàattraverso gli elettrocateteri per stimolare i nervi e lamuscolatura liscia della parte ineriore dello stomaco/contriuendo al controllo della nausea e del vomito cronicicausati dalla gastroparesi.5na volta che il dispositivo è stato impiantato/ il medicousa un programmatore esterno portatile per regolare il

neurostimolatore e personalizzare la stimolazione di ciascun paziente. La stimolazionepuB essere regolata senza intervenire chirurgicamente. Se il paziente sperimentae9etti collaterali intolleraili/ il neurostimolatore puB essere disattivato dal medico inqualsiasi momento.

LTintervento per lTimpianto di un sistema di elettrostimolazione gastrica/ eseguito inanestesia totale/ dura solitamente 1- ore.4l medico cercherà di posizionare il sistema in un punto conortevole/ in modo tale cheil paziente possa continuare a svolgere le normali attività quotidiane. La posizionedeve essere accettaile anche dal punto di vista estetico.4n ase alle preerenze del medico/ potreero essere utilizzate due diverse tecnichechirurgiche per lTimpianto del dispositivo0

$ laparotomia (o approccio aperto)0 lTintervento viene eseguito attraverso unapiccola incisione addominale

$ laparoscopia0 dei particolari strumenti chirurgici vengono inseriti attraverso piccole

incisioni per eseguire la procedura

*urante lTintervento/ lTelettrodo situato allTestremità di ciascun elettrocatetere vieneimpiantato nella muscolatura della parete gastrica. 4l corpo degli elettrocateteri vienequindi atto scorrere sottopelle dallo stomaco al neurostimolatore al quale vienecollegato.4l neurostimolatore è collocato in una tasca ricavata appena sotto la superfciecutanea/ generalmente al di sotto della gaia toracica/ superiormente alla linea dicintura nella regione addominale ineriore. La tasca viene in seguito chiusa mediantesuture.

*opo lTintervento/ il medico utilizzerà un programmatore per impostare i parametri del

neurostimolatore in ase alle esigenze del paziente. La programmazione non èinvasiva e puB essere eseguita in ospedale o presso lTamulatorio del medico.

1&1



Stimolatore intestinale.

LTocclusione intestinale è una situazione di interesse prettamente chirurgicoconsistente nellTarresto completo e persistente del passaggio di eci e gas allTinternodellbintestino. 5n sinonimo di occlusione intestinale è l’ileo.4 possiili meccanismi dell’occlusione intestinale sono due0 ileo meccanico e ileodinamico (o paralitico).L’ileo meccanico è un ostruzione organica del tuo intestinale che non puB esserevinta dall’iperperistaltismo che si genera a monte dell’ostruzione.L’ileo dinamico è determinato da una paralisi della muscolatura intestinale checondiziona un arresto della peristalsi e quindi della progressione delle eci e dei gas.

LTelettrostimolazione intestinale prevede lTimpianto di un piccolo dispositivo(neurostimolatore) sottopelle/ in genere nella regione ineriore dellTaddome. *ueelettrocateteri vengono suturati al tratto di intestino in cui si osserva una motilitàscarsa o assente (generalmente il colon) e successivamente collegati al

neurostimolatore.

(ontrollo del dolore.

Se i sintomi del dolore cronico non sono trattati con eKcacia dalla terapiaarmacologica/ il medico specialista potree indicare il trattamento con pompa diinusione impiantaile o con un neurostimolatore impiantaile.

Le pompe di in(usione (sistemi a rilascio intratecale di armaco) rilasciano lTanalgesiconellTarea circostante il midollo spinale (detta spazio intratecale) piena di liquidocererospinale. ;oichJ il armaco arriva direttamente ai recettori del dolore nei pressi

1&-



del midollo spinale (anzichJ circolare nel sangue)/ una pompa di inusione o9re uncontrollo del dolore signifcativo con una minima quantità di armaco rispetto alla dosenecessaria per via orale.4l sistema si compone di una pompa e di un catetere/ entrami posizionatichirurgicamente sottopelle. La pompa è un dispositivo di orma circolare che conservae rilascia lTantidolorifco e che in genere viene posizionata nellTaddome. 4l catetere (untuo Fessiile e sottile) viene inserito nella colonna verterale e collegato alla pompa.

*urante lTintervento chirurgico/ il medico riempie la pompa con lTanalgesico utilizzandoun ago. <ttraverso il catetere/ la pompa invia il armacoallTarea spinale dove si trovano i recettori del dolore. =uandola pompa deve essere riornita è suKciente recarsi pressolTamulatorio del medico.

4l midollo spinale è come unTautostrada per i segnali di doloreche viaggiano in direzione del cervello. =uando ilmicroinusore invia lTanalgesico direttamente ai recettori

localizzati nei pressi del midollo/ interrompe i segnali di doloreprima che raggiungano il cervello.

;er garantire la sicurezza del paziente queste apparecchiature sono provviste disistemi di allarme/ costituiti da un insieme di sensori/ che rilevano situazioni diunzionamento anomale quali un’eventuale presenza di olle dTaria nella linea/ la suaocclusione/ il raggiungimento del volume da inondere/ l’esaurimento del liquido nelcontenitore/ un’errata velocità d’inusione/ un insuKciente livello di carica dellaatteria o l’interruzione di rete.

Le pompe di inusione impiantaili/ tipicamente/ causano il movimento del liquidoverso il catetere sruttando un meccanismo di variazione di pressione simile a quello

presente in un’ansa intestinale (da qui il nome di pompa peristaltica). 4l Fusso diliquido è garantito da una serie di pistoncini che/ con il loro movimento/ generanoaumenti di pressioni atti a determinare lo spostamento del Fuido in questione dalseratoio al catetere.

5n neurostimolatore è un dispositivo impiantato chirurgicamente/ grande circa quantoun cronometro/ che invia segnali elettrici di assa intensità allo spazio epidurale/vicino al midollo spinale/ attraverso uno o pi6 elettrocateteri (dotati di % elettrodiciascuno). 4 segnali elettrici provocano una sensazione di ormicolio nellTarea di dolorelocalizzata al dorso e alle game.La neurostimolazione allevia il dolore modifcando (modulando) i messaggi di dolore

prima che raggiungano il cervello. 'ome quando si strofna il gomito dopo averlosattuto0 lo strofnamento maschera la sensazione di dolore. <nalogamente/ ilormicolio prodotto dal sistema di neurostimolazione dissimula la sensazione nellTareadi dolore.LTintensità e la posizione della stimolazione possono essere regolate mediante unprogrammatore portatile. <d esempio/ è possiile impostare diversi livelli distimolazione in diversi periodi della giornata o per varie attività (camminare/ dormire/stare seduti).

La terapia del dolore a mezzo di neurostimolatore o pompa di inusione impiantailirisulta indicata su pazienti che presentino le seguenti caratteristiche0

i metodi convenzionali di trattamento del dolore sono risultati ineKcaci esiste una patologia osservaile che spieghi clinicamente il dolore un intervento chirurgico per il trattamento del dolore non sia indicato

1&$



non c’è un aitudine al consumo di sostanze stupeacenti (che altera lapercezione del dolore)

valutazione avorevole da parte di uno psicologo

Se i punti precedenti sono soddisatti/ il paziente viene sottoposto ad uno screening

test del dispositivo0 vengono introdotti degli elettroateteri percutanei collegati ad unostimolatore#pompa di inusione esterno#a/ in modo da verifcare/ prima dell’impianto/che il paziente tragga e9ettivo enefcio dalla terapia.

Date post:	06-Jan-2016
Category:	Documents
Upload:	sara-zaher
View:	246 times
Download:	0 times

Teoria DIA

Documents