Pacemaker

Per pacemaker, termine inglese (in italiano segnapassi artificiale), si intende un apparecchio capace di stimolare elettricamente la contrazione del cuore quando questa non viene assicurata in maniera normale dal tessuto di conduzione cardiaca.

Battito

Il tessuto cardiaco dal quale, in condizioni normali, prende origine l'impulso fisiologico (o comunque autologo) che provoca il battito del cuore, è chiamato con il nome di nodo senoatriale (SA). Da qui l'impulso si propaga agli atri fino al nodo atrioventricolare e poi ai ventricoli. Se il nodo del seno non funziona, un'altra porzione del tessuto cardiaco assumerà il ruolo di pacemaker, solitamente a una frequenza minore del nodo SA.

Se il cuore batte a una frequenza inferiore a 40 battiti per minuto ("bradicardia"), la contrazione cardiaca non sarà emodinamicamente stabile, e si renderà necessario l'utilizzo di uno stimolatore cardiaco esterno, impiantabile o meno. Questo non è vero per gli atleti o comunque le persone allenate, che possono avere questo ritmo senza alcun problema emodinamico. Addirittura, col riposo notturno, la frequenza diminuisce ulteriormente senza procurare particolari disturbi.

Stimolatore cardiaco

Lo stimolatore cardiaco è un dispositivo medico, che funge da ausilio alla funzione cardiaca di soggetti nei quali il normale ritmo risulta non emodinamicamente adeguato.

Inventato dall'ingegnere e inventore statunitense Wilson Greatbatch nel 1960 ha oggi assunto un ruolo preminente nella terapia di molte malattie cardiache, sia per impedire aritmie indotte da una patologia cronica, sia per prevenire alterazioni del ritmo cardiaco ad insorgenza sporadica che possono avere prognosi infausta. Tale diffusa utilizzazione è stata possibile sia utilizzando tecnologie elettroniche, caratterizzate da assorbimento di corrente estremamente modesto ed alto grado di miniaturizzazione, sia per la possibilità di utilizzare materiali biocompatibili complessi, con i quali è possibile rendere ideali le funzioni di accoppiamento stimolatore-miocardio.

Le persone che portano uno stimolatore cardiaco possono svolgere attività professionali, sportive e di tempo libero come di consueto.

Poiché apparecchi elettromagnetici possono interferire con lo stimolatore cardiaco, (programmazione fantasma, fino a blocco dello stesso) il portatore di impianto stimolatore deve portare sempre con sé un documento che identifichi il proprio stato e le caratteristiche tecniche dello strumento.

Funzione e caratteristiche

Il pacemaker è un generatore di impulsi elettrici che stimolano la contrazione di una o più camere del cuore, atri o ventricoli, per far sì che il cuore possa svolgere il suo ruolo di pompa. Tali impulsi possono essere autonomi, cioè è il Pacemaker stesso che decide quando erogarli in base alla propria programmazione (es. un Pacemaker programmato per stimolare il cuore ad una frequenza di 60 battiti/minuto, erogherà un impulso ogni secondo), oppure a innesco (cioè stimolati da una causa naturale), è questo il caso per esempio dei pacemaker che rilevano l'attività dell'atrio destro e stimolano il ventricolo destro di conseguenza.

Dal punto di vista tecnologico, il Pacemaker applica gli impulsi elettrici al cuore mediante uno, due o tre elettrocateteri (a seconda della tipologia del Pacemaker) introdotti generalmente attraverso la vena succlavia sinistra o la vena brachiocefalica sinistra e condotti nelle cavità cardiache.

Gli elettrodi possono essere bipolari (anodo e catodo entrambi interni al cuore) o monopolari (catodo nel cuore ed anodo solitamente costituito dalla cassa metallica dello stesso stimolatore cardiaco).

I circuiti, la batteria e gli altri componenti interni dello stimolatore sono racchiusi in una cassa ermetica realizzata in titanio.

Le dimensioni fisiche dello stimolatore cardiaco sono molto contenute: peso circa 21 g, 7x6x1 cm. Funziona alimentato da particolari batterie, solitamente Litio-Iodio, con un'autonomia di circa 7/8 anni (il dato è puramente indicativo in quanto la longevità può variare anche sensibilmente, in relazione alla modalità di programmazione del dispositivo, alla tipologia, alle condizioni cliniche del paziente, etc.). Giunto all'esaurimento della batteria il pacemaker viene rimosso e sostituito con un dispositivo nuovo che viene collegato agli stessi elettrocateteri.

L'intervento

L'intervento chirurgico è di piccola entità e si può effettuare senza problemi e senza particolari preparativi anche nelle persone anziane. L'operazione dura un'ora e mezza circa e richiede generalmente una degenza in ospedale di due giorni.

In anestesia locale si individua e si punge la vena succlavia sinistra attraverso la quale verrà poi introdotto l'elettrocatetere; si pratica poi una piccola incisione della pelle, generalmente nella regione pettorale sinistra in corrispondenza della clavicola, di circa 4-5 cm. Attraverso questa incisione, viene creata una "tasca" sottocutanea che permette di accogliere il pacemaker. Attraverso un opportuno introduttore l'elettrocatetere viene inserito nella vena succlavia precedentemente punta e viene poi sospinto fino alla vena cava superiore ed infine nel cuore.

Sotto controllo radiologico l'estremità dell'elettrocatetere viene saldamente fissata nel ventricolo destro. Se lo stimolatore cardiaco funziona con due elettrocateteri (pacemaker bicamerale), il secondo viene fissato allo stesso modo nell'atrio destro.

Alcuni particolari Pacemaker sono dotati inoltre di un terzo elettrocatetere (pacemaker biventricolari) che viene posizionato con lo scopo di stimolare anche il ventricolo sinistro. Tale elettrocatetere viene inserito percorrendo a ritroso il seno coronarico e permette di sincronizzare l'attività elettrica, e di conseguenza la contrazione, dei due ventricoli tra loro. Questa particolare modalità di stimolazione è denominata Terapia di Resincronizzazione ventricolare ed è indicata per pazienti affetti da Insufficienza cardiaca avanzata e Blocco di branca sinistra avanzato.

Pacemaker senza elettrocateteri (detto anche "Leadless pacemaker" o "Pacemaker senza fili")

Recentemente sono stati introdotti nuovi sistemi di stimolazione che, grazie alla miniaturizzazione ed alle nanotecnologie, hanno permesso di ridurre il sistema Pacemaker+Elettrocatetere ad una singola Cardiocapsula, interamente contenuta all'interno del cuore, eliminando l'elettrocatetere. Questa Cardiocapsula, con un volume ridotto a circa 2cc, contiene al suo interno sia la batteria, sia l'elettronica, sia il sistema di trasmissione dell'impulso alla parete cardiaca. La Cardiocapsula viene posizionata all'interno del cuore mediante un opportuno sistema di posizionamento, introdotto dalla vena femorale, e si aggancia alla parete cardiaca. Questa tecnologia consente un impianto sostanzialmente "invisibile" (nessuna ferita, nessuna tasca sottocutanea per collocare il pacemaker) ed una riduzione significativa delle complicanze legate all'impianto tradizionale, quali dislocamento degli elettrocateteri, sanguinamenti della tasca sottocutanea ed infezioni del sistema.

Tipologia

Per la denominazione degli stimolatori cardiaci vengono utilizzate cinque lettere, il cui significato segue questo schema:

1. Luogo della stimolazione: A atrio, V ventricolo, D=A+V
2. Luogo di rilevazione del segnale autologo: come sopra
3. Tipo di funzione: I inibizione, T trigger (impulso originato durante il periodo refrattario dell'onda R), D=I+T
4. Tipo di programmazione: M multiprogrammabile, R adattabile sulla base dei dati raccolti dal sensore di attività
5. Funzione antitachiaritmia: 0 assente, P stimolazione antiaritmica, S defibrillazione, D=P+S

• Stimolatore VVI

Il più frequentemente utilizzato, indicato per la bradiaritmia nella fibrillazione atriale. Poiché stimola direttamente i ventricoli si ottiene un'onda atriale retrograda con contrazione atriale su valvola AV chiusa. Questo può portare, nel 20% dei pazienti, a una sindrome da stimolatore con ipotensione riflessa e stato vertiginoso per aumento brusco della pressione nell'atrio. Fondamentale nella programmazione di un stimolatore VVI è la definizione del limite della frequenza minima. Il pacemaker, al termine di ogni ciclo con tale frequenza minima, stimola automaticamente il ventricolo, a meno che esso rilevi prima della fine del ciclo una depolarizzazione intrinseca del miocardio ventricolare.

• Stimolatore AAI

Usato nei deficit isolati della funzione sinusale con conduzione AV intatta. Il paziente non deve avere fibrillazione atriale intermittente. La stimolazione avviene se la frequenza minima attesa non è soddisfatta. L'attività propria del seno inibisce lo stimolatore. Il vantaggio è che permette di conservare la sincronia AV, con un miglioramento, rispetto a VVI del 20%, della portata cardiaca.

• Stimolatore DDD

In un paziente con blocco AV lo stimolatore a doppia camera sequenziale permette di intervenire in caso di defaillance sinusale e/o nodale. Miglioramento della portata cardiaca.

• Stimolatori con funzione R (Rate Responsive)

VVI-R è indicato nelle bradiaritmie con fibrillazione atriale.
DDI-R nelle malattie di entrambi i nodi SA e AV
Questi permettono un adattamento in tempo reale alle attività di tutti i giorni. La frequenza viene parametrata, per esempio, all'intervallo QT, alla frequenza respiratoria, all'attività muscolare (misurando l'impedenza), alla temperatura, al tasso di ossigeno e altro.

• Stimolatori con funzioni antitachicardiche

Indicati in caso di tachiaritmie atriali recidivanti, in particolar modo la fibrillazione atriale. Esistono pacemaker dotati di funzioni di prevenzione delle aritmie atriali (che agiscono prevalentemente cercando di regolarizzare il ritmo) ed altri dotati anche di funzioni di riconoscimento e terminazione delle aritmie atriali, tramite stimolazioni rapide a frequenza più elevata di quella dell'aritmia stessa. Vengono generalmente indicati con la sigla DDDRP. In caso di presenza (o di rischio) di aritmie ventricolari pericolose per la vita del paziente, in luogo di un elettrostimolatore che corregga il disturbo di conduzione elettrico, viene invece utilizzato il Defibrillatore cardiaco impiantabile, che ha la possibilità di riconoscere tali aritmie e intervenire per interromperle con uno shock elettrico appropriato.

Funzioni avanzate

I pacemaker, indipendentemente dalla tipologia, possono essere caratterizzati da funzioni avanzate, in particolare possono essere dotati di Monitoraggio Remoto (Telemedicina)[1] e possono essere caratterizzati dalla Compatibilità con Esami di Risonanza magnetica nucleare.[2]

Il monitoraggio remoto è un servizio che si realizza mediante un monitor che il paziente installa presso il proprio domicilio, e che permette di trasmettere all'ospedale/medico di riferimento i dati contenuti nel dispositivo, comprendenti dati di sicurezza (es. stato di carica della batteria, funzionamento degli elettrocateteri, etc.) e dati diagnostici (es. episodi aritmici avvenuti, stato di compenso del paziente, presenza di fibrillazione atriale). La trasmissione dei dati avviene dal dispositivo al monitor e da quest'ultimo, via GSM, al server centrale che rende poi disponibili le informazioni al medico via web.

Questa funzione permette di ridurre drasticamente la necessità per il paziente di controllare il funzionamento del pacemaker presso l'ospedale ed aumenta la tempestività di intervento in caso avvengano eventi significativi.

La Compatibilità con Esami di Risonanza magnetica nucleare (o Compatibilità MRI) é una recente innovazione tecnologica che permette al paziente portatore di pacemaker di sottoporsi ad esami di Risonanza magnetica nucleare, esami che prima di questa innovazione erano assolutamente controindicati perché potevano generare vari problemi al pacemaker, alcuni dei quali potenzialmente rischiosi per il paziente.

La compatibilità è generalmente ristretta ad esami effettuati con macchinari per Risonanza con potenza di 1.5 Tesla anche se alcuni dispositivi hanno recentemente introdotto anche la possibilità di effettuare esami a 3 Tesla.

Tra i pacemaker compatibili con Risonanza si devono poi distinguere i pacemaker compatibili Total-Body (con i quali il paziente può essere sottoposto ad esami di risonanza in qualsiasi parte del corpo) ed i pacemaker compatibili MRI con limitazioni (che generalmente limitano la possibilità di effettuare esami di risonanza escludendo il busto).

Voci correlate

• Earl E. Bakken
• Resincronizzazione ventricolare
• UTIC
• Wilson Greatbatch

Altri progetti

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• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su pacemaker

Collegamenti esterni

• (EN) Pacemaker / Pacemaker (altra versione), su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.
• (EN) A brief history of cardiac pacing., su sahha.gov.mt.