3-fasemodellen for plutselig hjertestans

Forløpet fra plutselig hjertestans (SCA) til død følger en patofysiologisk prosess som påvirker effektiviteten av intervensjonene. En rekke studier viser at de tilgjengelige tiltakene er tidssensitive, og for å maksimere sannsynligheten for å gjenopprette spontansirkulasjonen bør tiltakene tilpasses den aktuelle fasen. Gjeldende retningslinjer tar imidlertid ikke hensyn til dette (utover anbefalingen om å defibrillere umiddelbart hvis man er vitne til hjertestans og rytmen er sjokkbar). Dette skyldes at det ikke finnes noen metode for å avgjøre hvilken fase pasienten befinner seg i. De tre fasene etter en plutselig hjertestans ble beskrevet av Weisfeldt og Becker (2002). Med utgangspunkt i fysiologi, observasjonsstudier og eksperimentelle studier beskrev de disse fasene, som krever ulike behandlingsstrategier for å maksimere overlevelsen (tabell 1).

Eksistensen av disse fasene støttes av en lang rekke eksperimentelle og kliniske studier. Den elektriske fasen og sirkulasjonsfasen forklares av cellulære endringer i myokardiet. Den siste fasen er multifaktoriell og forårsaket av global iskemi, acidose, inflammasjon, hypoksi og reperfusjonsskade.

Myokardiets oksygenbehov

Myokardiet kan bare fungere under aerobe forhold (oksygen er nødvendig for ATP-syntese [ATP er den primære energikilden i alle celler]). Hjertet forbruker omtrent 30 kilo ATP per dag (Neubauer et al.), noe som tilsvarer omtrent 100 ganger hjertets vekt. Dette er mulig fordi mitokondriene opptar nesten 30 % av myokardcellenes volum, noe som gjør det mulig å generere så store mengder ATP (Page et al.). Mitokondrietettheten gjør det mulig å fylle opp hele ATP-lageret i løpet av 10 sekunder (Fell et al., Houtkooper et al.). Mesteparten av ATP som produseres, brukes til å drive kontraktilt maskineri og opprettholde ionekanalfunksjonen.

Neumar og medarbeidere studerte hvordan ATP-konsentrasjonen synker under ventrikkelflimmer (VF). Dette ble gjort ved å ta serielle myokardbiopsier etter indusering av VF. Som det fremgår av figur 1, synker ATP-konsentrasjonen raskt. Etter 5 minutter med VF gjensto omtrent 50 % av ATP.

Etter hvert som ATP-konsentrasjonen synker, opphører kritiske cellefunksjoner. Membranpotensialet, aksjonspotensialet, eksitabiliteten og kontraktilfunksjonen svekkes av ATP-tapet. Myokardnekrose (infarkt) inntreffer innen 20 minutter etter sirkulasjonskollaps.

Den elektriske fasen: Defibrillering

Det er sannsynlig at de fleste hjertestansene utløses av ventrikulær takykardi (VT) og ventrikkelflimmer (VF). Defibrillering er ekstremt effektivt i løpet av de første minuttene av disse arytmiene. Dette fremgår av randomiserte studier og observasjonsstudier som har undersøkt effekten av ICD (implanterbar kardioverterdefibrillator). En ICD er programmert til å oppdage VF/VT og defibrillere i løpet av 10-20 sekunder. Studier viser at ICD-er lykkes i å avslutte VF/VT i 98 % av tilfellene (Zipes et al., Volosin et al.). På samme måte kan VF/VT oppdages og defibrilleres raskt hos personer som er innlagt på sykehus når hjertestansen inntreffer. Overlevelsen er rundt 70 % når defibrillering utføres innen 3 minutter etter kollapsen (Hessulf et al.). Ved hjertestans utenfor sykehus (OHCA) er forsinkelsen fra kollaps til defibrillering betydelig lengre. Mediantiden til ambulansepersonellet ankommer, er 10 til 15 minutter i Europa og Nord-Amerika, noe som gir en overlevelsesrate på ca. 30 % hvis rytmen er sjokkbar når ambulansepersonellet ankommer (Rawshani et al.).

For hvert minutt som går, synker sannsynligheten for vellykket defibrillering, og risikoen for at VF degenererer til asystoli øker. Figur 2 viser hvordan overlevelsesraten synker fra 42 % til 29 % ved forsøk på defibrillering etter 5 minutter når HLR startes etter henholdsvis 1 og 5 minutter (hjertestans med VF utenfor sykehus; Valenzula et al.).

Effekten av defibrillering er utvilsomt svært høy i løpet av de første minuttene av VF. I denne perioden (0-4 minutter) har kompresjoner antagelig liten eller ingen nytteverdi (Niemann et al.). Derfor er et elektrisk sjokk den mest hensiktsmessige første intervensjonen i den elektriske fasen.

Den sirkulatoriske fasen: Kompresjon og ventilasjon

I 1943 viste Gurvich et al. at sannsynligheten for å lykkes med defibrillering av VF etter flere minutter økte hvis defibrilleringen ble innledet med brystkompresjoner. Som det fremgår av figur 2, blir defibrilleringen mindre effektiv etter hvert som det tar lengre tid å starte kompresjonene. Sirkulasjonsfasen starter omtrent etter 4 minutter, og i denne fasen er defibrillering mye mindre effektiv. Kompresjoner er avgjørende for myokardperfusjonen, som er nødvendig for å gjøre myokardiet mottakelig for defibrillering. Sannsynligheten for å lykkes med defibrillering av VF øker hvis kompresjoner går forut for defibrillering i denne fasen. Dette har blitt påvist i flere dyrestudier:

• Yakaitis et al. viste at defibrillering var den mest kritiske første intervensjonen hvis den ble utført innen 3 minutter etter kollaps. Etter 5 minutter med VF lyktes defibrillering i bare 30 % av tilfellene, sammenlignet med 70 % når kompresjoner ble utført før defibrillering.
• Niemann ogmedarbeidere viste at hvis VF fortsatte i 7 minutter, var defibrillering tre ganger mer effektiv hvis den ble innledet med kompresjoner.
• Menegazzi et al. viste at hvis VF fortsatte i 8 minutter, var defibrillering 3 ganger mer effektiv hvis den ble innledet med kompresjoner og antiarytmika.
• Garcia et al. viste at defibrillering var ineffektiv hvis VF fortsatte i 6 minutter.

Flere dyreeksperimentelle studier viser altså at jo lenger VF varer, desto lavere er sannsynligheten for vellykket defibrillering. Dette gjelder helt sikkert også hos mennesker. Heldigvis kan det motvirkes ved å utføre kompresjoner og ventilasjon. Kompresjonene er avgjørende for å generere det koronare perfusjonstrykket (CPP) som kreves for å normalisere det elektriske potensialet i myokardcellene. Etter noen minutter blir myokardiet så følsomt for avbrudd i perfusjonen at tiden det tar for defibrillatoren å lade seg opp, øker dødeligheten. Yu og medarbeidere demonstrerte dette ved å forsinke defibrilleringen med 3, 10, 15 eller 20 sekunder (pause etter kompresjoner); alle defibrilleringene lyktes hvis avbruddet varte i 3 sekunder, men ingen lyktes hvis avbruddet varte i 15 sekunder eller mer. Etter et avbrudd i kompresjonene tar det ca. 15 sekunder med kompresjoner for å gjenoppbygge koronarperfusjonstrykket.

Da Cobb et al. undersøkte effekten av å utføre kompresjoner i 90 sekunder før defibrillering ved hjertestans utenfor sykehus, ble det registrert 42 % høyere sannsynlighet for overlevelse (tilfeller med VF og der responstiden for ambulansepersonell var 4 minutter eller lenger). En norsk studie med 200 hjertestans utenfor sykehus viste på samme måte at 3 minutters HLR før defibrillering økte sannsynligheten for ROSC med 2 ganger (når EMS-responstiden var lengre enn 5 minutter; Wik et al.)

EKG-et gjenspeiler den patofysiologiske prosessen som gjør defibrillering ineffektiv etter flere minutter med ventrikkelflimmer. Parallelt med reduksjonen av ATP-konsentrasjonen i myokardiet avtar amplituden til VF-bølgeformen. EKG-et viser en gradvis overgang fra grov VF til fin VF. Fin VF går til slutt over i asystoli og død.

Den metabolske fasen

De fleste dødsfall inntreffer i den metabolske fasen, som begynner omtrent etter 10 minutter. Biologisk død (hjernedød) inntreffer imidlertid etter 6-8 minutter med total sirkulasjonsstans. Personer som overlever hjertestans med lengre varighet, har spesielle omstendigheter som forlenger tiden til biologisk død (f.eks. perioder med ventrikulær takykardi som genererer hjerteminuttvolum, ung alder, utilsiktet hypotermi osv.) Hvis hjerte-lungeredning startes i den metabolske fasen, er kompresjoner og defibrillering vanligvis ikke tilstrekkelig for å redde personen. Det er uklart hvilken behandling som er optimal i denne fasen.

Den metabolske fasen kjennetegnes av omfattende cerebral celledød og truende myokardnekrose. Myokardets ATP-nivå er så lavt at den elektriske aktiviteten har opphørt (asystoli oppstår). Det gjenværende vevet har utviklet iskemi med påfølgende lokal og global acidose. Effektive kompresjoner kan da føre til reperfusjonsskader som forverrer vevsskaden. Det finnes data som tyder på at reperfusjon i myokardiet akselererer myokardnekrose (Vanden Hoek et al.). I tillegg er det uttalte elektrolyttforstyrrelser som vanskeliggjør muligheten for å opprettholde ROSC.

I den metabolske fasen utvikles hjerneskade og hjerteinfarkt både ved iskemi (som forårsaker celledød ved at kritiske cellefunksjoner opphører) og toksiske effekter av reperfusjon (indusert av HLR). Reperfusjonsskader oppstår når oksygenoverføring til vevet resulterer i produksjon av reaktive oksygenforbindelser (ROS). Reperfusjonsskader oppstår bare hvis oksygentilførselen varer for lenge; det er en ukjent tidsgrense for når oksygentilførselen fører til vevsskade.

Referanser

Kaustubha D. Patil, Henry R. Halperin, Lance B. Becker. Gjenopplivning og reperfusjon ved hjertestans. Circulation Research (2015).

Neubauer S. Det sviktende hjertet – en motor uten drivstoff. New England Journal of Medicine. 2007;356:1140-1151

Fell DA, Sauro HM. Metabolsk kontrollanalyse. Effekten av høye enzymkonsentrasjoner. European Journal of Biochemistry. 1990;192:183-187

Houtkooper RH, Canto C, Wanders RJ, Auwerx J. Det hemmelige livet til nad: En gammel metabolitt som kontrollerer nye metabolske signalveier. Endokrine anmeldelser. 2010;31:194-223

Gurvich NL, Yuniev GS. Gjenoppretting av hjerterytmen under fibrillering ved hjelp av en kondensatorutladning. Am Rev Sov Med 1947;4:252-6.

Vanden Hoek TL, Shao Z, Li C, Zak R, Schumacker PT, Becker LB. Reperfusjonsskade i hjertemyocytter etter simulert iskemi. Am J Physiol. 1996;270: H1334-H1341. 30.

Vanden Hoek TL, Qin Y, Wojcik K, et al. Reperfusjon, ikke simulert iskemi, initierer intrinsisk apoptoseskade i kyllingkardiomyocytter. Am J Physiol Heart Circ Physiol.

Yakaitis RW, Ewy GA, Otto CW, Taren DL, Moon TE. Innflytelse av tid og terapi på ventrikulær defibrillering hos hunder. Crit Care Med. 1980;8:157-163.

Menegazzi JJ, Davis EA, Yealy DM, et al. En eksperimentell algoritme versus standard avansert hjertestøtte i en svinemodell av hjertestans utenfor sykehus. Ann Emerg Med. 1993;22:235-239. 23.

Menegazzi JJ, Seaberg DC, Yealy DM, Davis EA, MacLeod BA. Kombinasjon av farmakoterapi med forsinket motsjokk vs standard avansert hjertestøtte etter langvarig ventrikkelflimmer. Prehosp Emerg Care. 2000;4:31-37.

Niemann JT, Cairns CB, Sharma J, Lewis RJ. Behandling av langvarig ventrikkelflimmer. Circulation. 1992;85:281-287. 20.

Niemann JT, Cruz B, Garner D, Lewis RJ. Umiddelbart motsjokk versus hjerte-lungeredning før motsjokk i en 5-minutters svinemodell av ventrikkelflimmerarrest. Ann Emerg Med. 2000;36:543-546.

Garcia LA, Allan JJ, Kerber RE. Interaksjoner mellom HLR og defibrilleringskurver. Resuscitation. 2000;47:301-305.

Page E, McCallister LP. Kvantitativ elektronmikroskopisk beskrivelse av hjertemuskelceller. Anvendelse på normale, hypertrofierte og tyroksinstimulerte hjerter. Am J Cardiol. 1973;31:172-181.