Prinsipper for myokardets eksitabilitet
Myokardiet kan ikke bare eksiteres av aksjonspotensialer som har sitt utspring i sinusknuten, men også av eksterne elektriske stimuli som driver cellene til terskelverdien. Enhver stimulus som driver membranpotensialet til terskelverdien, vil fremkalle et aksjonspotensial, som deretter vil forplante seg til nabocellene og til slutt depolarisere hele det tilkoblede myokardiet. Dette er hovedprinsippet bak kunstige pacemakere, dvs. at man tilfører en ekstern elektrisk strøm som depolariserer celler som er i kontakt med elektrodespissen, og dermed genererer et aksjonspotensial som sprer seg gjennom myokardiet.
Komponenter i en kunstig pacemaker
Pacemakere består av en implanterbar pulsgenerator (IPG), som inneholder elektronikk, et batteri og én eller to ledninger. Pulsgeneratoren genererer den elektriske strømmen som trengs for å stimulere hjertemuskelen. Strømmen leveres til myokardiet via avledningene, som føres til høyre atrium og høyre ventrikkel via en vene (figur 1).
Pacemakeren implanteres vanligvis under kragebeinet, mellom huden og pectorialis major. Pulsgeneratoren har et skall av titan som tolereres godt av det omkringliggende vevet. Ledningene føres inn i en av de større venene (vanligvis vena subclavia) og føres videre ned til hjertet, der de kommer i kontakt med endokardiet.
Pacemakerbatteri
Batteriet brukes til å levere pacingpulser, sensing (analyse av elektrisk aktivitet i hjertet) og lagring av elektrokardiogrammer. Pacemakeren drives av et litiumbatteri med en levetid på 5-10 år. En kortere levetid kan forventes hvis pacingbehovet er omfattende, eller hvis stimulusterskelen (omtalt nedenfor) er høy. Når batteriet er utladet, må hele systemet skiftes ut.
Pacemakeravledninger og elektroder
Pacemakeravledninger inneholder ledere som er pakket inn i isolasjon (figur 2). De fleste pacemakere bruker bipolar pacing (se nedenfor), der avledningens spiss er utstyrt med to elektroder; en positiv elektrode (anode) og en negativ elektrode (katode). Pulsgeneratoren påfører en spenningsforskjell mellom anoden og katoden, noe som fører til at elektroner strømmer fra anoden til katoden. Disse elektronene depolariserer myokardiet og utløser dermed et aksjonspotensial som vil spre seg gjennom myokardiet.
Elektrodene brukes også til å registrere elektrisk aktivitet. Denne funksjonen til pacemakeren kalles sensing.
De fleste pacemakere bruker to elektroder; én i høyre forkammer og én i høyre hjertekammer. Om nødvendig kan begge avledningene brukes til pacing og sensing.
Fiksering av avledningen til myokardiet kan være aktiv, noe som betyr at katoden består av en skrue som settes inn i myokardiet, eller passiv, noe som betyr at katoden ikke settes inn i myokardiet, men at avledningen i stedet er forankret til myokardiet via tenner (figur 1).
Unipolar vs. bipolar pacing
Pacemakere kan enten bruke unipolar eller bipolar pacing (figur 3). Ved bipolar pacing etableres spenningsforskjellen ved avledningens spiss, mellom anoden og katoden. Ved unipolar pacing etableres spenningsforskjellen mellom avledningens spiss og pulsgeneratoren, slik at elektronene strømmer mellom pulsgeneratoren og avledningens spiss.
Elektronene beveger seg over en lengre avstand ved unipolar pacing, og det kreves derfor litt mer energi for å depolarisere myokardiet. I tillegg kan strømmer som flyter fra pulsgeneratoren og avledningsspissen, stimulere eksiterbart vev mellom boksen og avledningsspissen. Derfor gir unipolare pacemakere større stimuleringsartefakter på EKG (figur 4). Ved bipolar pacing er både anoden og katoden plassert inne i hjertet, og den resulterende stimuleringsartefakten blir svært diskret, eller usynlig.
Når stimuleringen skjer i det ventrikulære myokardiet, vil impulsen forplante seg hovedsakelig utenfor ledningssystemet, noe som resulterer i et bredt QRS-kompleks (QRS-varighet >0,12 sekunder). Siden stimuleringen skjer i høyre ventrikkel, vil aktiveringen starte der og gradvis spre seg mot venstre ventrikkel. Derfor vil QRS-komplekset ved stimulering av høyre ventrikkel minne om QRS-konfigurasjonen ved venstre grenblokk (der aktivering av venstre ventrikkel også er avhengig av impulser som kommer fra høyre ventrikkel).