Defibrillator

Ein Defibrillator ist ein medizinisches Gerät zur Defibrillation und Kardioversion. Es kann durch gezielte Stromstöße Herzrhythmusstörungen wie Kammerflimmern und Kammerflattern (Defibrillation) oder ventrikuläre Tachykardien, Vorhofflimmern und Vorhofflattern (Kardioversion) beenden. Defibrillatoren werden auf Intensivstationen, in Notfallaufnahmen, an vielen anderen Orten im Krankenhaus sowie in Fahrzeugen des Rettungsdienstes und vielen Arztpraxen bereitgehalten, seit den 1990er-Jahren zunehmend auch in vielen öffentlich zugänglichen Gebäuden wie Bahnhöfen, Flughäfen und anderen Orten für eine Anwendung durch medizinische Laien. Auch gibt es bereits Angebote und Geräte für Privathaushalte, da diese nach Sprachanweisung von jedermann bedient werden können und entsprechende Notfälle überwiegend zu Hause auftreten.

Defibrillation

In 85 Prozent aller plötzlichen Herztode liegt anfangs ein sogenanntes Kammerflimmern vor. Ein Defibrillator kann diese elektrisch kreisende Erregung im Herzen durch gleichzeitige Stimulation von mindestens 70 Prozent aller Herzmuskelzellen unterbrechen. Dabei wird eine große Anzahl von Zellen gleichzeitig depolarisiert, was zur Folge hat, dass diese Zellen eine relativ lange Zeit (etwa 250 ms = Refraktärzeit der Zellen) nicht mehr erregbar sind. Der kreisenden Welle wird quasi der Weg abgeschnitten und das Herz befindet sich wieder in einem Zustand, in dem das natürliche Erregungsleitungssystem die Stimulation des Herzens wieder übernehmen kann. Entscheidend bei der Defibrillation ist der frühestmögliche Einsatz, da die durch das Kammerflimmern hervorgerufene Unterversorgung des Gehirns mit Sauerstoff (Gehirnischämie) binnen kurzer Zeit zu massiven neurologischen Defiziten führen kann. Aus diesem Grund werden auch im öffentlichen Raum immer mehr automatisierte externe Defibrillatoren (AED) platziert. Der erfolgreiche Einsatz eines AED steht und fällt mit der richtigen Durchführung der Herz-Lungen-Wiederbelebung. Der AED ist nur eine Ergänzung, kein Ersatz.

Kardioversion

Die Kardioversion ist eine EKG-synchrone Defibrillation in Kurznarkose. Hierbei wird der Stromimpuls (üblicherweise mit einer geringeren Energie, 100 Joule) direkt nach Erkennen eines Kammerkomplexes (große Zacke im EKG) durch das Gerät abgegeben. Sie wird bei Vorhofflimmern zur Wiedererlangen des Sinusrhythmus und bei medikamentös nicht beherrschbaren, schnellen bösartigen Herzrhythmusstörungen der Herzkammern (z. B. ventrikuläre Tachykardie) verwendet.

Aufbau

Prinzipiell besteht ein Defibrillator aus einem Akkumulator, einem DC/DC-Wandler, einem Kondensator, einer Ausgangsschaltung und einer Steuereinheit. Da die Spannung des Akkumulators für einen Elektroschock zu klein ist, muss mit Hilfe eines DC/DC-Wandlers eine größere Spannung erzeugt werden, mit der der Kondensator auf eine zuvor eingestellte Energie aufgeladen wird. Auf Knopfdruck gibt der Kondensator seine gespeicherte Energie, etwa 200 bis 360 Joule, an den Patienten ab. Die Spannung beträgt bis 750 Volt und liegt zwischen 1 und 20 Millisekunden an. Die Stromstärke erreicht bei einem angenommenen durchschnittlichen Körperwiderstand von 50 Ohm bis zu etwa 15 Ampere. Der hierzu notwendige Kondensator hat eine Kapazität von rund 1000 µF.

Diese Energie wird über großflächige Elektroden abgegeben, welche entweder mit den Händen auf den Brustkorb des Patienten gedrückt werden (die sogenannten „Paddles“) oder auf den Brustkorb geklebt werden („Klebeelektroden“ oder „Fast-Patches“). Vor allem bei öffentlich erreichbaren Defibrillatoren (PAD) werden - um die Bedienung zu vereinfachen und die Gefahr eines Stromschlages für den Anwender zu reduzieren - praktisch nur Klebeelektroden verwendet.

Für den Einsatz bei geöffnetem Brustkorb (während Operationen) gibt es Ausführungen mit löffelartigen Elektroden, die direkt an den Herzmuskel angelegt werden.

Die Ausgangsschaltung sorgt für die Generierung bestimmter Pulsformen. Die Steuereinheit regelt den Ladevorgang des Kondensators, leitet die Ausgangsschaltung und sorgt auch dafür, dass bei nicht erfolgter Schockabgabe der Kondensator über einen internen Widerstand entladen wird (Schutzschaltung).

Moderne Defibrillatoren arbeiten biphasisch. Das bedeutet, dass von der Ausgangsstufe nicht nur ein Stromstoß abgegeben wird, sondern dass durch Spannungswechsel an den Paddles auch Stromstöße in umgekehrter Richtung abgegeben werden. Moderne biphasische Defibrillatoren messen vor der Energieabgabe den Körperwiderstand (Impedanz) des Patienten mittels der aufgeklebten Elektroden und passen Stromstärke und Spannung an diesen Widerstand an. Schlanke, kleine Patienten mit geringer Impedanz erhalten so weniger Strom, als z. B. übergewichtige, große Patienten. In internationalen Leitlinien zur Defibrillation ist heute festgeschrieben, das biphasische Defibrillatoren eine gleichhohe oder höhere Energie als monophasische Geräte abgeben sollen. Es gibt inzwischen auch eine Evidenz dafür, dass eskalierende Energiestufen wirkungsvoller sind, als gleich hohe Energieabgaben an den Patienten.

Manueller Defibrillator

Konventionelle (manuelle) Defibrillatoren beinhalten auch Funktionen eines EKG und werden zum Beispiel im Rettungsdienst verwendet. Einige dieser Geräte können zusätzlich auch als externe Herzschrittmacher sowie zur Messung der Sauerstoffsättigung, zur Blutdruckmessung oder als Kapnometer eingesetzt werden und haben oftmals auch eine Option zur halbautomatischen Defibrillation für die Anwendung durch das nicht-ärztliche Rettungsdienstpersonal eingebaut.

Automatisierter externer Defibrillator (AED)

Bei den so genannten automatisierten externen Defibrillatoren (AED) analysiert eine Software den Herzrhythmus und entscheidet danach, ob eine Defibrillation notwendig ist. Nur bei einem positiven Ergebnis wird die Funktion freigeschaltet und kann durch den Anwender ausgelöst werden.

AEDs sind durch ihre Bau- und Funktionsweise besonders für Laienhelfer geeignet. Je nach Funktionsumfang unterstützen AEDs den Laienhelfer durch optische Anweisungen (wie das Aufleuchten von LEDs oder das Darstellen von Handlungsaufforderungen in einem digitalen Display), akustische Anweisungen (klare sprachliche Aufforderungen des Gerätes zu bestimmten Aktionen), Piktogramme (Darstellung der Position der Klebeelektroden) oder auch durch ein eingebautes Metronom. Auch gibt es Varianten für die semiprofessionelle Anwendung mit Darstellung einer EKG-Ableitung.

Um eine möglichst frühzeitige Defibrillation zu erreichen, werden zunehmend öffentlich erreichbare Defibrillatoren (public access defibrillators, PADs) eingesetzt, etwa in Einkaufszentren, Flughäfen, Bahnhöfen, Banken und anderen öffentlichen Gebäuden. Förderlich hierfür sind die derzeit sinkenden Anschaffungspreise.

Meist sind die AEDs an Informationsschaltern, in Portierlogen etc. untergebracht, damit sofort geschultes Personal zur Verfügung steht. Frei erreichbar angebrachte Defibrillatoren (vergleichbar mit der Anbringung von Feuerlöschern) können mit einem Alarmsystem verbunden sein, um automatisch einen geschulten Helfer zu rufen oder Diebstähle zu verhindern.

Im amerikanischen Raum sind AEDs schon sehr weit verbreitet, aber auch in Europa ist ein deutlicher Trend zu PADs zu erkennen. In Deutschland sind AEDs zum Beispiel in den Haltestellen der Münchner U-Bahn, auf den großen Flughäfen und in öffentlichen Einrichtungen (beispielsweise im Landtag in Nordrhein-Westfalen, in den Katasterämter in Rheinland-Pfalz) vorhanden. Alle großen deutschen Hilfsorganisationen werben zudem für die vermehrte Anschaffung und Installation von PADs. Dieser Trend ist ebenso in den Nachbarländern Österreich, der Schweiz und Luxemburg zu beobachten.

 

Implantierbarer Kardioverter-Defibrillator

Bei Patienten mit hohem Risiko für Kammerflimmern oder andere bösartige Herzrhythmusstörungen können miniaturisierte automatische Defibrillatoren Implantierbare Kardioverter-Defibrillatoren oder ICD von englisch Internal Cardioverter/Defibrillator), ähnlich einem Herzschrittmacher, implantiert werden. Ihre Elektroden (Hauptelektrode liegt in der Spitze der rechten Herzkammer) haben direkten Kontakt zum Herzmuskel und lösen bei Bedarf selbstständig aus. Durch den direkten Kontakt sind viel geringere Energien möglich, der Patient merkt jedoch durchaus einen schmerzhaften Schlag. Dies kann trotz der lebensrettenden Funktion für den Patienten psychisch belastend sein.

Defibrillatorweste (WCD - Wearable Cardioverter/Defibrillator)

Sollen Patienten vor einem nur vorübergehend bestehenden, erhöhten Risiko für lebensbedrohliche, schnelle Herzrhythmusstörungen geschützt werden, zum Beispiel vor Implantation eines ICD oder CRT-D, so können sie durch eine Defibrillatorweste (Wearable Cardioverter/Defibrillator, WCD) geschützt werden. Diese ist außerdem bei bestehendem Tachyarrhythmierisiko mit unbekanntem Verlauf oder bei andauerndem Risiko zur Überbrückung einer Phase, in der der Patient inoperabel ist, anwendbar.

Der WCD ist ein Therapiegerät, welches im Wesentlichen aus zwei Komponenten besteht. Der direkt auf der Haut des Oberkörpers zu tragende Elektrodengürtel enthält vier EKG-Elektroden und drei Therapieelektroden. Das Verbindungskabel überträgt zwei EKG-Ableitungen zur Herzrhythmusüberwachung an ein Monitorgerät, den eigentlichen Defibrillator.

Bei Erkennen einer bösartigen schnellen Rhythmusstörung startet das Gerät selbsttätig den Behandlungsmodus. Dies wird optisch, akustisch sowie durch einen Vibrationsalarm direkt dem Patienten und dem Umfeld signalisiert. Reagiert der Patient wegen Bewusstseinsverlust nicht, so wird der nötige Behandlungsablauf automatisch von der Defibrillatorweste durchgeführt.

Dabei erhält der bewusstlose Patient über die im Rückenteil und unterhalb der linken Brust sitzenden Therapieelektroden den lebensrettenden Schock. Das ist wegen bestehender Bewusstlosigkeit für den Patienten nicht spürbar und damit schmerzlos.

Sofern der Patient beim Therapiealarm noch bei Bewusstsein ist, unterdrückt er mittels zweier Reaktionstasten eine Schockabgabe. Bei späterem Bewusstseinsverlust kann er die Reaktionstasten nicht mehr drücken und das Gerät setzt dann den Behandlungsmodus bis zum rettenden Elektroschock fort.

Stoppt die schnelle Rhythmusstörung von allein, so beendet der WCD nach erkanntem normalen EKG-Signal den Behandlungsablauf automatisch.

Alle kritischen Rhythmusereignisse werden im Monitor gespeichert und sind vom behandelnden Arzt über eine Internetdatenbank abrufbar.