Cardiac pacemakers

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Biomedical Engineering
Electrophysiology and Electromedicine
Quiz 3 – Cardiac pacemakers (A help guide for studying the topic)
Instructor: Graciela Salum
From Mulpuru et al. (2017) paper work, find information about:
1- the history of artificial pacemakers;
1930 "marcapasos artificial" de Hyman (su término), en el que una manivela creaba una corriente
eléctrica que impulsaba un generador de CC cuyos impulsos eléctricos se dirigían a la aurícula
derecha del paciente a través de un electrodo de aguja colocado intercostalmente.
1957 marcapasos "portátiles" transistorizados que funcionan con baterías.
1960 marcapasos totalmente implantable, Rune Elmqvist y Ake Senning
50+ años avances como cámaras múltiples de estimulación, la capacidad de respuesta tasa, la
reducción de tamaño del dispositivo, internet a base de vigilancia a distancia, y el aumento de la
longevidad de la batería.
2- principal complications pacemaker-related (related to this basic construct);
Infección, Thrombosis, insuficiencia plomo, y neumotórax
3- artificial pacemakers;
Los marcapasos consisten en un generador de impulsos o lata, que contiene la batería y los
componentes electrónicos, y cables, que viajan desde la lata para entrar en contacto con el
miocardio, administrar un pulso despolarizante y detectar la actividad cardíaca intrínseca.
4- kind of leads;
Coaxiales: Un tubo dentro de un tubo
Coradiales: bobinas lado a lado
5- types of fixation of leads;
Activa: con una hélice eléctricamente activa en su punta para estabilidad mecánica
Pasiva: púas eléctricamente inertes anclan el cable
6- unipolar and bipolar pacing;
En la estimulación bipolar, la diferencia de potencial se produce entre la punta del cable (cátodo) y
un anillo proximal (ánodo). Con la estimulación unipolar, la corriente se distribuye entre la punta
del cable y la lata del generador de impulsos
7- parameters of delivered stimulus;
El estímulo entregado se describe mediante 2 características: su amplitud (medida en voltios) y su
duración (medida en milisegundos).
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8- properties of pacing lead conductors;
Los conductores de los cables de estimulación están diseñados para tener una baja resistencia
interna, para minimizar el desperdicio de energía como calor resistivo. Debido a que los
marcapasos permanentes generan un voltaje constante, cuanto mayor sea la resistencia de
estimulación (la carga, la resistencia del paso de corriente a través del tejido), menor será el
consumo de corriente (I ¼ V / R) y menor será la tasa de agotamiento de la batería por cada
impulso de estimulación
9- properties of lead tip electrodes;
los electrodos de punta de plomo están optimizados para tener una resistencia relativamente alta
(típicamente de 400 a 1200 U) para minimizar el flujo de corriente y preservar la batería (1). Hasta
el 50% del consumo de corriente de la batería se utiliza para estimulación, mientras que la otra
mitad se utiliza para funciones de detección y limpieza (algoritmos y almacenamiento de
electrogramas
10- frequency range of sensing;
Los canales auriculares están optimizados para detectar en el rango de frecuencia de 80 a 100 Hz
y los canales ventriculares en el rango de 10 a 30 Hz (6,7). Los rangos de amplitud típicos para las
señales registradas desde cables auriculares y ventriculares son de 1,5 a 5 mV y de 5 a 25 mV,
respectivamente
11- Types of “pacing mode”. Describe one in particular.
VVI o VVIR (también llamado estimulación a demanda)
DDD. La estimulación bicameral estándar
DDDR. La respuesta de frecuencia
VUDÚ. Los modos asincrónicos
AAIR. Este modo se reserva para la disfunción aislada del nódulo sinusal con conducción del
nódulo AV intacta. Evita la estimulación ventricular y, cuando se administra mediante un
marcapasos unicameral, elimina la necesidad de un cable que atraviese la válvula tricúspide.
12- importance of mode-switch;
Los algoritmos de cambio de modo identifican la presencia de una taquiarritmia auricular y
cambian a un modo sin seguimiento (VVI, DVI o DDI, con o sin respuesta en frecuencia).Después
de un evento de cambio de modo, se escanea la actividad auricular para que se reanude un modo
de seguimiento al finalizar la arritmia. Los eventos de cambio de modo generan alertas basadas
en Internet cuando están disponibles, y se informan cuando se interroga al dispositivo. Los
eventos de cambio de modo indican la presencia de arritmias auriculares y la posible necesidad
de anticoagulación. Puede ocurrir un cambio de modo inadecuado con la sobredetección de la
onda R de campo lejano.
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13-Sinus node dysfunction;
- Las indicaciones de clase I para la implantación de marcapasos permanente están
presentes cuando está claro que la bradicardia sinusal es responsable de los síntomas.
La bradicardia puede manifestarse como pausas o incompetencia cronotrópica. Este último
se define como la imposibilidad de alcanzar el 70% de la frecuencia cardíaca máxima
prevista por la edad o 100 latidos / min durante el esfuerzo máximo.
- Las indicaciones de clase II están presentes cuando una anomalía del nódulo sinusal es la
causa probable de los síntomas, pero la correlación es difícil.
14-implant-related complication rates range;
Las tasas de complicaciones oscilan entre el 1% y el 6% con las herramientas y técnicas de
implantes actuales. Estos se dividen ampliamente en complicaciones inmediatas / relacionadas
con el procedimiento, a medio plazo y a largo plazo o tardías. Su rápido reconocimiento permite
una gestión oportuna.
15- battery troubleshooting;
Puede ocurrir un mal funcionamiento con el agotamiento de la batería. El indicador de reemplazo
electivo indica que quedan 90 días de funcionamiento confiable, mientras que el final de la vida útil
indica una batería agotada hasta el punto de un funcionamiento impredecible. Las retiradas del
mercado son poco frecuentes en los marcapasos, a diferencia de los desfibriladores automáticos
implantables, y la mayoría de las veces implican actualizaciones de software para remediar las
consecuencias no deseadas del problema.
16- lead diagnosis;
Los marcapasos se pueden programar para estimular y detectar en un modo bipolar (punta de
cable a anillo de cable) o un modo unipolar (punta de cable a generador de impulsos). Se prefiere
la detección bipolar debido a su “antena” de detección más pequeña, que minimiza la
sobredetección de señales extracardíacas. Se prefiere la estimulación bipolar para minimizar la
estimulación de los músculos pectorales. Sin embargo, cuando los umbrales bipolares están
elevados o la detección está alterada (p. Ej., Debido a un conductor dañado al electrodo anular), la
estimulación o detección unipolar puede resultar atractiva. La sensibilidad programada es la señal
más pequeña que se detectará como un evento cardíaco; por tanto, un ajuste de 0,5 mV es dos
veces más sensible que 1,0 mV. En general, se prefiere un margen de seguridad de detección de
2 (la sensibilidad se establece en 0,5 mV si el electrograma auricular es de 1,0 mV). La
sensibilidad se ajusta para mejorar la sobredetección o la subdetección. Algunos dispositivos
pueden ajustar automáticamente la sensibilidad sobre la base de la amplitud medida de los
eventos detectados.
17-CMR-conditional device
Todos los principales fabricantes de dispositivos han desarrollado cables y marcapasos,
dispositivos de resincronización cardíaca y desfibriladores automáticos implantables que
dependen de la resonancia magnética. Condicional de CMR se refiere a dispositivos que no tienen
peligros o riesgos conocidos bajo condiciones específicas de resonancia magnética. Es de
destacar que no existen dispositivos "CMR-safe", que se refiere a dispositivos que no tienen
peligros o riesgos conocidos bajo ninguna condición. Los dispositivos con condiciones CMR tienen
un material ferromagnético mínimo, filtrado alterado y conductores de plomo rediseñados para
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minimizar la inducción de corriente y el calentamiento del tejido. Hay dispositivos específicos y
condiciones de CMR bajo las cuales dichos dispositivos pueden considerarse seguros.;
18- explain the figure 3.
Figura 3: Relaciones entre las curvas de duración-fuerza ventricular crónica de un canino,
expresadas como potencial, carga y energía.
Con anchos de pulso más largos, se requiere menos voltaje para estimular el corazón. Los
requisitos de energía, que son una función del ancho de pulso y voltaje programados, son
mayores en anchos de pulso muy cortos y muy largos. La energía gastada es menor cuando el
ancho del pulso se mantiene constante entre 0,4 y 0,5 ms y el voltaje se ajusta para tener un
margen de seguridad adecuado.
Reference:
Cardiac Pacemakers: Function, Troubleshooting, and Management. Part 1 of a 2-Part Series.
SK Mulpuru, M Madhavan, CJ McLeod, YM Cha, PA Friedman, 2017. Journal of t h e American
College of Cardiology, 69;2, 190-210.
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