Algoritmi di identificazione diagnostica di un'aritmia con i moderni ICD - Dott. Davide Giorgi - Aristea
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CardioLucca 2019
Algoritmi di identificazione diagnostica
di un’aritmia con i moderni ICD
Dott. Davide Giorgi
13° Meeting Internazionale CardioLucca 2019
7-9 Febbraio 2019
Detection, sensibilità e specificità
ICD:
• detection di aritmie cardiache e loro diagnosi
differenziale ancora un punto critico nei pazienti
portatori di tali device
• assicurare elevata sensibilità per il riconoscimento e
trattamento delle tachiaritmie ventricolari
• mantenere elevata specificità per evitare l’erogazione
di terapie inappropriate
Detection, sensibilità e specificità
Corretta programmazione Corretta detection
Possibilità di erogazione di sole
terapie NECESSARIE
(stimolazione antitachicardica,
shock)
Riduzione del rischio di morte per tutte le cause
(decremento rischio scompenso cardiaco)
Poole JE, Johnson GW, Hellkamp AS, et al. Prognostic importance of defibrillator shocks in patients with heart failure.
N Engl J Med. 2008;359:1009e1017
"Ascoltare" i segnali...
Corretta diagnosi:
• adattamento automatico del
device ai segnali intracardiaci
• stadi di filtraggio per la riduzione
di segnali di
ripolarizzazione/artefatti
respiratori
Causes of shocks Approximately 65% of shocks are treating true arrhythmias.14 On average in the primary prevention patient population, 35% of shocks are inappropriate.14
Criteri di discriminazione SVT
Discriminatori SVT:
• Abortire l’erogazione di terapia su tachicardie sinusali e
aritmie sopraventricolari
Analisi degli intervalli Analisi morfologica
Criteri di discriminazione SVT
, Morphmatch
Criteri di discriminazione
ICD monocamerali
Criteri:
• Onset: velocità insorgenza aritmia
Discriminazione SVT:
• Stability: stabilità ciclo aritmia
Specific. 90%, sensib. 92%
• Morphology: morfologia complesso QRS Discriminazione VT:
Specific. 95%, sensib. 83%
Boriani G, Occhetta E, Cesario S, et al. Contribution of morphology discrimination algorithm for improving rhythm discrimination in
slow and fast ventricular tachycardia zones in dual-chamber implantable cardioverter-defibrillators. Europace. 2008;10:918e925.
Criteri di discriminazione
ICD monocamerali
Sistema di discriminazione mediante
elettrocatetere con dipolo atriale flottante
Onset + Stability +
algoritmo SVT > Specificità vs. onset+stability
(specific. 90%, sensib. 100%)
Sticherling C, Zabel M, Spencker S, et al, for the ADRIA Investigators. Comparison of a novel, single-lead atrial sensing system with a
dual chamber implantable cardioverter-defibrillator system in patients without antibradycardia pacing indications. Circ Arrhythm
Electrophysiol. 2011;4:56e63.
Criteri di discriminazione
ICD bicamerali
• Accuratezza maggiore nella classificazione delle aritmie
• Non è riportato un decremento significativo di terapie
inappropriate
• Maggiori complicanze legate al catetere atriale
• L’integrazione di criteri differenti (ad es. morphology)
incrementa le performance di accuratezza della detection (non
dipendenti dal ciclo dell’aritmia)
Theuns DA, Rivero-Ayerza M, Boersma E, et al. Prevention of inappropriate therapy in implantable defibrillators: a meta analysis of clinical trials
comparing single-chamber and dual chamber arrhythmia discrimination algorithms. Int J Cardiol. 2008;125:352e357.
Theuns DA, Rivero-Ayerza M, Goedhart DM, et al. Morphology discrimination in implantable cardioverteredefibrillators: consistency of template match
percentage during atrial tachyarrhythmias at different heart rates. Europace. 2008;10:1060e1066.Criteri di discriminazione
ICD bicamerali
Esempio di complessità di algoritmo discriminazione SVT
• frequenza, stabilità, insorgenza, trend AV,
regolarità AV, molteplicità AVAlgoritmo bicamerale: Parad+ • Parad+ analizza il ritmo cardiaco battito-battito con un processo decisionale “a cascata”. • Il criterio “AF detect” permette una miglior discriminazione delle aritmie atriali condotte pseudo- stabilmente in ventricolo. Criterio del “ciclo lungo”: se viene rilevato 1 ciclo “lungo” su 24, l’algoritmo etichetta l’aritmia come aritmia sopra-ventricolare. Criterio personalizzabile dall’utente.
Parad+: lo studio Isis-ICD ISIS-ICD: interventistico, internazionale, multicentrico • ICD bicamerali e BIV dotati di algo PARAD+ • Follow up: 2 anni • Endpoint primario % of pz liberi da IS a 1 aa confrontato con tasso predefinito del 92.5% R. Ruiz Granell et al. European Heart Journal, Volume 38, Issue suppl_1, 1 August 2017
Parad+: lo studio Isis-ICD
1013 pazienti
112 centri - 7 countries
% pazienti (80.7% maschi,
con shock 67.1±11.4 anni)
inappropriati (24 M)
1.4% Su 993 pz.
programmati con
PARAD+:
Tasso di incidenza 14 hanno avuto almeno
di pz. con shock un IS, equivalente al
inappropriati per 98.6% di pz. liberi da
100 pazienti - Anno Shock Inappropriati
1.0%
Tasso di shock (95% CI: 97.7% to 99.2%,
inappropriati per 100PZ. - p valueCriteri di discriminazione
ICD mono vs. bicamerali
• Discussione ancora aperta:
• Alcuni studi riportano superiorità di ICD DR vs ICD VR
• Altri riportano riduzione del n. di episodi inappropriati senza
riduzione del n. di paz. con terapia inappropriata
• Altri ancora concludono con mancanza di evidenze di superiorità (ICD
VR migliore in assenza di indicazioni alla terapia anti-brady)Criteri di discriminazione
ICD mono vs. bicamerali
Criteri SVT non offrono
benefici in termini di
detection di TA
Causa: sensing atriale
Theuns DA, Klootwijk AP, Goedhart DM, Jordaens LJ. Prevention of inappropriate therapy in implantable cardioverter-defibrillators: results of a
prospective, randomized study of tachyarrhythmia detection algorithms. J Am Coll Cardiol 2004;44(12):2362–7SmartShock™ 2.0 Technology
SIX ALGORITHMS THAT DISCRIMINATE TRUE ARRHYTHMIAS FROM OTHER ARRHYTHMIC AND NONARRHYTHMIC
EVENTS27
Nonarrhythmic (oversensing,
Arrhythmia (SVT, NSVT, AT/AF)
noise)
PR Logic™* Wavelet
This set of features uses pattern and This feature is designed to prevent
rate analysis to discriminate between detection of rapidly conducted SVTs RV Lead Noise Discrimination and
supraventricular tachycardias (SVTs) as ventricular tachyarrhythmias by Alert
and true ventricular comparing the shape of each QRS When the device identifies lead noise due to a suspected
tachyarrhythmias, and to withhold complex during a fast ventricular lead problem, this feature withholds VT/VF detection to
inappropriate VT/VF detection and rate to a template. The feature prevent the delivery of inappropriate therapy. Also, if
therapy during episodes of rapidly offers the option to collect and programmed, an alert tone sounds to notify the patient to
conducted SVT. maintain the stored template seek medical attention.
automatically.
RV Lead Integrity Alert
This feature sounds an alert tone to warn the patient that a
SVT Discriminators in VF Zone potential RV lead problem is suspected, which could
SVT limit nominal setting changes to 260ms with high‐rate timeout enabled. indicate a lead fracture. When the alert criteria are met,
device settings are automatically adjusted to avoid the
delivery of inappropriate therapy.
Confirmation+ TWave Discrimination
Identifies that a tachycardia has been terminated with ATP or spontaneously This feature withholds VT/VF detection when a fast
terminated during the charge and aborts the shock. Avoids inappropriate ventricular rate is detected because of oversensed T‐waves,
shocks for single PVCs or single fast events at the end of the charge. avoiding the delivery of an inappropriate therapy.
All algorithms are nominally ON
*PR Logic is not available for single chamber device models.SecureSense
Memorizzazione EGM automatica di episodi di interferenza (anche non-sostenuti)
Controlli automatici precedenti l’inibizione della terapia e ad ogni redetection nel
caso di episodio sostenuto
SecureSense Timeout imposta un tempo scaduto il quale eroga le terapie
nonostante SecureSense stia riconoscendo un’unterferenza ventricolare
Protezione da undersensing: se si rileva undersensing (segnale troppo piccolo o
pause troppo lunghe) sul canale “discriminazione” il SecureSense viene sospeso
Proprietary and confidential — do not distribute
18SecureSense
Evidenza clinica1:
100% di sensibilità nel riconoscimento di VF
97,1% di specificità nel riconoscimento di episodi di rumore
sostenuto
90,4% di specificità nel riconoscimento di episodi di rumore
non-sostenuto
Vantaggi clinici:
Riduce al minimo il rischio di terapie inappropriate causate
da rumore sull’elettrocatetere
Semplifica l’interpretazione degli eventi clinici e permette di
rilevare anche episodi non sostenuti
Massimizza la sicurezza per il paziente con allerte dedicate
1. Results based on stored electrogram clip testing. Data on File,
St. Jude Medical Test Report, doc 60037865.
Proprietary and confidential — do not distribute
19Case report 1: SecureSense
Aritmia confermata -> la terapia viene erogata
Proprietary and confidential — do not distribute
20Case report 2: SecureSenseTM
Aritmia non confermata -> la terapia viene inibita
Proprietary and confidential — do not distribute
21RV lead noise discrimination ALGORITHM OVERVIEW The RV Lead Noise Discrimination algorithm analyzes a far‐field EGM signal to differentiate RV lead noise from VT/VF. If lead noise is identified, VT/VF detection and therapy is withheld, and an RV Lead Noise alert is triggered.19
Morphology
127
Farfield EGM
(RV coil-can)
0
-128
time
Ampiezza media spike
Area media normalizzata
Vettore medio normalizzatoMorphology
In caso di VT...
...in caso di SVTMorphology
• Ricostruzione del segnale QRS in funzione di molteplici
parametri
• Precedenti studi rivelano rapporti sensibilità/specificità
variabili
• Ancora da valutare efficacia dei nuovi algoritmi
morfologici
Theuns DA, Jordaens LJ, Implantable Cardioverter Defibrillator Stored ECGs – Clinical Management and Case Reports, 2007Morphology
Alcuni risultati di
performance della
morphology
Boriani et al., Contribution of morphology discrimination algorithm for improving rhythm discrimination in slow and fast ventricular tachycardia zones
in dual-chamber implantable cardioverter-defibrillators, Europace 2008Morphology
Alla luce dei nuovi algoritmi morfologici:
• Validare nella pratica clinica tali algoritmi
• Identificare performance in caso di combinazione/non
combinazione con altri criteri
• Valutare il rate di detection e terapie inappropriate
Nuovi criteri morfologici:
- Miglior rapporto segnale/rumore (segnali HD)
- Ricostruzione del segnale multiparametrica
- Possibilità di modificare soglia di
identificazione VT/SVTSensing the Subcutaneous Signal
SELECT SENSE
A CONFIGURATION
ALTERNATE
ANALYZE IMPACT OF POSTURE
CA
N
B
FORM QRS
TEMPLATE
Automatic Setup Analyzes:
• QRS and T-wave amplitudes
• QRS:T-wave ratios
(amplitude and timing)
• Patient posture
• QRS morphology and widthSensing the Subcutaneous
Architecture
Sensing the Subcutaneous Signal
Identify
Analyze
Non‐Cardiac
HR
Signals
Cardiac Signal
Signals Detection
Ensure
INSIGHT™
Accurate
Algorithm
HR
Detection Phase Certification Phase Decision PhaseSensing the Subcutaneous Signal
Sensing Certification:
• Identifies and prevents heart rate perturbations caused from
exogenous noise (EMI, external current, etc)
220
200
170
150
BPM
100 Certified Rate
Noise Identification
50 Non‐Certified Rate
0S-ICD INSIGHT™ Algorithms
Certification: Algorithms Assessing Detections
Algorithm 1: Static template analysis Algorithm 2: Wide complex analysis
Recognizes alternating morphology Recognizes patterns & morphology
relationships - relative to stored template relationships on closely coupled detections
Algorithm 3: Interval analysis Algorithm 4: Alternating Morphology Analysis
Recognizes patterns of alternating intervals of Recognizes alternating morphology pattern in
different lengths group of 3 successive complexes
Band-Pass filter effect
Bandwidth: 0.2÷40 Hz
Bandwidth: 0.05÷10 Hz
Bandwidth: 2÷125 HzS-ICD bandwidth
ECG 0.2 – 40 Hz
S-ECG 3 – 40 Hz
The SMART Pass filtering reduces
the amplitude of lower frequency
(slower moving) signals such as T-
waves, by applying an additional
High Pass filter (lets higher
frequencies “pass” through).
Higher Frequency (faster moving)
signals such as R-waves, VT and
VF amplitudes remain largely
unchanged.Smart Pass Algorithm
Signal used for discrimination (3÷40 Hz)
Signal used for sensing (9÷40 Hz)Smart Pass in action
Only heart rate information
A
9÷40 Hz
V
Shock
3÷40 Hz
Rich in morphology detailsConclusioni Ultime generazioni ICD: Elevato numero di parametri customizzabili Incremento dell’appropriatezza di detection Possibilità di impiego di device mono/bicamerali con nuovi algoritmi di riconoscimento combinabili
Prospettive future
Ridurre # terapie inappropriate
Impiegare device con grado di complessità hardware
inferiore ed elevata capacità di discriminazione SVT
Studiare nuovi criteri morfologici avanzati, di recente
sviluppo, mediante analisi osservazionali, prospettiche,
multicentriche, secondo pratica clinicaPuoi anche leggere
