A estimulação ventricular direita convencional pode estar associada a efeitos deletérios sobre a função cardíaca. A necessidade de uma estimulação cardíaca artificial mais fisiológica é, indiscutivelmente, um dos pontos mais importantes na área da eletroterapia cardíaca. Os algoritmos de programação para a manutenção da condução atrioventricular própria, a estimulação de sítios endocárdicos alternativos e a terapia de ressincronização cardíaca são utilizados com o intuito de alcançar este objetivo. A estimulação do feixe de His e a estimulação septal têm sido estudadas como sítios endocárdicos alternativos para o posicionamento do eletrodo no ventrículo direito. A estimulação septal representa uma alternativa simples, prática e sem custos adicionais e com potenciais benefícios na redução dos efeitos deletérios da estimulação do ventrículo direito. Entretanto, esse sítio alternativo envolve um grupo heterogêneo de pacientes e apresenta resultados conflitantes quanto ao seu benefício clínico a longo prazo. Este artigo faz uma revisão das evidências científicas sobre os sítios alternativos de estimulação ventricular direita, com ênfase na segurança do procedimento, na medida dos parâmetros eletrofisiológicos, na avaliação da função ventricular esquerda e no acompanhamento clínico dos pacientes.
Hospital de Clínicas da Universidade Federal do Triângulo Mineiro, Uberaba, MG - Brasil
A estimulação ventricular direita convencional pode estar associada a efeitos deletérios sobre a função cardíaca. A necessidade de uma estimulação cardíaca artificial mais fisiológica é, indiscutivelmente, um dos pontos mais importantes na área da eletroterapia cardíaca. Os algoritmos de programação para a manutenção da condução atrioventricular própria, a estimulação de sítios endocárdicos alternativos e a terapia de ressincronização cardíaca são utilizados com o intuito de alcançar este objetivo. A estimulação do feixe de His e a estimulação septal têm sido estudadas como sítios endocárdicos alternativos para o posicionamento do eletrodo no ventrículo direito. A estimulação septal representa uma alternativa simples, prática e sem custos adicionais e com potenciais benefícios na redução dos efeitos deletérios da estimulação do ventrículo direito. Entretanto, esse sítio alternativo envolve um grupo heterogêneo de pacientes e apresenta resultados conflitantes quanto ao seu benefício clínico a longo prazo.
Este artigo faz uma revisão das evidências científicas sobre os sítios alternativos de estimulação ventricular direita, com ênfase na segurança do procedimento, na medida dos parâmetros eletrofisiológicos, na avaliação da função ventricular esquerda e no acompanhamento clínico dos pacientes.
Na era da ressincronização cardíaca, a terapia antibradicardia, por meio do implante de marcapasso definitivo convencional, ainda representa o maior número de procedimentos realizados na área da estimulação cardíaca artificial1. Desde o início da estimulação cardíaca endocárdica, em 19582, e durante mais de 4 décadas, o prolongamento da vida através de implante do eletrodo na região da ponta do ventrículo direito, em função da facilidade de acesso e menor risco de complicações, representou o escopo terapêutico.
Desde a década de 1980, há evidências dos efeitos deletérios da estimulação apical do ventrículo direito (VD) a longo prazo3-6. Nos últimos 12 anos, vários estudos têm sido realizados com o objetivo de buscar sítios alternativos para o implante do eletrodo na estimulação endocárdica do VD. Foram avaliadas a região do feixe de His7-12, a via de saída do ventrículo direito (VSVD)13-23 e a região septal média24-26.
A maioria dos estudos envolveu um número pequeno de pacientes, sem randomização, e os critérios utilizados para definição do sítio de estimulação podem ter levado à avaliação de grupos heterogêneos. No mesmo sentido, foram utilizados métodos diferentes para a avaliação da repercussão funcional da estimulação cardíaca.
Sendo assim, apesar da demonstração dos efeitos deletérios da estimulação apical do VD em pacientes e potenciais benefícios dos sítios alternativos, há resultados conflitantes e ainda não está definido o local de escolha para o implante do eletrodo ventricular direito.
O objetivo deste artigo é discorrer sobre os sítios alternativos de estimulação cardíaca artificial no contexto da cardiologia baseada em evidências.
O complexo estimulante cardíaco é resultante de um processo de especialização celular e traduz o esforço de milhões de anos na evolução filogenética para a manutenção da vida. Naturalmente, a substituição de componentes desse sistema de condução, com a manutenção das suas propriedades, sempre constituiu um desafio colossal no campo da eletroterapia cardíaca.
Desde os primeiros estudos experimentais, as diferenças entre o estímulo artificial e a ativação fisiológica não passaram despercebidas27,28. Em 1924, Wiggers demonstrou que o estímulo artificial resulta na redução da função de bomba em um estudo experimental em cães28.
A era da estimulação cardíaca endocárdica inicia-se em agosto de 1958, quando Seymour Furman descreveu a técnica transvenosa de implante de marcapasso2. Em outubro do mesmo ano, na Suécia, foi realizado o primeiro implante de marcapasso endocárdico definitivo29.
O acesso transvenoso passou a substituir o acesso epicárdico nos implantes de marcapasso, permitindo que os procedimentos fossem realizados sem toracotomia e sem anestesia geral. O posicionamento do eletrodo passou a ser realizado sob visão radioscópica, com auxílio da anatomia radiológica.
Durante mais de 4 décadas, a região da ponta do ventrículo direito (VD) foi utilizada em todo o mundo como sítio preferencial para o posicionamento do eletrodo ventricular30 (
Foi a partir da década de 1980 que surgiram as primeiras evidências experimentais dos efeitos deletérios da estimulação da ponta do VD3-6. Em seguida, na década de 1990, os primeiros estudos clínicos de comparação da posição convencional com sítios alternativos de estimulação foram publicados e o sítio de escolha na estimulação ventricular direita nos marcapassos convencionais ainda não foi definido31.
O complexo QRS estreito é fundamental para o rendimento cardíaco e seu alargamento promove prejuízo significativo da função ventricular32-35. De forma geral, quanto mais estreito o QRS, melhor a função ventricular esquerda36.
Apesar da segurança do posicionamento do eletrodo ventricular na ponta do VD na correção das bradiarritmias, observada ao longo de décadas, os estudos da repercussão funcional e seguimento clínico passaram a evidenciar os efeitos deletérios desta posição e nortearam a necessidade de reavaliação do sítio preferencial de estimulação endocárdica37-54. O desenvolvimento tecnológico aplicado na fabricação dos eletrodos representou um aliado fundamental na busca de posições alternativas, conferindo segurança ao processo de mudança.
A estimulação da ponta do ventrículo direito promove uma inversão da sequência natural de ativação elétrica cardíaca, gera um bloqueio de ramo esquerdo (BRE) artificial, com complexo QRS alargado, que é preditor de insuficiência cardíaca em portadores de marcapasso definitivo55-57. Essas alterações promovem efeitos adversos na estrutura e na função ventricular (
Em uma análise retrospectiva do estudo MOST (
O estudo DAVID (
Zhang e cols.58 demonstraram que a estimulação da ponta do VD foi associada ao desenvolvimento de IC em 26% dos pacientes submetidos ao implante de marcapasso por bloqueio AV adquirido, após um seguimento médio de 7,9 anos.
O coração estruturalmente normal, sem disfunção sistólica, pode até ser capaz de compensar esses efeitos deletérios51. Um estudo, envolvendo 268 pacientes com função sistólica normal (FE > 55%) e estimulação apical do VD por bloqueio AV total, mostrou baixas taxas de remodelamento ventricular (5,3%), em um seguimento de 80,2 meses58. Já nos pacientes com disfunção sistólica e insuficiência cardíaca, pode haver o surgimento de sintomas ou a descompensação do quadro de insuficiência cardíaca, com a estimulação apical do ventrículo direito51.
Com o objetivo de alcançar uma estimulação artificial mais fisiológica, as estratégias para manutenção da condução atrioventricular (AV) própria, quando possível, e os sítios alternativos de estimulação têm sido estudados54,59,60.
Na América Latina, a importância da etiologia chagásica, associada aos implantes de marcapasso cardíaco, levou à necessidade de buscar um local alternativo para o posicionamento do eletrodo ventricular, tendo-se em vista algumas peculiaridades da doença. A região da ponta do ventrículo direito em cardiopatas chagásicos pode apresentar adelgaçamento endocárdico em 20%-30% dos pacientes, além da presença de trombo intracavitário em um número expressivo dos casos61.
Em função dessas características, Kormann e Jatene62 descreveram a posição subtricuspídea (triângulo vértebro-costo-diafragmático) (
As evidências científicas na era da ressincronização cardíaca, a partir da década de 1990, levaram à introdução da estimulação seletiva. O princípio básico de tal técnica é buscar reproduzir a sequência natural de despolarização cardíaca, através do posicionamento do eletrodo nas áreas mais próximas possíveis do sistema de condução, aproveitando a complexa rede de distribuição elétrica natural54. Nesse sentido, têm sido avaliadas a estimulação do feixe de His ou para-His7-12 e a estimulação da região endocárdica do ventrículo direito mais próxima do sistema de condução, ao longo das porções média e alta do septo interventricular13-26.
Na prática clínica, durante os implantes de marcapasso definitivo, a localização anatômica do feixe de His é de difícil reprodutibilidade. Não obstante essas questões técnicas, há relatos da superioridade da estimulação do feixe de His em relação ao grau de estreitamento do complexo QRS estimulado e sobre a função sistólica, em comparação com a ponta do VD9,11.
Por outro lado, o posicionamento do eletrodo ventricular direito nas regiões média e alta do septo interventricular, com o auxílio da anatomia radiológica e avaliação do traçado eletrocardiográfico é simples e de fácil reprodutibilidade (
Os critérios para obtenção da posição septal foram padronizados e descritos, em 2004, por Lieberman e cols.65. A validação da posição septal depende principalmente da incidência radioscópica em oblíqua anterior esquerda (OAE), na qual o eletrodo ventricular está voltado para a coluna, numa direção oposta à parede livre do ventrículo direito.
Há outros parâmetros radiológicos utilizados para definição das posições septal média e alta32 (
Além dos critérios radiológicos, alguns cuidados devem ser tomados para utilização da posição septal15,66:
• Mapeamento do septo com a busca exaustiva do complexo QRS mais estreito (sempre menor de que 150 ms).
• Obtenção de complexos QRS apresentando eixo elétrico com variação inferior a 30º do eixo elétrico basal do paciente.
• Limiar menor que um volt, para garantir a estimulação da parte muscular do septo.
Não obstante os critérios radiológicos e eletrocardiográficos para obtenção da posição septal, há a possibilidade de estimulação da parede livre do ventrículo direito, considerada uma das principais limitações da técnica67. Há também a dificuldade de delimitação das porções alta, média e baixa do septo. Tais características contribuem para transformar a posição septal em um grupo heterogêneo que engloba diferentes locais de estimulação do VD e traduz a necessidade de padronização do método68,69.
Avaliação da repercussão funcional dos sítios alternativos de estimulação ventricular direita (
Na década de 1990, surgiram os primeiros estudos clínicos para comparação entre os diferentes sítios de estimulação ventricular direita13,70. Blanc e cols.70 avaliaram os efeitos hemodinâmicos agudos em 27 portadores de insuficiência cardíaca congestiva (ICC). Não foram observadas diferenças entre a estimulação da VSVD e a estimulação apical através da análise da pressão capilar pulmonar e pressão sistólica.
Outro estudo envolvendo 14 pacientes na fase aguda do implante de marcapasso dupla-câmara por bloqueio AV total foi realizado por Schwaab e cols.66. O septo foi cuidadosamente mapeado e o eletrodo posicionado no local que gerou o complexo QRS mais estreito. A redução do tempo do QRS correlacionou-se com a homogeneização da contração ventricular esquerda e a melhora da função sistólica. Foram obtidos resultados semelhantes por Mera e cols.15 em 12 pacientes submetidos a implante de marcapasso unicameral, após ablação da junção AV. Nesse segundo relato, foram observados valores de fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE), em repouso, maiores na estimulação septal em comparação com a estimulação apical do VD.
Uma melhora significativa da FEVE foi relatada por Deshmukh e cols.8 em 12 pacientes submetidos a implante de marcapasso com a estimulação do feixe de His. Tais pacientes apresentavam complexos QRS estreitos, fibrilação atrial (FA) crônica e redução da FEVE (< 40%).
Tse e cols.71 demonstraram que a estimulação da região da VSVD não provoca os mesmos efeitos deletérios de redução na FEVE nem os defeitos de perfusão em comparação com a estimulação da ponta do VD.
Victor e cols.72 publicaram um estudo prospectivo, randomizado, com
Cai e cols.73 demonstraram que a estimulação da VSVD e do feixe de His, além de proporcionar complexos QRS mais estreitos, mostraram melhores índices de sincronismo mecânico avaliado pelo ecocardiograma, em comparação com a estimulação apical.
Em 2008, Erdoğan e cols.22 demonstraram que a estimulação da VSVD é segura e apresenta parâmetros eletrofisiológicos comparáveis com a estimulação convencional da ponta do VD a longo prazo.
Vanério e cols.20 avaliaram retrospectivamente 150 pacientes submetidos a implante de marcapasso definitivo, com idade média de 72 ± 7 anos. Os pacientes foram divididos em dois grupos: estimulação da ponta (95) e da via de saída do VD (55). O seguimento médio dos pacientes foi de 3,4 ± 2 anos, entre 1999-2004. A análise multivariada mostrou que a estimulação da VSVD e a fração de ejeção do VE (FEVE) correlacionaram-se de forma independente com a sobrevida (p = 0,006 e p = 0,003, respectivamente). A mortalidade com a estimulação da VSVD foi 37,3% menor (
Por outro lado, Ten Cate e cols.21 demonstraram que tanto a estimulação da ponta quanto a estimulação da VSVD agudamente apresentam dissincronia mecânica ao ecocardiograma (eco) em pacientes com função sistólica normal. De forma similar, foram observadas alterações nos parâmetros ecocardiográficos indicadores de dissincronia mecânica em todos os sítios de estimulação unifocal avaliados (ponta, VSVD e região septal média) em um estudo apresentado na reunião do
Kypta e cols.75 conduziram um estudo prospectivo e randomizado para comparação dos efeitos da estimulação septal e da ponta do VD sobre a função cardíaca. Foram avaliados 98 pacientes, com um seguimento de 18 meses, através da avaliação clínica, dosagem de peptídeo natriurético cerebral (BNP), avaliação da capacidade funcional e da FEVE. Não foram observadas diferenças significativas nos parâmetros avaliados entre os dois grupos. A conclusão do estudo foi de que a estimulação septal não é superior à estimulação apical em portadores de bloqueio atrioventricular submetidos a implante de marcapasso definitivo em uma população não selecionada75.
Ng e cols.69 publicaram um estudo longitudinal, prospectivo, para avaliação do benefício da estimulação septal a longo prazo. Foram incluídos 55 pacientes e a média de acompanhamento foi de 436 dias para a posição septal e 2.398 dias para os pacientes com eletrodo na ponta do VD. Foram avaliados os parâmetros ecocardiográficos das dimensões das câmaras esquerdas e a FEVE, além de medidas de dissincronia ventricular, assim como a duração do QRS. A duração média do QRS foi maior nos pacientes com eletrodo na ponta do VD (p < 0,001). Foi observado que os critérios eletrocardiográficos e radiológicos utilizados para o implante septal resultam em um grupo heterogêneo, com diferentes locais de estimulação. O estudo concluiu que a estimulação septal foi associada a uma pior função sistólica e com um maior grau de dissincronia em relação à ponta do VD69.
Os 4 últimos recentes relatos21,69,74,75, associados à descrição de Victor e cols.72, sugerem que, não obstante a proximidade do estímulo elétrico artificial em relação ao feixe de His, a estimulação unifocal não é capaz de substituir à altura a ativação natural através das múltiplas ramificações das fibras especializadas de Purkinje. Outro aspecto interessante é que representam evidências conflitantes quanto ao real benefício da posição septal mostrado em outros estudos (
Em função do grande número de pacientes acompanhados com sucesso na correção das bradiarritmias, alguns centros permanecem fiéis à ponta do VD e à região subtricuspídea, principalmente nos pacientes sem cardiopatia estrutural, com função sistólica normal e nos casos em que é possível minimizar a estimulação no canal ventricular76. Nesse sentido, ainda há estudos sendo realizados utilizando o implante na ponta do VD em todos os pacientes77,78. Essa questão aponta a necessidade de comprovar o real benefício da estimulação septal no contexto da medicina baseada em evidências.
Outro aspecto a ser considerado é que os estudos para avaliação dos sítios alternativos de estimulação do ventricular direito englobaram todas as etiologias relacionadas ao implante de marcapasso e há poucos relatos sobre a estimulação septal em portadores de doença de Chagas27,79.
Finalmente, com o objetivo de tentar responder definitivamente à questão da superioridade da posição septal em relação à ponta do VD, estão sendo realizados três estudos clínicos multicêntricos, prospectivos, randomizados e cegos (OPTIMIZE RV, PROTECT E RASP)32. No total, estão envolvidos 58 centros, com a estimativa de 800 pacientes. O desfecho primário é a avaliação da fração de ejeção através da ecocardiografia e da ventriculografia radioisotópica. Os objetivos secundários incluem eventos clínicos, teste de caminhada de 6 minutos, dosagem de BNP e medidas ecocardiográficas das câmaras esquerdas. O tempo de seguimento dos pacientes é de até 36 meses.
Durante cerca de 40 anos, desde o advento da estimulação cardíaca artificial, a ponta do ventrículo direito foi considerada como local preferencial para o implante do eletrodo ventricular nos marcapassos convencionais. É relativamente recente a preocupação com a avaliação dos prejuízos causados pelo bloqueio de ramo esquerdo iatrogênico produzido pela estimulação do ápice do ventrículo direito nos marcapassos cardíacos convencionais.
Apesar dos dados resultantes de estudos experimentais e clínicos, os efeitos deletérios associados à estimulação apical do ventrículo direito dependem da interação entre fatores específicos de cada paciente (ritmo atrial de base, condução atrioventricular e intraventricular intrínseca, FEVE e da miocardiopatia de base). Além desses, há condições relacionadas à estimulação artificial, como o modo de programação, duração do complexo QRS estimulado, porcentagem e duração da estimulação artificial no canal ventricular.
Desde 1997, têm sido estudadas alternativas à posição da ponta do VD, tendo como base racional a busca de uma despolarização mais fisiológica, decorrente do estímulo unifocal artificial57. Entretanto, em função do pequeno número de pacientes avaliados, da ausência de randomização em algumas publicações, dificuldade de padronização dos critérios para definição dos sítios alternativos e diferentes métodos de avaliação da repercussão sobre a função cardíaca, há importantes limitações nos estudos realizados.
A estimulação do feixe de His apresenta dificuldades técnicas que inviabilizaram a sua aplicação prática68. Os critérios eletrocardiográficos e radiológicos utilizados para o implante septal não são tão precisos e resultam em um grupo heterogêneo de diferentes locais de estimulação69. Para tornar a questão ainda mais complexa, o estreitamento do complexo QRS na posição septal, em comparação com a ponta do VD, não correspondeu à melhora de parâmetros clínicos, funcionais e ecocardiográficos no seguimento dos pacientes em alguns estudos75.
Outro aspecto a ser definido é se os pacientes com disfunção sistólica não deveriam ser tratados com ressincronização cardíaca, tendo-se em vista as limitações da estimulação unifocal do ventrículo direito75.
Apesar de todos os avanços da eletroterapia cardíaca nos últimos 50 anos, a estimulação artificial do ventrículo direito ainda não é capaz de substituir à altura a ativação natural através das fibras especializadas do sistema His-Purkinje. Essa limitação pode ser prejudicial para a função cardíaca, principalmente nos pacientes com disfunção sistólica, e justifica a busca intensiva de estratégias para minimizar esse efeito deletério.
Existem relatos da segurança e potenciais benefícios dos sítios alternativos de estimulação ventricular direita sobre a função cardíaca. Entretanto, o sítio endocárdico mais estudado, a posição septal, engloba um grupo heterogêneo de diferentes locais de estimulação e há somente uma modesta concordância entre os critérios para sua obtenção. Dessa forma, ainda há necessidade de aguardar os resultados de estudos prospectivos, envolvendo um número significativo de pacientes, incluindo todas as etiologias associadas ao implante de marcapasso cardíaco e com um acompanhamento a longo prazo, para a definição do sítio seletivo de escolha para a estimulação unifocal do ventrículo direito.
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.
Este artigo é parte de tese de Doutorado de Otaviano da Silva Júnior pela Universidade Federal do Triângulo Mineiro.
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Otaviano da Silva Júnior Rua Constituição, 730 - Abadia 38081-300 - Uberaba, MG - Brasil E-mail:
Artigo recebido em 21/10/09; revisado recebido em 26/10/09; aceito em 30/11/09.
La estimulación ventricular derecha convencional puede estar asociada a efectos deletéreos sobre la función cardíaca. La necesidad de una estimulación cardíaca artificial más fisiológica es, indiscutiblemente, uno de los puntos más importantes en el área de la electroterapia cardíaca. Los algoritmos de programación para la manutención de la conducción atrioventricular propia, la estimulación de sitios endocárdicos alternativos y la terapia de resincronización cardíaca son utilizados con el propósito de alcanzar este objetivo. La estimulación del haz de His y la estimulación septal han sido estudiadas como sitios endocárdicos alternativos para el posicionamiento del electrodo en el ventrículo derecho. La estimulación septal representa una alternativa simple, práctica y sin costos adicionales y con potenciales beneficios en la reducción de los efectos deletéreos de la estimulación del ventrículo derecho. Entre tanto, ese sitio alternativo envuelve un grupo heterogéneo de pacientes y presenta resultados conflictivos en cuanto a su beneficio clínico a largo plazo. Este artículo hace una revisión de las evidencias científicas sobre los sitios alternativos de estimulación ventricular derecha, con énfasis en la seguridad del procedimiento, en la medida de los parámetros electrofisiológicos, en la evaluación de la función ventricular izquierda y en el control clínico de los pacientes.
Hospital de Clínicas da Universidade Federal do Triângulo Mineiro, Uberaba, MG - Brasil
La estimulación ventricular derecha convencional puede estar asociada a efectos deletéreos sobre la función cardíaca. La necesidad de una estimulación cardíaca artificial más fisiológica es, indiscutiblemente, uno de los puntos más importantes en el área de la electroterapia cardíaca. Los algoritmos de programación para la manutención de la conducción atrioventricular propia, la estimulación de sitios endocárdicos alternativos y la terapia de resincronización cardíaca son utilizados con el propósito de alcanzar este objetivo. La estimulación del haz de His y la estimulación septal han sido estudiadas como sitios endocárdicos alternativos para el posicionamiento del electrodo en el ventrículo derecho. La estimulación septal representa una alternativa simple, práctica y sin costos adicionales y con potenciales beneficios en la reducción de los efectos deletéreos de la estimulación del ventrículo derecho. Entre tanto, ese sitio alternativo envuelve un grupo heterogéneo de pacientes y presenta resultados conflictivos en cuanto a su beneficio clínico a largo plazo.
Este artículo hace una revisión de las evidencias científicas sobre los sitios alternativos de estimulación ventricular derecha, con énfasis en la seguridad del procedimiento, en la medida de los parámetros electrofisiológicos, en la evaluación de la función ventricular izquierda y en el control clínico de los pacientes.
En la era de la resincronización cardíaca, la terapia antibradicardia, por medio del implante de marcapasos definitivo convencional, aun representa el mayor número de procedimientos realizados en el área de la estimulación cardíaca artificial1. Desde el comienzo de la estimulación cardíaca endocárdica, en 19582, y durante más de 4 décadas, la prolongación de la vida a través de implante del electrodo en la región de la punta del ventrículo derecho, en función de la facilidad de acceso y menor riesgo de complicaciones, representó el objetivo terapéutico.
Desde la década de 1980, hay evidencias de los efectos deletéreos de la estimulación apical del ventrículo derecho (VD) a largo prazo3-6. En los últimos 12 años, varios estudios han sido realizados con el objetivo de buscar sitios alternativos para el implante del electrodo en la estimulación endocárdica del VD. Fueron evaluadas la región del haz de His7-12, la vía de salida del ventrículo derecho (VSVD)13-23 y la región septal media24-26.
La mayoría de los estudios incluyó un número pequeño de pacientes, sin randomización, y los criterios utilizados para definición del sitio de estimulación pueden haber llevado a la evaluación de grupos heterogéneos. En el mismo sentido, fueron utilizados métodos diferentes para la evaluación de la repercusión funcional de la estimulación cardíaca.
Siendo así, a pesar de la demostración de los efectos deletéreos de la estimulación apical del VD en pacientes y potenciales beneficios de los sitios alternativos, hay resultados conflictivos y aun no está definido el lugar de elección para el implante del electrodo ventricular derecho.
El objetivo de este artículo es discurrir sobre los sitios alternativos de estimulación cardíaca artificial en el contexto de la cardiología basada en evidencias.
El complejo estimulante cardíaco es resultante de un proceso de especialización celular y traduce el esfuerzo de millones de años en la evolución filogenética para la manutención de la vida. Naturalmente, la sustitución de componentes de ese sistema de conducción, con la manutención de sus propiedades, siempre constituyó un desafío colosal en el campo de la electroterapia cardíaca.
Desde los primeros estudios experimentales, las diferencias entre el estímulo artificial y la activación fisiológica no pasaron inadvertidas27,28. En 1924, Wiggers demostró que el estímulo artificial resulta en la reducción de la función de bomba en un estudio experimental en canes28.
La era de la estimulación cardíaca endocárdica se inicia en agosto de 1958, cuando Seymour Furman describió la técnica transvenosa de implante de marcapasos2. En octubre del mismo año, en Suecia, fue realizado el primer implante de marcapasos endocárdico definitivo29.
El acceso transvenoso comenzó a sustituir el acceso epicárdico en los implantes de marcapasos, permitiendo que los procedimientos fuesen realizados sin toracotomía y sin anestesia general. El posicionamiento del electrodo comenzó a ser realizado bajo visión radioscópica, con auxilio de la anatomía radiológica.
Durante más de 4 décadas, la región de la punta del ventrículo derecho (VD) fue utilizada en todo el mundo como sitio preferencial para el posicionamiento del electrodo ventricular30 (
Fue a partir de la década de 1980 que surgieron las primeras evidencias experimentales de los efectos deletéreos de la estimulación de la punta del VD3-6. En seguida, en la década de 1990, los primeros estudios clínicos de comparación de la posición convencional con sitios alternativos de estimulación fueron publicados y el sitio de elección en la estimulación ventricular derecha en los marcapasos convencionales aun no fue definido31.
El complejo QRS estrecho es fundamental para el rendimiento cardíaco y su ensanchamiento promueve prejuicio significativo de la función ventricular32-35. De forma general, cuanto más estrecho es el QRS, mejor es la función ventricular izquierda36.
A pesar de la seguridad del posicionamiento del electrodo ventricular en la punta del VD en la corrección de las bradiarritmias, observada a lo largo de décadas, los estudios de la repercusión funcional y seguimiento clínico comenzaron a evidenciar los efectos deletéreos de esta posición y señalaron la necesidad de reevaluación del sitio preferencial de estimulación endocárdica37-54. El desarrollo tecnológico aplicado en la fabricación de los electrodos representó un aliado fundamental en la búsqueda de posiciones alternativas, confiriendo seguridad al proceso de cambio.
La estimulación de la punta del ventrículo derecho promueve una inversión de la secuencia natural de activación eléctrica cardíaca, genera un bloqueo de rama izquierdo (BRI) artificial, con complejo QRS ensanchado, que es predictor de insuficiencia cardíaca en portadores de marcapasos definitivo55-57. Esas alteraciones promueven efectos adversos en la estructura y en la función ventricular (
En un análisis retrospectivo del estudio MOST (
El estudio DAVID (
Zhang et al58 demostraron que la estimulación de la punta del VD fue asociada al desarrollo de IC en 26% de los pacientes sometidos a implante de marcapasos por bloqueo AV adquirido, después de un seguimiento medio de 7,9 años.
El corazón estructuralmente normal, sin disfunción sistólica, puede hasta ser capaz de compensar esos efectos deletéreos51. Un estudio, incluyendo 268 pacientes con función sistólica normal (FE > 55%) y estimulación apical del VD por bloqueo AV total, mostró bajas tasas de remodelado ventricular (5,3%), en un seguimiento de 80,2 meses58. Ya en los pacientes con disfunción sistólica y insuficiencia cardíaca, puede haber el surgimiento de síntomas o la descompensación del cuadro de insuficiencia cardíaca, con la estimulación apical del ventrículo derecho51.
Con el objetivo de alcanzar una estimulación artificial más fisiológica, las estrategias para manutención de la conducción atrioventricular (AV) propia, cuando es posible, y los sitios alternativos de estimulación han sido estudiados54,59,60.
En América Latina, la importancia de la etiología chagásica, asociada a los implantes de marcapasos cardíaco, llevó a la necesidad de buscar un lugar alternativo para el posicionamiento del electrodo ventricular, teniéndose en vista algunas peculiaridades de la enfermedad. La región de la punta del ventrículo derecho en cardíacos chagásicos puede presentar adelgazamiento endocárdico en 20%-30% de los pacientes, además de la presencia de trombo intracavitario en un número significativo de los casos61.
En función de esas características, Kormann y Jatene62 describieron la posición subtricúspide (triángulo vértebro-costo-diafragmático) (
Las evidencias científicas en la era de la resincronización cardíaca, a partir de la década de 1990, llevaron a la introducción de la estimulación selectiva. El principio básico de tal técnica es buscar reproducir la secuencia natural de despolarización cardíaca, a través del posicionamiento del electrodo en las áreas más próximas posibles del sistema de conducción, aprovechando la compleja rede de distribución eléctrica natural54. En ese sentido, han sido evaluadas la estimulación del haz de His o para-His7-12 y la estimulación de la región endocárdica del ventrículo derecho más próxima del sistema de conducción, a lo largo de las porciones media y alta del septo interventricular13-26.
En la práctica clínica, durante los implantes de marcapasos definitivo, la ubicación anatómica del haz de His es de difícil reproductibilidad. No obstante esas cuestiones técnicas, hay relatos de la superioridad de la estimulación del haz de His en relación al grado de estrechamiento del complejo QRS estimulado y sobre la función sistólica, en comparación con la punta del VD9,11.
Por otro lado, el posicionamiento del electrodo ventricular derecho en las regiones media y alta del septo interventricular, con el auxilio de la anatomía radiológica y evaluación del trazado electrocardiográfico es simple y de fácil reproductibilidad (
Los criterios para obtención de la posición septal fueron estandarizados y descriptos, en 2004, por Lieberman et al65. La validación de la posición septal depende principalmente de la incidencia radioscópica en oblicua anterior izquierda (OAI), en la cual el electrodo ventricular está vuelto hacia la columna, en una dirección opuesta a la pared libre del ventrículo derecho.
Hay otros parámetros radiológicos utilizados para definición de las posiciones septal media y alta32 (
Además de los criterios radiológicos, algunos cuidados deben ser tomados para utilización de la posición septal15,66:
• Mapeo del septo con la búsqueda exhaustiva del complejo QRS más estrecho (siempre menor que 150 ms).
• Obtención de complejos QRS presentando eje eléctrico con variación inferior la 30º del eje eléctrico basal del paciente.
• Umbral menor que un volt, para garantizar la estimulación de la parte muscular del septo.
No obstante los criterios radiológicos y electrocardiográficos para obtención de la posición septal, hay la posibilidad de estimulación de la pared libre del ventrículo derecho, considerada una de las principales limitaciones de la técnica67. Hay también la dificultad de delimitación de las porciones alta, media y baja del septo. Tales características contribuyen para transformar la posición septal en un grupo heterogéneo que engloba diferentes lugares de estimulación del VD y traduce la necesidad de estandarización del método68,69.
Evaluación de la repercusión funcional de los sitios alternativos de estimulación ventricular derecha (
En la década de 1990, surgieron los primeros estudios clínicos para comparación entre los diferentes sitios de estimulación ventricular derecha13,70. Blanc et al70 evaluaron los efectos hemodinámicas agudos en 27 portadores de insuficiencia cardíaca congestiva (ICC). No fueron observadas diferencias entre la estimulación de la VSVD y la estimulación apical a través del análisis de la presión capilar pulmonar y presión sistólica.
Otro estudio envolviendo 14 pacientes en la fase aguda del implante de marcapasos doble cámara por bloqueo AV total fue realizado por Schwaab et al66. El septo fue cuidadosamente mapeado y el electrodo posicionado en el lugar que generó el complejo QRS más estrecho. La reducción del tiempo del QRS se correlacionó con la homogeneización de la contracción ventricular izquierda y la mejora de la función sistólica. Fueron obtenidos resultados semejantes por Mera et al15 en 12 pacientes sometidos a implante de marcapasos unicameral, después de ablación de la junción AV. En ese segundo relato, fueron observados valores de fracción de eyección del ventrículo izquierdo (FEVI), en reposo, mayores en la estimulación septal en comparación con la estimulación apical del VD.
Una mejora significativa de la FEVI fue relatada por Deshmukh et al8 en 12 pacientes sometidos a implante de marcapasos con la estimulación del haz de His. Tales pacientes presentaban complejos QRS estrechos, fibrilación atrial (FA) crónica y reducción de la FEVI (< 40%).
Tse et al71 demostraron que la estimulación de la región de la VSVD no provoca los mismos efectos deletéreos de reducción en la FEVI ni los defectos de perfusión en comparación con la estimulación de la punta del VD.
Victor et al72 publicaron un estudio prospectivo, randomizado, con
Cai et al73 demostraron que la estimulación de la VSVD y del haz de His, además de proporcionar complejos QRS más estrechos, mostraron mejores índices de sincronismo mecánico evaluado por el ecocardiograma, en comparación con la estimulación apical.
En 2008, Erdoğan et al22 demostraron que la estimulación de la VSVD es segura y presenta parámetros electrofisiológicos comparables con la estimulación convencional de la punta del VD a largo plazo.
Vanério et al20 evaluaron retrospectivamente 150 pacientes sometidos a implante de marcapasos definitivo, con edad media de 72 ± 7 años. Los pacientes fueron divididos en dos grupos: estimulación de la punta (95) y de la vía de salida del VD (55). El seguimiento medio de los pacientes fue de 3,4 ± 2 años, entre 1999-2004. El análisis multivariado mostró que la estimulación de la VSVD y la fracción de eyección del VI (FEVI) se correlacionaron de forma independiente con la sobrevida (p = 0,006 y p = 0,003, respectivamente). La mortalidad con la estimulación de la VSVD fue 37,3% menor (
Por otro lado, Ten Cate et al21 demostraron que tanto la estimulación de la punta cuanto la estimulación de la VSVD agudamente presentan disincronía mecánica al ecocardiograma (eco) en pacientes con función sistólica normal. De forma similar, fueron observadas alteraciones en los parámetros ecocardiográficos indicadores de disincronía mecánica en todos los sitios de estimulación unifocal evaluados (punta, VSVD y región septal media) en un estudio presentado en la reunión del
Kypta et al75 condujeron un estudio prospectivo y randomizado para comparación de los efectos de la estimulación septal y de la punta del VD sobre la función cardíaca. Fueron evaluados 98 pacientes, con un seguimiento de 18 meses, a través de la evaluación clínica, dosaje de péptido natriurético cerebral (BNP), evaluación de la capacidad funcional y de la FEVI. No fueron observadas diferencias significativas en los parámetros evaluados entre los dos grupos. La conclusión del estudio fue que la estimulación septal no es superior a la estimulación apical en portadores de bloqueo atrioventricular sometidos a implante de marcapasos definitivo en una población no seleccionada75.
Ng et al69 publicaron un estudio longitudinal, prospectivo, para evaluación del beneficio de la estimulación septal a largo plazo. Fueron incluidos 55 pacientes y la media de control fue de 436 días para la posición septal y 2.398 días para los pacientes con electrodo en la punta del VD. Fueron evaluados los parámetros ecocardiográficos de las dimensiones de las cámaras izquierdas y la FEVI, además de medidas de disincronía ventricular, así como la duración del QRS. La duración media del QRS fue mayor en los pacientes con electrodo en la punta del VD (p < 0,001). Fue observado que los criterios electrocardiográficos y radiológicos utilizados para el implante septal resultan en un grupo heterogéneo, con diferentes lugares de estimulación. El estudio concluyó que la estimulación septal fue asociada a una peor función sistólica y con un mayor grado de disincronía en relación a la punta del VD69.
Los 4 últimos recientes relatos21,69,74,75, asociados a la descripción de Victor et al72, sugieren que, no obstante la proximidad del estímulo eléctrico artificial en relación al haz de His, la estimulación unifocal no es capaz de sustituir a la altura la activación natural a través de las múltiples ramificaciones de las fibras especializadas de Purkinje. Otro aspecto interesante es que representan evidencias conflictivas en cuanto al real beneficio de la posición septal mostrado en otros estudios (
En función del gran número de pacientes controlados con éxito en la corrección de las bradiarritmias, algunos centros permanecen fieles a la punta del VD y a la región subtricúspide, principalmente en los pacientes sin cardiopatía estructural, con función sistólica normal y en los casos en que es posible minimizar la estimulación en el canal ventricular76. En ese sentido, aun hay estudios siendo realizados utilizando el implante en la punta del VD en todos los pacientes77,78. Esa cuestión señala la necesidad de comprobar el real beneficio de la estimulación septal en el contexto de la medicina basada en evidencias.
Otro aspecto a ser considerado es que los estudios para evaluación de los sitios alternativos de estimulación del ventricular derecho englobaron todas las etiologías relacionadas al implante de marcapasos y hay pocos relatos sobre la estimulación septal en portadores de enfermedad de Chagas27,79.
Finalmente, con el objetivo de tratar de responder definitivamente a la cuestión de la superioridad de la posición septal en relación a la punta del VD, están siendo realizados tres estudios clínicos multicéntricos, prospectivos, randomizados y ciegos (OPTIMIZE RV, PROTECT Y RASP)32. En total, están envueltos 58 centros, con una estimativa de 800 pacientes. El desenlace primario es la evaluación de la fracción de eyección a través de la ecocardiografía y de la ventriculografía radioisotópica. Los objetivos secundarios incluyen eventos clínicos, test de caminata de 6 minutos, dosaje de BNP y medidas ecocardiográficas de las cámaras izquierdas. El tiempo de seguimiento de los pacientes es de hasta 36 meses.
Durante cerca de 40 años, desde la aparición de la estimulación cardíaca artificial, la punta del ventrículo derecho fue considerada como lugar preferencial para el implante del electrodo ventricular en los marcapasos convencionales. Es relativamente reciente la preocupación con la evaluación de los prejuicios causados por el bloqueo de rama izquierdo iatrogénico producido por la estimulación del ápice del ventrículo derecho en los marcapasos cardíacos convencionales.
A pesar de los datos resultantes de estudios experimentales y clínicos, los efectos deletéreos asociados a la estimulación apical del ventrículo derecho dependen de la interacción entre factores específicos de cada paciente (ritmo atrial de base, conducción atrioventricular e intraventricular intrínseca, FEVI y de la miocardiopatía de base). Además de esos, hay condiciones relacionadas a la estimulación artificial, como el modo de programación, duración del complejo QRS estimulado, porcentaje y duración de la estimulación artificial en el canal ventricular.
Desde 1997, han sido estudiadas alternativas a la posición de la punta del VD, teniendo como base racional la búsqueda de una despolarización más fisiológica, consecuencia del estímulo unifocal artificial57. Entre tanto, en función del pequeño número de pacientes evaluados, de la ausencia de randomización en algunas publicaciones, dificultad de estandarización de los criterios para definición de los sitios alternativos y diferentes métodos de evaluación de la repercusión sobre la función cardíaca, hay importantes limitaciones en los estudios realizados.
La estimulación del haz de His presenta dificultades técnicas que impidieron su aplicación práctica68. Los criterios electrocardiográficos y radiológicos utilizados para el implante septal no son tan precisos y resultan en un grupo heterogéneo de diferentes lugares de estimulación69. Para volver la cuestión aun más complexa, el estrechamiento del complejo QRS en la posición septal, en comparación con la punta del VD, no correspondió a la mejora de parámetros clínicos, funcionales y ecocardiográficos en el seguimiento de los pacientes en algunos estudios75.
Otro aspecto a ser definido es si los pacientes con disfunción sistólica no deberían ser tratados con resincronización cardíaca, teniéndose en vista las limitaciones de la estimulación unifocal del ventrículo derecho75.
A pesar de todos los avances de la electroterapia cardíaca en los últimos 50 años, la estimulación artificial del ventrículo derecho aun no es capaz de sustituir a la altura la activación natural a través de las fibras especializadas del sistema His-Purkinje. Esa limitación puede ser prejudicial para la función cardíaca, principalmente en los pacientes con disfunción sistólica, y justifica la búsqueda intensiva de estrategias para minimizar ese efecto deletéreo.
Existen relatos de la seguridad y potenciales beneficios de los sitios alternativos de estimulación ventricular derecha sobre la función cardíaca. Entretanto, el sitio endocárdico más estudiado, la posición septal, engloba un grupo heterogéneo de diferentes lugares de estimulación y hay solamente una modesta concordancia entre los criterios para su obtención. De esa forma, aun hay necesidad de aguardar los resultados de estudios prospectivos, envolviendo un número significativo de pacientes, incluyendo todas las etiologías asociadas al implante de marcapasos cardíaco y con un control a largo plazo, para la definición del sitio selectivo de elección para la estimulación unifocal del ventrículo derecho.
Declaro no haber conflicto de intereses pertinentes.
El presente estudio no tuvo fuentes de financiamiento externas.
Este artículo es parte de tesis de Doctorado de Otaviano da Silva Júnior por la
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Otaviano da Silva Júnior Rua Constituição, 730 - Abadia 38081-300 - Uberaba, MG - Brasil E-mail:
Artículo recibido en 21/10/09; revisado recibido en 26/10/09; aceptado en 30/11/09.
The conventional right ventricular stimulation can be associated with deleterious effects on cardiac function. The need for a more physiological artificial cardiac stimulation is undoubtedly one of the most important points in the area of cardiac electrotherapy. The programming algorithms for the maintenance of adequate atrioventricular conduction, the stimulation of alternative endocardial sites and the cardiac resynchronization therapy are used with the objective of attaining these goals. The stimulation of the bundle of His and the septal stimulation have been studied as alternative endocardial sites for the positioning of the electrode on the right ventricle. The septal stimulation represents a simple and practical alternative, with no additional costs involved and with potential benefits in decreasing the deleterious effects of the right ventricular stimulation. However, this alternative site involves a heterogeneous group of patients and presents conflicting results regarding its long-term clinical benefit. This article reviews the scientific evidence on the alternative sites for right ventricular stimulation, with emphasis on the safety of the procedure, the measurement of the electrophysiological parameters, assessment of the left ventricular function and the clinical follow-up of patients.
Hospital de Clínicas da Universidade Federal do Triângulo Mineiro, Uberaba, MG - Brazil
The conventional right ventricular stimulation can be associated with deleterious effects on cardiac function. The need for a more physiological artificial cardiac stimulation is undoubtedly one of the most important points in the area of cardiac electrotherapy. The programming algorithms for the maintenance of adequate atrioventricular conduction, the stimulation of alternative endocardial sites and the cardiac resynchronization therapy are used with the objective of attaining these goals. The stimulation of the bundle of His and the septal stimulation have been studied as alternative endocardial sites for the positioning of the electrode on the right ventricle. The septal stimulation represents a simple and practical alternative, with no additional costs involved and with potential benefits in decreasing the deleterious effects of the right ventricular stimulation.
However, this alternative site involves a heterogeneous group of patients and presents conflicting results regarding its long-term clinical benefit.
This article reviews the scientific evidence on the alternative sites for right ventricular stimulation, with emphasis on the safety of the procedure, the measurement of the electrophysiological parameters, assessment of the left ventricular function and the clinical follow-up of patients.
At the age of cardiac resynchronization, the anti-bradycardia therapy, through the implant of conventional pacemaker, still represents the largest number of procedures carried out in the area of artificial cardiac stimulation1. Since the beginning of the endocardial cardiac stimulation in 19582 and for more than 4 decades, the prolonging of life by implanting an electrode in the right ventricle apex, due to its accessibility and lower risk of complications, has represented the therapeutic scope.
Since the 1980s, there has been evidence of the deleterious effects of the long-term apical stimulation of the right ventricle (RV)3-6. In the last 12 years, several studies have been carried out with the objective of finding alternative sites for the implant of electrodes in RV endocardial stimulation. The region of the bundle of His7-12, the right ventricular outflow tract (RVOT)13-23 and the mid-septal region24-26 have been assessed.
Most studies involved a small sample size, without randomization, and the criteria used to define the stimulation site might have led to the assessment of heterogeneous groups. Likewise, different methods have been used to evaluate the functional outcome of cardiac stimulation.
Therefore, in spite of the demonstration of the deleterious effects of the RV apical stimulation and potential benefits of the alternative sites, conflicting results have been reported and the site of choice for the implant of the right ventricular electrode is yet to be defined.
The objective of this study is to analyze the alternative sites for artificial cardiac stimulation in the context of evidence-based cardiology.
The heart-stimulating complex results from a process of cell specialization and reflects the efforts of millions of years in phylogenetic evolution for the maintenance of life.
Naturally, the substitution of components of this conduction system, with the maintenance of its properties, has always constituted a huge challenge in the field of cardiac electrotherapy.
Ever since the first experimental studies, the differences between the artificial stimulation and the physiological activation have not gone unnoticed27,28. In 1924, Wiggers demonstrated that the artificial stimulation results in a decreased pumping function, in an experimental dog model28.
The age of cardiac endocardial stimulation started in August 1958, when Seymour Furman described the transvenous pacemaker implant technique2. In October of the same year, in Sweden, the first definitive endocardial pacemaker implant was performed29.
The transvenous access started to substitute the epicardial access in pacemaker implants, allowing the procedures to be carried out without thoracotomy and general anesthesia. The positioning of the electrode started to be carried out under radioscopic guidance, with the help of the radiological anatomy.
For more than 4 decades, the apex of the right ventricle (RV) was used worldwide as the preferential site for the positioning of the ventricular electrode30 (
After the 1980s, the first experimental evidence on the deleterious effects of the apex stimulation of the RV appeared3-6. Subsequently, in the 1990s, the first clinical studies comparing the conventional position with alternative sites of stimulation were published and the site of choice for RV stimulation in the conventional pacemakers has yet to be defined31.
The narrow QRS complex is crucial for the cardiac function and its enlargement causes significant damage to the left ventricular function32-35. In general, the narrower the QRS complex, the better the left ventricular function36.
In spite of the safety of positioning the ventricular electrode in the apex of the RV for the correction of bradyarrhythmias, observed along the decades, the studies on the functional outcome and clinical follow-up started to demonstrate the deleterious effects of this positioning and indicated the need to reassess the preferential site for endocardial stimulation37-54. The technological development applied to the manufacturing of the electrodes represented a vital ally in the search for alternative positions, bringing safety to the process of change.
The stimulation of the apex of the right ventricle promotes an inversion of the natural sequence of cardiac electrical activation, generates an artificial left bundle branch block (LBBB), with an enlarged QRS complex, which is a predictor of heart failure in individuals with definitive pacemakers55-57. These alterations promote adverse effects on the ventricular structure and function (
In a retrospective analysis of the MOST (Mode Selection Trial) study, it was demonstrated that the risk of hospitalization due to HF and AF is directly associated with the cumulative percentage of stimulation in the RV apex44.
The DAVID (The Dual Chamber and VVI Implantable Defibrillator) trial was unexpectedly discontinued due to the increase in HF and mortality in the group with a predominance of ventricular stimulation (DDDR mode at 70 bpm). In the control group, the ventricular stimulation was maximal, as the pacemaker was programmed at VVI, with a frequency of 40 ppm. Thus, the deleterious effect of the unifocal ventricular stimulation was demonstrated41,47. The analysis of the MADIT II study showed a correlation between the level of stimulation of the RV and HF, ventricular arrhythmias and mortality49.
Zhang et al58 demonstrated that the RV apex stimulation was associated with the development of HF in 26% of the patients submitted to pacemaker implant due to acquired AV block, after a mean follow-up of 7.9 years.
The structurally normal heart, without systolic dysfunction, can even be capable of compensating these deleterious effects51. A study of 268 patients with normal systolic function (EF > 55%) and apical stimulation of the RV due to total AV block, showed low rates of ventricular remodeling (5.3%), during a follow-up period of 80.2 months58. In patients with systolic dysfunction and heart failure, symptoms can appear, as well as heart failure decompensation, with the apical stimulation of the right ventricle51.
With the objective of attaining a more physiological stimulation, the strategies for the maintenance of adequate atrioventricular (AV) conduction, when possible, as well as the alternative sites for stimulation, have been studied54,59,60.
In Latin America, the importance of the Chagasic etiology, associated with the implant of pacemakers has led to the necessity to find an alternative site for the positioning of the ventricular electrode, considering some characteristics of the disease. The right ventricular apex in Chagasic patients can present an endocardial thinning in 20-30% of the patients, in addition to the presence of intracavitary thrombus in a significant number of cases61.
Due to these characteristics, Kormann and Jatene62 described the subtricuspid position (vertebral-costal-diaphragmatic triangle) (
The scientific evidence at the age of cardiac resynchronization, from 1990 on, led to the introduction of selective stimulation. The basic principle of this technique is to try to reproduce the natural sequence of cardiac depolarization, through the positioning of the electrode in the areas that are closest to the conduction system, using the complex natural electrical distribution network54. In this sense, the stimulation of the bundle of His or para-His7-12 and the stimulation of the RV endocardial region closest to the conduction system, along the middle and upper portions of the interventricular septum have been assessed13-26.
In clinical practice, during the implants of definitive pacemakers, the anatomical location of the bundle of His is difficult to reproduce. In spite of these technical questions, there have been reports on the superiority of the stimulation of the bundle of His in relation to the degree of narrowing of the stimulated QRS complex and the systolic function, when compared to the RV apex9,11
On the other hand, the positioning of the right ventricular electrode in the middle and upper regions of the interventricular septum, with the help of the radiological anatomy and the assessment of the electrocardiographic tracing, is simple and easy to reproduce (
The criteria to obtain the septal position were standardized and described in 2004 by Lieberman et al65. The validation of the septal position depends mainly on the radioscopic incidence at the left anterior oblique (LAO) view, in which the ventricular electrode is turned to the column, in an opposite direction to the free wall of the right ventricle.
There are other radiological parameters used to define the middle and upper32 septal positions (
In addition to the radiological criteria, some caution must be exercised when using the septal position15,66:
• Mapping of the septum, exhaustively seeking the narrowest QRS complex (always < 150 ms);
• Obtaining QRS complexes that present an electrical axis with a variation < 30º from the patient's basal electrical axis.
• Threshold < 1 volt, to guarantee the stimulation of the septum's muscular portion.
In spite of the radiological and electrocardiographic criteria to obtain the septal position, there is always the possibility of stimulating the RV free wall, considered one of the main limitations of the technique67. There is also the difficulty to define the upper, middle and lower portions of the septum. Such characteristics contribute to transform the septal position into a heterogeneous group that encompasses different sites for RV stimulation and translates the need to standardize the method68,69.
Functional outcome assessment of the alternative sites for RV stimulation (
The first clinical trials comparing the different sites for RV stimulation appeared in the 1990s13,70. Blanc et al70 evaluated the acute hemodynamic effects in 27 individuals with congestive heart failure (CHF). No differences were observed between the stimulation of the RVOT and the apical stimulation through the analysis of the pulmonary capillary pressure and systolic pressure.
Another study of 14 patients in the acute phase of dual-chamber pacemaker implant due to total AV block was carried out by Schwaab et al66. The septum was carefully mapped and the electrode was positioned at the site that generated the narrowest QRS complex. The QRS duration decrease was correlated with the homogenization of the left ventricular contraction and improvement in the systolic function. Similar results were obtained by Mera et al15 in 12 patients submitted to a single-chamber pacemaker implant, after ablation of the AV junction. This second study showed left ventricular ejection fraction (LVEF) values at rest that were higher at the septal stimulation, when compared to the RV apical stimulation.
A significant improvement in LVEF was reported by Deshmukh et al8 in 12 patients submitted to a pacemaker implant with the stimulation of the bundle of His. These patients presented narrow QRS complexes, chronic atrial fibrillation (AF) and decreased LVEF (<40%).
Tse et al71 demonstrated that the stimulation of the RVOT region does result in the the same deleterious effects of LVEF decrease or the perfusion defects, in comparison with the stimulation of RV apex.
Victor et al72 published a prospective, randomized study with a crossover every three months, to evaluate the quality of life and the systolic function in 103 patients submitted to definitive pacemaker implant. These patients presented CHF, LV systolic dysfunction (LVEF
Cai et al73 demonstrated that the stimulation of the RVOT and the bundle of His, in addition to yielding narrower QRS complexes, showed better indices of mechanical synchronization, evaluated by the echocardiogram, when compared to the apical stimulation.
In 2008, Erdoğan et al22 demonstrated that the stimulation of the RVOT is safe and presents electrophysiological parameters comparable to those obtained with the long-term conventional RV apex stimulation.
Vanerio et al20 retrospectively evaluated 150 patients, with a mean age of 72 ± 7 years, submitted to definitive pacemaker implant. The patients were divided in two groups: apex stimulation (95) and RVOT stimulation (55). The mean follow-up of the patients was 3.4 ± 2 years, between 1999 and 2004. The multivariate analysis showed that the stimulation of the RVOT and the LVEF were independently correlated with survival (p = 0.006 and p = 0.003, respectively). The mortality with the RVOT stimulation was 37.3% lower (long-rank = 0.02). The authors emphasized the need to carry out randomized prospective studies with a larger sample size, to confirm these findings20.
On the other hand, Ten Cate et al21 demonstrated that both the apex and the RVOT stimulation acutely presented mechanical dyssynchrony at the echocardiogram (echo) in patients with normal systolic function. Similarly, alterations in the echocardiographic parameters were observed, indicating mechanical dyssynchrony in all sites of unifocal stimulation evaluated (apex, RVOT and middle septal region) in a study presented at the meeting of the Heart Rhythm74.
Kypta et al75 carried out a prospective and randomized study to compare the effects of the RV septal and apex stimulation on cardiac function. A total of 98 patients were assessed, with a follow-up of 18 months, through clinical evaluation, brain natriuretic peptide (BNP) levels, functional capacity and LVEF assessment. No significant differences were observed between the two groups regarding the evaluated parameters. The conclusion of the study was that the septal stimulation is not superior to the apical stimulation in individuals with atrioventricular block submitted to definitive pacemaker implant among a non-selected population75.
Ng et al69 carried out a longitudinal prospective study to evaluate the benefits of long-term septal stimulation. A total of 55 patients were studied and the mean follow-up period was 436 days for the septal position and 2,398 days for the electrode positioned at the RV apex. The echocardiographic parameters of the dimensions of the left chambers and the LVEF were evaluated, as well as the measurements of ventricular dyssynchrony and the QRS duration. The mean QRS duration was shorter in the patients with an electrode positioned at the RV apex (p < 0.001). It was observed that the electrocardiographic and radiological criteria used for the septal implant resulted in a heterogeneous group, with different sites of stimulation. The study concluded that the septal stimulation was associated with a poorer systolic function and a higher degree of dyssynchrony in relation to the RV apex stimulation69.
The four most recent reports21,69,74,75, associated with the description by Victor et al72, suggest that, in spite of the closeness of the artificial electrical stimulation in relation to the bundle of His, the unifocal stimulation is not capable of fully substituting the natural activation through multiple ramifications of the specialized Purkinje fibers. Another interesting aspect is that they represent conflicting evidence regarding the real benefit of the septal position demonstrated in other studies (
Considering the large number of patients that have been successfully followed in the correction of bradyarrhythmias, some centers remain faithful to the RV apex and the subtricuspid region, mainly in patients without structural cardiopathy, with normal systolic function and in cases where it is possible to minimize the stimulation in the ventricular channel76. In this sense, some ongoing studies are using the implant in the RV apex for all patients77,78. This question shows the need to prove the real benefit of septal stimulation in the context of evidence-based Medicine.
Another aspect to considered is that the studies carried out to evaluate alternative sites for RV stimulation encompassed all etiologies related to pacemaker implant and there have been few reports on the septal stimulation in individuals with Chagas disease27,79.
Finally, in an attempt to provide a definitive answer to the question of the superiority of the septal position when compared to the RV apex, three multicenter, prospective, randomized and blind clinical trials are being carried out (OPTIMIZE RV, PROTECT and RASP)32. In total, 58 centers are involved in the study, with an estimated sample size of 800 patients. The primary outcome is the assessment of the ejection fraction through the echocardiography and radioisotope ventriculography. The secondary objectives include clinical events, 6-minute walking test, BNP measurement and echocardiographic measurements of the left chamber. The time of follow-up of the patients is up to 36 months.
During approximately 40 years, since the start of the artificial cardiac stimulation, the RV apex was considered the preferential site for the implant of the ventricular electrode in conventional pacemakers. The concerns regarding the assessment of the damages caused by the iatrogenic left bundle-branch block produced by the stimulation of the RV apex in conventional cardiac pacemakers are relatively recent.
In spite of the data obtained with the experimental and clinical studies, the deleterious effects associated with the apical stimulation of the RV depend on the interaction between specific factors of each patient (basal atrial rhythm, inherent atrioventricular and intraventricular conduction, LVEF and underlying cardiomyopathy). Additionally, there are conditions related to the artificial stimulation, such as programming mode, duration of the stimulated QRS complex, percentage and duration of the artificial stimulation in the ventricular channel.
Since 1997, alternative sites to the RV apex have been studied, based on the rational search for a more physiological depolarization, caused by the artificial unifocal stimulation57.
However, due to the small number of assessed patients, the lack of randomization in some studies, difficulty to standardize the criteria to define the alternative sites and different methods for the assessment of the outcome on cardiac function, there are important limitations in the performed studies.
The stimulation of the bundle of His presents technical difficulties that prevent its practical use68. The electrocardiographic and radiological criteria used for the septal implant are not so accurate and result in a heterogeneous group of different stimulation sites69. To make the question even more complex, the narrowing of the QRS complex in the septal position, when compared to the RV apex stimulation, did not correspond to the improvement in clinical, functional and echocardiographic parameters during the follow-up of the patients in some studies75.
Another aspect to be defined is whether patients with systolic dysfunction should not be treated with cardiac resynchronization, considering the limitations of the RV unifocal stimulation75.
In spite of all the advancements in cardiac electrotherapy in the last 50 years, the RV artificial stimulation is still not capable of fully substituting the natural activation through the specialized fibers of the His-Purkinje system. This limitation can be deleterious to the cardiac function, mainly in patients with systolic dysfunction, and justifies the intensive search for strategies to minimize these deleterious effects.
There have been reports on the safety and potential benefits of alternative sites for right ventricular stimulation on the cardiac function. However, the most frequently studied endocardial site, the septal position, encompasses a heterogeneous group of different stimulation sites and there is only a slight agreement regarding the criteria for obtaining it. Therefore, it is still necessary to wait for the results of prospective studies, involving a significant number of patients, including all the etiologies associated to the implant of cardiac pacemaker and with a long-term follow-up, to define the selective site of choice for the unifocal stimulation of the right ventricle.
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
There were no external funding sources for this study.
This article is part of the thesis of doctoral submitted by Otaviano da Silva Júnior, from Universidade Federal do Triângulo Mineiro.
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Otaviano da Silva Júnior Rua Constituição, 730 - Abadia 38081-300 - Uberaba, MG - Brazil E-mail:
Manuscript received October 21, 2009; revised manuscript received October 26, 2009; accepted November 30, 2009.