Strahlenbelastung und Strahlenreduktionsmaßnahmen bei der Implantation von Herzschrittmachern und Defibrillatoren

Abstract

Einleitung: Die konventionelle Implantation von kardialen Rhythmusimplantaten, die eine wichtige Therapiesäule in der Behandlung von Herzrhythmusstörungen sowie der fortgeschrittenen Herzinsuffizienz darstellen, erfolgt mittels Fluoroskopie, welche die Visualisierung der Sondenlage im Körper des Patienten durch Röntgenstrahlung ermöglicht. Dies bedeutet eine Strahlenexposition für den Patienten und das Personal, welche kurz- und langfristig zur Entstehung von deterministischen oder stochastischen Strahlenschäden beitragen kann. Eine Strahlenreduktion reduziert die Bildqualität, sodass ein Kompromiss zwischen ausreichender Sondendarstellung und tolerierter Strahlenexposition gefunden werden muss. Das Dosis-Flächen-Produkt wird hierbei als wichtiger Marker der Strahlenexposition dokumentiert. Eine ständige Suche nach Möglichkeiten der Strahlenreduktion bei medizinischen Eingriffen ist unerlässlich und hat neben einer nachweisbaren Strahlenreduktion auch die Sicherheit der eingeführten Strahlenreduktionsmaßnahmen für den Patienten als Ziel. Methodik: Am Campus Virchow Klinikum der Charité Universitätsmedizin Berlin wurden die Daten von 584 Patienten, die im Zeitraum von 2011 bis 2015 eine Implantation oder Revision eines kardialen Rhythmusimplantates erhielten, retrospektiv ausgewertet. Gemeinsam mit dem Hersteller wurde mit dem Ziel der Strahlenreduktion ein Dosisreduktionsprotokoll konzipiert, welches u.a. eine reduzierte Bildrate, veränderte Bildverarbeitung und Belichtungseinstellungen umfasste. Dazu gehörten auch die Optimierung von Parametern wie der Detektordosis, des Fokus, der Aufnahmezeit sowie die Einführung zusätzlicher Kupferfilter. Das Dosis-Flächen-Produkt, die Durchleuchtungszeit, Eingriffsdauer, Komplikations- und Erfolgsrate der Patienten, deren Eingriff unter Einsatz des Dosisreduktionsprotokolles erfolgte, wurden mit den Daten der Patienten verglichen, welche die Implantation unter bis dahin angewandten Einstellungen erhielten. Ergebnisse: Durch die Einführung des Dosisreduktionsprotokolles erfolgte die Reduktion des durchschnittlichen Dosis-Flächen-Produktes von 3792 ± 5026 cGycm2 auf 1372 ± 2659 cGycm2 (p<0,001) bzw. um 64%. Die statistisch signifikante Reduktion des Dosis-Flächen-Produktes konnte in einer nach unterschiedlichen Eingriffsarten aufgeteilten Analyse bestätigt werden. Die durchschnittliche Durchleuchtungsdauer wies zwischen den Gruppen keinen statistisch signifikanten Unterschied auf (13,47 ± 14,09 min vs. 13,18 ± 15,5 min; p=0,4). Die Komplikations- und Erfolgsrate zeigte keinen signifikanten Unterschied zwischen den Gruppen. Dies galt auch für die Klassifizierung in Major- und Minor-Komplikationen. Die postoperative Hospitalisierungsrate sowie Re-Operationsrate unterschieden sich nicht in signifikantem Maße zwischen den Gruppen. Patienten mit einem Body-Mass-Index von >30 kg/m2 zeigten mit 68% die größte Reduktion des Dosis-Flächen-Produktes (5871,09 ± 6470,09 cGycm2 vs. 1886,48 ± 288,84 cGycm2; p<0,001). Schlussfolgerung: Die Einführung des Dosisreduktionsprotokolls für kardiale Rhythmusimplantationen führte zu einer signifikanten Reduktion des Dosis-Flächen-Produktes, ohne die Durchleuchtungs- und Eingriffsdauer sowie die Komplikations-, Erfolgs-, Hospitalisierungs- und Re-Operationsrate signifikant zu erhöhen, sodass es als sichere, kostenarme und effektive Methode zur Strahlenexposition eingesetzt werden könnte.

Introduction Cardiac implantable electronic devices (CIED) are well-established treatment options for patients with arrhythmias and heart failure. The lead visualization and placement in conventional CIED implantations requires the use of fluoroscopy, a real-time X-Ray imaging technique that carries the possibility of radiation damage such as deterministic or stochastic radiation effects for patients, operators and their assisting personnel. The dose area product (DAP) is a widely used quality tool for the assessment of radiation risks. A dose reduction during an implantation leads to a decreased image quality while an increase is limited by the amount of tolerated radiation risks. Therefore, the assessment of practical ways to reduce radiation exposure such as the use of a dose reduction protocol (DRP) are essential in order to maintain the positive outcomes for medical procedures Methods: A single-center retrospective data analysis of 584 patients who underwent a CIED implantation or revision between 2011 and 2015 was performed. The data pool was divided into implantations that were performed before and after the introduction of a novel DRP that consisted of a reduced framerate, improved image processing and exposure system settings and further involved an optimization of the detector dose, focal spot size, pulse width and filter settings. The DAP, fluoroscopy time, complication and success rates as well as revision and rehospitalization rates were compared between the two groups. Results: An overall reduction of the mean DAP by 64% (3792 ± 5026 cGycm2 vs. 1372 ± 2659 cGycm2; p<0,001) was shown after the implementation of the new DRP. A significant reduction of the DAP for all types of CIED implantations was confirmed by a subgroup analysis. The reduction did not lead to prolonged fluoroscopy times (13,47 ± 14,09 min vs. 13,18 ± 15,5 min; p=0,4). The success and complication rates including major and minor complications did not show significant changes between the two groups. The postoperative rehospitalization and revision rate showed no significant change. Patients with a body mass index higher than 30 kg/m2 showed the highest DAP reduction by achieving a decrease of 68% (5871,09 ± 6470,09 cGycm2 vs. 1886,48 ± 288,84 cGycm2; p<0,001).

Conclusion: The introduction of a novel DRP led to a significant decrease in the DAP in CIED implantations without increasing the procedure and fluoroscopy times or complication, success, rehospitalization and revision rates. The DRP therefore qualifies as a safe, inexpensive and effective method for the reduction in radiation exposure in CIED implantations.