Automatisierte externe Defibrillatoren (AEDs) sind zum Standard für die Notfallbehandlung von plötzlichem Herzstillstand geworden. Diese Geräte haben das Potenzial, das Leben eines Patienten zu retten, indem sie elektrische Schocks an das Herz abgeben, die es von einem tödlichen Rhythmus zurück in den normalen Sinusrhythmus zwingen, wenn es sein Schlagmuster neu startet. Dieser Vorgang wird als Defibrillation bezeichnet. Es gibt zwei gängige Ansätze zur Defibrillation, die als monophasische Defibrillation und biphasische Defibrillation bezeichnet werden.

Monophasische Defibrillation

Die monophasische Defibrillation wird durch einen monophasischen AED verabreicht. Monophasische AEDs sind Geräte, die einen Schock in einer einzigen Richtung von einer Elektrode auf einer Seite der Brust des Patienten zu einer zweiten Elektrode auf der anderen Seite senden. Diese Technologie ist als monophasische Wellenform-Defibrillation bekannt und wird seit der Erfindung von AEDs verwendet. Das Bild zeigt den Weg, den ein monophasischer AED-Schock während der Defibrillation zurücklegt.

Biphasische Defibrillation

Im Laufe der Zeit wurden monophasische AEDs durch biphasische AEDs ersetzt. Biphasische AEDs verwenden einen bidirektionalen Stromfluss und einen weniger starken Schock als monophasische Defibrillatoren. Die Technologie wurde von automatischen implantierbaren Kardioverter-Defibrillatoren oder ICDs übernommen. Dieser bidirektionale Stromfluss wird als biphasische Defibrillation bezeichnet. Diese Art von Schockabgabesystem bietet viele Vorteile, wie bei den meisten technologischen Fortschritten zu erwarten ist.

Geschichte der Defibrillation

Um diese AED-Technologien vollständig zu verstehen, ist es wichtig, die Konzepte dahinter und die Geschichte der Defibrillation als Ganzes zu verstehen. Im Folgenden decken wir ein breites Spektrum verwandter Themen zur Defibrillationsgeschichte ab.

Defibrillationskonzepte und Fakten

Wenn eine Person während eines plötzlichen Herzstillstands, insbesondere eines plötzlichen Herzstillstands (SCA), zusammenbricht, ist die wahrscheinlichste Ursache des Ereignisses eine Herzrhythmusstörung, die als Kammerflimmern bekannt ist. Dieser spezielle Rhythmus birgt ein hohes Risiko für einen plötzlichen Herztod, und es gibt keine manuelle Behandlungsmethode, einschließlich CPR, von der gezeigt wurde, dass sie diesen Rhythmus wieder in einen normalen Sinusrhythmus umwandelt. Aufgrund dieser Tatsache ist es leicht zu verstehen, warum SCA-Ereignisse häufig vor AEDs zum Tod führten.

Frühe Defibrillation

In den General Electric Laboratories, während der schnelle Vorstoß zur Elektrifizierung der Nation im Gange war, als GE „in den frühen 1900er Jahren von der Gleichstromübertragung auf die Wechselstromübertragung umstellte“, begannen Linienführer durch Stromschlag zu sterben.“

Dieser ironisch tödliche Aspekt der Elektrizität war bisher unbekannt, so dass das Phänomen schnell von Professoren der Johns Hopkins University untersucht wurde. Ihre Forschung erregte schließlich das Interesse eines Herzchirurgen namens Claude Beck.

Um seine Theorien über die Auswirkungen von Wechselstrom auf das Herz zu testen, begann er, Tiere absichtlich in Kammerflimmern umzuwandeln. Dann, 1947, während einer Operation an einem 14-jährigen Patienten, der auf dem Operationstisch einen plötzlichen Herztod erlitt, Dr. Beck nutzte seinen rudimentären Defibrillator (mit dem er den Schock auslöste), um das Kind wiederzubeleben, indem er sein Herz direkt schockte. Siebzig Jahre später, Wir genießen jetzt moderne Lunchbox-Größe, tragbar, zweiphasige AEDs.

Als Ergebnis von Dr. Becks Entdeckung der Korrelation zwischen Elektrizität und dem Herzschlag begann die Erforschung dieses unglaublichen Befundes auf weltweiter Ebene. Die Implikation, einen klinisch toten Patienten im Wesentlichen „wieder zum Leben zu erwecken“, war wohl einer der bedeutendsten medizinischen Fortschritte dieser Ära.

Dies führte zu Dr. Paul M. Zoll zeigte erfolgreich, dass der elektrische Strom bei einem Herzstillstand nicht direkt an das Herz abgegeben werden musste, sondern die Stimulation extern angewendet werden konnte und dennoch einen effektiven Herzschlag erzeugte. Dies, gepaart mit Dr. Zolls vielen anderen Entdeckungen und Erfindungen zur Regulierung des Herzrhythmus, führte zum Konzept der heute existierenden externen Defibrillatoren.

Monophasische Defibrillatoren

Die erste Technologie, die in diesen modernen Geräten verwendet wurde, ermöglichte die Abgabe des Stroms in eine einzige Richtung, wie oben diskutiert. Dies wird als monophasische Defibrillationswellenform bezeichnet. In diesem Szenario wird der elektrische Strom in einer Richtung von einer Elektrode zur anderen abgegeben, wodurch das Herz vorübergehend gestoppt wird. Dadurch kann der Herzrhythmus eines Patienten wieder in den normalen Sinusrhythmus umgewandelt werden.

Alle Defibrillationsströme haben eine Form, die als „Wellenform“ visualisiert werden kann und zeigt, wie sich der Stromfluss während der Defibrillation im Laufe der Zeit ändert.“ Wie die obige Abbildung zeigt, enthält die mit der monophasischen Defibrillation verbundene Wellenform einen einzelnen Peak. Dieser Spitzenstrom ist entscheidend für die Bestimmung einer erfolgreichen Defibrillation, da genügend Strom vorhanden sein muss, um das Herz zu erreichen, um das Flimmern (d. H. den tödlichen Rhythmus) zu beenden, während gleichzeitig ein zu hoher Spitzenstrom vermieden wird, der das Herz schädigen kann.

Dieser Spitzenstrom in Verbindung mit dem Widerstand des Körpers gegen den Strom, der als Impedanz bezeichnet wird, umfasst die beiden Komponenten, aus denen die Defibrillation besteht. In einem monophasischen Defibrillator ist der abgegebene Strom typischerweise mit 360 Joule sehr hoch, so dass große interne Komponenten erforderlich sind, um die Erzeugung und Speicherung der erforderlichen Menge an elektrischem Strom zu ermöglichen, die durch die Paddel oder Elektroden abgegeben werden soll. Als solche waren monophasische Defibrillatoren sperrige Maschinen, die nicht für die Platzierung in der Gemeinde oder den Betrieb durch Zuschauer geeignet waren.

Biphasische Defibrillatoren

Im Gegensatz dazu, als die Technologie ihre sich ständig weiterentwickelnde Reise der Vermischung mit und Erweiterung der Grenzen des menschlichen Körpers und Geistes fortsetzte, ebneten Fortschritte im medizinischen Bereich schließlich den Weg für eine neue Art von Wellenformtechnologie, bekannt als biphasische Wellenform-Defibrillation. Die biphasische Defibrillation wurde aus demselben Grund abgeleitet, der bei der Aufrechterhaltung von Arrhythmien durch ICD-Geräte verwendet wurde, die bei Patienten mit schwer zu behandelnden chronischen Arrhythmien einen normalen Sinusrhythmus aufrechterhalten.

In der ersten Phase dieser Wellenform wird Strom von einer Elektrode zur anderen gesendet, gefolgt von einer Rückkehr zur Ursprungselektrode in der zweiten Phase. Die biphasische Technologie erfordert einen viel geringeren Strom, um eine erfolgreiche Beendigung des Flimmerns zu erreichen.

Die Evidenz hat eine höhere Wirksamkeit in Bezug auf eine erfolgreiche Defibrillation gezeigt als bei der monophasischen Technologie. Aufgrund des geringeren Stroms konnten die gleichen Komponenten, die zu der sperrigen, schweren Größe von monophasischen Defibrillatoren beitrugen, enorm verkleinert werden, was zum Aufkommen des automatisierten externen Defibrillators führte. Aktuelle biphasische AEDs haben etwa die Größe einer Brotdose, was es realistisch macht, dass die meisten Einkaufszentren, Lagerhäuser, Superzentren, Einkaufszentren, Schulen und andere soziale Zentren des Sammelns oder Handels mit öffentlich zugänglichen Geräten ausgestattet werden.

Über die monophasische und biphasische Defibrillation hinaus

Der ständige Fortschritt der Technologie hat AEDs hervorgebracht, die vollständig automatisiert sind, dem Bediener klare verbale Anweisungen geben, feststellen können, ob sich der Patient in einem schockierbaren Rhythmus befindet (Kammerflimmern / Ventrikuläre Tachykardie) und die es dem Bediener nicht ermöglichen, einen Schock auszulösen, wenn sich das Herz des Patienten nicht in einem schockierbaren Rhythmus befindet. Daher ist es für einen Laien, der wenig bis gar kein formelles Herz-Kreislauf-Training hat, unmöglich, einen Patienten durch Defibrillation zu schädigen. Heutige AEDs werden nur „aufladen“ und es dem Retter ermöglichen, einen „Schock“ auszulösen, wenn sich der Patient in einem erkennbaren tödlichen Rhythmus befindet.Darüber hinaus wird durch eine geringere Stromabgabe das häufigste Risiko, das mit der Defibrillation von elektrischen Hautverbrennungen an den Elektrodenstellen verbunden ist, mit der biphasischen Technologie drastisch verringert. Die anderen häufigen Risiken, einschließlich des Schlaganfallrisikos durch ein reisendes Blutgerinnsel, werden ebenfalls proportional zum Ausmaß des Traumas für den Körper dramatisch gesenkt. Dies sollte in keiner Weise dazu dienen, die signifikant positiven Auswirkungen auf die Überlebensraten zu vernachlässigen, die in unzähligen Fällen durch das Aufkommen des monophasischen externen Defibrillators auftraten, dem unzählige Opfer von Kammerflimmern ihr Leben verdanken.

Zusammenfassung

In den letzten 64 Jahren, seit Dr. Zoll die Wirksamkeit der Abgabe externer Ströme zur Defibrillation demonstrierte, hat sich die Technologie sprunghaft weiterentwickelt. Um dies zu relativieren, haben Innovationen in der Defibrillationstechnologie bei weniger als der durchschnittlichen menschlichen Lebenserwartung Millionen von Menschenleben gerettet. Viele dieser Leben wurden durch die Goldstandard-Defibrillationstechnologie seit über 30 Jahren, die monophasische Technologie, gerettet.Das Aufkommen des zweiphasigen automatisierten externen Defibrillators erhöhte jedoch exponentiell unsere Exposition gegenüber und die Verfügbarkeit dieser lebensrettenden Geräte, indem die Größe der Maschine verringert und die Anweisungen für den Bediener vereinfacht wurden.

Da die Technologie weiter voranschreitet und sich beschleunigt, kann man sich nur vorstellen, wo sich die AED-Technologie in einer anderen Generation befinden wird. Basierend auf der unglaublich kurzen Lebensdauer der Technologie als Ganzes und den schnellen Fortschritten, die wir bereits gesehen haben, sind die Möglichkeiten endlos.

1. Kroll, M., et al. (2008) Der Defibrillator. In: IEEE Spectrum. Abgerufen von https://spectrum.ieee.org/biomedical/devices/idiotproofing-the-defibrillator↩
2. Hatlestad, D. (2004). Biphasische Defibrillation: Die Form der Wiederbelebung heute. Abgerufen von: https://www.emsworld.com/article/10324825/biphasic-defibrillation-the-shape-of-resuscitation-today↩
3. Kroll, M., et al. (2008) Der Defibrillator. In: IEEE Spectrum. Abgerufen von https://spectrum.ieee.org/biomedical/devices/idiotproofing-the-defibrillator↩
4. Zoll Corporation (2015). Meilensteine in der Geschichte: Großereignisse und Meilensteine des Unternehmens. Abgerufen von https://www.zoll.com↩