2005 firenze, seminario interattivo presso l'ospedale careggi, la biofisica dell'ablazione

1. Principi dell’ablazione
Stefano Nardi, MD, PhD

2. Ablazione: Principi e Cateteri
Scopo della sezione:
1. Principi dell’Ablazione
2. Tecnologia e Cateteri
3. Procedure di Ablazione
4. Il generatore di RF
2

3. Ablazione: Principi e Cateteri
Scopo della sezione:
1. Principi dell’Ablazione
2. Tecnologia e Cateteri
3. Procedure di Ablazione
4. Il generatore di RF
3

4. Scopo dell’Ablazione
• TERAPEUTICO
– eliminazione dell’aritmia
– miglioramento della qualità di vita del paziente

5. Come?
• “Modifica” del tessuto responsabile dell’aritmia
– creazione di una lesione
• interruzione di un circuito
– necrosi localizzata
• “eliminazione” del tessuto responsabile dell’aritmia

6. La radiofrequenza (RF)
RF
• corrente alternata ad elevata frequenza,
cioè corrente elettrica
– non modulata in ampiezza
• coagulazione dei tessuti biologici
– frequenza elevata
• preserva l’attività elettrica del cuore (depolarizzazione)
• effetto termico di tipo resistivo

7. RF, il circuito
la corrente ha bisogno di un “mezzo” per
potersi propagare
• CIRCUITO elettrico:
– catetere per ablazione
– elettrodo dispersivo
– paziente
costituiscono
un SISTEMA

8. Il Circuito Elettrico
Poligrafo
-visualizzazione
dei segnali intracavitari-
Generatore RF
Catetere ablatore
- elettrodo attivo -
Elettrodo indifferente
- elettrodo passivo -
CIRCUITO
Paziente

9. Alimentazione
Poligrafo
Messa a terra
Cavo ECG
Elettrodo indifferente
(Elettrodo Passivo)
Catetere ablatore
(Elettrodo Attivo)
ii
AREA PAZIENTE
Il Circuito Elettrico

10. Alimentazione
Poligrafo
Messa a terra
Cavo ECG
Elettrodo indifferente
(Elettrodo Passivo)
Catetere ablatore
(Elettrodo Attivo)
ii
AREA PAZIENTE
La Biofisica

11. Energia e Calore
• I tessuti vengono riscaldati per effetto
resistivo
– solo una piccola zona nell’intorno della punta
viene scaldata direttamente
• Il riscaldamento del tessuto circostante
avviene per effetto conduttivo
• Anche la punta del catetere viene riscaldata
per conduzione

12. Energia e Calore
• I tessuti hanno una loro caratteristica impedenza.
• il calore prodotto sarà quindi funzione
– della componente ohmica (R) del tessuto
– dell’intensità di corrente
– durata della corrente

13. Effetto termico sui tessuti
• 37°-50°
riscaldamento del tessuto (danni reversibili)
• 50°-65°
alterazione del tessuto (danni irreversibili)
• 90°-100°
vaporizzazione dell’acqua (contenuta nei tessuti)
• >100°
carbonizzazione

14. Lesione
I fattori determinanti:
– forma d’onda, frequenza
– potenza erogata
– dimensione della punta
– temperatura di contatto
– impedenza
– pressione di contatto
– geometria dell’elettrodo
– proprietà del tessuto (trasferimento del
calore)
Densità di corrente

15. Formazione della Lesione

16. Schema di un’ablazione sull’endocardio
calore convettivo
perso nel flusso
sanguignocalore resistivo del
sangue e dei tessuti
calore conduttivo
scambiato con i
tessuti
calore convettivo
perso verso vasi
epicardici
riscaldamento attivo
(diretto)
riscaldamento passivo
Ablazione/Lesione

17. Definizione: carica che attraversa l’unità di area nell’unità di
tempo
Densita di corrente:
- proporzionale alla potenza erogata
- inversamente proporzionale alla superficie
dell’elettrodo
Densità di corrente

18. alta
densità di
corrente
bassa
densità di
corrente
Densità di corrente

19. Effetti indesiderati
 Temperatura tissutale eccessivamente elevata in
prossimità dell’elettrodo  formazione di coagulo 
aumento di impedenza  carbonizzazione tissutale e
dell’elettrodo  embolizzazione
 Temperatura tissutale > 100°  ebollizione 
confluenza di bolle  popping di vapore 
craterizzazione dell’endocardio  perforazione e
tamponamento cardiaco

20. CONTROLLO DELL’ABLAZIONE
 CONTROLLO DI POTENZA
 CONTROLLO DELLA TEMPERATURA

21. ABLAZIONE CON MODALITA’ DI CONTROLLO
DELLA TEMPERATURA
 E’ la più usata
 EC con punta dotata di un termistore o di una termocoppia
 Viene selezionata la temperatura target (55-70°), la potenza
massima, la durata dell’applicazione.
 Il generatore emette la potenza sufficiente a mantenere la T°
impostata

22. CONTROLLO DI TEMPERATURA
 Efficacia elevata (temperature tissutali superficiali >50° sono
associate a lesione irreversibile)
 Diminuito rischio di coagulazione/aumento d’impedenza (con
elettrodi di 4mm, non sicuramente con elettrodi di 8mm)
 Ridotto rischio di popping
 Il generatore emette la potenza sufficiente a mantenere la T°
impostata
 Il volume della lesione può essere molto piccolo, insufficiente a
conseguire un risultato clinico, se la T° target viene raggiunta con
potenze molto basse (insufficiente energia erogata)
VANTAGGI
SVANTAGGIO

23. Ablazione / Lesione
Impedenza del sistema
• Impedenza tipica del sistema: 70-150Ohms
– paziente
– catetere d’ablazione
– elettrodo indifferente
• Il generatore influisce per più del 50% su questo
valore

24. Ablazione: Principi e Cateteri
Scopo della sezione:
1. Principi dell’Ablazione
2. Tecnologia e Cateteri
3. Procedure di Ablazione
4. Il generatore di RF
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25. Ablatori
 Tip
 Curva
 Diametro: numero di French (0,33 mm)
 Sensore di temperatura
Hanno la struttura di un catetere deflectable ma hanno
sempre 4 poli e, più o meno, lo stesso spacing. Li
differenzia la tip, le molte differenti curve e la possibilità
di trasportare RF

26. Ablatori - Tip
 4 mm: Nodali, Vie accessorie
 8 mm: Flutter Atriale Tipico
 Irrigato: Fibrillazione Atriale, Flutter
Atriale Atipico, Tachicardie Atriali
Complesse, Tachicardie Ventricolari
In nessun caso si può proporre una tip diversa come alternativa

27. 4mm: catetere ablatore standard
8mm: possibilità di raggiungere
potenze più alte (lesioni
più profonde)
Irrigato:
- no coaguli
- possibiltà di raggiungere
potenze più alte (lesioni
più profonde)
minore densità di corrente
alto raffreddamento
convettivo dell’elettrodo
raffreddamento
attivo dell’elettrodo
maggiore densità di corrente
Cateteri ablatori a confronto

28. DIMENSIONI DELLE LESIONI DA RF INDOTTE DA
UN ELETTRODO DI 4 MM IN BASE ALLA
MODALITA’ DI EROGAZIONE DELL’ENERGIA
Nakagawa H, Circulation 1995; 91: 2264

29. DS Technology
• 8 mm tip electrode
• Two TC
• Long lesion
formation
– Atrial Flutter
– Atrial Fibrillation

30. Dual Sensor (DS)
2 mm
4 mm
Navi-Star DS

31. Perchè 2 Sensori?
• Additional Safety
– More accurate temperature measurement in
zones of inhomogenous tissue contact (e.g.
trabecular tissue at isthmus)

32. 55°C, 70W
Recommended Temperature Setting
• Electrode is exposed to blood. Due to
its large surface the blood easily cools
the electrode which leads to lower
temperature reading even with high
tissue temperature.

33. What Generators work with DS
Catheters?
• EP Shuttle
– Connection cable 39E-68R
• Osypka HAT 300 smart
– Connection cable 39F-23R

34. Electrode heated
by convection
Tissue heated by
RF delivery
Standard Ablation
Deliverable power limited by electrode
temperature

35. Electrode heated
by convection
Tissue heated by
RF delivery
Standard Ablation
• Increase of power leads to excessive electrode temperature
– charring/carbonization
~

36. Electrode
cooled
Tissue heated
extensively by
RF delivery
Cooled Ablation
• Deliverable power not longer limited
3,5 mm*
* Nakagawa 1995

37. ABLAZIONE CON MODALITA’ DI
CONTROLLO DELLA TEMPERATURA CON
CATETERE IRRIGATO

38. F curve
D curve
B curve
THERMO-COOL Catheter
• 5 mm tip electrode (NAVI-STAR
3.5 mm)
• 2-5-2 spacing
• 6 irrigation ducts

39. Saline Cooling
• Open loop cooling
– saline cools electrode
– virtual electrode
– saline cools tissue surface
virtual electrode

40. Cooling Parameters
• Two flow rates
– low flow during mapping
• 2 ml/min
– high flow during ablation
• 30 ml/min (ventricular ablation)
• 10-30 ml/min (atrial ablation)
• Cooling medium
– Heparanized normal saline (0.9%)

41. Ablatori - Curva
 A Gialla
 B Rossa
 C Verde
 D Blu
 E Bianco
 F Arancio
 J Nera

42. Ablatori - Curva
 Nodali: generalmente D o E
 Vie accessorie: generalmente da B a D
 Flutter Atriale, Fibrillazione Atriale, Tachicardie Atriali
Complesse, Tachicardie Ventricolari: D o F
 nota: a parità di codice le curve Carto sono più piccole di quelle Webster

43. Ablatori - Diametro
 Generalmente si usano cateteri da 7F
 Altri diametri si usano solo in occasioni speciali (es.
pediatrici); un diverso diametro non può essere
proposto come alternativa

44. Ablatori – Sensore di temperatura
 Tra termocoppia (TC) e termistore (THR) varia solo
la tecnologia di costruzione
 Le tecnologie possono essere proposte come
alternative: è possibile solo per il 4mm!!

45. * use cautiously
Setting Summary
Atrial
ablation
Ventricular
ablation
Power range 10-30 W 30-50* W
Temp. Setting 45-50°C 45-50°C
Low Flow 2 ml/min 2 ml/min
High Flow 10-30 ml/min 30 ml/min
Application time 30-60 s 60-120 s

46. Tecnologia EZ Steer

47. Tecnologia EZ Steer

48. Ablatori
Non Navigation
Celsius 4mm
EZ Steer
4mm
Celsius DS
8mm
EZ Steer DS
8mm
Celsius
Thermocool
EZ steer
Thermocool
Navigation
Navistar
4mm
Navistar DS
8mm
Navistar
Thermocool
EZ Steer
Thermocool
NAV

49. Ablazione: Principi e Cateteri
Scopo della sezione:
1. Principi dell’Ablazione
2. Tecnologia e Cateteri
3. Procedure di Ablazione
4. Il generatore di RF
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50. Procedure di Ablazione
Tutte le procedure di Ablazione possono essere
raggruppate in base allo scopo che vogliamo
raggiungere:
• creare una lesione puntuale
• creare una liea di ablazione (barriera al
segnale)

51. Procedure di Ablazione
Sceglieremo il catetere ablatore in base al
risultato terapeutico che intendiamo
raggiungere.