Atrioventriculaire geleidingstijd bij te vroeg geborenen ongeveer de helft van die bij volwassenen

Inleiding

Cardiale ritme- en geleidingsstoornissen kunnen de vaak zorgwekkende klinische toestand bij te vroeg geborenen met een zeer laag geboortegewicht (1-5 Zo treden bij prematuren vaak bradycardieën op, die ten grondslag kunnen liggen aan een falende circulatie. Verder zijn ritmestoornissen nogal eens het gevolg van in het hart gepositioneerde centraal-veneuze lijnen, gebruikt voor het toedienen van vasoactieve medicatie (bijvoorbeeld dopamine). Ook kunnen bij prematuren frequent voorkomende elektrolytafwijkingen leiden tot ritme- en (of) geleidingsstoornissen.

Voorts kan elektrocardiologisch onderzoek van prematuur geboren kinderen bijdragen tot de kennis van de ontwikkeling van de elektrofysiologische functie van het menselijke hart, zoals gebleken is uit het onderzoek van Durrer et al. in 1961 naar het epicardiale excitatiepatroon van het geïsoleerde, gereviveerde en doorstroomde foetale menselijke hart.6 Tenslotte kan elektrocardiografie van te vroeg geboren kinderen van belang zijn voor onze inzichten in de tijdsrelatie tussen de elektrische geleiding en grootte van het hart bij mensen in de eerste plaats, maar ook in een ruimer verband, voor onze kennis van de vergelijkende elektrofysiologie van het zoogdierhart.7-10 Bij vroeger onderzoek is namelijk gebleken dat de relatie tussen de atrioventriculaire (AV)-geleidingstijd en de hartgrootte niet lineair verloopt: bij zeer kleine zoogdieren zoals muizen en woestijnratten,1112 is die tijd relatief lang en bij zeer grote zoogdieren zoals de olifant en de walvis relatief kort.1314

Wij onderzochten de AV-geleiding bij te vroeg geborenen. Hiertoe werden bij 28 prematuur geboren kinderen in de vroege neonatale periode elektrocardiogrammen vervaardigd op de afdeling Neonatologie van het Academisch Ziekenhuis Vrije Universiteit.

PatiËnten en methode

Het onderzoek werd uitgevoerd bij 28 patiëntjes opgenomen op de intensive of high care unit van de afdeling Neonatologie. Standaardonderdeel van de bewaking bestond uit registratie van het ECG met een fysiologische monitor (Hewlett Packard, Waltham, USA). Door het kleine lichaamsoppervlak was er weinig ruimte voor het plaatsen van elektroden, waardoor de ECG's niet volgens de gebruikelijke procedures konden worden vervaardigd. Voor het bepalen van de AV-geleidingstijden en de intramurale-geleidingstijden alsmede voor het aantonen van ritmestoornissen moeten zowel de P-toppen als de QRS-complexen op het ECG duidelijk zichtbaar zijn. Bij kinderen van deze afmetingen kan men in het algemeen volstaan met 2 monitorelektroden, gepositioneerd van craniaal-links naar caudaal-rechts van het hart (figuur 1). Het aldus verkregen ECG-signaal werd digitaal verwerkt met een bemonsteringsfrequentie van 500 Hz. Hierbij werd gebruikgemaakt van het signaalverwerkingspakket POLY (Inspector Research Systems, Amsterdam). Vervolgens werd het ECG geschreven (figuur 2) en werden de relevante waarden handmatig bepaald, zoals het PP-interval voor het bepalen van de hartfrequentie, de PR-tijd voor de AV-geleiding en de QRS-breedte voor de intramurale geleiding.

Resultaten

In de tabel worden de gewichten, de leeftijden van de patiëntjes ten tijde van de ECG-registratie, de zwangerschapsduur en de relevante ECG-waarden opgesomd. Het gewicht van het kleinste kind bedroeg 855 g, dat van het grootste 2710 g. De zwangerschapsduur varieerde van 26 tot 36 weken.

Figuur 2 is representatief voor de vervaardigde ECG's. Men kan vaststellen dat zowel de P-top als het QRS-complex goed zichtbaar en ontwikkeld is. De PR-tijd kon bij 26 patiëntjes worden gemeten en bedroeg gemiddeld 93 ms (uitersten: 80-110). De hartfrequentie varieerde van 118 tot 176 per minuut (zie de tabel). De gemiddelde QRS-breedte bedroeg 40 ms (30-50). Er was steeds sprake van een sinusritme; ritme- en (of) geleidingsstoornissen werden niet waargenomen. Het voltage van de geregistreerde QRS-complexen lag in de orde van 1 mv, hetgeen overeenkomt met de voltages die worden gemeten aan het lichaamsoppervlak van alle zoogdieren, groot en klein.

Beschouwing

De kwaliteit van de ECG-registratie toont aan dat ook bij zeer jonge prematuren diagnostiek van ritme- en geleidingsstoornissen goed mogelijk en uitvoerbaar is met de standaardbewakingsapparatuur. Het is moeilijk en meestal overbodig meervoudige afleidingen van het ECG te vervaardigen. Ritme- en (of) geleidingsstoornissen zijn met een enkelvoudige bipolaire afleiding, waarbij de elektrodeplaatsing zodanig is gekozen dat optimale deflecties van de relevante toppen in het ECG worden verkregen, goed aantoonbaar. Een verbreding van het QRS-complex in de vorm van een linker- of rechterbundeltakblock kan eveneens worden aangetoond, maar is niet altijd indicatief voor een hartafwijking.1

De gevonden waarden van voltage en duur van de QRS-complexen komen overeen met de uitkomsten van 25 jaar geleden van het onderzoek van Durrer et al. aan het geïsoleerde foetale hart,6 en zijn een fractie lager dan de gemeten waarden bij voldragen pasgeboren baby's.1 De QRS-duur bedroeg ongeveer 40 ms, dat is de helft van die van het volwassen hart.15 Dit verschil kan geheel worden toegeschreven aan het verschil in dikte van het kamermyocard. Opvallend was destijds6 en is ook nu dat de elektrische functie van het hart in een vroege levensfase nagenoeg voltooid is, terwijl er nog verdere ontwikkeling en een belangrijke groei plaats moeten vinden.16-20

Een zekere invloed van de eventuele medicatie van moeder en (of) kind kon in ons onderzoek niet worden uitgesloten, maar gezien de grote onderlinge verschillen in medicatie zal de invloed ervan op de gemiddelde uitkomst niet groot zijn geweest.

Bij alle zoogdieren bedraagt het hartgewicht ongeveer 0,6 van het lichaamsgewicht; dit is voor een groot aantal dieren onderzocht en ook morfometrisch bevestigd.2122 Dit betekent dat het hart van een prematuur van 1400 g ongeveer 8 g weegt. Wij kunnen dit naar lengtedimensies vertalen door de derdemachtswortel van het gewicht te nemen.13 Als wij ervan uitgaan dat tweederde van het hart ventrikel is, dan komen wij tot een lengte van de kamers van ongeveer 1,4 cm. In ons onderzoek maten wij een PR-tijd van ongeveer 90 ms. Bij benadering een kwart daarvan,12 ongeveer 20-25 ms, komt voor rekening van de prikkelgeleiding door de atria, de overige 65-70 ms representeert de tijd die de impuls nodig heeft om via de AV-knoop en het His-Purkinje (HP)-systeem het kamermyocard te bereiken. Bij een voortplantingssnelheid van de elektrische impuls door het HP-systeem van ongeveer 250 cms zou de reis van de elektrische impuls door het HP-systeem 5-6 ms vergen;23 in geen geval meer dan 8-10 ms. Dit betekent dat de vertraging in de AV-knoop zelf ongeveer 60 ms moet bedragen. Men dient daarbij te bedenken dat het bij die knoop om een microscopisch kleine, zij het zeer heterogene, structuur gaat.17

De geleidingsvertraging in deze zeer kleine AV-knoop verschilt maar weinig van die in het hart van volwassen mensen. Daar bedraagt de PR-tijd ongeveer 160 ms. Een volwassen mensenhart is ruim 20 keer zo zwaar en 5 keer zo lang als het hart van een baby van 1400 g, de voortplantingstijd van de impuls door het HP-systeem ligt in de orde van 40 ms.24 De geleidingsvertraging in de AV-knoop van het volwassen mensenhart komt daarmee op 80 ms, hetgeen slechts 20 ms meer is dan in de AV-knoop van het hartje van de baby van 1400 g.

Dit onderzoek bevestigt dat de relatieve bijdrage van de AV-knoop aan de totale AV-vertraging toeneemt naarmate de grootte van het hart afneemt. Een verklaring voor dit fysiologische verschijnsel kan niet worden gegeven. Pasgeboren muizen met een geboortegewicht van 5 g, een hartgewicht van 30 mg en een hartgrootte van enkele millimeters, hebben een PR-tijd van 30-40 ms waaraan, gegeven de minimale dimensie van de kamers, de voortplantingstijd in het HP-systeem nagenoeg geen bijdrage kan leveren (L.H.van der Tweel, schriftelijke mededeling, 1996). Vrijwel de gehele PR-tijd komt daar dus op het conto van de AV-knoop. Het omgekeerde verschijnsel zien wij bij de zeer grote zoogdieren als olifanten en walvissen waarbij de PR-tijd vrijwel geheel voor rekening moet komen van de looptijd door het HP-systeem.1314

De relatie tussen functie en afmetingen bij dieren behoort tot één van de fundamentele aspecten van de biologie en betreft niet alleen de verschillen in grootte tussen diverse diersoorten, maar tevens individuen van verschillende grootte per diersoort,22 zoals ook dit onderzoek aantoont. De meer algemeen biologische vraag is of niet veeleer de functie (in dit geval de voor een optimale circulatie noodzakelijke vertraging tussen boezem- en kamercontractie) bepalend is voor de vorm in plaats van andersom. Een vraag waarvan het antwoord na de ontdekking van het DNA vrij zeker in de moleculaire structuur van de cel moet worden gezocht.25

Conclusie

Elektrocardiografie is bij prematuur geboren kinderen goed uitvoerbaar en kan belangrijke gegevens voor de diagnostiek van ritme- en geleidingsstoornissen van het hart leveren. De gevonden elektrocardiografische geleidingstijden lagen zeer dicht bij die van het volwassen mensenhart en tonen aan dat in elektrofysiologische zin in een zeer vroege levensfase het hart nagenoeg is voltooid, terwijl de grootte slechts een fractie is van die van het volwassen hart. De relatieve bijdrage van de AV-knoop aan de geleidingstijd tussen boezems en kamers neemt toe naarmate het hart kleiner is. Het substraat voor deze schijnbare discrepantie is nog niet gevonden, maar moet vrijwel zeker gezocht worden in de moleculaire opbouw van de bij dit proces betrokken cellen.

Dit onderzoek kwam mede tot stand met steun van de Stichting Walvis-ECG.