Pneumonologie 150, 291--297 (1974) © by Springer-Verlag 1974

RhythmusstSrungen bei chronischem Cor pulmonale

K. P. Schliren, D. Calder und U. Hii t temann

/¢Iedizlnische Klinik und PoIiklinik im KAinikum Steglitz der Freien Universit:,it Berlin

Cardiac Arrhythmias in Chronic Cor pulmonale

Abstract. Retrospective analyses of the electrocardiogram ha 120 patients with chronic obstructive lung disease and cor pulmonale revealed cardiac arrhythmias in 30°/o of cases (36 patients). Supraventricular arrhythmias were about five times as frequent as those of ventricular origin. There was a remarkable frequency of paroxysmal atrial tachycardia with atrio-ventricular blo& not attributable to digitalis preparations being observed in 7 of 8 pa- tients. In 10 of 36 patients the arrhythmias could be related to digitalis intoxication, in 3 other cases cardiac glycosides could not be definitely excluded as a cause of arrhythmias. 8 patients with severe chronic obstructive lung disease and brondaopulmonary infections with con- secutive acute respiratory failure all showed multiple types of cardiac arrhythmias of pre- dominantly supraventricular origin. However, no consistent relationship between the degree of arterial hypoxemia or hypercapnea and the appearance of arrhythmias could be demon- strated for the total of 120 patients with chronic obstructive lung disease.

Key words: Chronic Obstructive Lung Disease - - Arterial Blood Gases - - Supraventricu- lar and Ventricular Arrhythmias - - Atrial Tachycardia - - Digitalis Intoxication.

Zusammen/assung. RhythmusstSrungen liegen sich bei 36 yon insgesamt 120 stationar be- handehen Pat. (30°/0) mit irreverslbler, chronisch obstruktiver Lungenerkrankung and Cot pulmonale nachweisen. Davon zeigten 12 Pat. jeweils mehrere unterschledliche Arrhythmie- typen. Supraventrikul~ire KhythmusstSrungen fanden sich etwa fllnfmal h~iufiger als ventri- kul~ire Arrhythmien. Auff~illig war die Hgufigkeit von paroxysmalen Vorhoftachykardien mit atrioventrikul~irem Block, die bei 7 Pat. unabh/ingig yon den Einfl[issen einer Digitalis- medikation bestanden. Bei 10 der 36 Pat. waren die RhythmusstSrungen auf eine Digitalis- intoxikation zu beziehen, in drei weiteren F/illen lieg sich eine Induktion der Arrhythmien dutch Herzglykoside nicht sidaer ausschliel~en. 8 Pat., die im Gefolge frischer bronchopul- monaler Infektionen mit konsekutiver, akuter respiratorischer Insuffizienz vorllbergehend auf einer Intensivstation behandelt werden mugten, boten ausnahmslos muhiple Formen vor- wiegend tachykarder supraventrikul/irer Arrhythmien. Dennoch lie~ sich bei Zusammen- fassung aller Patienten eine eindeutige Beziehung zwischen dem Auftreten yon Rhythmus- stSrungen und dem jeweiligen Ausma£ der arteriellen Hypox/imie oder Hyperkapnie nicht sichern.

Retrospektive EKG-Analysen von 120 station~ir behanddten Pat. mit irreversib- ler chronisch obstruktiver Lungenerkrankung und Cor pulmonale sollen zur Kl~irung folgender Fragen beitragen: 1. In welcher H~iufigkeit werden unterschiedliche Herz- rhythmusstSrungen angetroffen? 2. Bestehen gerichtete Beziehungen zu Ver~inderun- gen der arteriellen Blutgase und 3. Wie grot~ ist die Anzahl digitalisinduzierter Ar- rhythmien?

20 Pneumonolog[e~ Bd. 150

292 K.P. Sdaliren et al.

Tabelle 1 (a). H~iufigkeit von Herzrhythmusst/Srungen bei 120 Pat. mit chronisch obstruktlver Lungenerkrankung und Cot pulmonale

Gesamtzahl der Patienten 120 Anzahl der Patienten mit Herzrhythmusst6rungen 36 Anzahl der unterschiedlichen HerzrhythmusstSrungen 56

(b) H~iufigkelt digitalisbedingter Herzrhythmussti~rungen bel 120 Pat. mit chronisch obstruk- river Lungenerkrankung und Cor pulmonale

Gesamtzahl der Patienten mit Herzrhythmusst6rungen 36 Anzahl der Patienten mit digitalisbedingten Rhythmusst/Jrungen I0 (13) "~

Bei 3 Patienten war Digitalis als Ursache der Rhythmusst6rungen retrospektiv nlcht richer auszuschliet~en.

Methodik

Die vorliegende Untersuchung stiitzt sich auf die Auswertung yon 492 Elektrokardio- grammen bei insgesamt 120 Pat. mit irreversibler chronisch obstruktiver Lungenerkrankung und Cot pulmonale, die rich in der Zeit yore 1. April 1969 bis 31. M~irz 1973 wenigstens einmal, durdaschnittlich 1,8mal, in station/irer Behandlung befanden und anschlieflend in einer Spezialsprechstunde ambulant iiberwacht wurden. Das Lebensalter der Patienten (89 M/inner, 31 Frauen) variierte zwischen 32 und 78 Jahren und betrug im Mittel 64 Jahre. Die Diagnose einer chronisch obstruktiven Lungenerkrankung mit konsekutivem Cot pulmonale wurde in allen F~illen abgeleitet aus der Krankheitsvorgeschichte, dem klinischen, rSntgeno- logisdaen und elektrokardiographischen Untersuchungsbefund (10), spirometrischen und ganz- k6rperplethysmographisdaen Messungen der Statischen und dynamischen Lungenvolumina so- wie arterlellen Blutgasanalysen. Bei 67 der 120 Pat. wurden zus/itzlich h/imodynamische Untersuchungen mit Druckaufzeidanungen in der Pulmonalarterie und im rechten Ventrikel vorgenommen.

Die Auswertung der Elektrokardiogramme und Durchsicht der Krankengeschichten er- folgte unabh~ngig voneinander dutch zwei Autoren. Lieflen sich Herzrhythmusst6rungen im station/iren Krankheitsverlauf eines Patienten mehrmals nachweisen, so wurde nur die An- zahl unterscbiedlicber Arrhythmletypen einzeln erfat~t. Rezidive formal identischer Rhythmus- stSrungen wurden dagegen nicht beriicksichtigt.

Patienten mit vorbestehenden kardiovaskuliiren Erkrankungen (Hypertonie, Angina pec- torls, Zustand nach Myokardinfarkt) wurden yon der Untersudaung ausgeschlossen.

Ergebnisse

Intermittierende Herzrhythmusst~Srungen liet~en sich bei 36 der insgesamt 120 Pat. mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung und Cor pulmonale nachweisen (Tabelle 1 a und 1 b). Davon wurden bei 12 Pat. mehrere unterschledliche Arrhyth, mietypen im Verlauf der station~iren Behandlungen registriert. Die H~iufigkeitsver- teilung der Rhythmusst6rungen ist in Tabelle 2 dargestellt. Es zelgt slch ein deut- llches Erberwiegen supraventrikul~irer Arrhythmien (Abb. 1). Auff~illig war die rela- tiv grot~e Anzahl paroxysmaler Vorhoftachykardien mit AV-Blockierung (zumeist Vorhoftachykardie mit regelm~if~iger 2 : 1-Uberleitung),

108 der 120 Pat. standen unter einer Dauermedikatlon mit Herzglykosiden, bei 5 weiteren Pat. war mit einer Digitalisbehandlung begonnen worden, als die Herz- rhythmusstSrungen beobachtet wurden. In 10 F~illen war die Arrhythmie eindeutig

RhythmusstiSrungen bei chronischem Cor pulmonale 293

Tabelle 2. H~iufigkeitsverteilung unterschiedlicher Herzrhythmussti3rungen bei 36 Pat. mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung und Cor pulmonale

durch Oberdigitalisierung Art der HerzrhythmusstSrung Anzahl hervorgerufen

supraventrikul~ire Extrasystolen > 1 : 10 11 - - ventrikul~ire Extrasystolen > 1 : 10 6 2 (4) * supraventrikul~ire und ventrikul~ire Extrasystolen > 1 : 10 3 1 supraventrikul~ire Tachykardie 6 - - Vorhofflimmern 4 - - Vorhofflattern 6 Vorhoftachykardie mit AV-Blodi 8 1 Kammertachykardie 1 Interferenzdissoziatioa 4 3 (4) * sinu-aurikul~irer Block 1 - -

bradykarder AV-Knotenrhythmus 2 2 AV-BIo& II. Grades 2 2 Totaler AV-Block 2 2

Gesamt 56 13 (16) *

* Die in Klammern angegebenen Zahlen besagen, da/~ be i je 2 Extrasystolie und einem Pat. mit Interferenzdissoziation Digitalis als musst/Srungen retrospektiv nicht richer auszuschlieflen war.

Pat. mit ventrikul~irer Ursache dieser Rhyth-

A n z a h l 40 d e r RS " n lcht dl._gltallsbedlngt I

30

36 20 ~-~

10 '"'

s u p r a v e n t r l ku l t t re vent r lku l~ l re RS R S

Abb. 1. Anzahl (nicht dlgitalisbedingter) supraventrikul~irer und ventrikul~irer Rhythmus- st~rungen sowie digitalisbedingter Arrhythmien bei insgesamt 120 Pat. mit chronisch obstruk- river Lungenerkrankung und Cor pulmonale. (2 Pat. mit einer nicht digitalisinduzierten su- praventrikul~ren + ventrikul~iren Extrasystolie wurden sowohl in der Kolumne der supra- ventrikul~iren RS als auch der ventrlkul~iren RS beriicksichtigt.) RS = Rhythmusst/3rungen

dur& Digitalis verursacht. So lieBen sich h~Shergradige AV-Blo&ierungen oder In- terferenzdissoziationen fast ausschliefllich auf eine Glykosidintoxikat ion beziehen. Sie bildeten rich durch Absetzen der Digital ismedikation stets innerhalb kurzer Zeit zurtick.

20*

294 K.P. Schtlren et al.

Nicht immer erlaubte die retrospektive EKG-Analyse und Durchsicht der Kran- kengeschichten eine sichere Kl~irung der Frage, ob Rhythmusst~rungen durch Digi- talis ausgetSst waren. Bei 2 Pat. mit ventrikul/irer Extrasystolie und 1 Pat. mit In- terferenzdissoziation war eine diesbeziiglida sichere Beurteilung nicht mSgllch. Sie wurden in Abb. 1 der Gruppe nicht digitalisbedingter Arrhythmien zugeordnet.

Diskussion

HerzrhythmusstSrungen fanden sich bei 30°/o der insgesamt 120 Pat. mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung und Cor pulmonale. Damit ergibt slch eine gute Ubereinstimmung zu Befunden yon Corazza und Pastor [2], die in einem vergleich- baren Krankengut Arrhythmien bei 47 yon 122 Pat. (38,5°/0) registrierten. Da der Nachweis yon RhythmusstSrungen wesentlich yon der Frequenz regelm~if~iger elektro- kardiographischer Kontrollen abh~ingt, mug angenommen werden, daf~ ihre H~iufig- keit unter den Bedingungen einer fortlaufenden oscilloskoplschen L]berwachung bzw. Spelcherung oder elner zumlndest tliglichen Aufzeichnung des Elektrokardiogramms noch grSf~er ist. Wenig verbindlida sind friJhere Mitteilungen yon Hecht [7] sowie Harvey u. M i t a r b . [6], wonach RhythmusstSrungen beim chronischen Cor pulmo- nale nur selten vorkommen. Diese Autoren beziehen sich auf ein Patientengut, alas hin- sichtlich ~tioIogie, funktioneller Auswirkungen und Schweregrad der zugrunde lie- genden Lungenerkrankung uneinheitIich war und oftmals nur kurzzeitig einer sta- tion~iren Beobachtung unterzogen wurde.

Supraventrikul~ire Arrhythmien wurden filnfmal h~iufiger angetroffen als ventri- kul~ire RhythmusstSrungen (s. Abb. 1).

Hervorzuheben ist dabei die Anzahl yon paroxysmalen Vorhoftachykardien mit AV-Blockierung. Sie fanden sich bei 7 yon 8 Patienten unabh~ingig von Einfliissen einer Glykosidbehandlung und bildeten sich dementspredaend unter einer unver~indert fortgesetzten Digitalismedlkation jeweils spontan zu~ck. Auf die H~iufigkeit nicht digitalisinduzierter Vorhoftachykardien mit AV-Block wurde bereits yon anderen Autoren hingewiesen [4, 8, 13]. Nach Befunden yon Thomas und Valabhji [13] ent- fiel sogar die grSgte Anzahl aller HerzrhythmusstSrungen auf eine Vorhoftachy- kardie.

Unterschiedliche Angaben betreffen die H~iufigkeit yon Vorhofflimmern und Vor- hofflattern beim daronischen Cor pulmonale. Beide Arrhythmietypen treten ha& bisher gel~iufiger Auffassung angeblich nur selten auf [7, 13]. Dagegen ergaben neuere Un- tersudaungen yon Sterz u. M i t a r b . [12], da~ der grSflte Anteil aller RhythmusstS- rungen beim chronischen Cot pulmonale auf eln Vorhofflimmern (18°/0) oder Vor- hofflattern (190/0) zuriickzufiihren war. Die yon uns ermittelte H~iufigkeitsvertei- lung (40/0 Vorhofflimmern, 5o/0 Vorhofflattern) nimmt diesbeziiglich eine Zwischen- stellung ein und weist somit wiederum eine gute 12bereinstimmung zu den Ergeb- nissen yon Corazza und Pastor [2] auf.

Der Entwicklung yon HerzrhythmusstSrungen beim chronischen Cot pulmonale liegen gleichzeitig mehrere Ursachen zugrunde, die teilweise interferieren: 1. Der ge- stSrte Gasaustausch mit resultierender Hypoxiimie und Hyperkapnie [2, 8, 11], 2. die Aktivierung yon Dehnungsreceptoren im rechten Vorhof [2], 3. die gesteigerte endogene Katecholaminstimulation des Herzens [3, 9] ur~d 4. iatrogene EinfliJsse durch Digitalisglykoside und Sympathicomlmetika.

Khythmusst6rungen bei chronis&em Cor pulmonale 295

Po 2 Torr

- 7o h ,

S"

- 60 •A e A

| A - 50 |

L e $

- 40 Ik,A

e

PCO 2 Tort

" 9 0

" 8 0

" . 7 0

- 6 0

-,0 L U

Abb. 2. Verhahen der arteriellen Blutgase zum Zeitpunkt der Herzrhythmussti~rungen. An- gegeben find der arterielle Sauerstoffdruck (PO~) sowie die arterielle CO2-Spannung (PCO2), die innerhalb yon 24 Std nach dem Auftreten der Arrhythmien bestimmt wurden. • = nicht digitalisbedingte RhythmusstiJrungen (22 Pat.) • = digitalisbedlngte RhythmusstSrungen

(7 Pat.)

Die arterielle Hypox~imie verursacht energetische und metabolische Ver~inderun- gen am Myokard, weldae die Irritabilit~it ektoper Erregungszentren erh~hen. In Ab- h~.ngigkeit yore Ausmaf~ der arteriellen Sauerstoffunters~ittigung k~nnen zumindest regionale Myokardhypoxien entstehen, da bei dem durdlweg h~iheren Lebensaher der Pa6enten eine eingeschr~inkte Coronarreserve anzunehmen ist und infolgedessen eine ad~iquate Steigerung der Coronardurchblutung in einzelnen Abschnitten des Herzens ausbleibt. Hypoxie und Acidose bewirken einen Kaliumverlust in den t-Ierzmuskdzellen [1]. Die Hypokalii/mie stellt zweifellos die bedeutsamste Ur- sa&e fiir die erhShte Digltalisempfindlichkeit yon Patienten mit chronischem Cor pulmonale dar [1, 5]. Die herabgesetzte Glykosidtoleranz best~itigte skh ira vorliegen- den Untersuchungsgut. So boten 10 (13) der 120 Pat. die Kriterlen einer Digitalis- intoxikatlon, obwohl die aktuell bestimmten Kaliumkonzentrationen im Serum je- weils im Normbereich lagen und die iibliche Digitaliserhahungsdosis bei normalem Serumkreatinin in keinem Falle iJberschritten wurde. Eine Beziehung zwischen der ge- steigerten Glykosidempfindlichkeit des Herzens 'und dem Grad der arteriellen Hy- pox,imie liefl sich im Gegensatz zu den Untersuchungsergebnissen yon Baum u. Mit- arb. [1] nicht einwandfrei ermitteln (Abb. 2).

Sowohl die arterielle O2-Untersiittigung als auch die Hyperkapnie stimulieren das endogene sympatho-adrenerge System [3, 9]. In der Tat sind die Plasmakonzentra- tionen yon Adrenalin und Noradrenalin bei Patienten mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung und Cor pulmonale signifikant erh~ht [9]. Katecholamine stei- gem den myokardialen Sauerstoffverbrauch und kiSnnen auf diese Weise die Hypoxie am Herzen verst~irken. Durch therapeutische Anwendung yon sympathicomimetischen

296 K, P. Sch/iren et al.

Substanzen, wie Aminophyllin (Euphyllin®), Isoprenalin (Aludrin ~) oder Orcipre- nalin (Alupent®), wird iiberdies die am Herzen anflutende Katecholaminkonzentra- tion welter erhSht und die Entwicklung yon Arrhythmien zus~itzlich begiinst~gt.

Wird der Krankheitsverlauf yon Patienten mlt chronisch obstruktiver Lungen- erkrankung durch frisch exacerbierte Infekte des Respirationstraktes kompliziert, so nlmmt die H~/ufigkeit vorwiegend tachykarder supraventrikul~irer und ventrikuliirer Arrhythmien betr~chtiich zu. Bei entsprechenden Patienten mit akuter respiratorlscher Insuffizienz im Gefolge bronchopulmonaler Infektionen wurden yon Hudson u. M i t -

a rb . [8] in nahezu jedem zweiten Fall HerzrhythmusstSrungen registriert. Dariiber hinaus wurde der Nachweis erbracht, daft Patienten mit ektopen ventrikul~iren Ar- rhythmien in vergleichsweise hohem Maf~e yon einer unglinstigen Prognose belastet sind. So verstarben 70°/0 w~hrend der jeweiligen stationiiren Behandlung; keiner der betroffenen Patienten iiberlebte am Ende der insgesamt 21/2j~ihrigen Untersu- chungsperiode [8]. Diese Ergebnisse sind den yon uns erhobenen Verlaufsbeobachtun- gen yon 8 Pat. mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung und einer zus~tzlich akuten respiratorischen Insuffizienz vergleichbar, die unter der Bedingung einer kon- tinuierlichen oscilloskopischen EKG-L~berwachung auf einer Intensivstation ausnahms- los multiple Formen tachykarder, vornehmlich supraventrlkuliirer Arrythmien auf- wiesen. Von 4 Pat. mit gleichzeitig ventrikul~iren RhythmusstSrungen (Extrasystolie- salven, Bigeminus, Kammertachykardle) verstarben zwel w~ihrend des weiteren sta- tion~ren Aufenthaltes.

Nicht immer korrespondierte die Entwicklung yon HerzrhythmusstSrungen mit einer st~irkeren Beeintr~ichtigung der Atmungsfunktion. Das ergibt rich aus Bestim- mungen der arteriellen Blutgase, die bei 29 der 36 Pat. innerhalb yon 24 Std nach dem Auftreten der Arrhythmien vorgenommen wurden (Abb. 2). Dabei zeigte ein Teil der Patienten nur m~iflig erniedrigte arterielle OrDrli&e sowie normale arteri- elle COrSpannungen. Da die Plasrnakatecholamine infolge yon Luftnot, Angst und vermehrter Atemarbeit auch bei nur wenig gestSrtem Gasaustausch erhSht gefunden werden [9], kommt der endogen gesteigerten sympatho-adrenergen Stimulation un- ter diesen Voraussetzungen eine vermutlich vorranglge Bedeutung beziiglich der ~tio- 1ogle yon HerzrhythmusstSrungen zu.

Literatur

I. Baum, G. L., Di&, M. M., Blum, A., Kaupe, A., CarbaUo, J.: Factors involved in digi- talis sensitiyity in chronic pulmonary insufficiency. Amer. Heart J. 57,460 (1959)

2. Corazza, L. J., Pastor, B. H.: Cardiac arrhyttimias in chronic cor pulmonale. New Engl; J. Med. 259, 862 (1958)

3. Edelman, N. H., Cherniack, N. S., Lahivi, S., Richards, E., Fishman, A. P.: The effects of abnormal sympathetic nervous function upon the ventilatory response to hypoxia. J. clin~ Invest. 49, 1153 (1970)

4. Goldberg, L. M., Bristow, D,, Parker, B. M., Ritzmann, L. W.: Paroxysmal artrial tachy- cardia with atrioventricular block: its frequent association with chronic pulmonary disease. Circulation 21, 499 (1960)

5. Harrison, D. C., Robinson, M. D., Kleiger, R. E.: Role of hypoxia in digitalls toxicity. Amer. J. reed. Sci. 256, 352 (1968)

6. Harvey, R. M., Ferrer, M. I., Cournand, A.: Treatment of chronic cot pulmonale. Cir- culation 7, 932 (1953)

7. Hecht, H. H.: Heart failure and lung disease. Circulation 14, 265 (1956)

RhythmusstSrungen bei chronischem Cor pulmonale 297

8. Hudson, L. D., Kurt, T. L., Petty, T. L., Genton, E.: Arrhythmias associated with acute respiratory failure in patients with chronic airway obstruction. Chest 63, 661 (1973)

9. Keller, R., Lohmann, F. W., Schiiren, K. P.: Catecholamines in d~ronic respiratory in- sufficiency. Respiration 28, 273 (1971)

10. Schliren, K. P., Hiittemann, U.: Elektrokardiographische Ver~inderungen belm obstruk- tiven Lungenemphysem. Dtsch. reed. Wschr. 97, 1380 (1972)

11. Sch~iren, K. P., Calder, D., Hiittemann, U.: RhythmusstSrungen bel chronischem Cor pul- monale. Dtsch. Med. Wschr. 98, 2111 (1973)

12. Sterz, H., Forche, G., Samec, H. J., Stark, U.: l~ber die H~iufigkeit yon RhythmusstSrun- gen beim Cot pulmonale. Wien. Z. inn. Med. 52, 567 (1971)

13. Thomas, A. J., Valabhji, P.: Arrhythmia and tachycardia in pulmonary heart disease. Brit. Heart J. 31, 491 (1969)

Priv.-Doz. Dr. med. K. P. Schilren Medizinische Klinik und Poliklinik im Klinikum Steglitz der Freien Universidit Berlin D-1000 Berlin 45 Hindenburgdamm 30