In dit artikel gaan we aan de slag met het fenomeen electrical alternans. Dit is een vrij zeldzaam fenomeen waarbij er een wisseling optreedt in de amplitude of vorm van het QRS-complex, de P-golf, de T-top of zelfs geleidingstijden, in een herkenbaar patroon. Vaak is dat slag om slag. We gaan bekijken hoe het ontstaat, bij welke ziektebeelden je het tegenkomt maar vooral ook hoe het eruit ziet op het ECG!
Electrical alternans is eigenlijk een soort verzamelnaam voor meerdere patronen die je op het ECG kunt herkennen. Verwar het niet met andere vormen van alternans, zoals pulsus alternans. Het woord alternans zegt feitelijk alleen maar dat iets in een bepaald patroon voor komt. Bij pulsus alternans kan dat bijvoorbeeld een bepaald patroon van afwisselende kracht in de voelbare pulsaties zijn, zoals de ene slag hard en de volgende slag zacht. Bij electrical alternans is het dus niet mechanisch maar elektrisch. Het heeft dus betrekking op de deflecties op het ECG.
Bij electrical alternans is er dus een bepaalde variatie in een onderdeel van het ECG in een bepaald patroon. Vaak is dat slag om slag, maar het kan bijvoorbeeld ook iedere derde of vierde slag zijn. Het kan te maken hebben met deflecties, zoals bijvoorbeeld afwisselend een slag met een hoog QRS en een iets lager QRS. Naast amplitudes van P-top, QRS of T-top kan het ook zitten in de morfologie. Denk aan de ene slag een positieve T-top of QRS en dan de volgende slag een negatieve T-top of QRS-complex. Er zijn zelfs ook beschrijvingen van afwisselende patronen in de geleidingstijden. Dus bijvoorbeeld om de slag een langere PR-interval of breder QRS-complex.
Hieronder zie je een voorbeeld met QRS-alternans, P-top alternans en T-top alternans
Geschiedenis
Electrical alternans is voor het eerst beschreven door Hering in 1908 (1) in een laboratoriumsetting. Sir Thomas Lewis herkende het in 1911 (2) voor het eerst bij mensen waarbij een plotse versnelling van het hartritme optrad door aritmie en daarnaast bij mensen met een slecht hart. Kalter & Schwartz deden in 1948 een onderzoek (3) onder 6059 mensen waarbij ze keken naar T-wave alternans. Er was een incidentie van 5 mensen, dat is 0.08%.
In de decennia daarna werd er amper onderzoek naar gedaan. In 1984 werd de eerste publicatie met microscopische electrical alternans gedaan (4), welke dus niet met het blote oog zichtbaar was. Dit werd met een computer vastgesteld. De term pseudo electrical alternans werd enkele jaren daarvoor geïntroduceerd, in 1978 (5).
Mechanisme van electrical alternans
Er zijn meerdere onderliggende mechanismen die electrical alternans veroorzaken. In feite kunnen we drie basis vormen onderscheiden:
- Repolarisatie alternans
- Geleiding alternans
- Beweging van het hart
Bij repolarisatie alternans zit het hem in de ST-segmenten en T-toppen. Er kan een patroonmatige variatie zitten in bijvoorbeeld ST-segment morfologie of hoeveelheid van ST-elevaties of ST-depressies. Ook kan er afwisseling in de T-top amplitude zijn, of zelfs afwisselend positieve en negatieve T-toppen. Alternans in ST-segmenten is vaak gelinkt aan ischemie, waar T-top alternans meer te maken heeft met de hartfrequentie en QT-interval. Zowel ST-segment als T-top alternans is gelinkt aan het ontstaan van ventriculaire aritmie zoals ventrikeltachycardie of Torsade de Pointes. Er zijn allerlei oorzaken voor repolarisatie alternans. Denk aan stoornissen in de elektrolyten zoals hypokaliëmie of hypocalciëmie of hypomagnesiëmie maar ook zaken als cardiomyopathie, longembolie, cerebrale bloedingen en post-reanimatie.
Bij geleiding alternans zit het hem in de geleiding van de impuls. Die legt een behoorlijke reis af door het hart, dus we kunnen op allerlei gebieden afwijkingen zien. Denk hier aan variaties in P-top en QRS-amplitude of morfologie, P-P interval of R-R interval. Variatie in QRS-amplitude bij een smal-complex tachycardie is een hint naar re-entry als onderliggend mechanisme. QRS-alternans bij een regulaire smal-complex tachycardie pleit voor retrograde geleiding over een accessoire bundel. Denk aan een ritme als een AVRT. We kennen QRS-alternans echter ook van ritmes zonder pre-excitatie, zoals AVNRT.
De oorzaak van electrical alternans kan, hoe raar dat ook klinkt, ook mechanisch zijn. Denk aan een situatie als een tamponade, waar er voor het hart meer bewegingsruimte is door flinke pericardeffusie. Waar de elektroden op de borst stil liggen, kan het hart dan bewegen. De elektrode ziet het hart dus steeds vanaf een andere afstand. Als het hart naar voren beweegt zal de elektrode het hart dichterbij zien en dus een grotere QRS-amplitude tonen. Andersom, als het hart naar achteren beweegt wordt de amplitude kleiner.
T-top alternans en aritmie
T-top alternans wordt geassocieerd met risico op tachy-aritmieën (6). Het wordt gezien als kenmerk van een afwijking in de repolarisatie tussen verschillende gebieden in het hart. Het zou hem dan zitten in variaties in de actiepotentiaal of ionenstroom van specifiek calcium. Waar heel lang geleden (in 1948) al een link werd gelegd tussen T-top alternans die met het blote oog te zien is en aritmie, zijn er daarna methoden ontwikkeld om met hulp van een algoritme T-top alternans nauwkeuriger te kunnen meten. Inmiddels hebben allerlei studies aangetoond dat er een link is tussen T-top alternans en dodelijke ritmestoornissen bij allerlei ziektebeelden. Denk aan zaken als cardiomyopathie (7), myocardinfarcten (8), lange-QT syndroom (9) en catecholaminerge polymorfe ventrikeltachycardie (10).
Pseudo alternans
Het kan zo zijn dat je de term pseudo alternans tegenkomt. Deze term is in 1978 geïntroduceerd door Klein et al (5). Zij beschreven een casus van een patiënt die Procainamide kreeg toegediend en daarna een, zoals zij het beschreven “geleidingsstoornis van het Wenckebach type in het anterior deel van de linker bundel kreeg.” De patiënt kreeg om de slag een linker anterior fasciculair blok. Omdat dat de QRS morfologie en hartas doet veranderen was er dus een patroon van twee QRS-morfologieën en hartassen die elkaar afwisselden. Dat is in feit dus een electrical alternans, maar dan puur met een elektrische oorsprong. Ze beschreven: “We suggest the name, pseudoelectrical alternans for this form of alternating QRS complexes which mimics true electrical alternans.”
Referenties
- Experimentalle studien an säugethieren über das elektrocardiogramm (Hering, 1908)
- Notes upon alternation of the Heart (Sir Thomas Lewis, 1911)
- Electrical alternans (Kalter & Schwartz, 1948)
- Fluctuations in T-wave morphology and susceptibility to ventricular fibrillation (Adam et al, 1984)
- Procainamide-Induced Left Anterior Hemiblock of the 2:1 Type (Pseudoelectrical Alternans)(Klein et al, 1978)
- Electrophysiological Mechanisms Underlying T-Wave Alternans and Their Role in Arrhythmogenesis (You et al, 2021)
- T wave alternans extracted from 30-minute short resting Holter ECG recordings predicts mortality in heart failure (Arsenos et al, 2018)
- Transient pulsus alternans during acute myocardial ischemia and its resolution following beta-adrenergic blockade (Giudici & Savage, 1990)
- T-wave alternans in long QT syndrome (Gadage, 2018)
- In silico prediction of drug therapy in catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia (Yang et al, 2016)