Vorhersage von Hypoglykämie und Arrhythmien bei Patienten mit Diabetes und CKD – Validierungsstudie (HypoArrhythmia)

Patienten mit Diabetes mellitus (DM), insbesondere Patienten mit langer Dauer von Diabetes, Insulinbehandlung und chronischer Nierenerkrankung (CKD), sind anfällige Patienten, die ein hohes Risiko für Herzrhythmusstörungen und plötzlichen Herztod (SCD) aufweisen. Verschiedene Faktoren wie das Vorhandensein einer koronaren Herzkrankheit, diabetischer Kardiomyopathie sowie autonomer Neuropathie sind zugrunde liegende Pathologien, die mit der Entwicklung potenziell tödlicher Arrhythmien bei diesen Patienten verbunden sind, während angenommen wird, dass hypoglykämische Ereignisse diese Arrhythmien direkt auslösen. Es wurde postuliert, dass eine schwere Hypoglykämie zu Herzrhythmusstörungen führen kann, die später als „Dead-in-Bed“-Syndrom zusammengefasst werden. Darüber hinaus deuten aktuelle Daten aus großen kardiovaskulären Outcome-Studien bei Patienten mit Typ-2-Diabetes darauf hin, dass eine schwere Hypoglykämie mit einem erhöhten Risiko für kardiovaskuläre Ereignisse und kardiovaskulär bedingte Todesfälle verbunden ist. Darüber hinaus erhöht CKD das Risiko für Hypoglykämien deutlich, und selbst eine mäßige Beeinträchtigung der Nierenfunktion (eGFR < 45 ml/min) ist mit einem signifikanten Anstieg von SCD verbunden.

Verschiedene pathophysiologische Mechanismen können zur erhöhten kardiovaskulären Mortalität nach Hypoglykämie beitragen, darunter hypoglykämieinduzierte Freisetzung von Katecholaminen, proarrhythmogene EKG-Veränderungen sowie entzündliche Veränderungen. Morphologische und funktionelle Veränderungen des Herzens, die bei CKD auftreten, tragen weiter zu diesen Mechanismen bei. Bisher durchgeführte Studien waren durch eine kurze Dauer der Glukose- und EKG-Überwachung und durch die Tatsache, dass nur 3-Kanal-Holter-EKGs verwendet wurden, begrenzt, was die Beurteilung von anspruchsvolleren EKG-Anomalien wie QT-Dispersion, T-Wellen-Alternans oder späte Potenziale. Daher gibt es keine eindeutigen Daten zur Vorhersage von Arrhythmien und SCD und ihrer Beziehung zu Hypoglykämie bei Patienten mit Diabetes. Idealerweise könnte ein SCD-Risiko-Score Hochrisikopatienten identifizieren und charakterisieren, aber bis heute ist wenig über Hypoglykämie-assoziierte EKG-Marker zur Identifizierung von Patienten mit einem Risiko für Arrhythmien und SCD bekannt.

In der Allgemeinbevölkerung wurden verschiedene EKG-Risikomarker für SCD identifiziert, wie z. B. Herzfrequenz, Herzrhythmusstörungen, atrioventrikulärer (AV) Block, QT-Länge, QT-Dispersion, Herzfrequenzvariabilität (HRV), T-Wellen-Alternans, Spätpotentiale , sowie Links- (LBBB) oder Rechtsschenkelblock (RBBB) (rezensiert in). Bei Patienten mit Diabetes können Hypoglykämie, diabetische Kardiomyopathie sowie das Vorhandensein einer autonomen Neuropathie zu solchen EKG-Anomalien führen. Zur Wirkung spontaner Hypoglykämien und Veränderungen von EKG-Parametern liegen nur spärliche Daten vor, wobei nur eine kleine Studie bei Patienten mit Typ-1-Diabetes zeigt, dass nächtliche Hypoglykämie mit einer Abnahme der niederfrequenten Komponente der Herzfrequenzvariabilität einhergeht. Bis heute wurden ausgefeiltere Marker wie QT-Dispersion, späte Potenziale oder T-Wellen-Alternans nicht in einer „realen Umgebung“ untersucht, höchstwahrscheinlich, weil diese Marker eine 12-Kanal-EKG-Registrierung von längerer Dauer erfordern.

Für die Etablierung eines Risikoalgorithmus zur Vorhersage von Hypoglykämie-assoziierten Arrhythmien ist es jedoch zwingend erforderlich, eine gleichzeitige Glukoseüberwachung über einen langen Zeitraum und eine 12-Kanal-EKG-Registrierung durchzuführen, um diese EKG-Risikomarker für SCD zu erfassen.

In einem derzeit laufenden Projekt evaluieren die Forscher den Zusammenhang von hypoglykämischen Ereignissen/Glukoseschwankungen und Arrhythmien/EKG-Prädiktoren für SCD. Eine klinische Studie wird an 50 Patienten mit insulinbehandeltem Diabetes und mittelschwerer bis schwerer CKD durchgeführt. Diese Patienten erhalten 7 Tage lang eine kontinuierliche Glukose- und EKG-Registrierung, und die Daten werden für die Entwicklung des Risikobewertungsmodells verwendet.

Die aktuelle Validierungsstudie zielt darauf ab, das in Zusammenarbeit mit AICES - Aachen Institute for Advanced Study in Computational Engineering Science entwickelte Risikobewertungsmodell zu bestätigen und das kapazitive EKG-Registrierungsgerät zu genehmigen, das in Zusammenarbeit mit dem Philips-Lehrstuhl für Medizinische Informationstechnologie am Universitätsklinikum Aachen ( UKA). Zu diesem Zweck werden 10 Patienten mit insulinbehandeltem Diabetes und mittelschwerer bis schwerer chronischer Nierenerkrankung eingeschlossen. In dieser Studie werden ein siebentägiges Glukosemonitoring sowie Daten von kapazitiven EKG-Aufzeichnungen generiert, wodurch eine Validierung und Anpassung der entwickelten medizinischen Hardware und der mathematischen Modelle ermöglicht wird. Das Studienobjekt ist ein 12-Kanal-EKG-T-Shirt, bestehend aus Textilelektroden und einem Datenerfassungsgerät. Das Gerät kann langfristige 12-Kanal-EKG-Daten aufzeichnen. Der Zweck des T-Shirts besteht darin, den Komfort des Patienten bei Langzeitaufzeichnungen zu verbessern und unerwünschte Wirkungen herkömmlicher EKG-Elektroden zu verhindern. Derzeitige Systeme sind durch die Verwendung von EKG-Elektroden begrenzt, die von den Patienten wegen schwerer direkter Nebenwirkungen auf der Haut, wie Hautausschlag und bullöse Läsionen, kaum toleriert werden. Diese Nebenwirkungen sind auf die Hautvorbereitung und das Elektrodengel zurückzuführen. Das vorgeschlagene EKG-T-Shirt kommt ohne diese problematischen Vorbereitungen aus. Ein weiterer Vorteil ist die feste Platzierung der Elektroden am T-Shirt. Bei regelmäßigen 12-Kanal-EKG-Langzeitaufzeichnungen können die Elektroden abfallen und der Patient muss sie neu anbringen. Daher kann es zu einer fehlerhaften Positionierung der Elektroden kommen.