University of Oulu

Electrocardiogram and diabetes mellitus as predictors of mortality benefit from ICD therapy in primary prophylactic patients

Saved in:
Author: Pelli, Ari1,2,3,4
Organizations: 1University of Oulu Graduate School
2University of Oulu, Faculty of Medicine
3Medical Research Center Oulu
4Oulu University Hospital
Format: ebook
Version: published version
Persistent link: http://urn.fi/urn:isbn:9789526230993
Language: English
Published: Oulu : University of Oulu, 2021
Publish Date: 2021-11-05
Thesis type: Doctoral Dissertation
Defence Note: Academic dissertation to be presented with the assent of the Doctoral Training Committee of Health and Biosciences of the University of Oulu for public defence in Auditorium 10 of Oulu University Hospital, on 12 November 2021, at 12 noon
Tutor: Professor Heikki Huikuri
Professor Juhani Junttila
Reviewer: Docent Vesa Virtanen
Doctor Jarkko Karvonen
Opponent: Professor Juha Hartikainen
Description:

Abstract

Cardiovascular diseases are the leading cause of death worldwide. Approximately as many as half of all cardiac deaths occur suddenly. For almost two decades, implantable cardioverter-defibrillator (ICD) has been used for primary prevention to reduce the risk of sudden cardiac death. Primary prophylactic ICD implantation is used in patients with ischemic and non-ischemic cardiomyopathy and impaired left ventricular ejection fraction (≤ 35%). Current guidelines are mainly based on studies published at the beginning of the millennium. Both pharmaceutical and invasive treatment as well as device programming have evolved since then, and the benefit-risk ratio of ICD implantation has become less favorable. The need for better identification of patients who truly benefit from ICD implantation is obvious. The aim of this thesis was to assess the role of diabetes mellitus and different electrocardiographic variables in predicting the mortality benefit from primary prophylactic ICD implantation.

The study population included retrospective and prospective cohorts of the EU-CERT-ICD (EUropean Comparative Effectiveness Research to assess the use of primary prophylacTic Implantable Cardioverter-Defibrillators) multicenter study (ClinicalTrials.gov Identifier: NCT02064192). In study I, we evaluated the role of diabetes mellitus in a retrospective cohort of 3,535 primary prophylactic ICD patients. We found that diabetes associated with lower risk for appropriate ICD shock, and patients with diabetes had significantly higher all-cause mortality. The results suggest limited benefit from primary prophylactic ICD among patients with diabetes.

In study II, we constructed a low-risk ECG combination including normal QRS-complex duration, normal corrected QT interval, and sinus rhythm. In a retrospective cohort of 1,687 primary prophylactic ICD patients, low-risk ECG predicted survival without appropriate shock. Based on the results, patients with low-risk EGC prior to the ICD implantation may not have significant benefit from the device.

In study III, single traditional and novel ECG variables were coded and investigated in a prospective cohort of 1,477 patients with primary prophylactic ICD and 700 control patients with conventional treatment. Pathological Q waves were a significant predictor of ICD benefit on mortality. In addition, corrected QT interval associated with ICD shocks in ICD patients and with death in control patients, QRS complex duration predicted death in control patients, atrial fibrillation was prognostic for all-cause mortality in ICD patients, and lateral QRS complex fragmentation predicted all-cause mortality in patients with ICD. The results showed a major beneficial effect of primary prophylactic ICD implantation among patients with pathological Q waves.

Overall, the findings provide increasing understanding of different benefits from primary prophylactic ICD in patient subgroups. Some patients may have substantially limited mortality benefit from the device, and the indications for ICD implantation require re-assessment.

see all

Tiivistelmä

Sydän- ja verisuonisairaudet ovat maailmanlaajuisesti yleisin kuolinsyy. Arvion mukaan jopa noin puolet sydänperäisistä kuolemista on äkillisiä. Jo noin kahden vuosikymmenen ajan rytmihäiriötahdistimia on käytetty sydänperäisten äkkikuolemien riskin vähentämiseksi primaaripreventiona. Rytmihäiriötahdistinta primaaripreventiona käytetään sekä iskeemisessä että ei-iskeemisessä kardiomyopatiassa kun vasemman kammion ejektiofraktio on alentunut (≤ 35 %). Nykyiset hoitosuositukset perustuvat pääasiassa tutkimuksiin, jotka on julkaistu vuosituhannen alussa. Tämän jälkeen sekä lääkkeelliset että invasiiviset hoitomenetelmät ovat kehittyneet ja myös rytmihäiriötahdistinten ohjelmointi on edistynyt, ja laitehoidon hyöty-haittasuhde näyttää heikentyneen. On ilmeinen tarve tunnistaa paremmin potilaat, jotka todella hyötyvät rytmihäiriötahdistimen asennuksesta. Tämän väitöskirjatutkimuksen tavoitteena oli arvioida diabeteksen sekä erilaisten sydänsähkökäyrän muuttujien kykyä ennustaa rytmihäiriötahdistinhoidon kuolleisuushyötyä primaaripreventiossa.

Tutkimuksen potilasaineisto koostui EU-CERT-ICD (EUropean Comparative Effectiveness Research to assess the use of primary prophylacTic Implantable Cardioverter-Defibrillators) -monikeskustutkimuksen (ClinicalTrials.gov, tunniste: NCT02064192) retrospektiivisesta ja prospektiivisesta kohortista. Ensimmäisessä osatutkimuksessa arvioimme diabeteksen ennusteellista merkitystä retrospektiivisen kohortin 3535 potilaalle, joille oli asennettu rytmihäiriötahdistin primaaripreventiona. Havaitsimme, että diabetes liittyy matalampaan rytmihäiriötahdistimen tarkoituksenmukaisen iskun riskiin ja diabetesta sairastavien potilaiden kokonaiskuolleisuus on merkitsevästi suurempi. Tulosten perusteella voidaan rytmihäiriötahdistinhoidosta saatavan hyödyn arvioida olevan diabetesta sairastavilla potilailla rajallinen.

Toisessa osastutkimuksessa muodostimme matalan riskin yhdistelmän sydänsähkökäyrän muuttujista, joihin kuuluivat normaali QRS-kompleksin leveys, normaali korjatun QT-intervallin kesto sekä sinusrytmi. Retrospektiivisessa 1687:n rytmihäiriötahdistinhoitoa primaaripreventiona saavan potilaan kohortissa matalan riskin sydänsähkökäyrän muuttujien yhdistelmä ennusti elossa pysymistä ilman tarkoituksenmukaisia rytmihäiriötahdistimen iskuja. Tämän tutkimuksen tulosten perusteella voidaan arvioida, että potilaat, joiden sydänsähkökäyrässä on matalan riskin muuttujien yhdistelmä, eivät välttämättä saa rytmihäiriötahdistimesta merkittävää hyötyä.

Kolmannessa osatutkimuksessa analysoimme ja tutkimme perinteisiä sekä uudentyyppisiä sydänsähkökäyrän muuttujia prospektiivisessa potilaskohortissa, joka koostui 1477 primaaripreventiona rytmihäiriötahdistinhoitoa saavasta potilaasta sekä 700 kontrollipotilaan ryhmästä. Patologiset Q-aallot ennustivat rytmihäiriötahdistinhoidosta merkittävää hyötyä. Lisäksi korjattu QT-intervalli assosioitui tarkoituksenmukaisiin rytmihäiriötahdistimen iskuihin tahdistinpotilailla ja kuolemaan kontrolliryhmän potilailla, QRS-kompleksin kesto ennusti kuolemaa kontrollipotilaiden ryhmässä, ja eteisvärinä sekä lateraalinen QRS-kompleksin fragmentaatio olivat ennusteellisia tahdistinpotilaiden kokonaiskuolleisuudelle. Tutkimustulokset osoittivat rytmihäiriötahdistinhoidon erityisen kuolleisuushyödyn potilailla, joiden sydänsähkökäyrässä havaittiin patologinen Q-aalto.

Tämän väitöstutkimuksen osatutkimuksista saatiin lisää tietoa ja ymmärrystä rytmihäiriötahdistinhoidosta eri tavoin hyötyvistä potilasryhmistä primaaripreventiossa. Osalla potilaista laitehoidosta saatava hyöty on hyvin rajallinen, ja rytmihäiriötahdistinasennusten indikaatioita olisi syytä tarkastella uudelleen.

see all

Osajulkaisut / Original papers

Osajulkaisut eivät sisälly väitöskirjan elektroniseen versioon. / Original papers are not included in the electronic version of the dissertation.

  1. Junttila, M. J., Pelli, A., Kenttä, T. V., Friede, T., Willems, R., Bergau, L., Malik, M., Vandenberk, B., Vos, M. A., Schmidt, G., Merkely, B., Lubinski, A., Svetlosak, M., Braunschweig, F., Harden, M., Zabel, M., Huikuri, H. V., & Sticherling, C. (2019). Appropriate Shocks and Mortality in Patients With Versus Without Diabetes With Prophylactic Implantable Cardioverter Defibrillators. In Diabetes Care (Vol. 43, Issue 1, pp. 196–200). American Diabetes Association. https://doi.org/10.2337/dc19-1014

  2. Pelli, A., Kenttä, T. V., Junttila, M. J., Bergau, L., Zabel, M., Malik, M., Reichlin, T., Willems, R., Vos, M. A., Harden, M., Friede, T., Sticherling, C., & Huikuri, H. V. (2020). Electrocardiogram as a predictor of survival without appropriate shocks in primary prophylactic ICD patients: A retrospective multi-center study. In International Journal of Cardiology (Vol. 309, pp. 78–83). Elsevier BV. https://doi.org/10.1016/j.ijcard.2020.03.024

  3. Ari Pelli, M. Juhani Junttila, Tuomas V. Kenttä, Simon Schlögl, Markus Zabel, Marek Malik, Tobias Reichlin, Rik Willems, Marc A. Vos, Markus Harden, Tim Friede, Christian Sticherling, Heikki V. Huikuri and the EU-CERT-ICD study investigators. Q waves are the strongest ECG variable associated with primary prophylactic ICD benefit: A prospective multi-center study. Europace. (In press)

see all

Series: Acta Universitatis Ouluensis. D, Medica
ISSN: 0355-3221
ISSN-E: 1796-2234
ISSN-L: 0355-3221
ISBN: 978-952-62-3099-3
ISBN Print: 978-952-62-3098-6
Issue: 1646
Type of Publication: G5 Doctoral dissertation (articles)
Field of Science: 3121 General medicine, internal medicine and other clinical medicine
Subjects: