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. 2025 Jun 10;7(9):1162-1169.
doi: 10.1016/j.cjco.2025.06.003. eCollection 2025 Sep.

Postsurgical Temporary Epicardial Pacing: Electrophysiological Implications of Contemporary Pacing Lead Designs

Intisar Ahmed  1 , Chloe Netlefold  1 , Robert D Anderson  1 , Stephane Masse  1 , Melanie R Burg  1 , Tirone E David  1 , Jane Heggie  1 , Maral Ouzounian  1 , Kumaraswamy Nanthakumar  1
Affiliations

Postsurgical Temporary Epicardial Pacing: Electrophysiological Implications of Contemporary Pacing Lead Designs

Intisar Ahmed et al. CJC Open. .

Abstract
in English, French

Background: Despite advancements in postoperative temporary epicardial pacing leads, sensing malfunction can still happen. Oversensing presents as inappropriate inhibition of pacing (a major concern for pacemaker-dependent patients), whereas undersensing may lead to an extremely rare complication of ventricular fibrillation from R on T. The single-lead and dual-lead configurations have key structural differences related to the size of the bipole electrodes and the spacing between them. We assessed how this affects the sensing function.

Methods: Five porcine studies were conducted using open chest and Langendorff models. We used 2 pacing wire configurations and compared the sensed electrograms. We compared a newer single-lead configuration (small, closely spaced electrodes) with a dual-lead (large, widely spaced) configuration. The primary outcome was the amplitude of the R wave. Secondary outcomes were the relative size of the T wave and the effect of sampling frequency and low-pass filtering.

Results: The sensed QRS was significantly larger in the widely spaced, larger electrodes when compared with closely spaced, smaller electrodes across all sampling frequencies and filter settings (6.9-29.7 mV vs 1.7-8.6 mV, P < 0.001). The average amplitude of the T wave was closer to the average QRS amplitude with the newer configuration across all settings. The mean T wave to R wave difference ranged from 3.0 to 3.7 mV for the single lead and 1.0 to 21.5 mV for the dual lead configuration. Large, widely spaced electrodes resulted in much larger sensed QRS signals and a safer programming window for sensitivity.

Conclusions: The smaller, closely spaced electrodes detect a relatively small QRS and a larger T wave, leading to a narrower safety window and an increased risk of sensing malfunction (Central Illustration). To avert catastrophic consequences, the electrophysiologic implications of new temporary pacing wires must be considered during postoperative care.

Contexte: Des erreurs de détection demeurent possibles malgré les progrès réalisés avec les électrodes de stimulation épicardique temporaire postopératoire. La surdétection entraîne une inhibition inappropriée de la stimulation (un problème majeur chez les patients dépendants d’un stimulateur cardiaque), tandis que la sous-détection peut entraîner une complication extrêmement rare de la fibrillation ventriculaire associée au phénomène R sur T. Les stimulateurs à une et deux dérivations présentent des différences structurelles importantes liées à la taille des électrodes bipolaires et à l’espacement entre elles. Nous avons évalué en quoi cela influence la fonction de détection.

Méthodologie: Cinq études porcines à thorax ouvert et selon le modèle de Langendorff ont été réalisées. Nous avons utilisé deux configurations d’électrodes de stimulation et comparé les signaux électriques détectés. Nous avons comparé une configuration à une seule dérivation, plus récente (petites électrodes moins espacées) à une configuration à deux dérivations (grandes électrodes plus espacées). Le paramètre d’évaluation principal était l’amplitude de l’onde R. Les paramètres d’évaluation secondaires étaient la taille relative de l’onde T ainsi que l’effet de la fréquence d’échantillonnage et du filtrage passe-bas.

Résultats: Le QRS détecté a été nettement plus important avec les électrodes plus grandes et plus espacées, comparativement aux électrodes plus petites et moins espacées, à toutes les fréquences d’échantillonnage et à tous les réglages de filtre (6,9 à 29,7 mV vs 1,7 à 8,6 mV; p < 0,001). L’amplitude moyenne de l’onde T était plus proche de l’amplitude moyenne du QRS avec la configuration la plus récente, à tous les réglages. La différence moyenne entre l’onde T et l’onde R est allée de 3,0 à 3,7 mV avec une seule dérivation et de 1,0 à 21,5 mV avec deux dérivations. Les signaux QRS détectés au moyen des électrodes plus grandes et plus espacées sont nettement plus grands, tandis que la fenêtre de programmation est plus sûre quant à la sensibilité.

Conclusions: Le QRS détecté à l’aide des électrodes plus petites et moins espacées est relativement petit tandis que l’onde T est plus grande, de sorte que la fenêtre de fiabilité est plus étroite et le risque d’erreur de détection plus grand (illustration centrale). Afin d’éviter des conséquences catastrophiques, les conséquences électrophysiologiques des nouvelles dérivations de stimulation temporaire doivent être prises en considération lors des soins postopératoires.

Keywords: epicardial pacing; lead design; postoperative care; temporary pacing; undersensing; ventricular fibrillation.

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Figures

Figure 1
Figure 1
Experimental lead configurations and electrode placement. (A) A unipolar lead, used in the widely spaced bipolar configuration in this study. (B) A bipolar epicardial pacing lead, used in the closely spaced bipolar lead in this study. (C) Position of experimental electrodes for both lead configurations: the widely spaced electrode placement (red circles) and the closely spaced electrode placement (purple oval).
Figure 2
Figure 2
The bar chart shows an average sensed QRS amplitude from large, widely spaced electrodes (blue bar) and small, closely spaced electrodes (red bar). The example electrograms are peak-to-peak QRS signals recorded at a sampling rate of 400 Hz.
Figure 3
Figure 3
Distribution of the difference between the average sensed QRS and T wave amplitude from large, widely spaced electrodes (blue bar) and small, closely spaced electrodes (red bar). Example electrograms are recorded at a sampling rate of 400 Hz with annotated QRS amplitude, T wave amplitude and difference (Δ).
Figure 4
Figure 4
Average measured QRS amplitude (solid line) and T-wave amplitude (dotted line) sensed at various sampling rates and low-pass filter settings, as sensed by large, widely spaced electrodes (blue) and small, closely spaced electrodes (red).
Central Illustration
Central Illustration
The size and spacing of electrodes on temporary epicardial pacing wires determine the amplitude of sensed signals. The small-sized, closely spaced electrodes sense smaller QRS with relatively larger T waves, which could potentiate sensing malfunction.
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References

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