Il defibrillatore leadless

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1 MORTE IMPROVVISA Il defibrillatore leadless Francesco Furlanello, Pier Paolo Lupo, Hussam Ali, Riccardo Cappato Centro di Elettrofisiologia ed Aritmologia Clinica, IRCCS Policlinico San Donato, San Donato Milanese (MI) Transvenous implantable cardioverter-defibrillators (ICD) for the primary and secondary prevention of sudden cardiac death due to ventricular tachycardia/fibrillation have led to a significant improvement in survival in high-risk populations. Although conventional transvenous ICD therapy is currently widely used, it is associated with severe intra- and perioperative complications related to the use of transvenous leads, mostly occurring late after implantation. The recent introduction of a new ICD system with fully subcutaneous sensing and shocking capabilities has provided a valuable therapeutic option for special patient groups, allowing to identify and stop malignant ventricular arrhythmias while discriminating them from high-rate supraventricular tachyarrhythmias. This has also given us the opportunity to analyze the advantages and limitations of both implantable lifesaving electrical therapies. In the present paper, the technical characteristics of subcutaneous ICDs are described along with the recent advances in clinical and experimental research that have led to the introduction of these devices into clinical practice (over 1000 patients have been treated worldwide since 2009). Subcutaneous ICDs are indicated for both primary and secondary prevention of cardiac arrest in patients at risk for acquired or congenital arrhythmogenic diseases, including those with an underlying genetic molecular mechanism, provided that they do not require antibradycardia or antitachycardia pacing or cardiac resynchronization therapy, which represent the main limitations of these new devices. A subcutaneous ICD system has the advantage of avoiding the need for transvenous leads, making its implantation or removal much simpler without requiring fluoroscopic guidance. In addition, subcutaneous ICDs can be used in children, young subjects and athletes, and in all patients for whom venous access may be difficult to achieve. Key words. Athletes; Prophylaxis; Subcutaneous implantable cardioverter-defibrillators; Sudden cardiac death. G Ital Cardiol 2012;13(10 Suppl 2):41S-45S INTRODUZIONE 2012 Il Pensiero Scientifico Editore Il dr. Riccardo Cappato presenta un conflitto di interesse per diritti intellettuali presso la Cameron Health Inc., industria produttrice del defibrillatore impiantabile sottocutaneo. Gli altri autori dichiarano nessun conflitto di interessi. Per la corrispondenza: Prof. Francesco Furlanello Centro di Elettrofisiologia ed Aritmologia Clinica, IRCCS Policlinico San Donato, Via Morandi 30, San Donato Milanese (MI) ffurlanello@villabiancatrento.it L incontrovertibile documentazione clinica dell efficacia del defibrillatore impiantabile (ICD) nella prevenzione primaria e secondaria della morte improvvisa elettrica da fibrillazione ventricolare (FV) in categorie selezionate di pazienti ad alto rischio 1-5 con significativo aumento della sopravvivenza, ha comportato in tempi recenti una larga espansione dell impiego di questa terapia che si prospetta in continuo progressivo aumento. La terapia ICD convenzionale, basata sull utilizzo di elettrocateteri da defibrillazione transvenosa, è però associata ad un discreto numero di complicanze intra- e perioperatorie (1.5% di grado maggiore) 6 quali emitorace, pericardite, perforazione e tamponamento cardiaco Particolarmente importanti le complicanze tardive collegate alla conseguenza della presenza nel paziente nel tempo degli elettrodi transvenosi, quali disfunzioni valvolari, infezioni vascolari e cardiache, endocarditi, trombosi venose, deterioramento funzionale, dislocazione, rottura di elettrocateteri con conseguenti terapie inefficaci o inappropriate, necessità di revisione o di estrazione di cateteri gravate da difficoltà di esecuzione e rischio 3, Inoltre vi sono pazienti nei quali l accesso vascolare è problematico quali in cardiopatie congenite complesse, anomalie od occlusioni del sistema venoso. La disponibilità clinica di un sistema ICD con proprietà di sensing e shock interamente sottocutanee si propone come una soluzione in grado di eliminare le problematiche relative agli elettrodi transvenosi, semplificando le procedure d impianto ed aprendo nuovi campi di impiego in popolazioni selezionate di pazienti altrimenti escluse da questa fondamentale terapia. IL SISTEMA DI DEFIBRILLATORE IMPIANTABILE SOTTOCUTANEO Un sistema automatico totalmente sottocutaneo è stato di recente introdotto nell uso clinico 21,22 in grado di riconoscere ed interrompere una FV indotta o clinica con intelligente algoritmo discriminatorio di tachiaritmie atriali ad alta frequenza (tachicardia sinusale, fibrillazione/flutter atriale, tachicardia sopraventricolare) ai fini di ridurre al minimo gli shock inappropriati. Esperienze cliniche preliminari con un sistema di defibrillazione interamente sottocutaneo erano state precedentemente riportate da Bardy et al. 23 e da Grace et al. 24. L S-ICD (S-ICD, Cameron Health, San Clemente, California) consiste in un generatore sottocutaneo (69 ml, 145 g), in gra- 41S

2 F FURLANELLO ET AL do di erogare shock di 80 J e pacing transtoracico post-shock limitato. Il sistema è completato da un elettrocatetere sottocutaneo, posizionato lungo il margine sinistro dello sterno, costituito da un coil di shock ad alto voltaggio e bassa impedenza, e da due elettrodi di sensing a basso voltaggio ed alta impedenza posti all estremità superiore ed inferiore. Il sensing sottocutaneo può avvenire secondo tre differenti vettori, favorendo così la massima flessibilità del sistema nel riconoscimento automatico dell attività elettrica cardiaca e l identificazione degli episodi aritmici. Studi clinici e sperimentazione negli animali Studi con impianto temporaneo a breve termine di S-ICD Un primo trial clinico fu condotto negli anni , allo scopo di identificare la migliore configurazione di shock del sistema sottocutaneo 21 (posizione relativa della cassa attiva coincidente con il generatore e del coil elettrodo defibrillatore sottocutaneo). Furono arruolati 78 pazienti con indicazione alla terapia ICD e furono testati, prima dell impianto di un ICD convenzionale, quattro differenti configurazioni di un sistema sottocutaneo temporaneo, valutando le soglie di defibrillazione. I risultati portarono alla definizione dell attuale configurazione: cassa attiva in corrispondenza della parete toracica laterale sinistra, coil lungo il margine sinistro dello sterno. Un secondo trial a breve termine, di confronto tra S-ICD e ICD transvenoso, fu condotto negli anni su 49 pazienti con indicazione cliniche alla terapia con ICD, sottoposti a impianto di entrambi i sistemi. Confrontate le soglie efficaci di shock e, dopo completamento dello studio, il sistema sottocutaneo fu espiantato 21. Studi con impianto definitivo di S-ICD Un definitivo trial clinico multicentrico di valutazione a mediolungo termine dell S-ICD è stato condotto nel in Europa e Nuova Zelanda su 55 pazienti candidati alla terapia con ICD in classe I, IIa, IIb secondo le linee guida ACC/AHA/HRS ,25. I criteri di esclusione principali erano rappresentati dall indicazione all elettrostimolazione definitiva e da un anamnesi positiva di tachicardie ventricolari, potenzialmente interrompibili con il pacing antitachicardico nonché la presenza di un filtrato glomerulare (<30 ml/min). L endpoint primario era rappresentato dall efficacia dello shock nell interruzione della FV al momento dell impianto (almeno due defibrillazioni efficaci consecutive a 65 J). I risultati sono relativi a 137 episodi di FV indotta all impianto, tutti correttamente riconosciuti e l aritmia fu efficacemente interrotta (shock 65 J) nel 98% dei casi. Il tempo medio di erogazione dello shock fu di 14 ± 2.5 s mentre la durata media della procedura di impianto risultò di 67 ± 33 min. Durante il follow-up (10 ± 1 mesi), furono correttamente riconosciuti ed efficacemente trattati 12 episodi aritmici ventricolari clinici e non si sono verificate terapie inappropriate per episodi aritmici sopraventricolari (fibrillazione/flutter atriale, tachicardia sinusale, tachicardia sopraventricolare). Complicanze minori furono osservate in 5 pazienti (infezione locale della tasca sottocutanea in 2 pazienti, dislocazione dell elettrocatetere sottocutaneo in altri 3). Fenomeni di oversensing furono rari (alterato riconoscimento di T, doppio conteggio di QRS) e furono risolti con una riprogrammazione dell algoritmo di sensing. In conclusione, questo trial non randomizzato, su una popolazione limitata di pazienti, ha dimostrato la relativa semplicità di impianto di un sistema di defibrillazione interamente sot- tocutaneo, la bassa percentuale di complicanze intra- e peri - operatorie, e, soprattutto, gli elevati tassi di appropriatezza ed efficacia delle terapie di shock (sia per le aritmie ventricolari inducibili che per quelle cliniche spontanee). Sperimentazione nell animale Consiste in un primo studio in 15 cani nei quali sono state testate 97 soglie di defibrillazione di 35 ± 16 J con diverse combinazioni degli elettrodi che hanno tutti portato ad una defibrillazione efficace della FV indotta. Nel secondo studio, in 5 cani, è stata testata la capacità di riconoscimento di FV e di defibrillazione automatica su 19 episodi di FV in un sistema completamente sottocutaneo e tutti gli episodi sono stati correttamente riconosciuti ed interrotti da shock erogati 26. Studio di confronto di detenzione di aritmie fra defibrillatore impiantabile sottocutaneo e transvenoso Lo START (Subcutaneous versus Transvenous Arrhythmia Recognition Testing) è un trial prospettico, multicentrico di confronto simultaneo fra capacità simulate di sensing S-ICD di tachiaritmie atriali e ventricolari indotte in 64 pazienti con ICD transvenoso mono o bicamerale 27. La registrazione contemporanea transvenosa e sottocutanea degli eventi aritmici ha documentato un eccellente appropriatezza di riconoscimento delle tachiaritmie ventricolari indotte di FV e di tachicardie ventricolari polimorfe, monomorfe rapide per entrambi i sistemi con una migliore capacità di individuazione delle aritmie sopraventricolari per il sistema ICD, il che può avere dei risvolti favorevoli nella prevenzione degli shock inappropriati 27. Fase commerciale Dopo la pubblicazione dei risultati dei trial clinici con impianto temporaneo o definitivo 21 e l approvazione nel 2009 dell S-ICD per l utilizzo europeo (marchio CE), il dispositivo è stato impiantato in più di 1000 pazienti a tutt oggi nel mondo. Relativamente alle caratteristiche demografiche, i pazienti presentavano eterogenee indicazioni sia in prevenzione primaria che secondaria di arresto cardiaco da FV, distribuiti secondo tutte le fasce di età (range anni). I dati relativi al follow-up (600 pazienti/mese) hanno in sintesi evidenziato una bassa incidenza di terapie inappropriate, una sensibilità vicina al 100% nel riconoscimento della FV indotta al momento dell impianto, un efficacia del 98.5% delle terapie di shock, un efficacia del 100% nel riconoscimento e nelle terapie delle aritmie ventricolari cliniche, una trascurabile percentuale di complicanze locali. La tecnologia S-ICD è attualmente in fase investigazionale per l approvazione dell uso negli Stati Uniti da parte della Food and Drug Administration. Aspetti pratici I pazienti candidati all impianto di S-ICD devono essere sottoposti a uno screening per mezzo dell esecuzione di un ECG a 12 derivazioni in posizione supina e seduta, allo scopo di valutare l appropriatezza del segnale di superficie, fondamentale per un riconoscimento corretto degli episodi aritmici. Al momento dell impianto il sistema viene testato (sensing ed efficacia dello shock) sotto anestesia temporanea mediante l induzione con corrente continua a 50 Hz di FV ed erogazione di uno shock a 65 J (Figura 1). Questo valore rappresenta un 42S

3 L ICD SOTTOCUTANEO Figura 1. Ciclista di 20 anni con cardiopatia aritmogena post-miocarditica ad alto rischio sopravvissuto ad arresto cardiaco sul campo. Esempio di induzione di tachicardia ventricolare con corrente alternata (banda nera) interrotto con shock a 65 J del defibrillatore sottocutaneo. notevole margine di sicurezza rispetto agli 80 J di erogazione definitiva del sistema (Figura 2). Il controllo telemetrico del dispositivo avviene per mezzo di un programmatore di ridotte dimensioni e risulta molto semplice in quanto, oltre a fornire le informazioni essenziali sul corretto funzionamento del dispositivo (stato batteria ed integrità del coil sottocutaneo), permette la scelta delle caratteristiche fondamentali di programmazione (terapie on/off, pacing postshock on/off, cut-off delle zone di riconoscimento delle aritmie). Al momento del controllo durante il follow-up vi è la possibilità di visualizzare gli eventi aritmici e gli eventuali interventi del sistema ICD registrati nella memoria del sistema (Figura 2). Vantaggi del sistema Un buon vantaggio è costituito dalla semplicità della tecnica di impianto (e di espianto, qualora necessario) e dalla minor prevalenza e gravità delle potenziali complicazioni associate, anche in virtù dei più rapidi tempi di esecuzione rispetto all ICD trans - venoso. Inoltre il posizionamento dell intero sistema non necessita di fluoroscopia, caratteristica di non secondaria importanza, soprattutto nei pazienti giovani. Il catetere sottocutaneo di defibrillazione non è sottoposto come quello transvenoso alle sollecitazioni associate al ciclo cardiaco ma solo a quelle respiratorie e presenta una maggior resistenza intrinseca assiale per la presenza protetta di un robusto cavo intrecciato. Figura 2. Aritmia ventricolare clinica con intervento appropriato ed efficace del defibrillatore sottocutaneo (80 J). VT, tachicardia ventricolare. 43S

4 F FURLANELLO ET AL INDICAZIONI ALL IMPIANTO DEL DEFIBRILLATORE SOTTOCUTANEO Tenendo conto delle attuali esperienze cliniche, il sistema S-ICD trova indicazioni generali per tutti i pazienti che richiedono terapia con ICD per prevenzione primaria o secondaria di arresto cardiaco da FV e che non necessitano, anche in termini previsionali, di pacing antibradicardico o antitachicardico o di terapia di resincronizzazione cardiaca. In particolare, l impiego di S-ICD può proporsi in popolazioni selezionate di soggetti ad alto rischio di arresto cardiaco da FV quali cardiopatia ischemica post-infarto (tipo MADIT II), cardiomiopatia dilatativa, patologia aritmogena su base genetica quali cardiomiopatia aritmogena del ventricolo destro, cardiopatia ipertrofica ostruttiva e no, sindrome di Brugada, di QT lungo e QT breve, tachicardia polimorfa catecolaminergica. Inoltre, FV idiopatica da ripolarizzazione precoce, tetralogia di Fallot, situs inversus, trasposizione dei grandi vasi ed in genere cardiopatie congenite con arduo accesso venoso. L impianto di S-ICD viene proposto in modo particolare in soggetti giovani, comprese popolazioni pediatriche, ad alto rischio di arresto cardiaco nei quali sono prevedibili a lungo termine complicanze o deficit di elettrocateteri transvenosi in corso di impianto di ICD. Una particolare popolazione è rappresentata dagli atleti agonisti ad alto rischio di aritmia ventricolare maligna improvvisa per cardiopatia aritmogena sottostante, sia per prevenzione primaria di FV o secondaria in quanto sopravvissuti ad arresto cardiaco (Figura 1). Negli atleti il sistema S-ICD, oltre che per l impiegato fondamentale clinico sentinel, può rappresentare un vantaggio per l esecuzione di attività sportiva (non agonistica) in quanto le caratteristiche dell elettrodo sottocutaneo, posizione e resistenza, consentono una maggior libertà fisica. Infine l S-ICD è proposto come terapia ponte in pazienti a rischio temporaneo di arresto cardiaco, quali quelli in attesa di trapianto cardiaco o nella fase precoce post-infarto miocardico. LIMITI DEL SISTEMA DI DEFIBRILLATORE IMPIANTABILE SOTTOCUTANEO Il sistema non è in grado di erogare terapie di pacing a lungo termine e quindi non è indicato nei pazienti con indicazione alla stimolazione antibradicardica o alla terapia di resincronizzazione cardiaca. Tale limite, oltre ad escludere una quota rilevante di pazienti, può creare dei problemi relativi alla gestione clinica nel follow-up dei soggetti impiantati che possono andare incontro a una progressione della loro patologia di base e quindi incontrare i criteri alla stimolazione definitiva, ad esempio nella cardiomiopatia ischemica post-infarto miocardico (MADIT II e cardiomiopatia dilatativa). Inoltre l S-ICD non può erogare terapie antitachicardiche, proprietà fondamentale dei sistemi convenzionali, che ha mostrato elevata efficacia nell interruzione delle aritmie ventricolari, riducendo quindi la necessità degli shock. Anche le attuali dimensioni del generatore costituiscono una limitazione al suo utilizzo soprattutto nei soggetti molto magri, nei bambini in tenera età e nelle giovani donne per motivi di carattere estetico. È probabile una significativa riduzione delle dimensioni del dispositivo nei prossimi anni. CONCLUSIONI L ICD totalmente sottocutaneo rappresenta un sistema innovativo nella prevenzione della morte improvvisa da aritmie ven- tricolari maligne. Esso permette di superare le difficoltà procedurali e le complicanze correlate agli elettrocateteri transvenosi dei sistemi tradizionali e può trovare indicazione in prevenzione primaria o secondaria, secondo le attuali linee guida, in tutti i pazienti che non siano candidati a terapie di pacing antibradicardico e/o antitachicardico. In particolare trova buone indicazioni nella popolazione pediatrica e, più in generale, nei giovani adulti, compresi gli atleti, affetti da cardiopatie aritmogene sia su base genetica che acquisita (es. post-miocardite) che legate a patologie congenite od a difficile accesso venoso. Tuttavia, gli attuali limiti della tecnologia (dimensioni del generatore, impossibilità di erogare terapie di pacing, esclusione dei pazienti candidati a terapia di resincronizzazione cardiaca) ne limitano l uso estensivo. Infine i potenziali benefici del sistema a medio e lungo termine rispetto al defibrillatore trans - venoso devono essere valutati mediante trial clinici multicentrici, prospettici, randomizzati e di largo respiro. La parallela evoluzione di nuove tecnologie, quale ad esempio il pacing senza fili (leadless pacing), potrà in futuro permettere l implementazione dell ICD sottocutaneo e l estensione delle indicazioni a più ampie popolazioni di pazienti. RIASSUNTO L impiego transvenoso del defibrillatore impiantabile (ICD) nella prevenzione primaria e secondaria della morte improvvisa da fibrillazione/tachicardia ventricolare ha comportato un significativo aumento della sopravvivenza in popolazioni selezionate di pazienti ad alto rischio. La terapia convenzionale con impianto di ICD per via transvenosa, attualmente in enorme diffusione clinica, è tuttavia gravata da significative complicanze intra- e perioperatorie e soprattutto tardive conseguenti alla necessità dell impianto di elettrodi/cateteri transvenosi. La recente introduzione in terapia clinica di un intelligente sistema ICD con proprietà di sensing e shock interamente sottocutanee, in grado di riconoscere ed interrompere un aritmia ventricolare maligna discriminandola dalle tachi - aritmie sopraventricolari ad alta frequenza, permette di disporre di un importante alternativa terapeutica in particolari categorie di pazienti. Ciò consente anche di impostare un confronto fra i limiti ed i vantaggi delle due attuali terapie elettriche impiantabili salvavita. Nel testo vengono descritte le caratteristiche tecniche del sistema ICD e ripercorse le recenti tappe della ricerca clinica e sperimentale che hanno consentito la realizzazione dell attuale dispositivo e la sua immissione nella pratica clinica (che attualmente comprende più di 1000 pazienti trattati nel mondo dal 2009). L ICD sottocutaneo trova indicazioni generali nella prevenzione primaria e secondaria dell arresto cardiaco in tutti i pazienti a rischio per patologie aritmogene acquisite e congenite, comprese quelle su base molecolare genetica, purché essi non abbisognino di elettrostimolazione antibradicardica od antitachicardica o di resincronizzazione cardiaca, il che rappresenta il limite principale d impiego della nuova metodica terapeutica. Vantaggi sono rappresentati dalla mancata necessità dei cateteri transvenosi, dalla facilità di impianto ed espianto, dalla non necessità di fluoroscopia, dalla possibilità d impiego nei bambini, nei giovani e negli atleti ed in tutti coloro che presentano difficoltà di accesso venoso all impianto dell ICD. Parole chiave. Arresto cardiaco; Atleti; Defibrillatore impiantabile sottocutaneo; Profilassi. 44S

5 L ICD SOTTOCUTANEO BIBLIOGRAFIA 1. The Antiarrhythmics versus Implantable Defibrillators (DAVID) Investigators. A comparison of antiarrhythmic-drug therapy with implantable defibrillators in patients resuscitated from near-fatal ventricular arrhythmias. N Engl J Med 1997;337: Connolly SJ, Hallstrom AP, Cappato R, et al. Meta-analysis of the implantable cardioverter defibrillator secondary prevention trials. AVID, CASH and CIDS studies. Antiarrhythmics vs Implantable Defibrillator study. Cardiac Arrest Study Hamburg. Canadian Implantable Defibrillator Study. Eur Heart J 2000;21: Moss AJ, Hall WJ, Cannom DS, et al. Improved survival with an implanted defibrillator in patients with coronary disease at high risk for ventricular arrhythmia. Multicenter Automatic Defibrillator Implantation Trial Investigators. N Engl J Med 1996;335: Moss AJ, Zareba W, Hall WJ, et al.; Multicenter Automatic Defibrillator Implantation Trial II Investigators. 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