Atrial Fibrillation –

2016 Update 
Evaluation and 
Management

Hutton P. Brantley, DO, FACC
 Objectives
• Provide an overview of the pathophysiology, 
diagnosis, classification schemes, and signs and 
symptoms of AF.
• Discuss electrical and chemical cardioversion in 
AF.
• Review rate control, rhythm control, and 
anticoagulation as treatments for AF.
• Develop an individualized pharmacotherapy and 
monitoring plan for the management of AF as 
dictated by patient‐specific parameters.
 Agenda
• Definitions and Pathophysiology
– Mechanisms
• Clinical Evaluation
• Prevention of Thromboembolism
– Risk Stratification Schemes
– Antithrombotic and Nonpharmacological options
• Rate control
– Pharm agents/ AV Node Ablation
• Rhythm control
– Cardioversion (electrical and pharm)
• AF Catheter Ablation
• Specific groups
 Atrial Fibrillation ‐Definition
• Supraventricular tachyarrhythmia with 
uncoordinated atrial activation and 
consequently ineffective atrial contraction
• Characteristic ECG
– Irregular R‐R intervals 
– Absence of distinct repeating P waves
– Irregular atrial activity
Diagnosis
 Symptoms 
• No symptoms
• Fatigue – most common
• Palpitations
• Dyspnea
• Hypotension
• Syncope
Pathophysiology
Pathophysiology
Classification 
 Classification and Patterns of AF

Fuster et al. Circulation 2006
 Lone AF
• 30% to 45% of paroxysmal AF cases and 20% 
to 25% of persistent AF cases occur in young 
patients without an underlying medical 
condition
• Lone AF may be a familial arrhythmia, or a 
causal underlying condition may appear over 
time.
 Risk Factors
Reversible  Permanent 
• Holiday heart syndrome • Mitral valve disease
• Surgery • CHF
• Electrocution • HTN
• MI • LVH
• Myocarditis • Cardiomyopathy
• PE
• Hyperthyroidism
• Electrolyte abnormality
An 82 year old man is in your office for an 
annual Medicare physical. What is the chance he 
has atrial fibrillation?
1. 1%
2. 5%
3. 10%
4. 25%
 Prevalence of Diagnosed AF
Stratified by Age and Sex

# Women 530 310 566 896 1498 1572 1291 1132

# Men 1529 634 934 1426 1907 1886 1374 759

Go AS, JAMA. 2001 May 9;285(18):2370‐5. Pub Med PMID: 11343485
A 46 year old male patient is in for an annual 
physical exam. What is his lifetime risk of 
developing AF?
1. 1%
2. 5%
3. 10%
4. 25%
 Incidence of AF
Lifetime Risk for AF at Selected Index Ages by Sex

Index Age, yrs Men Women

40 26.0% (24.0 – 27.0) 23.0% (21.0 – 24.0)
50 25.9% (23.9 – 27.0) 23.2% (21.3 – 24.3)
60 25.8% (23.7 – 26.9) 23.4% (21.4 – 24.4)
70 24.3% (22.1 – 25.5) 23.0% (20.9 – 24.1)
80 22.7% (20.1 – 24.1) 21.6% (19.3 – 22.7)

1 in 4 
Men & women Lifetime risk if 
>40 Years currently free 
will develop AF of AF

Lloyd‐Jones DM, et al. Circulation. 2004 Aug 31;110(9):1042‐6. Pub Med PMID: 15313941.
 Management
• Prevention of TE complications
• Restoration of sinus rhythm
• Controlling ventricular rate in AF
STROKE PREVENTION
68 year old female with atrial fibrillation and no 
other co‐morbidities. How would you classify 
her stroke risk?
1. Low
2. Moderate
3. High
 Scoring Systems in Stroke Risk 
• A variety of systems have been published
– Outlined on next slide
• All use selected clinical characteristics to 
predict the risk of stroke
• Most widely used is the CHADS2 score
• All scores provide a rough estimate of risk of 
thrombosis in a population at similar risk as 
patient being reviewed
 CHADS2: Risk of Stroke
National Registry of Atrial Fibrillation Participants (NRAF)
NRAF Crude  NRAF Adjusted
CHADS2 # Patients # Strokes Stroke Rate per  Stroke Rate           
Score (n = 1733) (n = 94) 100 Patient‐yrs (95% CI)†
0 120 2 1.2 1.9 (1.2‐3.0)
1 463 17 2.8 2.8 (2.0‐3.8)
2 523 23 3.6 4.0 (3.1‐5.1)
3 337 25 6.4 5.9 (4.6‐7.3)
4 220 19 8.0 8.5 (6.3‐11.1)
5 65 6 7.7 12.5 (8.2‐17.5)
6 5 2 44.0 18.2 (10.5‐27.4)
Scoring: 
1 point: Congestive heart failure, HTN, < 75 years, and DM
2 points: Stroke history or transient ischemic attack
† Expected stroke rate per 100 pt‐yrs from the exponential survival model, assuming aspirin not taken

Gage BF, Waterman AD, Shannon W, Boechler M, Rich MW, Radford MJ. JAMA. 2001 Jun 13;285(22):2864‐70. Pub Med 

PMID: 11401607.
 CHA2DS2‐VASc
2009 Birmingham Schema Expressed as a Point‐Based Scoring System

Risk Factor Score
Congestive heart failure/LV dysfunction 1
Hypertension 1
Age ≥ 75 y 2
Diabetes mellitus 1
Stroke/TIA/TE 2
Vascular disease  1
(prior myocardial infarction, peripheral artery disease, or aortic plaque)
Age 65‐74 y 1
Sex category 1
(i.e. female gender)
LV = left ventricular; TE = thromboembolism

Lip GY, Nieuwlaat R, Pisters R, Lane DA, Crijns HJ. Chest. 2010 Feb;137(2):263‐72. Pub Med PMID: 19762550. 

 CHA2DS2‐VASc
Stroke or Other TE at One Year

TE Rate During 1 yr, 
CHA2DS2‐ #TE TE Rate During  1  Adjusted for
VASc Score # Events yr (95% CI) Aspirin RX
0 103 0 0% (0‐0) 0%
1 162 1 0.6% (0.0‐3.4) 0.7%
2 184 3 1.6% (0.3‐4.7) 1.9%
3 203 8 3.9% (1.7‐7.6) 4.7%
4 208 4 1.9% (0.5‐4.9) 2.3%
5 95 3 3.2% (0.7‐9.0) 3.9%
6 57 2 3.6% (0.4‐12.3) 4.5%
7 25 2 8.0% (1.0‐26.0) 10.1%
8 9 1 11.1% (0.3‐48.3) 14.2%
9 1 1 100% (2.5‐100) 100%
Total 1,084 25 P Value for trend 0.003

Lip GY, Nieuwlaat R, Pisters R, Lane DA, Crijns HJ. Chest. 2010 Feb;137(2):263‐72. Pub Med PMID: 19762550. 

 CHA2DS2‐VASc and CHADS2 Score 0–1
Refines stroke risk stratification in AF patients: nationwide cohort 
1 Year Follow‐up 12 Years Follow‐up
Person Yrs Events Stroke rate (95%CI) Person Yrs Events Stroke rate (95%CI)

CHADS2 score 0–1  40,272 1,405 3.49 (3.31–3.68)  187,200 4,599 2.46 (2.39–2.53)

CHA2DS2‐VASc = 0  6,919 58 0.84 (0.65–1.08) 39,500 299 0.76 (0.68–0.85)

CHA2DS2‐VASc = 1  8,880 159 1.79 (1.53–2.09)  45,926 662 1.44 (1.34–1.56)

CHA2DS2‐VASc =  2  11,863 435 3.67 (3.34–4.03)  51,595 1,489 2.89 (2.74–3.04)

CHA2DS2‐VASc = 3 11,473 660 5.75 (5.33–6.21)  45,799 1,933  4.22 (4.04–4.41)

CHA2DS2‐VASc = 4 1,137 93 8.18 (6.68–10.02)  4,380  216 4.93 (4.32–5.64)

CHADS2 score = 0  17,327 275 1.59 (1.41–1.79)  92,531 1182 1.28 (1.21–1.35)

CHA2DS2‐VASc = 0 6,919 58 0.84 (0.65–1.08)  39,500 299 0.76 (0.68–0.85)

CHA2DS2‐VASc = 1 6,811 119 1.75 (1.46–2.09)  35,079 504 1.44 (1.32–1.57)

CHA2DS2‐VASc = 2 3,347 90 2.69 (2.19–3.31)  16,710  353 2.11 (1.90–2.34)

CHA2DS2‐VASc = 3 250 8 3.20 (1.60–6.40)  1,242 26 2.09 (1.43–3.07)

CHADS2 Score = 1 22,945 1,130 4.92 (4.65–5.22)  94,669 3417 3.61 (3.49–3.73)

CHA2DS2‐VASc = 1 2,069 40 1.93 (1.42–2.64)  10,847  158  1.46 (1.25–1.70)

CHA2DS2‐VASc = 2 8,516  345 4.05 (3.65–4.50)  34,885  1136  3.26 (3.07–3.45)

CHA2DS2‐VASc = 3 11,223 652 5.81 (5.38–6.27)  44,557 1907 4.28 (4.09–4.48)

CHA2DS2‐VASc = 4 1,137 93 8.18 (6.68–10.02)  4,380 216 4.93 (4.32–5.64)

Olesen JB, Torp‐Pedersen C, Hansen ML, Lip GY. Thromb Haemost. 2012 Jun;107(6):1172‐9. Pub Med PMID: 22473219.
 Cryptogenic Stroke and AF
• 25% with ischemic strokes are consider cryptogenic, 
despite extensive workup
• When diagnosed atrial fibrillation is potentially associated 
with cryptogenic stroke
• Up to 90% of paroxysmal atrial fibrillation episodes may be 
asymptomatic
• Detection of AF in patients with cryptogenic stroke changes 
treatment from anti‐platelet oral intake
• Researchers in Australia screened 906 pts >65 yrs for AF in 
10 community pharmacies using single lead ECG monitor
• Investigators identified newly discovered AF in 1.5% of 
screened patients all of whom had CHA2‐DS2‐VASc >2

Lowres N et al. Thromb Haemost. 2014. 

Atrial Fibrillation and Stroke
AF is the Most Common Cause of 
Cardioembolic Ischemic Stroke
Ischemic Stroke Risk Factors Are 
Common in Patients With AF
 AF Predisposes to the Formation of 
Clots in the Left Atrium and Appendage
 Smaller Vessels Make the Brain 
Vulnerable to Cardioembolic Ischemia
Ischemia from CE Thrombi Cause Neurologic 
Damage to Vast Areas of Brain Territory
Majority of Ischemic Strokes Due to AF 
Present with Hemiplegia and Aphasia
 Stroke Risk Similar Regardless of 
Rate/Rhythm Control or Pattern of AF
AF‐Related Ischemic Stroke Is Associated with 
Higher Short‐ and Long‐Term Mortality
78 year old male with atrial fibrillation and  
hypertension (CHADS2 score = 2 [4% stroke rate per 
year]). What is his annual major bleeding rate?
1. 1%
2. 2%
3. 3%
4. 5%
5. 10%
 Bleeding Risk Scores
• Variety of scoring systems developed to predict 
risk of bleeding in patients initiating 
anticoagulants, as with stroke risk 
• Less predictive than stroke risk scores, in general 
• Each score incorporates clinical characteristics 
and provides estimate of risk of bleeding in a 
population similar to patients being considered
• Unclear whether to include risk scores in decision 
making for individual patients
 Bleeding Risk Scores Widely Used  in 
AF
• HAEMORRHAGES1
• HASBLED2
• ATRIA Score3

1.Gage BF, et al. Am Heart J. 2006 Mar;151(3):713‐9. PMID: 16504638. Pub Med PMID:16504638.
2.Pisters R, Lane DA, Nieuwlaat R, de Vos CB, Crijns HJ, Lip GY. Chest. 2010 Nov;138(5):1093‐100. PMID:20299623.
3.Fang MC, et al. J Am Coll Cardiol. 2011 Jul 19;58(4):395‐401. Pub Med PMID:21757117.
 Bleeding Risk Scores in AF
ATRIA HAS-BLED HEMORR2HAGES

Anemia1 3 Hypertension4 1 Hepatic10 or 1

Renal disease2 1

Severe renal disease2 3 Abnormal Renal5 or 1

Ethanol abuse 1
Liver function6 1
Age ≥75 yrs 2 Stroke 1 Malignancy 1
Any prior hemorrhage 1 Bleeding 1 Older Age (>75 yrs) 1

Hypertension3 1 Labile INR8 1 Reduced platelet number 1

or function11
Elderly (>65 yrs) 1 Rebleeding12 2
Drugs9 or 1
Hypertension4 1
Alcohol 1
Anemia13 1
Genetic factors14 1
Excessive fall risk15 1
Stroke 1

Apostolakis S, Lane DA, Guo Y, Buller H, Lip GY. J Am Coll Cardiol 2012;60:000–000. 2012 Jul 24. [Epub ahead of print] Online Appendix. 

PMID: 22858389.
HAS‐BLED
 AMADEUS Cohort
Stratified by the HEMORR2HAGES, HAS‐BLED, and ATRIA Schemes

Clinically Relevant  Major
Scheme All Patients Bleeding Bleeding
HEMORR2HAGES
Low (≤1) Risk 1,738 (76.6) 182 (10.5) 25 (1.4)
Intermediate Risk (2–3) 517 (22.8) 63 (12.2) 13 (2.5)
High Risk (>3) 13 (0.5) 3 (23.1) 1 (7.7)
TOTAL 2,268 248 (10.9) 39 (1.7)
HAS‐BLED
Low Risk (<3) 1,739 (75.9) 159 (9.1) 22 (1.3)
High Risk (≥3) 553 (24.1) 92 (16.6) 17 (3.1)
TOTAL 2,292 251 (11.0) 39 (1.7)
ATRIA
Low  Risk (<4) 2,038 (90) 220 (10.8) 31 (1.5)
Intermediate Risk (4) 102 (4.4) 13 (12.7) 3 (2.9)
High Risk (>4) 128 (5.6) 18 (14.1) 5 (3.9)
TOTAL 2,268 248 (10.9) 39 (1.7)

Apostolakis S, Lane DA, Guo Y, Buller H, Lip GY. J Am Coll Cardiol 2012;60:000–000. 2012 Jul 24. [Epub ahead of print] Online Appendix. 

PMID: 22858389.
ANTICOAGULATION
78 year old female with atrial fibrillation, 
hypertension and CHF. 
CHADS2 = 3    
CHA2DS2‐VASc = 5     
HAS‐BLED = 2
What would you use for stroke prevention?
1. No anti‐thrombotics
2. Aspirin
3. Aspirin + clopidogrel
4. VKA antagonist
5. NOAC
Approximately 50% of Patients with AF 
Do Not Receive Anticoagulation
 Anticoagulation Options 
Vitamin K Antagonist
• Warfarin  
Direct Thrombin Inhibitor
• Pradaxa (Dabigatran) 
Factor Xa Inhibitors
• Eliquis (Apixban) 
• Xarelto (Rivaroxaban) 
• Savaysa (Edoxaban)
Warfarin 
 Pharmacokinetics of NOACs
Apixaban Dabigatran Rivaroxaban
Direct factor inhibition Xa IIa Xa
Bioavailability (Frel) 80% 6% 80%
Peak action (tmax) 1–3 hr 1–3 hr 1–3 hr
Protein binding 84% 35% 92–95%
Renal clearance 25% 80% 33%
Elimination half life with creatinine  15.1 hr 13.8 hr 8.3 hr
clearance > 80 ml/min
Elimination half life with creatinine  14.6 hr 16.6 hr 8.7 hr
clearance 50–79 ml/min
Elimination half life with creatinine  17.6 hr 18.7 hr 9.0 hr
clearance 30–49 ml/min
Elimination half life with creatinine  17.3 hr 27.5 hr 9.5 hr
clearance < 30 ml/min

Kaatz S, et al. Am J Hematol. 2012 May;87 Suppl 1:S141‐5. Pub Med PMID: 22473649.

 Pivotal AF Trials
Baseline Characteristics 
Pivotal AF Trials
Results 
 Meta‐analysis of Efficacy and Safety of 
New Oral Anticoagulants
Dabigatran, Rivaroxaban, Apixaban vs. Warfarin in AF patients

All cause stroke/SEE

Ischemic and unspecified stroke

Hemorrhagic stroke

Miller CS, Grandi SM, Shimony A, Filion KB, Eisenberg MJ. Am J Cardiol. 2012 Aug 1;110(3):453‐60. Pub Med PMID: 22537354..

 NOAC compared to Warfarin: All‐cause 
Mortality

Connolly S et al. NEJM 2009; Patel M et al NEJM 2011; Granger CB et al NEJM 2011
Risk‐Based Antithrombotic Therapy
Recommendations COR LOE
AT therapy based on shared decision making, discussion of risk of  I C
stroke and bleeding, and patient’s preferences
Selection of therapy based on risk of thromboembolism I B
CHA2DS2‐VASc recommended to assess stroke risk I B
Warfarin recommended for mechanical heart valves I B
 With Prior Stroke, TIA, or CHA2DS2‐
VASc ≥2, OAC recommended
Recommendations COR LOE
Warfarin I C
Dabigatran, rivaroxaban, or apixaban I B
With warfarin, determine INR at least weekly during initiation of  I B
therapy and monthly when stable
Direct thrombin or factor 10a inhibitor recommended if unable to  I B
maintain therapeutic INR
Evaluate renal function before initiation of direct thrombin or factor  I C
10a inhibitors
For atrial flutter, anti thrombotic therapy is recommended as for AFib I C
For patients without mechanical heart valves, bridging therapy  I C
decision should balance stroke and bleeding risks against duration of 
time the patient would not be anticoagulated
 OAC Recommendations
Recommendations COR LOE
For nonvalvular AF and score of 0 it is reasonable to omit anti  IIa B
thrombotic therapy
With nonvalvular AF and score of 1, no anti thrombotic therapy or  IIb C
treatment with oral anticoagulants or aspirin may be considered
After coronary revascularization, it may be reasonable to use  IIb C
clopidogrel concurrently with oral anticoagulants but without aspirin
 OAC Recommendations
Recommendations COR LOE
Direct thrombin inhibitor  and factor Xa inhibitor not recommend in  III: No  C
patient’s with atrial fibrillation and end‐stage renal disease or on  Benefit
dialysis because of lack of evidence from clinical trials regarding the 
balance of risks and benefits
Direct thrombin inhibitor should not be used with a mechanical heart  III:Harm B
valve
RHYTHM AND RATE CONTROL
Rate or Rhythm Control
Rate vs Rhythm Control
 AF begets AF

Dittrich HC et al. Am J Cardiol 1989

Cardioversion
Rate Control
 Rate Control Recommendations
Recommendations COR LOE
Control ventricular rate using a beta‐blocker or non dihydropyridine I B
calcium channel antagonist
IV beta‐blocker OR non dihydropyridine calcium channel blockers  I B
recommended to slow ventricular rate in the acute setting in patients 
without pre‐excitation. In hemodynamically unstable patients, 
electrocardioversion is indicated
Heart rate control (resting heart rate less than 80 bpm) strategy is IIa B
reasonable for symptomatic management of AFib
IV amiodarone can be useful for rate control in critically ill patients  IIa B
without pre‐excitation
AV nodal ablation with permanent ventricular pacing is reasonable  IIa B
when pharmacologic therapy is inadequate and rhythm control is not 
achievable
 Rate Control Recommendations
Recommendations COR LOE
A lenient rate control strategy (resting heart rate less than 110)  may  IIb B
be reasonable if the patient remains asymptomatic and LV function is 
preserved
Oral amiodarone may be useful for ventricular rate control another  IIb C
measures her unsuccessful or contraindicated
Non dihydropyridine calcium channel antagonist should not be used  III:Harm C
and decompensated heart failure
With pre‐excitation atrial fibrillation, digoxin, non dihydropyridine III:Harm B
calcium channel antagonist or amiodarone should not be 
administered
Dronedarone should not be used to control ventricular rate with  III:Harm B
permanent atrial fibrillation
 Predictors of Recurrent AF
• Female gender
• Heart disease
• HTN
• AGE >55yr
• AF duration > 3months
• Left atrial enlargement
Rhythm Control
 AFFIRM 
Cumulative Mortality from Any Cause in the Rhythm‐Control 
Group and the Rate‐Control Group

AFFIRM Investigators. N Engl J Med 2002
 AFFIRM – Cause‐Specific Mortality

Steinberg et al. Circulation 2004
 No survival benefit associated with 
rhythm‐control strategy
• STAF (n = 200)
• PIAF (n = 252)
• HOT CAFÉ (n = 205)
• RACE (n = 522)
• AFFIRM ( n = 4060)
 Why hasn’t rhythm control worked in 
trials? 
• Drugs used in trials don’t guarantee rhythm 
control
• Toxicity of drugs contribute to lack of benefit
• AF may be a marker of poor prognosis, in 
which the primary problem is poor LV 
function, neurohormonal activation, or 
inflammation, with no independent effect of 
AF on the outcome
Amiodarone side effects
AFFIRM: Prevalence of Sinus Rhythm 
at Follow‐up
 If drugs don’t work, will ablation?
• Continues to evolve rapidly with 
improvements in the efficacy and safety of 
procedure
• Efficacy for maintaining SR is superior to 
current AAD in selected patient pop.
– Younger, no structural HD, experienced center
• Evidence insufficient if it reduces all cause 
mortality, stroke, and HF. 
– CABANA, EAST
 Factors to consider
• Type of AF (parox vs persistent)
• Age
• Degree of symptoms
• SHD
• Candidacy for alternative agents
• Likelihood of complications
• Patient preference
 AF Catheter Ablation Guidelines

AF catheter ablation is useful for SYMPTOMATIC PAROXYSMAL AF  I A
refractory or intolerant to AT LEAST 1 Class I or III AAD when a rhythm 
control strategy is desired
AF catheter is reasonable for some patients with SYMPTOMATIC  IIa A
PERSISTENT AF refractory or intolerant to at least Class I or III AAA 
when a rhythm control strategy is desired
AF catheter ablation is reasonable for SYMPTOMATIC PAROX AF  IIa B
before therapeutic trial of AAD
Should not be performed in patients who cannot be treated with OAC  III C
during and after the procedure
AF catheter ablation should not be performed for the sole intent of  III C
obviating the need for OAC
 Specific Patient Groups and AF
• ACS
– 10‐20% ACS patients
• Hyperthyroidism
• Acute noncardiac illness
– Elevated catecholamine state
• Pulmonary disease
• WPW/Pre‐excitation syndromes
 Nonpharmacologic Stroke Prevention
• Percutaneous LAA occluders
– WATCHMAN
• Cardiac surgery –LAA Occlusion/Excision
– IIB during cardiac surgery
From: Percutaneous Left Atrial Appendage Closure vs Warfarin for Atrial Fibrillation: A Randomized Clinical
Trial
JAMA. 2014;312(19):1988-1998. doi:10.1001/jama.2014.15192

Figure Legend:
Kaplan-Meier Curves for the Primary Efficacy and Safety End PointsThe primary efficacy outcome (A) was stroke, systemic
embolization, or cardiovascular death. The primary safety outcome (B) was a composite of major bleeding events and procedure-
related complications. Incident probabilities for the intention-to-treat analysis are shown. HR indicates hazard ratio.

Copyright © 2015 American Medical

Date of download: 12/20/2015
Association. All rights reserved.
 Conclusions
• AF is a common cause of ischemic stroke that has 
devastating consequences for patients and 
families
• AF‐related IS can result in worse outcomes than 
other etiologies
• Risk of IS remains regardless of the pattern of AF 
or rate/rhythm intervention
• OAC is critical to reduce IS yet it is underutilized
• OAC should be weighed against risk of bleeding
Thank you for your attention!