Fachwissen Kardiotechnik

Initialisierung der Herz-Lungen-Maschine

Die Konnektion der Herz- Lungen- Maschine mit dem Kreislauf des Patienten ist für ein erfolgreichen chirurgischen Eingriff von grösster Bedeutung und direkt von der Qualität des Anschlusses bzw. von der Leistungsfähigkeit der Kanülen und deren Positionierung abhängig.Durch ein vorsichtiges Vorfahren der arteriellen Linie wird eine zusätzliche Patientensicherheit gewährleistet und rechtzeitig eine flowdynamische oder mechanische Schwierigkeit erkannt.Der kardiopulmonale Bypass stellt einen Eingriff in die Homöostase des menschlichen Organismus dar. Neben vielen anderen Störungen der Pathophysiologie kommt es auch zur Veränderung der Pharmakokinetik von Medikamenten. Auf der arteriellen- bzw. venösen Seite sind undichte Kanülierungen mit einer Überschwemmung des Operationsfeldes einerseits bzw. mit einem andauernden Lufteintritt anderseits verbunden, welche neben einer Verschlechterung des venösen Rückflusses mit der Gefahr eines "Air- Blocks" mit Ma­schinenstopp zu einer gesteigerten Hämolyse sowie zu einem Lufteintritt auf die arterielle Seite füh­ren können. Im Gegensatz zum arteriellen Schenkel lässt sich der Blutfluss auf der venösen Seite mit den hydrostatischen als auch mit den hydrodynamischen Prinzipien nur beschränkt steigern!Bei einer standardisierten Initialisierung der EKZ im OP- Saal können bereits im Vorfeld viele Probleme vermieden werden.

Führen der Herz-Lungen-Maschine

Die Durchführung der extrakorporalen Perfusion erfolgt nach festen Regeln. Innerhalb von bestimmten Grenzen gibt es Variationsmöglichkeiten und individuelle klinische Strategien.Für die Steuerung und Betrieb der HLM während der Operation ist der Kardiotechniker verantwort¬lich; dieser muss in enger Abstimmung mit dem Anästhesisten für einen korrekten Volumenstatus sorgen, die Blutgerinnung überwachen und v.a. eine globale Oxygenie¬rung sicherstellen. Unter moderater Hypothermie ist für eine ausreichende Versorgung des Organismus mit O2 ein Blutfluss über der Pumpe von 2.4 l/min/m2 erforderlich. Die extrakorpo¬rale Zirkulation führt immer zu einer pathophysiologischen Reaktion des Organis-mus und richtet sich nach den Bedürfnissen, nach dem Energiebedarf des Patienten und dessen Operationsverlauf. Neben den üblichen Überwachungsmassnahmen ist meist ein umfangreiches und invasives Monitoring indiziert.

Beenden der extrakorporellen Zirkulation

Während der Reperfusion ist Zeit für die Vorbereitung zum Beenden des extrakorporalen Kreislaufs. Vor dem Abgehen vom Bypass muss ein spontaner, koordinierter Sinusrhythmus wiederhergestellt werden, andernfalls muss neben · der kausalen, allgemeinen und medikamentösen Behandlung kardialer Arrhythmien · ein temporärer Schrittmacher bei Bradykardien gelegt bzw. · bei Kammerflimmern defibrilliert oder bei Vorhofflimmern kardiovertiert werden. Anschliessend wird mit der Wiederaufnahme der Beatmung begonnen. Nach Ansage des Opera­teurs kann nun der Entwöhnungsvorgang von der extrakorporalen Zirkulation begonnen werden.

Temperatur, rektal > 35°C
Hämatokrit > 20%
Blutgase und Säure-Basen-Parameter und Elektrolyte normalisieren

Die Kontraktilität des Myokards wird visuell bzw. mithilfe der transösophagealen Echokardiogra­phie [ TEE ] beurteilt.Ist die Kontraktilität inadäquat, muss diese durch Applikation geeigneter Medikamente und / oder mechanischer Unterstützung gesteigert werden. Bei guter Ventrikelfunktion und stabiler, ausreichender Herz-Kreislauf-Funktion wird in Abstim­mung mit dem Chirurgen und dem Anästhesisten der rechte Ventrikel langsam und vorsichtig mit Vo­lumen belastet und bei erreichen normotensiver, pulsatiler Blutdruckwerte das Pumpenminuten­volumen schrittweise reduziert.

Die HLM wird in den Stand-by Modus gebracht. Das vorhandene Blut bzw. die laufenden Volumenverluste werden unter klinischen Gesichtspunkten über die arterielle Kanüle retransfundiert. Nach Beendigung der extrakorporalen Zirkulation und venöser Dekanülierung erfolgt in Abspra­che mit dem Operateur die Heparinantagonisierung durch Protamin. Nach Gabe der halben Protamindosis bzw. nach arterieller Dekanülierung können die Maschinensau­ger nicht mehr verwendet werden; Das übrig gebliebene Maschinen-Blut wird als autologes, gewaschenes Erythrozyten-Konzentrat im OP retransfundiert. Das venöse Reservoir kann nun zu einer unterdruckfähigen Thoraxdrainage umgebaut werden. Bei instabilen Verhältnissen besteht manchmal der Bedarf noch einmal an den extrakorporellen Kreislaufes zurückzugehen. Solange diese Möglichkeit besteht, muss Herz-Lungen-Maschine im Stand-by Modus belassen werden. Unter diesen Umständen muss die aktive Gerinnungszeit (ACT) beachtet werden. Im Falle einer er­neuten Kanülierung ist die Heparingabe zwingend erforderlich!

Hämofiltration

.Bei der Hämofiltration wird die glomeruläre Filtration der Niere nachgeahmt und dem Blut Flüssigkeit entzogen, ohne dass ein Dialysat verwendet wird. Aufgrund eines über eine Pumpe entsprechenden Druckgradienten zwischen dem blutführenden und dem abführenden System an der Filtermembran wird konvektiv Plasmaflüssigkeit und alle Nieder- und Mittelmolekulare Stoffe zwischen 30000 und 50000 Dalton über der Membran entzogen.Wichtige Grössen, die einen Einfluss auf die Ultrafiltrationsmenge nehmen, sind im wesentlichen der transmembranöse Druck [ TMP ], der Ultrafiltrationskoeffizient der Membran sowie der Blutfluss.

CO2 Insufflation

Eine gefürchtete Komplikation der offenen Herzchirurgie mit der Herz- Lungen- Maschine ist die Luftembolie. Die Ursachen einer Luftembolie sind vielfältig und, je nach Lokalisation und Zeitpunkt, mit einer hohen Mortalität behaftet. Unter der Vorstellung, die Gefahr einer Luftembolie weiter zu reduzieren, wird das Operationsgebiet mit CO2 von 2-4 l/min geflutet. Da CO2 schwerer ist als Luft, kommt es zur Verdrängung derselben. Aber ein Übertritt des insufflierten Gases in akzidentell perforierte Blutgefässe ist prinzipiell jederzeit möglich! Gegenüber atmosphärischer Luft hat CO2 jedoch die physikochemischen Vorteile einer höheren Löslichkeit und schnelleren Resorption. Diese besondere Eigenschaft erklärt, warum sehr selten während eines Eingriffs Symptome einer Gasembolie auftreten.

Gerinnung

Gerinnung ist ein komplexes System von Aktivierung und Hemmung, welches uns, sobald es aus dem Gleichgewicht gerät vor grosse Herausforderungen stellt. Der Einsatz der Herzlungenmaschine be­deutet einen massiven Eingriff in dieses Gleichgewicht. Die daraus resultierenden Blutungen sind ein massives Problem, welche Ressourcen bindet und das Outcome der Patienten relevant verschlech­tert. Kontaktaktivierung über die grosse Fremdoberfläche , HLM induzierte Thrombozytopathie, Thrombozythopenie, Verbrauch von Gerinnungsfaktoren, Hypothermie, Fibrinolyse und residuale Heparinwirkung sind nur einige der Ursachen von Gerinnungsstörungen nach dem Einsatz mit der Herz-Lungen-Maschine. Zusätzlich stehen ein grosser Teil der Patienten schon präoperativ unter Me­dikamenten, die die Gerinnung nachhaltig beeinflussen und die postoperative Diagnostik der Blu­tungsursache erschweren.

Myokardprotektion

Um das Myokard während der Ischämiezeit zu schützen (Begrenzung eines intraoperativen Myokardschadens) und ruhig zu stellen , werden weltweit verschiedene kardioprotektive Strategien eingesetzt. Das Konzept der Kardioplegie als Myokardprotection wurde erstmals von Melrose (1955) beschrieben. Da es nach wie vor Probleme mit der Myokardprotection gab, wurde weltweit weiter nach einer optimalen Kardioplegie zur Myokardprotection gesucht. In Deutschland u.a. von Bretschneider (1975) und Kirsch (1972), in GB Hearse und Braimbridge (1976), in USA Gay und Ebert ( 1973).

In der Vergangenheit sind zahlreiche Techniken zur Myokardprotektion entwickelt worden. Sie un­terscheiden sich in der Lösungszusammensetzung und in der Anwendungstechnik, wobei die Anwen­dungstechnik ebenfalls wichtig ist (Preusse et al., 1984). Die myokardprotektiven Lösungen. können in kristalline, kolloidale und bluthaltige Lösungen unterteilt werden. Sie können antegrad, retrograd oder in kombinierter Form appliziert werden (Preusse, 1996). Die Perfusion kann einmalig, intermit­tierend oder kontinuierlich erfolgen. In Kombination erhält man eine Vielzahl an Möglichkeiten der Myokardprotektion.

Heute ist die Fähigkeit einer kardioplegischen Lösung einen künstlich induzierten, reversiblen, diasto­lischen Herzstillstand herbeizuführen und die Erholung des normalen Herzens zu gewährleisten die Voraussetzung jeder kardioprotektiven Technik. Zusätzlich muss aber eine kardioplegische Lösung. auch bei einem vorgeschädigten Herzen eine vollständige Erholung gewährleisten.

Mini-EKZ (MECC)

MECC ist heute die Definition für alle minimalisierten extrakorporellen Kreislauftech­niken. Der ursprüngliche Gedanke war, Perfusionen ohne venöses Reservoir durch­zuführen und daher den Patienten als venöses Reservoir zu nutzen. Im Vergleich zum konventionellen extrakorporellen Kreislauf, hat das MECC-System mit integrier­ter Rotlicht-Saugung (Cardiosmart) oder Cell saver, eine deutlich geringere Fremd­ober­fläche und daher ein geringeres Primingvolumen mit entsprechend höherem intraoperativen Hämatokrit. Die Kontakt- bzw. Komplementaktivierung ist dadurch geringer und die gene­ralisierte Entzündungsreaktion (Vgl. Postkardiotomiesyndrom) messbar vermin­dert. Der Zentrifugalpumpenantrieb und die Rotlicht-Saugung (gerin­gerer Luftkontakt) füh­ren vermutlich zur insgesamt geringerer Schädigung des Blutes (Thrombozyten). Scherkräfte werden wenn immer möglich elimi­niert. An unserer Kli­nik werden MECC Perfusion nur mit Zentrifuge, Oxygenator und einen Kardiotomie­reservoir durgeführt. Als Saugsystem wird der Rotlichtsauger Cardios­mart und als Kardioplegie das Cardioplexol verwendet.

Mini-Bypass Bern

Parallel zum klassischen MECC-System wurde am Inselspital Bern im Jahre 2008 mit der Entwicklung eines kompakten Minibypass-Systems begonnen. Damit sollte das MECC-Portfolio um ein System erweitert werden, wo Oxygenator und Zentrifugalpumpe eine Einheit bilden. Die Grundidee war eine unmittelbare Positionierung des Systems am Operations­tisch. Das ECC.O - System (Sorin Group; Mi­randola; Italy) unterscheidet sich von den an­deren MECC-Systemen nebst der Kompakt­bauweise von Oxygenator und Zentrifugal­pumpe vor allem durch ein unterschiedliches Sicherheitskonzept. Untersuchungen im inter­nen Perfusions-Labor zeigten ein effizientes Lufteliminations-Verhalten, selbst bei massi­vem Lufteintritt von bis zu 50ml. Der Oxyge­nator des ECC.O Systems ist für maximale Blutflusswerte von 5l/min ausgelegt, was für MECC-Perfusionen mit reduziertem Cardiac-Index (s. Kapitel MECC) ausreicht. Dadurch kann im Vergleich mit anderen Oxygenatoren massiv an Fremdoberfläche eingespart wer­den. Dies entspricht einer Fremdoberflächen­reduktion von rund 35m (3/8"-Schlauch) im direkten Vergleich mit dem Hohlfasermembran - Oxygenator, Quadrox (Maquet; Hirrlingen). Das ECC.O-System verfügt über eine Phosphorylcholine-Beschichtung, welche in Kombination mit einer reduzierten Fremdober­fläche die Biokompatibilität des Systems erhö­hen soll. Als Antrieb- und Kontrolleinheit wird das SCP und SCPC System (Stöckert; Mün­chen) verwendet.

Gerinnung bei MECC

Als eine unerwünschte Nebenwirkung führt die extrakorporelle Perfusion zu einer Komplement- und Gerinnungsaktivierung. Die MECC Systeme sind eine Entwicklung  die diese unerwünschten Effekte minimieren, weil diese negativen Phänomene haupt­sächlich auf der Bioinkompatibilität Blut/künstliche Oberflächen zurückzuführen sind. Neben dem Fremdoberflächenkontakt kommt es bei der Verwendung von extrakor­porellen Kreislaufsystemen zu unphysiologischen Mechanismen und zur Freisetzung von Ethylenoxyd.  

Ursachen der Blutzellaktivierung am ECC: Fremdoberflächenkontakt, Druckgradienten, Scherkräfte und Toxizität. Diese Hauptursachen führen pathophysiologisch zur Veränderung der Proteine, zur Zerstörung der Blutzellen und zur generalisierten Entzündungsreaktion. Die Verände­rung der Proteine sowie die Zerstörung der Blutzellen sind der Auslöser der Komple­ment- und Gerinnungsaktivierung. Zusätzlich kommt es auch zu einer Freisetzung von va­soaktiven Sub­stanzen.

EKZ-Varianten

Man unterscheidet verschiedene Kreislaufvarianten. Je nachdem was die Zielsetzung der extrakorporalen Zirkulation ist, muss unterschiedlich kanüliert werden und dementsprechend müssen auch unterschiedliche Parameter überwacht werden.

Man spricht zum Beispiel von "partiellem Kreislauf", wenn im rechten Vorhof nur ein Teil des venös zurückströmenden Blutes durch die HLM geleitet wird und der andere Teil weiterhin bereits wieder durch den Lungenkreislauf zum linken Herzen fliesst. Das kann zum Beispiel in der Reperfusionsphase sein, wenn man das Herz schrittweise wieder belasten möchte.

Andere spezielle Kreislaufvarianten sind, wenn man zum Beispiel nur das rechte oder nur das linke Herz unterstützen möchte. Bei einem reinen Rechtsherzbypass kann man zum Beispiel auf einen Oxygenator verzichten.

Bei speziellen Eingriffen hat man eventuell zwei getrennte Kreisläufe zu versorgen, dann nämlich, wenn die Aorta deszendes ersetzt werden muss. Durch die Abklemmung des zu ersetzenden Aortenteiles entstehen zwei gesonderte Kreisläufe. Oft wird das Problem mit einem sogenannten Linksherzbypass gelöst. Dann wird im linken Vorhof nur ein Teil des Blutes durch die HLM abgeleitet um die untere Körperhälfte zu versorgen. Die verbleibende Blutmenge wird von der intakten Herzfunktion zur Versorgung des Kreislaufes oberhalb der Aortenabklemmung verwendet.

Kreislaufunterstützung (VAD)

Ein Ventricular assist device (VAD) ersetzt das Herz nicht. Es hilft dem eigenen Herzen des Patienten, Blut in den  Körper zu pumpen wenn die Funktion der linken Herzkammer vermindernd ist. Blut fliesst von der linken Herzkammer in die Pumpe und liefert es an die Aorta weiter. Die Größe des Geräts hängt von seiner Funktion ab. Der Typ von ausgewähltem VAD wird von den individuellen Bedürfnissen jedes Patienten und medizinischer Bedingung abhängen. Die Bestandteile des VAD ändern sich gemäß dem spezifischen verwendeten Gerät. Im Allgemeinen besteht das Gerät aus einer Pumpe-Einheit, ein Regelsystem und eine Energieversorgung

Thoratec® TLC-II

Systembeschreibung
Bei dem Thoratec pVAD System handelt sich um ein pulsatiles, parakorporales Herz-Unterstützungssystem. Es wird elektrisch gesteuert und pneumatisch betrieben. Das Antriebssystem ist vollständig mit der Doppelantriebskonsole austauschbar. Je nach Bedarf können Patienten von der Doppelantriebskonsole auf die mobile Antriebseinheit wechseln. Das System ist für drei Arten von Unterstützung konfiguriert, abhängig von der jeweils zu unterstützenden Herzkammer

LVAD: linksventrikuläres Unterstützungssystem: unterstützt die linke Herzkammer
RVAD: rechtsventrikuläres Unterstützungssystem: unterstützt die rechte Herzkammer
BiVAD: biventrikuläres Unterstützungssystem: unterstützt die linke und die rechte Herzkammer

Eine oder zwei VAD (Pumpen) werden auf dem Bauch positioniert und über Kanülen an Herz und Arterien angeschlossen. Die VAD werden über den TLC-II-Regler betrieben und eingestellt. Die elektrischen und pneumatischen Leitungen verbinden das VAD mit dem TLC-II Regler. Über das elektrische Kabel werden "Füllsignale bzw. Leersignale" zum Regler des VAD gesendet. Die pneumatische Leitung leitet Kompressionsluft via Regler in die Innenhülle des VAD. Die integrierten Kompressoren der Antriebseinheit liefern den nötigen Druck bzw. Sog für den pulsatilen Modus.

Indikation
Schwere Herzinsuffizienz
Weaning: Komplikationen bei der Entwöhnung von der Herz-Lungen-Maschin
Bridge to Transplant (BTT): Überbrückung bis zur Herztransplantation
Bridge to Recovery (BTR): Überbrückung bis zur Wiederaufnahme der vollständigen Funktion des eigenen Herzen

Heart Ware®

Das Heart Ware System ist eine voll implantierbare Zentrifugalpumpe und besteht aus Pumpe, transcutanem Energieversorgungskabel, Steuereinheit (Controller), externe Stromversorgung und Batterieladegerät. Die Zentrifugalpumpe kann als Bridge to Transplant, Bridge to Bridge oder Bridge to Destination eingesetzt werden.

Heart Mate II®

Das Heart Mate II LVAD ist eine Axialfluss-Drehkolbenpumpe, die parallel zum nativen Blutkreislauf eingesetzt wird. Der versiegelte Zustrom-Graft der Pumpe wird an der Spitze des linken Ventrikels befestigt und der Pumpen Ausflussgraft wird an die Aorta ascendens angebracht. Eine Rotorbaugruppe innerhalb der Pumpe enthält einen Magneten und wird durch die vom Motor generierte elektromotorische Kraft gedreht. Die Drehung des Rotors leistet die Antriebskraft, mit der das Blut vom linken Ventrikel durch die Pumpe in den nativen Blutkreislauf gepumpt wird. Die Leistung der Pumpe (max.10l/min) ist abhängig von der Drehgeschwindigkeit des Rotors sowie von der Druckdifferenz zwischen Eingang und Ausgang der Pumpe.

Heart Mate III®

Das HeartMate III ist ein auf einer Zentrifugalpumpe basierendes Linksherzunterstützungssystem (Left Ventricular Assist System). Es handelt sich um eine voll magnetische gelagerte Pumpe mit pulsatilem Blustrom. Die Energieversorgung erfolgt extrakorporal. Das System hat eine modulare Driveline und einen kleineren Pocket Controller als das Vorgängermodell. Das HeartMate III hat im September 2015 die CE Zertifizierung erhalten.

CircuLite®

CircuLite Synergy ist eine Mikropumpe, die in der Behandlung der Herzinsuffizienz zur Anwendung kommt. Da das Gerät mit der nativen Pumpfähigkeit des Herzens zusammenwirkt, ist es insbesondere für die Behandlung von ambulant überwachten Patienten mit Herzschwäche geeignet (INTERMACS 4,5,6 / NYHA IIIB und Frühstadium IV), die trotz der üblichen medizinischen Versorgung weiterhin Sym­ptome aufweisen. CircuLite Synergy ist etwa so groß wie eine AA-Batterie und wird in einer ähnlichen Hülle wie ein Schrittma­cher unter dem rechten Schlüsselbein implantiert. Das Gerät ist um etwa 90 Prozent leichter als bis­herige Ventrikel unterstützende Geräte (VAD), und die Implantation von CircuLite Synergy geht schneller und erfordert weder eine offene Sternotomie noch eine Herz-Lungen-Maschine.

Intraaortale Ballonpumpe

Die intraaortale Ballongegenpulsation (IABP) wird als temporäres Hilfsmittel benutzt, um ein Herzversagen zu überbrücken, wenn die medikamentöse Behandlung nicht ausreicht. Sie ist eine perkutan anwendbare Form der assistierten Zirkulation. Sie dient als Unterstützung des linken Ventrikels (LV), wenn die Balance zwischen dem vom Herzmuskel benötigten und dem zur Verfügung gestellten Sauerstoff ge­stört ist.

Indikation
Linksventrikuläres Versagen (CI<1,5Liter/min/m2)
Kardiogener Schock
Fehlendes Ansprechen auf Katecholamine
Kardiomyopathie
Kardiologie: Hauptstammstenose vor Stenteinlage
Instabiler Angina Pectoris

Inflation Diastolische Augmentation
Das Aufblasen des intraaortalen Ballons während der Diastole erhöht den Blutfluss zu den Koronararterien. Die diastolische Spitzengeschwindigkeit im Koronarfluss steigt während der Inflation auf bis zu 117% (Katz 1992). Dieser erhöhte Fluss ver­sorgt das ischämische Myocard mit mehr Sauerstoff.

Deflation Afterloadsenkung
Durch das Ablassen des Ballons unmittelbar vor Beginn der linksventrikulären Ejek­tion wird der Widerstand des Ventrikelauswurfs vermindert, da der intraaortale Druckdurch die Entlastung bei der Entleerung des Ballons vermindert wird. Dies ver­ringert den myocardialen O2 Verbrauch, da das Myocard während des Auswurfs we­niger gefordert ist und die Nachlast vermindert wird.

Steuerung
Die zeitlich korrekte Steuerung der Gegenpulsation ist für die hämodynamische Wirksamkeit grundlegend wichtig. Das Aufblasen des Ballons (Inflation) sollte zum Zeitpunkt des Aortenklappenschlusses erfolgen, was sich im EKG in der T Welle oder in der Aortendruckkurve an der Inzisur zeigt.(dicrotic notch) und der Ballon soll während des gesamten Diastole aufgeblasen bleiben

Lage
Die Einführung des Ballons erfolgt mittels perkutaner Technik über die Femoralarte­rie über eine Schleuse oder mit Seldinger Technik. Der Ballon wird in die Aorta des­zendes vorgeschoben und direkt unterhalb der linken A. subclavia positioniert. Der distale Abschnitt des Ballons sollte ober­halb des Abgangs der Nierenarterien lie­gen. Die Lage des Ballons wird mit Rönt­gen oder Echo bestätigt. Verhindert eine Arteriosklerose die Zugang über die Femoralarterie, kann er bei einer Herzoperation mit Sternumeröffnung auch antegrad direkt über den Aortenbogen in die Aorta deszendes eingeführt werden

Tiefe Hypothermie DHCA (Deep Hypothermic Circulation Arrest)

Um das Risiko neurologischer Komplikationen bei Eingriffen an der thorakalen Aorta zu minimieren hat sich der tief hypotherme Kreislaufstillstand als effektive Technik etabliert. In der Literatur werden zerebrale Temperaturen zwischen 15 und 25°C diskutiert. Zerebrale Temperaturen in tiefen Bereichen erlauben einen Unterbruch der zerebralen Perfusion von bis zu 40min. Ergänzend zum DHCA werden zwei weitere Techniken eingesetzt: Die retrograde zerebrale Perfusion (RCP) und die antegrade zerebrale Perfusion (ACP). In unserer Klinik wird ausschliesslich die ACP angewendet. Bei der ACP wird das Gehirn des Patienten antegrad über die rechte und in der Regel über die linke Arteria communis perfundiert.

Nah-Infrarot-Spektroskopie (NIRS)

Die Nahinfrarot Spektroskopie (NIRS) ist eine optische Methode, die es ermöglicht anhand der Absorptionsänderungen von Licht im nahinfraroten Wellenlängenbereich transkraniell Konzentrationsänderungen von oxygeniertem (oxy-Hb) und deoxygeniertem Hämoglobin (deoxy-Hb) sowie Änderungen des Redoxstatus der Cytochromoxidase (DCyt-O2) im leben­den Gewebe nichtinvasiv und kontinuierlich zu messen.

Lungenembolie

Eine fulminante Lungenembolie geht mit einer Letalität von > 30% einher. Ursache sind in 90% der Fälle verschleppte Thromben aus dem venösen Gefässsystem (selten Fett oder Knochenpartikel, Tumorzellen etc.). Hauptursache: Virchow - Trias: Gefässwandläsion, Störung der Hämodynamik mit Stase und Hy­perkoagubilität

Indikation zur chirurgischen Embolektomie

  • Massive rechtsventrikuläre Dysfunktion mit absoluter KI zur thrombolytischer Therapie
  • Hämodynamische Instabilität trotz thrombolytischer Therapie
  • Bei intrakardialen flottierenden Thromben und/oder Nachweis eines PFO (per­sistierendes Foramen ovale)

Die akute partielle bis totale Verlegung der arteriellen Lungenstrombahn bewirkt je nach Grad der Obstruktion eine Störung des Gasaustausches, aber vor allem eine erhöhte Rechtsherzbelastung. Diese gilt als entscheidender Faktor für die Kurz­zeitprognose der zentralen LE. Diese notfallmässige Operation zwingt den Kardiotechniker unter Umständen zu ab­gekürzten Vorbereitungen der Infrastruktur. Absolute Priorität hat eine funktionstüchtige HLM, (notfalls nur die arterio-venöse Blutpumpe) die die verminderte oder gänzlich fehlende Sauerstoffversorgung des Blutes übernehmen kann. Der Eingriff kann in Normothermie durchgeführt werden. Embolektomie kann am leer schlagenden, im Flimmern oder in Kardioplegie vorge­nommen werden. Cave: Hoher Noradrenalin Bedarf ! Prostaglandinfreisetzung und Vasoplegie bis hin zur anaphylaktoiden Reaktion. Die pulmonal-arterielle Thrombektomie wird in der Regel am flimmernden Herzen durchgeführt. Der thrombo-embolische Inhalt der Pulmonalarterie soll nicht in die HLM abgesaugt werden.

Hypothermie / Lawinenopfer

Jedes ungewollte Absinken der Körperkerntemperatur (KKT) unter 35° wird als allgemeine Unter­kühlung (akzidentelle Hypothermie, HAT) bezeichnet. Hauptursachen sind Alkohol- und Drogenmiss­brauch, psychiatrische Erkrankungen, Ertrinkungsunfälle, Lawinenunglücke und schwere Traumen. Bei Erwachsenen ist der Alkohol- und Drogenmissbrauch die führende Ursache, während bei Kindern häufig Ertrinkungsunfälle vorliegen. Bei Kerntemperaturen < 26 - 28° kann es zum Tod durch Kam­merflimmern kommen. Die Prävalenz von Hypothermieunfällen ist nicht klar. In einer grossen Schweizer Serie wurden in einer Periode von 1980-1987 234 Fälle beschrieben. Die Unterteilung der Hypothermie von mild bis schwer ist nicht einheitlich festgelegt;

  • 35 - 32° leichte milde Hypothermie
  • 32 - 28° moderate mässige Hypothermie
  • 28 - 18° tiefe Hypothermie
  • 18 - 04° ausgeprägte (profunde) Hypothermie

Entscheidend für die Wahl des therapeutischen Procedere ist jedoch nicht die Stadien Einteilung, sondern das Vorhandensein einer Funktion von Kreislauf und Atmung oder das Vorliegen einer Tem­peratur unter 30 °C!

Herztransplantation

Indikationen

Terminale Herzinsuffizienz: NYHA-Stadium > III oder IV, unter maximaler medikamentöser Therapie
alle andere konservativ-chirurgische Alternativen ausgeschöpft, "Kunstherz" als Bridge to Transplant

Therapierefraktäre, maligne Herzrhythmusstörungen

Komplexe, angeborene Herzfehler

Operationsvorbereitung
Der Patient muss u.U. innerhalb einer Stunde nach der stationären Aufnahme an den OP übergeben werden können: Kardial voroperierte Patienten sollten zwei Stunden vor Eintreffen des Spenderher­zens im OP sein, bei nicht voroperierten Patienten genügen 90 Minuten. Die Operationsvorbereitung erfolgt in enger Absprache mit dem Explantationsteam, da die Ischämiezeit des Spenderorgans vier Stunden nicht überschreiten darf (bei optimalen Transportbedingungen sind bis zu fünf Stunden möglich). Alle an der Transplantation beteiligten Personen müssen frühzeitig informiert werden, wobei Ablauf und Zeitplan festgelegt werden: Anästhesist, OP-Personal, Kardiotechniker, Herz-MTA, Leitung der postoperativen Intensivstation. Sobald das Explantationsteam meldet, dass das Spenderherz geprüft und akzeptiert ist, wird mit der Operation begonnen, damit bei Eintreffen des Transplantats der Pati­ent sofort an die Herz-Lungen-Maschine genommen werden kann.

Chirurgische Technik
Nach großem medianem Brustkorbschnitt und Durchtrennung des Brustbeins wird das Perikard geöffnet und die Herz-Lungen-Maschine über die Aorta (bei kardial vor­operierten Patienten evtl. Leistenkanülierung) und die beiden Hohlvenen ange­schlossen. Zuvor erfolgt die Heparinisierung über den zentralen Venenkatheter (übli­cherweise mit 400 IE/kg im Bolus) um die Blutgerinnung vollständig aufzuheben. Nachdem über die Herz-Lungen-Maschine die Körpertemperatur gesenkt (32-34°C) wurde, wird Kammerflimmern elektrisch induziert, das Herz ausgeklemmt und ent­fernt. Das Spenderherz wird eingepasst und die Verbindungsnähte erfolgen in der Reihenfolge: Linker Vorhof - Rechter Vorhof - Pulmonalarterie - Aorta. Bei der klassischen biatrialen Methode nach Lower und Shumway erfolgt die Ver­bindung zunächst links, dann rechts an den Vorhofresten, die vom Empfängerherzen zurückgelassen wurden. Seit den 90er Jahren findet zunehmend die bicavale Anwendung: Links erfolgt die Verbindung im Bereich des Vorhofes, der rechte Vorhof des Spen­derherzens hingegen bleibt intakt und wird mit den Hohlvenen verbunden. Bei dieser Technik dauert die Operation länger ( Ischämiezeit ), es ist jedoch eine bessere Rechtsherzfunktion gewährleistet:. Weil die Größenverhältnisse von Spenderorgan und Empfängerorgan nie exakt übereinstimmen, kann eine Naht innerhalb des Vorhofes anatomische Verziehungen bewirken, die zu einer Trikuspidalinsuffizienz führen. Die anatomisch und funktionell beste Möglichkeit ist die von Dreyfuss 1991 einge­führte bicaval-bipulmonalvenöse Implantationstechnik bei der auch der linke Vorhof des Spenderherzens weitgehend erhalten bleibt, indem die beiden Einmün­dungsstellen der Pulmonalvenenpaare fächerförmig ausgeschnitten werden. Die Pulmonalvenen des Empfängers werden hier eingepasst und anastomiert. Sobald die Implantation vollendet ist, werden die vier Herzhöhlen entlüftet, zur Myo­kardprotektion wird warme Kardioplegielösung (Lösung II, gelb) gegeben und vor dem Öffnen der Aorta wird 1g Solu-Medrol durch den Kardiotechniker verab­reicht. Wenn der Herzschlag nicht spontan einsetzt, wird elektrisch defibrilliert. Das Herz wird mindestens 1/3 so lange reperfundiert wie seine Ischämie gedauert hat. Dabei erfolgt die Wiedererwärmung auf normale Körpertemperatur. Während dessen werden Schrittmacherelektroden am Herzen befestigt, um über einen exter­nen Schrittmacher (AV-sequentiell) die Herzfrequenz steuern zu können. Anschließend wird die Durchflussrate der Herz-Lungen-Maschine nach und nach reduziert, so dass das Herz zunehmend selbst mehr Blut pumpen muss. Zur Unter­stützung werden positiv inotrop wirkende Medikamente gegeben, z.B. Dobutamin oder/und Adrenalin . Es kann zu Rechtsherzversagen kommen, weil das Spenderherz nicht an einen er­höhten Pulmonalarteriendruck angepasst ist; deshalb wird spätestens in der Reper­fusionsphase der Pulmonaliskatheter eingeschwemmt, damit die Rechtsherzbelas­tung überwacht werden kann. Bei zu hohen Werten kann zunächst Beatmung mit Stickstoffmonoxid (5-50 ppm), versucht werden; wenn das keinen Erfolg hat, wird Nitroglycerin gegeben oder ein Prostaglandinderivat . Nach Abgang von der Herz-Lungen-Maschine wird die Blutgerinnung mit Protamin wiederhergestellt. Wenn die Retransfusion des aufbereiteten Blutes aus der Herz-Lungen-Maschine abgeschlossen ist, wird die Blutgerinnung überprüft und falls nötig noch einmal Protamin gegeben . Erst bei hämodynamischer Stabilität werden die Wunddrainagen eingelegt, das Peri­kard verschlossen, das Sternum verdrahtet und die Operationswunde schichtweise geschlossen.

ECLS, ECMO, ECLA

Obwohl die ersten Anwendungen von extrakorporellen Unterstützungsmethoden bereits in den sechziger Jahren durch Rashkind, Dorson und Barlett beschrieben wurden, bestehen bis heute keine allgemeingültigen Bezeichnungen für die unterschiedlichen Unterstützungsmethoden. In der Folge sollen die gebräuchlichsten Begriffskürzel übersetzt und definiert werden:

  • ECMO Extrakorporelle Membran Oxygenation
  • ECLA Extrakorporelle Lungenassistenz
  • ECLS Extrakorporelle Langzeitunterstützung

Umfassend ist der Oberbegriff Extrakorporeller Life Support (ECLS), der alle Formen der Herz- bzw. Lungenunterstützung beinhaltet. Zusätzlich muss bei der Indikationsstellung und der gewählten Kanülierungsstellen, zwischen den veno- venösen und den arterio- venösen ECMO- (ECLS) Techniken unterschieden werden

Je nach Indikationsstellung für den Einsatz muss zunächst geklärt werden, ob nur die Lunge (ARDS), oder Herz und Lunge (Postperfusionssyndrom) zusammen unterstützt werden sollen. Zusätzlich wird von einer sogenannten "slow- oder rapit-entry" Indikation gesprochen welche zudem den schweregrad der Erkrankung definiert. Als Massstab werden dienen die Determinanten Inspiratorischer O2, Endexspiratorisches CO2 und Wedge Druck. Je nach gewählten Gefässzugängen spricht man von veno-venöser oder arterio-venöser ECMO. Diese beiden Verfahren haben unterschiedliche Eigenschaften in Bezug auf die Unterstützung des Herzens und der Lunge.

ECLS mit der Deltastream
Die Delta Stream ist eine Rotationspumpe mit diagonal durchströmten Laufrad. Durch die Strömungsführung wird eine geringe Blutschädigung erreicht. Durch die relativ kleine Dimension der Blutpumpe ist diese aber zeitlich beschränkt einsetzbar, d.h. je höher die Tourenzahl, je grösser die Abnützung der Blutpumpe. Gegenwärtig wird die Nutzungsdauer mit sieben Tagen angegeben. Auch bei der Wahl des Oxygenators (Euroset EOS) muss darauf geachtet werden, dass dieser für mindestens sieben Tage eingesetzt werden darf. Das System verfügt über eine Antriebskonsole, Antriebskopf, Flusssonde und jeweils ein Notfallbackupsystem. Als Set dienen die modifizierten ECMO Sets. Die Deltastream-Blutpumpe (DP3) und der Oxygenator, müssen separat eingebaut werden.

Hyperthermiebehandlung

Die hypertherme, intraoperative, extrakorporale Chemotherapie [HIPEC] kommt bei malignen Tumoren zur Anwendung und kann bei folgenden Situationen in Erwägung gezogen werden:

  • Lokal weit fortgeschrittenes Tumorleiden, welche eine Entfernung des Tumors mit ausreichendem Sicherheitsabstand nicht ermöglicht.
  • Ein operatives Entfernen des Tumors kann den Erhalt wichtiger Strukturen nicht gewährleis­ten
  • Der Tumor ist nach bereits erfolgter chirurgischer Resektion an der gleichen Stelle wieder aufgetreten
  • Eine primär chirurgische Entfernung des Tumors war nicht möglich.

    Der Hintergrund einer HIPEC ist die sogenannte "Temperatur-Dosis-Wirkung-Beziehung" der Zy­tostatika. Dies bedeutet, dass man einen höheren Wirkungsgrad der Medikamente erzielen kann, wenn die Konzentration des Medikaments erhöht wird. Gleichzeitig besitzt die regionale Anwendung der Zytostatika den Vorteil der Reduktion von Nebenwirkungen bedingt durch die geringere systemi­sche Toxizität. Ein selektiver antitumoraler Effekt wird durch die intraabdominelle Temperatur-Zeitspektrum von 40.0 bis 44.0 C° / 60 - 90 min. erreicht.

    Dabei begründet sich dieser selektive Effekt auf bestimmten tumorbiologischen Grundlagen. So be­steht insbesondere ein wesentlicher Unterschied im Aufbau des Gefäßsystems zwischen Tumorge­webe und gesundem Gewebe. Während der Aufbau des Gefässsystems in unserem Körper wohl strukturiert und gleichmäßssg ist, ist er im Tumor chaotisch und unstrukturiert. So wechseln im Tumorgewebe Bereiche mit einer Luxusperfusion mit anderen Bereichen mit einer Minderperfusion ab. Dies führt diese Areale zur Hypoxie und Übersäuerung mit erniedrigtem pH-Wert. Diese Bedingungen machen Tumorgewebe empfindlicher für eine Hyperthermie als normales Gewebe, da insbesondere die Temperatur nicht adäquat abgeleitet werden kann. Die Auswahl der Medikamente für die perioperative intraperitoneale Chemotherapie beruht auf der Fähigkeit der Medikamente, einen direkten zytotoxischen Effekt innerhalb eines kurzen Zeitinter­valls zu bewirken; folglich darf deren Wirkung nicht auf eine Phase des Zellzyklus beschränkt sein. Die Dauer der Phasen ist vom Zelltyp und Organismus abhängig.

Schwangerschaft

Bei Schwangeren mit einer kongenitalen oder erworbenen Herzerkrankung besteht ein stark erhöhtes Mortalitätsrisiko. Die häufigste direkt durch die Schwangerschaft ausgelöste Ursache sind pulmonale Embolien. Kardiale Erkrankungen werden durch die Schwangerschaft kompliziert, es kann zu schwangerschaftsbedingten hämodynamischen Veränderungen kommen, welche in einer kardialen Dekompensation münden. Da die Anzahl der der Schwangeren mit kongenitalen Herzerkrankungen in den letzten Jahren zugenommen hat, werden diese direkten Ursachen vermutlicherweise steigen.

Trotzdem sind wir weit enfernt eine Routine im Umgang mit Schwangeren am EKZ zu erlangen. Die Summe chirurgischer und anästhesiologischer Massnahmen sowie die Auswirkung der EKZ stellen nach wie vor eine grosse Herausforderung dar! Theoretische Überlegungen und experimentelle Ergebnisse, sowie ein bescheidener Erfahrungsschatz bieten die Grundlage zu unseren Richtlinien. Jüngere Übersichtsarbeiten unter Berücksichtigung aller publizierten Fälle mit gleichzeitiger Zunahme von komplexen und Hochrisiko- Eingriffen (A Diss, zentrale Embolien) zeigen eine Mortalität von 10 %. Dies entspricht beim Vergleich der Gesamtmortalität (0,01) ein erhöhtes Risiko um den Faktor 900. Neben dem Risiko für Schwangere ist die fetale Mortalität noch deutlich höher und liegt bei ca 30% Die epidemiologischen Daten zeigen deutlich, dass Morbidität und Mortalität für die Schwangere und den Fötus deutlich über den Werten für nicht schwangere Patientinnen liegen und eine kardiale Erkrankung das Risiko für beide erhöht. Für die Schwangere welche einen herzchirurgischen Eingriff als lebenserhaltende Massnahme benötigt, wird der Eingriff in der frühen Schwangerschaft besser toleriert. Die fötale Überlebensrate steigt hingegen in der späteren Schwangerschaft.

Auswirkung der EKZ auf den Fötus
Da der uterine Blutfluss proportional zum arteriellen Mitteldruck und umgekehrt proportional zum uterin-vaskulären Widerstand ist , führt die Hämodilution durch EKZ mit gleichzeitig rheologisch bedingtem Abfall des peripheren Widerstandes zu einem Blutdruckabfall im mütterlichen und also auch im fötalen Kreislauf. Ein deutlicher Frequenzabfall des Fetus muss als Ausdruck einer fötalen Hypoxie interpretiert werden. Eine kompensatorische fötale Tachikardie wird in zahlreichen Arbeiten nach EKZ Ende beschrieben. Ein Verschwinden der fötalen Herzfrequenz bedeutet aber noch nicht automatisch den Tod des Fötus. Trotzdem wird aus diesem Grund empfohlen mit einem höheren Perfusionsdruck, Fluss und Hämatoktrit zu perfundieren . Im ersten Trisemester findet die Organgenese statt. Eingriffe am EKZ während dieser Phase sind mit höheren Komplikationen verbunden, weil placentagängige Medikamente teratogene Effekte auslösen können. Das zweite Trisemester mit abgeschlossener Organgenese ist für einen EKZ Eingriff günstiger. Im dritten Trisemester nimmt die Eregbarkeit der uterinen Muskulatur zu, so dass vorzeitige Wehen gerade im Zusanmmenhang mit Aufwärmphase auftreten können. Ein gynäkologisch - neonatales Team sollte zwingend zur Verfügung stehen um eine Schnittentbindung mit nachfolgender Versorgung des Frühgeborenen zu gewährleisten.

HIT-Patient

Die Letalität bei einer Heparininduzierten Thrombozytopenie (HIT) Typ II in Verbindung mit dem Auftreten von thrombotischen Komplikationen beträgt rund 30%. Obwohl die Inzidenz für HIT II mit ca. 3 % gering ist, dürfen wir dieses Thema nicht ignorieren, weil in der Herzchirurgie Heparin om­nipräsent ist. Das Vorgehen wird prinzipiell immer interdisziplinär bestimmt.Die HIT ist eine Erkrankung, bei der durch die Verabreichung von Heparin, zu einer Thrombozytope­nie kommt. Es werden zwei Typen der HIT unterschieden.

HIT Typ 1
HIT I manifestiert sich in den ersten Tagen der Heparinbehandlung. Sie stellt sich in einem kurzeiti­gen, mäßigen Abfall der Thrombozyten dar. Der Grund ist die direkte Aktivierung der Thrombozyten durch Heparin. Eine Therapie ist nicht notwendig.[i] In der Regel fallen die Thrombozyten nicht unter 80.000/?l.

HIT Typ II
Die HIT Typ II beruht auf einer Antikörperbildung gegen Heparin/Protein-Komplexe. Aufgrund seiner negativen Ladung bindet der Wirkstoff an zahlreiche Proteine. Als wichtigster krankheitsauslösender Faktor, wird der Komplex aus Heparin und dem Plättchenfaktor 4 angesehen. Plättchenfaktor 4 ist ein stark positiv geladenes Protein, das aus Blutplättchen freigesetzt wird. Auf dem Medika­ment/Proteinkomplex bilden sich Antigene, gegen die einige Patienten Antikörper entwickeln. Diese Antikörper bewirken eine Aktivierung der Thrombozyten untereinander und eine Aggregation. Hie­raus ergeben sich Thrombosen im venösen und arteriellen System. Extrem selten kann theoretisch auch eine Inaktivierung der Gerinnung erfolgen, was wiederum häufig zu Blutungen führt. Erste Anti­körper sind sechs bis zwanzig Tage nach dem Beginn der Heparingabe messbar. Das Auftreten einer HIT Typ II hängt von der Dauer der Heparinbehandlung ab, unter fünf Tagen tritt sie seltener auf. Ebenso fördert eine hohe Dosis das Risiko dieser Komplikation. Unfraktioniertes Heparin hat ein bis zu dreißig fach erhöhtes Risiko für eine HIT Typ 2 als niedermolekulares Heparin. Auch die Herkunft des Heparins kann auf die Entstehung einer HIT Einfluss nehmen. So tritt die Anti­körperbildung bei der Gewinnung des Heparins aus Schweinedarm häufiger auf, als bei dem Wirk­stoff, der aus Rinderlunge gewonnen wird. Ebenso weisen Studien auf ein erhöhtes Risiko bei Patien­ten weiblichen Geschlechts hin.[2] Bei der Therapie mit nichtfraktioniertem Heparin liegt das Auftre­ten für eine HIT Typ 2 zwischen 0,5 und 5% bei einer Verabreichungsdauer von mindestens fünf Ta­gen.

Perfusion bei Kindern

Die extrakorporelle Kreislauftechnik bei Kinderherzoperationen stellt an den Kardiotechniker höchste Anforderungen und setzt die theoretischen und praktischen Erfahrungen der allgemeinen extrakorporellen Kreislauftechnik zwingend voraus.^Kinder benötigen eine höhere Blutflussmenge, da sie eine höhere Stoffwechselrate und dementsprechend einen höheren metabolischen Bedarf als Erwachsene haben. Um einen homogene Durchmischung des Patientenblutes mit dem Primingvolumen zu gewährleisten, soll die Blutflussmenge möglichst langsam auf ihren Maximalfluss gesteigert werden. Eine zu schnelle Steigerung des Blutflusses verursacht einen abrupten Viskositätsabfall mit zum Teil dramatischen Blutdruckverhältnissen. Die Blutflussrate wird dem Hypothermiegrad entsprechend abgesenkt. Das Erwachsenen-Berechnungsschema, zur Absenkung der Blutflussraten in Hypothermie, gilt auch für die extrakorporelle Kreislauftechnik bei Kinderherzperfusionen. Die grösste Gefahr in Bezug auf die Blutflusssteuerung ist die Überfüllung des Patientenkreislaufes. Ein überfüllter Patientenkreislauf fördert die Ödembildung, kann das Herz überdehnen und damit irreversible Reizleitungsstörungen verursachen