Operative Techniken der Myokardprotektion mit Blutkardioplegie
F. Beyersdorf, K. Sarai, L. Eckel, G. Matheis, P. Satter…………………………………………………………………
Neues aus der Industrie……………………………………………………………………………………………….
Das Portrait
Rehau AG + Co………………………………………………………………………………………………………….. 28
Das Klinikportrait
Klinik für Thorax-, Herz- und Gefäßchirurgie, Frankfurt/M……………………………………. 31
Mitteilungen der DGfK………………………………………………………………………………………………. 34
Kongreßnotizen…………………………………………………………………………………………………………… 37
Kongresse, Veranstaltungen………………………………………………………………………………………… 38
Heft 2/93
Heft 3/93
Erscheinungstermin
19. 5.1993
Einsendeschluß für
• redaktionelle Beiträge
1. 3.1993
• Anzeigenaufträge
13. 4.1993
Leitthema:
Datenverarbeitung in der Kardiotechnik
Erscheinungstermin
15.10.1993
Einsendeschluß für
• redaktionelle Beiträge
6. 8.1993
• Anzeigenaufträge
17. 9.1993
Leitthema:
Tachycarde Rhythmusstörungen
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Editorial
seit Beginn der Herzchirur
gie ist die intraoperative
Myokardprotektion ein
wichtiger Bestandteil der ge
samten operativen Strate
gie. Grundlagen der Myo
kardprotektion basieren auf
den Arbeiten von Bret-
schneiderund seinen Mitar
beitern sowie den Ergebnis
sen der Hamburger (Bleese,
Döring, Kalmar, Kirsch, Po-
kar, Rodewald) und der
Londoner Gruppe (Braim-
bridge, Hearse, Jynge), die
in den siebziger Jahren zei
gen konnten, daß der kar-
dioplegische Herzstillstand
anderen Myokardprotekti
onsformen (z. B. direkte
Koronarperfusion oder nor-
motherme Aortenabklem
mung) überlegen ist. Auf
grund dieser Studien wird
heute an den meisten herz
chirurgischen Zentren eine
Form der Kardioplegie in
traoperativ angewandt. Aber
auch andere, nicht-kardio-
plegische Protektionsme
thoden (z.B. hypothermes
Kammerflimmern) werden
mit gutem klinischen Er
folg angewandt, wodurch
erneut unterstrichen wird,
daß das Resultat eines
herzchirurgischen Eingrif
fes vom guten Zusammen
spiel aller Faktoren – nicht
nur der Myokardprotektion
– abhängt. Wegen der kom
plexen Interaktionen vie
ler Faktoren während des
herzchirurgischen Eingriffs
ist eine sofortige, klinisch
einfache Überprüfung der
Qualität der jeweiligen
Myokardprotektion oft
nicht möglich. Darin mag
zum Teil eine Erklärung für
die große Anzahl unter
schiedlicher Methoden lie
gen. Wünschenswert wäre
ein einfaches, kontinuierli
ches On-line-Monitoring
der Qualität der Myokard
protektion. Die einzige bis
her praktikable Lösung, die
Messung der Myokardtem
peratur, gibt leider keine
Auskunft über den metabo
lischen Status des Herzens,
wie die Studien von Khuri
und Mitarbeitern gezeigt
haben. Eventuell wird in
den nächsten Jahren durch
die Messung von myokar
dialem pH oder pO2 eine
verläßlichere Methode zur
Verfügung stehen.
Aufgrund der großen Verän
derungen im herzchirurgi
schen Patientengut (z.B. Al
ter, grenzwertige Ventrikel
funktion, diffuse Koronar
sklerose, Notfall-Patienten,
Rezidiv-Eingriffe, Dialyse-
Patienten) und in der Ent
wicklung neuerer, zeitauf
wendiger Operationsme
thoden (z.B. vollständige ar
terielle Revaskularisation,
Mitralklappenplastik etc.)
wird versucht, die vorhan
denen akzeptierten Grund
prinzipien der kardioplegi-
schen Myokardprotektion
an das neue Patientengut
anzupassen und weiter zu
verbessern. Neuere Ent
wicklungen auf dem Gebiet
der kardioplegischen Myo
kardprotektion erstrecken
sich sowohl auf die Zusam
mensetzung der Lösung als
auch auf die Verteilung im
Myokard.
Die Zugabe von Sauerstoff
zu kardioplegischen Lösun
gen wird bereits seit vielen
Jahren sowohl bei kristal-
loiden (z.B. Hamburger
Kardioplegie) als auch bei
bluthaltigen kardioplegi
schen Lösungen durchge
führt. In letzter Zeit erschei
nen vermehrt Arbeiten, die
zeigen, daß der Zusatz von
Sauerstoff zu kardioplegi
schen Lösungen bei langen
Abklemmzeiten bzw. Risi
kopatienten eine deutliche
Verbesserung erbringen
kann, wie zum Beispiel
Arbeiten über die oxyge-
nierte St.-Thomas-Lösung
oder, wie in diesem Heft
vorgestellt, über die oxy-
genierte Bretschneider-Lö-
sung.
Durch den Zusatz von Sau
erstoff zu kardioplegischen
Lösungen ist man in die
Lage versetzt worden, von
einem der Basisprinzipien
der Myokardprotektion,
der Hypothermie, abzurük-
ken. Zahlreiche Studien
zeigen, daß durch warme
Gabe der Kardioplegie zu
Beginn und am Ende der
Aortenabklemmung eine
Verbesserung des metabo
lischen Status des Myo
kards bei Patienten im kar
diogenen Schock zu errei
chen ist. Diese Arbeiten
waren die Grundlage für
die neueste Entwicklung
auf dem Gebiet der Myo
kardprotektion, der konti
nuierlichen warmen Gabe
derBlutkardioplegie durch
die Toronto-Gruppe.
Verbesserungen in der
Verteilung der kardioplegi
schen Lösungen sind durch
die retrograde Gabe der Lö
sungen möglich (direkte
Gabe in den rechten Vorhof,
offene Kanülierung des Ko
ronarsinus oder transatriale
Kanülierung des Koronarsi
nus), wobei die transatriale
Kanülierung des Koronarsi
nus technisch einfach ist
und daher in den meisten
Fällen bevorzugt wird.
Die ausgedehnte For
schung auf dem Gebiet der
Myokardprotektion hat zu
Ergebnissen geführt, die
sich auch auf andere Organ
systeme, die einer temporä
ren Ischämie unterworfen
werden, anwenden lassen.
Dies trifft besonders für
die Transplantationschirur
gie (Herz, Lunge, Nieren,
Leber, Pankreas) sowie für
akute Ischämie derExtremi-
täten (Replantation, arte
rielle Embolie und Throm
bose) zu.
Das große und sich weiter
entwickelnde Gebiet der
Organprotektion betrifft in
zunehmendem Umfang
den Kardiotechniker, der
durch die Herstellung und
Gabe dieser Lösungen
unter Temperatur-, Druck-
und Flußkontrolle immer
mehr involviert ist. Diese
Ausgabe der Zeitschrift
KARDIOTECHNIK ist
daher der Organprotektion
gewidmet. In den einzel
nen Beiträgen wird in
Übersichtsreferaten die
Blutkardioplegie und die
Bretschneider- Kardioplegie
dargestellt. Darüber hin
aus werden neuere For
schungsergebnisse über die
Zusammensetzung und
Verteilung von kardioplegi
schen Lösungen vorge
stellt.
Ihr
Dr. Friedhelm
Beyersdorf, PD,
Universitätsklinik
Frankfurt/M.
KARDIOTECHNIK 1/93
5
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E
Kardioplegie mit HTK-Lösung f
und monoatriale venöse
Kanülierung mit Zweistufen
katheter
Zusammenfassung
In einer klinischen Studie
wurden die Auswirkungen
der kompletten Aufnahme
der kardioplegischen Lösung
HTK nach Bretschneider bei
Nutzung des venösen Zwei
stufenkatheters untersucht.
Im Vergleich zur Aussaugung
des Perfusates aus dem rech
ten Vorhof im totalen kardio
pulmonalen Bypass wird eine
höhere, aber tolerable Hämo-
dilution induziert. Die Verän
derungen im Elektrolythaus
halt sind bezüglich Natrium
und Kalium nicht relevant, Bi
lanzverluste von Magnesium
und Spurenelementen treten
ein. Die Aufnahme des Puf
fers „Histidin“zeigt keine Ne
benwirkung, das Ausmaß des
perioperativen Postaggressi
onssyndroms kann gemildert
werden.
Schlüsselwörter
HTK-Kardioplegie, Zweistu
fenkatheter, Hämodilution,
Elektrolythaushalt, Amino-
säurestofifwechsel.
Summary
The effects of a complete up
take of the cardioplegic soluti
on HTK according to Bret
schneider using venous two-
stage-catheter have been eva
luated in a clinical study.
Comparing to double-venous
canulation technique inclu
ding total cardiopulmonary
bypass with succing the perfu
sed solution from right atri
um a higher, but tolerable he
modilution is induced. Altera
tions in electrolyte-levels are
of no relevance concerning
sodium and potassium. Calcu
lation of electrolyte balance
show considerable loss of ma
gnesium and trace-elements.
There are no side-effects ac
cording to the up-take of the
biological buffer „histidine“.
The extent of the usual peri
operative postaggression-syn
drom may be reduced.
Keywords
HTK-Cardioplegia, two-stage-
catheter, hemodilution, ba
lance of electrolytes, metabo
lism of aminoacids
Einführung
Die monoatriale Kanülierung
mit venösem Zweistufenka
theter wird in zahlreichen kar-
diochirurgischen Zentren der
Bundesrepublik als Methode
der ersten Wahl in der Links
herzchirurgie genutzt. Vortei
le sieht man in der einfachen
Applikation, der Vermeidung
potentieller Verletzungsstel
len (z.B. 2. Kanülierungsstel-
le, Anschlingungsstellen für
totalen Bypass) und der gerin
geren Gefahr der rechtsventri
kulären Überdehnung nach
Aufhebung der Aortenab
klemmung.
Auf der anderen Seite kann
das mehr oder weniger große
Volumen der Kardioplegie
nicht am Sinus coronarius
durch den eröffneten rechten
Vorhof abgesaugt werden, die
Untermischung der Perfusi
onslösung in den System
kreislauf ist unvermeidlich.
Zur primären Hämodilution
durch das HLM-Vorfüllvolu-
men addiert sich somit eine
zweite, in der Regel bezüglich
des Volumens etwa gleich gro
ße Dilution durch die kardio-
plegische Lösung.
Wir haben uns deshalb ge
fragt,
1. ob diese Blutverdünnung
zu einem Mangel an Sauer
stoffträgern (Erythrozyten)
führt und somit eine ausrei
chende Gewebeversorgung
gefährdet,
2. ob die veränderte Elektro
lytzusammensetzung der kar
dioplegischen Lösung zu
schwerwiegenden Verschie
bungen im zirkulierenden
Blut führt,
3. ob die Zusätze in der kar
dioplegischen Lösung (z. B.
Aminosäuren) unerwünschte
Nebeneffekte auslösen bzw.
wie schnell sie im Stoffwech
sel abgebaut werden können.
Material und Methode
Die Untersuchungen wurden
an vergleichbaren Gruppen
von je 20 Patienten, die sich ei
ner Koronarrevaskularisati
onsoperation unterzogen ha
ben, durchgeführt. Nierenin
suffizienz, Leberfunktions
störungen und präoperative
höhergradige Herzinsuffi
zienz waren Ausschlußkrite
rien. Nach Zufallsverteilung
wurden die Patienten in zwei
Gruppen eingeteilt:
– HTK, mono: Die extrakor
porale Zirkulation erfolgte via
Zweistufenkatheter, die kar-
dioplegische Lösung wurde in
das zirkulierende Kreislauf
volumen aufgenommen.
– HTK, bi: Die extrakorpora
le Zirkulation erfolgte mit bi-
cavaler Kanülierung im tota
len kardiopulmonalen By
pass, die kardioplegische Lö
sung wurde soweit möglich
an der Austrittsstelle (Sinus
coronarius) abgesaugt.
Bei allen Patienten wurden se
rielle Blutproben während
und nach der Operation ent
nommen und derUrin fraktio
niert in den ersten 48 Stunden
gesammelt. In den Blutpro
ben wurden das Blutbild, die
Blutgase, die Serumelektroly-
te (Atomabsorptionsspektro
metrie) und die Aminosäure
sequenzen (Hochdruckflüs
sigkeits-Chromatographie,
HPLC) bestimmt, mit identi
schen Verfahren wurden Elek-
trolyte und Aminosäuren im
Urin analysiert. Neben den
Serum- und Urinspiegelbe
stimmungen konnten somit
Ein-/Ausfuhrbilanzen errech
net werden.
Ergebnisse
und Diskussion
Problemstellung I:
„Sauerstoffträger“
Um die Auswirkung der Hä-
modilutionsstufen darzustel
len, sei zunächst eine verein
fachende Berechnung voran
gestellt:
Ein etwa 80 kg schwerer Pa
tient verfügt vor der Operati
on über ein zirkulierendes
Blutvolumen von ungefähr
6.000 ml. Legen wir bei einem
KARDIOTECHNIK 1/93
7
Ausgangshämatokrit von 42
Vol.-% einen Hämoglobinge
halt von 14,0 g/dl zugrunde,
so errechnet sich ein Gesamt-
Hämoglobin von 840 g. Die er
ste Stufe der Hämodilution
besteht in der initialen kristal
linen Infusion und dem Pri-
ming-Volumen der HLM, ca.
2.000 ml. Das zirkulierende
Volumen nach Start der extra
korporalen Zirkulation be
steht somit aus ca. 8.000 ml,
d. h. das zuvor errechnete Ge
samt-Hämoglobin verteilt
sich jetzt auf diese Flüssig
keitsmenge. Es wird ein Hä
moglobingehalt von 10,5 g/dl
und Hämatokrit von 31,5
Vol.-°/o resultieren. Wird an
schließend durch die systemi
sche Aufnahme von ca. 2.000
ml kristalliner kardioplegi-
scher Lösung das zirkulieren
de Volumen auf 10.000 ml er
höht, so läßt sich ein Hämo
globingehalt von 8,4 g°/o und
ein Hämatokrit von 25,7
Vol.-°/o vorausberechnen.
Es wird demnach keine kriti
sche Senkung des Gehaltes
an Sauerstoffträgern zu er
warten sein, eine Senkung bis
auf einen Hämatokrit von
20 Vol.-°/o kann nach zahlrei
chen Untersuchungen gut to
leriert werden.
Die eigenen Untersuchungen
(Abb. 1) bestätigen diese Ein
schätzung der initialen Absen
kung des Hämoglobins und
Hämatokrits. Der Vergleich
der Untersuchungsgruppen
läßt aber erkennen, daß diese
höhergradige Hämodilution
Abb. 1: Sauerstoffträger und Sauerstoffausschöpfung.
nur von äußerst kurzer Dauer
ist. Bereits eine Stunde nach
der Aufnahme der dilutieren-
den Lösungen haben sich bei
de Gruppen nahezu auf den
gleichen Wert angeglichen.
Dieser erstaunliche Effekt be
ruht zum größten Teil darauf,
daß bei den meisten Patien
ten nach Aussaugen des Kar-
dioplegikums aus dem rech
ten Vorhof schon bald ein re
lativer Volumenmangel ein
trat, den der Kardiotechniker
durch Gabe von kristallinen
Lösungen (z.B. Ringer-Lö
sung) ausgleichen mußte. Die
Gesamtbilanz der Volumen-
Zufuhr/-Ausscheidung zeigt
dementsprechend auch kaum
Unterschiede zwischen den
Untersuchungsgruppen. Ge
gen Ende der Operation ist in
der Regel durch spontane
oder angeregte Urinausschei
dung bereits wieder ein Hä
moglobingehalt von 10 g/dl
auch ohne Fremdbluttransfu
sion erreicht.
Kritische Senkungen des Hä-
moglobins/Hämatokrits kön
nen allerdings dann erwartet
werden, wenn der Patient be
deutend kleiner und leichter
ist oder ein erheblich niedri
gerer Ausgangswert vorliegt.
In diesen Fällen sollte von Be
ginn an überlegt werden, ob
eine venöse Doppelkanülie-
rung vorzuziehen ist oder ob
in die extrakorporale Zirkula
tion ein Hämofilter integriert
werden sollte, um die Diluti
on möglichst frühzeitig abzu
fangen.
Abb. 2: Serumspiegel wichtiger Elektrolyte und Spurenelemente.
Problemstellung II:
„Elektrolyte“
a) Natrium
Der Serumspiegel des Natri
ums zeigt bei beiden Untersu
chungsgruppen niedrige Wer
te über den gesamten Beob
achtungsverlauf. Der sehr
niedrige Gehalt an Natrium
in der kardioplegischen Lö
sung (15 mmol/1) bedingt in
der Gruppe mit kompletter
Untermischung der kardiople
gischen Lösung zunächst er
wartungsgemäß eine extrem
tiefe Absenkung bis auf nahe
zu 110 mmol/1 im zirkulieren
den Blut. Hier besteht die Ge
fahr einer zu niedrigen Osmo
larität und demzufolge auch
derverstärkten Ödembildung.
Nach sehr kurzer Zeit, späte
stens nach 2 Stunden, ist der
Serum-Natriumspiegel wie
der im unteren Normbereich,
und es besteht kein signifikan
ter Unterschied mehr zur
Gruppe, in der die kardiople-
gische Lösung abgesaugt wur
de (Abb. 2a).
b) Kalium
Der leicht angehobene Kali
umwert in der Bretschneider-
Lösung (10 mmol/1) löst
kaum meßbare Veränderun
gen aus. Beide Untersu
chungsgruppen bleiben im ge
samten Beobachtungszeit
raum im Normbereich. Eine
zusätzliche Kaliumsubstituti
on ist unabhängig von der
operativen Technik unbe
dingt erforderlich (Abb. 2b).
c) Magnesium
Die Kontrolle des Magnesi
um-Spiegels wird nur sehr sel
ten unter den Bedingungen
der extrakorporalen Zirkulati
on ausgeführt. Der Mangel an
diesem Ion ist aber für zahlrei
che perioperative Rhythmus-
störungen und Pumpversa
gen des Herzens mit verant
wortlich. Unsere Untersu
chungen zeigen, daß der hohe
Magnesiumgehalt der kardio
plegischen Lösung kurzfristig
auch zu einem Anstieg ober
halb des Normbereiches füh
ren kann. Die gemessenen
Werte bleiben aber weit unter
den Bereichen, die eine patho
logische Reaktion erwarten
lassen. Im Langzeitverlauf
bleibt derSerumspiegel im ge
wünschten oberen Normbe
reich (Abb. 2c). Bilanzunter
suchungen haben allerdings
gezeigt, daß trotzdem erheb
liche Magnesiumverluste,
wahrscheinlich aus dem intra
zellulären Raum, eintreten,
die in beiden Gruppen sehr
hoch sein können. Noch grö
ßere Verluste sind nachweis
bar, wenn man eine andere
8
KARDIOTECHNIK 1/93
kristalline Kardioplegie mit
niedrigerem Magnesiumge
halt einsetzt. Wir haben diese
Meßwerte zum Anlaß genom
men, zusätzlich routinemäßig
Magnesium bei unseren Pa
tienten zu substituieren, be
sonders wenn Rhythmusstö-
rungen im späteren Verlauf
auftreten.
d) Zink
Sind Magnesiumbestimmun
gen schon selten, so kann
man davon ausgehen, daß die
Messung von lebenswichti
gen Spurenelementen bisher
nur in einigen wenigen wis
senschaftlichen Untersuchun
gen durchgeführt worden
sind.
Dies ist bedauerlich, da einer
seits durch den erhöhten
Flüssigkeitsumsatz während
und nach extrakorporaler Zir
kulation Spurenelementaus
schwemmungen zu erwarten
sind, andererseits verschiede
ne Medikamente und Amino
säuren, wie z.B. das Histidin
in der HTK-Lösung, chemi
sche Verbindungen mit Spu
renelementen, sog. Chelate,
bilden können.
Die eigenen Messungen zei
gen demnach auch in beiden
Untersuchungsgruppen eine
Senkung des Serumspiegels
unter den Normbereich, der
in de