1 Vorwort/Einleitung
Aortenklappenersatz mit kryopreservierten Allografts – ein Überblick

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Verschiedenste Erkrankungen der Aortenklappe wie deren Verengung (Stenose) oder Schlussunfähigkeit (Insuffizienz) können im fortgeschrittenen Stadium einen Ersatz der erkrankten Herzklappe durch eine Klappenprothese erfordern. Neben mechanischen oder Kunststoffprothesen finden auch biologische Klappenprothesen und Herzklappen von menschlichen Leichenspendern Verwendung. Die mechanischen oder Kunststoffprothesen haben je nach Implantation eine theoretisch unbegrenzte Funktionsdauer. Sie eignen sich daher besonders für Patienten im jüngeren und mittleren Lebensalter. Zur Vermeidung unerwünschter thrombembolischer Ereignisse infolge der Ablagerung von Blutgerinnseln auf der Klappenoberfläche muss von den Patienten jedoch lebenslang ein Antikoagulanz eingenommen werden. Insbesondere für Patienten, die eine Kontraindikation für eine Langzeit-Antikoagulation (z.B. Frauen im gebährfähigen Alter mit Kinderwunsch) bieten, stellt sich dieser Klappentyp als ungeeignet dar. Konventionelle biologische Klappenprothesen, welche aus Dura mater oder Perikard vom Schwein, Rind oder Pferd gefertigt werden, erfordern keine lebenslange Antikoagulation. Allerdings ist die Lebensdauer dieser Klappentypen auf 10-15 Jahre begrenzt.


Der biologische Aortenklappenersatz mit homologen menschlichen Aortenklappen (Allograft) ist seit der Erstbeschreibung durch Ross und Barrett-Boyes (1-3) eine im herzchirurgischen Alltag bekannte und effektive operative Technik, um ausgezeichnete hämodynamische Ergebnisse bei verschiedensten Erkrankungen der Aortenklappe zu erzielen. Vor allem in Fällen einer aktiven Klappenendokarditis erweisen sich homologe Klappen im Vergleich zu mechanischen oder biologischen Klappenprothesen als sehr widerstandsfähig gegenüber postoperativen Reinfektionen.


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Die floride Aortenklappenendokarditis

Die akute infektiöse Klappenendokarditis zeigte vor der Ära der Antibiotika eine Letalität von 100%. Heutzutage kann man durch gezielte antibiotische und chirurgische Massnahmen die Letalität auf 5-12% senken. Die typischen Komplikationen bei akuter Aortenklappen-endokarditis sind nachfolgend aufgeführt:

  1. zerstörende Abszesse (besonders im Bereich des Klappenanulus)
  2. intrakardiale Fistelbildungen (aorto-ventrikuläre Dehiszenz, aorto-mitrale Diskonti-nuität, aorto-atriale Fistel, aorto-ventrikuläre Fistel)
  3. septische Embolien in Hirnarterien, Koronararterien und periphere Arterien (Milz, Niere, Darm, Extremitäten)
  4. Epi- und Myokarditis
  5. Arrhythmien (atrio-ventrikulärer Leitungsblock, Vorhofflimmern)

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Abbildung 1 Ausgedehnte native Aortenklappenendokarditis mit großen Vegetationen auf den miteinander verschmolzenen Klappensegeln, Quelle: intraoperatives Foto, DHZB, 1992


Kasuistik zu Abb.1:

14jähriger Patient mit hochgradiger Aortenklappeninsuffizienz und rezidivierenden septischen Temperaturschüben >38,5° Celsius. In der präoperativ entnommenen Blutkultur nachgewiesene Keime: Staphylococcus epidermidis und Streptococcus sanguis.
Bei Aortenklappenendokarditiden mit Beteiligung der Aortenwurzel durch Ausbildung eines Aortenwurzelabszesses oder einer aorto-ventrikulären Dehiszenz lässt sich die Aortenwurzel durch einen Aortenwurzelersatz mit einem Allograft rekonstruieren und die Abszesshöhle dauerhaft von der Blutzirkulation isolieren (5,18). Dieses Vorgehen ist unabdingbar, wenn man eine erneute Infektion der implantierten Aortenklappe vermeiden möchte. Die Freiheit von Reinfektion bei Aortenklappenendokarditis ist bei Verwendung von kryokonservierten Allografts höher als bei Verwendung mechanischer oder biologischer Klappenprothesen. (5,18,21,41,46,49,57,62,66,67).
Ein weiterer wesentlicher Vorteil eines homologen Allografts gegenüber einem prothetischen Klappenersatz liegt in seiner niedrigen Thrombogenität, welche eine oft mit Blutungskomplikationen verbundene Antikoagulation überflüssig macht. Auch mittelfristig zeigen sich damit durch den Ersatz einer erkrankten Aortenklappe mit einen aortalen Allograft gute Resultate (13,15-17, 49).

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Abbildung 2 Destruktion der nativen Aortenklappe durch Endokarditis, Quelle: intraoperatives Foto, DHZB, 1989


Kasuistik zu Abb.2:

46jährige Patientin mit progredienter Dyspnoe und rezidivierenden septischen Temperatur-schüben >38,5° Celsius 3 Wochen nach stattgehabter Bronchitis. Im Klappenabstrich nachgewiesener Keim: Streptococcus sanguis.

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Geeignete Patientenklientel

Die Patientenklientel, welche sich als geeignet für die Implantation einer Homograft-Klappe in Aortenposition erweist, ist vielgestaltig. Bei Patienten mit einer antibiotikaresistenten nativen oder Prothesenendokarditis der Aortenklappe ist üblicherweise der operative Ersatz der Herzklappe die Therapie der Wahl.

Auch bei Patienten, bei denen eine medizinische Kontraindikation zur Antikoagulation besteht oder die eine langzeitige Antikoagulation vermeiden möchten, wie zum Beispiel Patientinnen mit Kinderwunsch, ist der Homograft-Klappenersatz dem mechanischen Klappenersatz vorzuziehen. Insbesondere Patienten mit einer persistierenden periprothetischen Klappeninsuffizienz konnten optimal durch den operativen Ersatz der erkrankten Aortenwurzel mittels Homograft therapiert werden. Schließlich erweisen sich auch Patienten mit begleitenden Erkrankungen der Aorta ascendens, wie Aorta ascendens–Aneurysmata, als geeignet (52). In speziellen Fällen von Patienten mit Marfan-Syndrom oder Anulus- und Aortenektasie lässt sich die Größe des nativen und dilatierten Aortenklappenanulus auf die Größe des verfügbaren Homografts reduzieren. Meist wird dazu unterstützend eine externe Manschette aus Dacron-Gewebe angelegt. Diese Methode wird bevorzugt bei jungen Patienten und jenen, die eine Antikoagulation vermeiden wollen, angewandt.

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Haltbarkeit und Dysfunktionen von Allografts

In der Geschichte der Verwendung menschlicher Allografts zeigte sich frühzeitig, dass die Methodik der Sterilisation und Fixierung und auch die Antigenität einen Einfluss auf das Langzeitverhalten und die Haltbarkeit implantierter homologer Herzklappen haben (3,16). Das ist von entscheidender Bedeutung, da ein Allograftversagen immer eine Reoperation bedeutet.
In den 90er Jahren begann jedoch eine kontroverse Debatte, welche Implantationstechnik (subkoronare Implantationstechnik oder totaler Aortenwurzel-Ersatz) zu bevorzugen ist, um eine möglichst lange Haltbarkeit der allogenen Klappe in Aortenposition zu erzielen. Letztendlich wurden als die entscheidenden Faktoren für den Erfolg einer Allograft-Implantation von Barratt-Boyes 1994 und Yankah 1996 das Wissen, die Fertigkeit und die Erfahrung des implantierenden Chirurgen („learning curve“) in Bezug auf die zu verwendende Implantationstechnik benannt (13,19). Auch der Ersatz einer erkrankten Aortenklappe durch eine pulmonale Homograft-Herzklappe zeigt zufriedenstellende Resultate. Zwar sind die Klappensegel einer Pulmonalklappe ähnlichen radialen und longitudinalen Belastungen wie die Klappensegel der Aortenklappe ausgesetzt, jedoch zeigt die pulmonale Klappenwurzel besonders im Langzeitverlauf eine der Aortenwurzel sehr unterschiedliche Charakteristik, weshalb eine Verwendung eines pulmonalen Homografts zum aortalen Wurzelersatz nur bedingt empfohlen wird (60,63,64).

Dysfunktionen der Allograftklappe

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Mit Strukturalteration (SVD): Hierbei handelt es sich um strukturelle Veränderungen der allogenen Herzklappe wie Ruptur der Taschenklappe, Schrumpfung, Fibrosierung, atrophische Taschenklappe sowie Verkalkung ohne Klappenthrombosierung, die zu Stenose oder Insuffizienz führen. Strukturelle Veränderungen der Kollagen- und elastischen Fasern sowie abgelaufene immunologische Reaktionen sind dafür verantwortlich zu machen.
Ohne Strukturalteration (NSVD): Hierunter fallen paravalvuläre Leckagen, Diskrepanzen zwischen Allograft- und nativer Klappengröße sowie fehlerhafte Implantation bei histologisch unversehrtem Klappengewebe. Die nicht-strukturelle Allograftklappendysfuntion kann mit oder ohne klinische Symptomatik bzw. mit oder ohne hämodynamische Relevanz und Reoperation sein.

Paravalvuläre Leckagen (nicht-strukturelle Klappenalterationen) entstehen in der Regel, wenn mechanische Prozesse an den Nahtstellen zu Einrissen oder sogar Nahtdehiszenzen zwischen Nahtring des Allografts und dem nativen Klappenring führen. Das Blut bahnt sich dann eine alternative Strombahn ohne einen Ventilmechanismus, in deren Folge sich das Leck hämodynamisch als Klappensinsuffizienz äußert.
Sollte die Leckage im Verlauf zunehmen, so können sich auch stenosierende Effekte ausbilden, da bewegliche Klappenventile durch das paravalvuläre Regurgitations-volumen im Sinne einer sekundären Prothesendysfunktion behindert werden können. Eine paravalvuläre Leckage begünstigende Faktoren sind demnach:

  1. ein minderwertiges marfanoides, entzündliches oder schwer verkalktes natives Anulusgewebe
  2. Gewebsfragilität des Allograft infolge Autolyse, suboptimaler Konservierung und Auftauung der Allograftklappe
  3. Zugspannungen an den angelegten Nähten (besonders bei der Auswahl eines zu klein bemessenen Allografts können bei Einzel- oder fortlaufender Nahttechnik zu große Zugspannungen entstehen)
  4. Aortenwurzelabszesse am Septum aortico-mitrale, Ventrikelseptum oder Klappenring

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Abbildung 3 Prothesenendokarditis, Quelle: intraoperatives Foto, DHZB, 1988

Kasuistik zu Abb.3:

46jähriger Patient mit Zustand nach mechanischem Aortenklappenersatz und Aorta ascendens-Ersatz. Intraoperativ zeigte sich neben der anulusnahen Ascendens-Prothesendehiszenz (siehe Foto) eine ausgedehnte zirkuläre anuläre Abszeßbildung bis zum epikardialen Fettgewebe des AV-Sulcus zwischen rechtem Vorhof und rechtem Ventrikel. Im intraoperativen Klappenabstrich nachgewiesener Keim: Streptococcus mitis.

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Der Allograft-Klappenersatz stellt nicht nur die operative Methode der Wahl dar, sondern ist nach unserer Meinung die rettende chirurgische Maßnahme („rescue-Operation“), die bei einer floriden Aortenklappenendokarditis jeder anderen zu implantierenden Klappenart überlegen und zu bevorzugen ist. Dabei wird die strukturelle Alteration der Allografts und die damit verbundene kürzere Haltbarkeit im Vergleich zu beispielsweise mechanischen Klappenprothesen zugunsten der Infektsanierung akzeptiert. Das erlaubt zu einem späteren Zeitpunkt einen erneuten Aortenklappenersatz mit einer konventionellen und haltbareren Aortenklappenprothese in einem ausgeheilten und infektfrei sanierten Gebiet.

Größenauswahl von Allografts

Die Größenauswahl eines aortalen Homografts kann entweder durch präoperative echokardiographische Messungen oder intraoperative Messungen mit der Meßkugel („valve sizer“) getroffen werden. Dabei wird der innere Diameter des Aortenklappen-anulus vermessen und der Auswahl des Durchmessers des zu implantierenden Homograftes zugrunde gelegt. Bei einer intraaortalen Implantation der Homograft-Klappe, wie bei der subkoronaren Implantationstechnik, kommt es beim Einpassen des Homograftanulus in den nativen aortalen Klappenanulus zu einer Innendiameter-Überschneidung von 2-4 mm. Aus diesem Grunde wurde bisher bei der subkoronaren Implantationstechnik die Verwendung eines um 2-4 mm kleineren Homograftes empfohlen. Somit würde ein aortaler Homograft mit einem Diameter von 20 mm einem nativen Aortenklappen-anulus von 22-24 mm genügen. Dies trifft jedoch nur bedingt zu, wie der Autor im Verlauf der Arbeit darlegt. Im Gegensatz dazu darf beim Aortenwurzelersatz der verwendete Homograft den gleichen oder einen um höchstens 1-2 mm abweichenden Diameter besitzen als der native aortale Klappenanulus. Somit wären Homografts mit Größen zwischen 22 und 26 mm geeignet, um eine native Aortenwurzel mit einem gemessenen Klappenanulus von 24 mm zu ersetzen.
Bei Patienten mit einer signifikanten Dilatation des Aortenklappenanulus (Aortenklappen-insuffizienz) und bei Patienten mit einer anuloaortalen Ektasie wird zur Reduktion des Diameters die Messung der Körperoberfläche der Auswahl des zu verwendenden Homograftes zugrunde gelegt. Capps und Elkins (4) beschrieben 2000 ausführlich den engen Zusammenhang zwischen Körperoberfläche und aortalem Klappendurchmesser. Sie maßen bei 6801 Spenderherzen der unterschiedlichsten Altersgruppen zur Implantation vorgesehene und entnommene aortale (und pulmonale) Homografts aus, bestimmten die aortalen (und pulmonalen) Klappendiameter und stellten sie in Relation zu den jeweils gemessenen Körperoberflächen der Spender. In Abständen von jeweils 0,1 m2 ordneten sie jeder Körperoberfläche den jeweils gemessenen Diameter zu. Der mittlere aortale Klappendurchmesser wurde von ihnen für erwachsene Männer über 17 Jahre mit 23,1+2 mm und für erwachsene Frauen mit 21,0+1,8 mm angegeben. Der mittlere aortale Klappenflächenindex betrug dabei 2,02+0,52 cm2/m2. Diese Methode erlaubt es, im Zusammenspiel mit anderen klinisch akzeptierten Messungen, sehr genau den für die Implantation notwendigen Klappendiameter des Homografts zu bestimmen. Besonders in Fällen eines dilatierten oder destruierten aortalen Klappenanulus bietet sich damit die Möglichkeit, den „normalen“ Diameter zu rekonstruieren.


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08.11.2005