8 Diskussion

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Die vorliegende Arbeit zeigt, dass durch die Implantation kryokonservierter allogener Aortenklappen bei florider Endokarditis gute früh- und spätpostoperative Ergebnisse erzielt werden können. Seit der Einführung der Allograftklappe in die Aortenklappenchirurgie durch Ross 1962 (1) und Barratt-Boyes 1964 (2) hat sich dieses Verfahren als ein guter Ersatz für die Aortenklappe bewährt, da kein postoperatives Thrombembolierisiko besteht, keine Antikoagulationstherapie nach der Operation nötig ist und keine Hämolyse stattfindet. Weitere Vorteile sind die nur langsame Degeneration, die hohe Resistenz gegen Infektionen, die verbesserte Lebensqualität bei Kindern und Jugendlichen sowie die Möglichkeit der Wiederherstellung der Aortenwurzelanatomie bei exzellenter Hämodynamik (13 ,14,16,17,20,31 ). Aufgrund der hohen chirurgisch-technischen Anforderungen bei der Allograft-Implantation werden diese Operationen heutzutage nur noch in wenigen herzchirurgischen Zentren durchgeführt.

Die Implantation durch subkoronare Technik stellt ein chirurgisch anspruchsvolles, jedoch routiniertes Verfahren dar, welches es erlaubt, endokarditische Aortenklappen mit guten mittel- und langfristigen Ergebnissen zu ersetzen (10-12,15,19,30,37,40). Mittels Aortenklappenersatz durch totalen Aortenwurzelersatz lassen sich speziell bei Vorliegen eines Anulusabszesses und nach radikaler Exzision endokarditisch veränderten Gewebes im Anulusbereich die entstandenen Defekte decken und die natürlichen hämodynamischen Eigenschaften der Aortenwurzel wiederherstellen. Insbesondere das Isolieren der Abszeßhöhlen vom Blutstrom gelingt durch den allogenen Aortenwurzelersatz effektiver und ohne die Notwendigkeit, prothetisches Fremdmaterial wie nicht-allogene Composite-Grafts zu implantieren (5,21,26,27,33,36,49,53).

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Eine Aortenklappen-Prothesenendokarditis kann alle implantierten Klappentypen wie allogene, mechanische oder biologische Prothesen betreffen und ist eine seltene, jedoch ernstzunehmende Komplikation nach klappenersetzender Operation mit einer Inzidenz von etwa 2-3% und einer Gesamtmortalität, die zwischen 30-50% angegeben wird (24). Die Inzidenz des Auftretens einer Prothesenendokarditis variiert dabei erheblich zwischen den betrachteten Klappentypen. Dies liegt ursächlich begründet in einer Vielzahl von Faktoren, wie zum Beispiel Schwierigkeiten bei der Diagnosestellung, den Eigenheiten der verursachenden Mikroorganismen, dem relativ häufigen Versagen antibiotischer Therapien bei dieser Erkrankung und an der kontinuierlichen und zumeist ausgedehnten Zerstörung der Aortenwurzel. Da zur Behandlung der Prothesen-endokarditis fast immer die klappenersetzende Reoperation notwendig ist, schafft die progrediente Zerstörung der Aortenwurzel besondere operationstechnische Schwierigkeiten. Durch die gezielte Verwendung und Implantation kryokonservierter Allografts bei Prothesenendokarditis lassen sich einerseits die ursprünglichen und physiologischen hämodynamischen Eigenschaften der Aortenwurzel wiederherstellen. Andererseits wird es dem Chirurgen möglich, infizierte Gewebsstrukturen umfassend zu exzidieren, ohne für die Deckung der Defekte erneut „fremdes“, prothetisches Material verwenden zu müssen. Außerdem stehen dabei verschiedene Implantationstechniken zur Verfügung, um eventuelle Abszeßhöhlen vom Blutstrom zu evakuieren (Abb. 4-6). Das bedeutet auch, dass wesentlich komplexeren Operationen vorgebeugt werden kann, zum Beispiel einem Aortenwurzelersatz mit einem prothetischen klappentragenden Konduit, die zusätzliche Anlage von Venenbypässen für die Koronararterien bis hin zu extraanatomischen Bypässen (22,28,29,33,36,38,49).

8.1  Patientenklientel und Indikationsstellung zur Operation

Die Indikationsstellung zur Implantation eines Aortenklappenallografts stellt sich seit der ersten Implantation 1987 im DHZB als deutlich geändert dar. So wurden in den ersten Jahren aortale Klappenallografts vor allem in Fällen von angeborenen Klappenfehlern wie bikuspiden Klappen und subvalvulären Stenosen oder bei degenerativen Aortenklappenerkrankungen mit resultierender hochgradiger Aortenklappeninsuffizienz oder –stenose implantiert (ausgenommen sind hierbei Patienten, die eine Ross-Operation erhielten). Aufgrund der eingeschränkten Verfügbarkeit und der begrenzten strukturellen Haltbarkeit homologer Herzklappen wurde das Gewicht zunehmend auf Patienten mit florider Aortenklappenendokarditis gelegt. Insbesondere im Verlaufe der letzten 5-7 Jahre wurde im DHZB die Indikation zum allogenen Aortenklappenersatz ausschließlich bei florider Aortenklappen-endokarditis mit Vorliegen eines Anulusabszesses gestellt. Parallel dazu finden gerüstfreie Bioprothesen („stentless“) ihren Einsatz, also biologische Gewebsprothesen, welche keinen künstlichen Gewebsring besitzen. Sie weisen einem Allograft und damit der natürlichen Herzklappe ähnliche hämodynamische Eigenschaften auf und zeigen ebenfalls eine deutlich niedrigere Gefahr einer Reinfektion, wie zum Beispiel mechanische oder gerüsttragende Bioprothesen („stented“) (58 ,59,61 ). In Fällen einer schweren Aortenklappenendokarditis mit Destruktion der Aortenwurzel durch zirkuläre Abszeßbildung bis zur aortoventrikulären Dehiszenz bleibt in unserer Klinik jedoch weiterhin der allogene Aortenklappenersatz die Operation der Wahl, insbesondere der totale Aortenwurzelersatz (siehe auch 3.3.2.). Die prinzipiellen Indikationen zur aorten-klappenersetzenden Operation durch einen Aortenklappenallograft sind also:

  1. der septische Schock,
  2. ein persistierendes septisches Geschehen unter Antibiotikatherapie,
  3. die schwere Aortenklappeninsuffizienz >III.Grades,
  4. ein fortschreitendes myokardiales Versagen und schließlich
  5. Persistierende septische Embolisierungen (36).

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O’Brien (10) beschrieb die generelle Entwicklung der Implantationstechnik bis hin zum ausschließlichen Aortenwurzelersatz bereits 1995 und wies auf die Rolle des Größenverhältnisses zwischen innerem nativem Klappenring und Allograft-Innendurchmesser hin. In den frühen 70er bis 80er Jahren wurden demnach viele Allografts implantiert, die sich im Verhältnis zum nativen Klappeninnendiameter bis zu 4 mm kleiner im Anulus darstellten, wodurch frühe Klappeninsuffizienzen förmlich provoziert wurden (10,37). Dieser Fehler wurde durch langsames Angleichen der Anulus-Größenverhältnisse beseitigt und sogar weiterentwickelt, indem man zuerst intraaortale Zylinder implantierte, bevor man dann zum totalen Aortenwurzelersatz überging, bei dem die Größengleichheit beider Anuli nicht mehr die dominierende Rolle spielen sollte (30). Auch die Erfahrung und das chirurgische Können der Operateure spielt bei der technisch anspruchsvollen Allograftimplantation eine dominierende Rolle (13
,19,54 ). Den Erfahrungszuwachs, den Chirurgen im Laufe der Jahre durch die Anwendung allogener Aortenklappen gewannen („learning oder experience curve“), sollte diese Studie durch einen Vergleich zweier Implantationszeiträume (1987-1995 und 1996-2003) in Bezug auf die Freiheit von Reoperationen (für alle Gründe) verdeutlichen. Dabei stellte sich ein signifikanter Unterschied (p=0,032) zwischen beiden Gruppen heraus. So zeigten Patienten, die im Zeitraum 1987-1995 operiert wurden, eine signifikant höhere Freiheit von Reoperationen (für alle Gründe) als diejenigen Patienten, die im nachfolgenden Zeitraum operiert wurden. Die Erklärung dafür findet sich im klinischen Zustand der Patienten präoperativ. Im Zeitraum 1996-2003 war der Anteil der Patienten, welche schon präoperativ ein schweres septisches Kreislaufversagen mit Katecholaminpflichtigkeit und Beatmungspflichtigkeit zeigten, deutlich höher.

8.2  Mortalität

Wir konnten zeigen, dass die Frühmortalität bei allen untersuchten Patienten, die bei florider Aortenklappenendokarditis eine allogene Aortenklappe implantiert bekamen, bei 21,2% lag und damit deutlich niedriger anzusiedeln ist als vergleichbare Ergebnisse bei mechanischen oder biologischen Prothesen (28,32,56-59). So berichten Ivert et al. 1984 noch von einer Frühmortalitätsrate ( < 30 Tage postoperativ) von 60-90% bei der besonders schweren Prothesenendokarditis (25).

In unserer Untersuchung betrug die Gesamt-Frühmortalität bei Prothesenendokarditis über einen Betrachtungszeitraum von 17 Jahren 22,5%. Diese ist im aktuellen Vergleich (24,48) als erhöht einzustufen und liegt begründet im deutlich reduzierten klinischen Zustand der Patienten präoperativ. 53,9% der Patienten erschienen im klinischen Zustand NYHA III und 39,3% im Zustand NYHA IV. Patienten im klinischen Zustand NYHA IV imponierten präoperativ durch Beatmungspflichtigkeit, Katecholamin-pflichtigkeit bei peripherem septischen Kreislaufversagen und schwere septische Multiorgan-Dysfunktionssyndome. Als direkte Todesursachen fanden wir deshalb bei Frühverstorbenen mit Prothesenendokarditis ein myokardiales Versagen (n=19, 21,3%) oder eine Persistenz der Infektion mit einem septischen peripheren Kreislaufversagen und septischem Multiorganversagen (n=7, 7,9%). Als Risikofaktoren bzw. indirekte Ursachen, welche die Mortalitätsrate im frühen wie auch späten postoperativen Verlauf entscheidend beeinflussen, müssen sämtliche Nebenerkrankungen bewertet werden (siehe Tabelle 2).

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In unseren Untersuchungen war das Vorhandensein eines Anulusabszesses kein signifikanter Risikofaktor für eine erhöhte Frühmortalität bei den Patienten (p=0,87). Möglicherweise liegt dies in der guten Ausheilung der Anulusabszesse bei Verwendung von Allografts begründet, denn durch das radikale Exzidieren und Debridieren von Abszeßhöhlen und den operativen Verschluß der Defekte durch den Allograft kann auf das erneute Einbringen prothetischen Materials wie durch mechanische oder auch biologische Klappenprothesen verzichtet werden. Anuläre Aortenwurzelabszesse traten in unserer Studie bei 50,3% der Patienten mit Prothesenendokarditis auf. Davon entfielen 60,5% auf mechanische Prothesen und 39,5% auf biologische Prothesen.

8.3  Reoperationen

In unserer Univarianzanalyse zeigten wir, dass sich keiner der von uns untersuchten Faktoren hinsichtlich seiner Bedeutung auf die Frühmortalität als evident erwies. Lediglich ein Signifikanzniveau von p=0,05 beim Faktor Reoperation wies darauf hin, dass hierbei genauer untersucht werden musste, inwiefern Faktoren eine Rolle spielen, die zur Reoperationspflichtigkeit und einer höheren Frühmortalität führen könnten. Wir untersuchten deshalb in einer weiteren Univarianzanalyse voneinander unabhängige Faktoren, die maßgeblich einen Einfluß auf das Reoperationsrisiko hatten. Dabei zeigte sich, dass eine persistierende oder Re-Infektion (p=0,0001) und ein zu klein („undersized“) dimensionierter Allograft (p=0,001) das Risiko einer klappenbedingten Reoperation signifikant erhöhen. Das führt zu der Schlußfolgerung, dass ein „undersizing“ eines Allografts bei notfallmäßigen Operationen, wenn kein geeigneter Allograft in der erforderlichen Größe vorliegt, zu vermeiden ist. In diesem Falle sollte eher die Verwendung einer gerüstfreien Bioprothese („stentless“) bevorzugt werden (34,36).

Yankah (37) und O’Brien (54) wiesen in ihren Arbeiten auf die bedeutende Rolle des Verhältnisses von nativem Anulusinnendiameter und dem Anulusinnendiameter für die Haltbarkeit des implantierten Allografts hin. Demnach zeigen insbesondere Allografts, die im Verhältnis zum nativen Klappenring als zu klein bemessen sind (Differenz > 2 mm), eine hohe Tendenz, eine Frühinsuffizienz zu entwickeln und führen damit zu einem erhöhten Risiko einer frühzeitigen Reoperation. Dies trat immer dann auf, wenn die Allograftklappe in subkoronarer Position implantiert wurde. Bei Patienten mit einem Aortenwurzelersatz und einem solchen Mißverhältnis zwischen den Anuli war dies nicht zu beobachten.

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4 Patienten wurden nach durchschnittlich 2,98 + 0,99 (1,8-4,2) Jahren wegen einer isolierten strukturellen Allograftalteration (SVD, Allograftdegeneration) reoperiert. Eine Reinfektion oder operationstechnische Ursachen konnten dabei ausgeschlossen werden. Aufgrund der geringen Patientenanzahl (n=4) konnten weder die verwendete Implantationstechnik noch die Größendifferenzen der verwendeten Allografts signifikant für die Reoperationspflichtigkeit verantwortlich gemacht werden. Bei allen Patienten zeigten sich intraoperativ ausgeprägte Schrumpfungen an den Klappensegeln des Allografts, welche auf abgelaufene immunologische Prozesse hinweisen und die eine hochgradige Aortenklappeninsuffizienz > III.Grades zur Folge hatten.

Weitere 7 Patienten zeigten intraoperativ bei Reoperationen, welche primär aus nicht-strukturell bedingten Gründen notwendig wurden, ebenfalls Zeichen einer degenerativen strukturellen Klappenalteration (siehe S.16).

8.4  Reinfektionen

In unserer Univarianzanalyse konnten wir außerdem verdeutlichen, dass die beiden verwendeten Implantationstechniken FSCI und ARR im Beobachtungszeitraum keinen signifikanten Unterschied sowohl im Überleben der Patienten als auch hinsichtlich der Gefahr einer erhöhten Reinfektion zeigten. Wesentliche Gründe für das Auftreten einer Reinfektion sind ein unzureichendes Debridement nekrotischer Strukturen, eine unzureichende lokale intraoperative Desinfektion, das Einbringen prothetischen Fremdmaterials oder eine Immunschwäche der Patienten. Die aktualisierte Freiheit von Reinfektion lag in unserer Untersuchung bei 91,6+2,4% innerhalb eines Follow-up-Zeitraums von 17 Jahren. Dabei beschränkte sich das Auftreten einer Reinfektion ausschließlich auf Patienten, bei denen vor Allograftimplantation ein anulärer Abszeß vorhanden war (n=12). Dagegen zeigen Patienten mit mechanischen oder biologischen (tierischen) Prothesen Rezidivraten von bis zu 24% (44,56)Vergleichbare Ergebnisse hinsichtlich der aktualisierten Freiheit von Reinfektion, jedoch ohne Bezug auf das Vorhandensein eines Anulusabszesses, fanden sich in den Studien von Lytle 2002 (96% nach 10 Jahren), Sabik 2002 (95% nach 10 Jahren) und Dossche (96,5% nach >5 Jahren) (45,46,67). Darüber hinaus wurde insbesondere bei kleineren Patientenzahlen und zeitlich kürzeren Verlaufsbeobachtungen (<5 Jahren) sogar von einer 100%igen Freiheit von Reinfektion berichtet (66,49,33). Diese Ergebnisse unterstreichen die hervorragende Widerstandsfähigkeit von Allografts gegenüber Reinfektionen und ihre dominierende Rolle als Klappenersatz der Wahl bei nativer und Prothesenendokarditis, insbesondere bei Vorhandensein eines anulären Abszesses. Wegen ihrer Widerstandsfähigkeit gegen Infektionen hat die Allograftklappe deshalb deutliche Vorteile gegenüber prothetischen Herzklappen. Das Infektionsrisiko einer tierischen (xenoprothetischen) Herzklappe ist in den ersten Monaten nach Klappenersatz am höchsten und nähert sich danach in einem Zeitraum von 6 Monaten einem konstanten Risiko-Level an (25). Im Gegensatz dazu ist beim Allograftklappenersatz das Infektionsrisiko vom Operationszeitpunkt an auf einem konstant niedrigen Risikolevel ohne frühzeitig erhöhte Infektionsgefahr (26). Dies mag darin begründet sein, dass ein Allograft keinen Gewebsstoff-Klappenring besitzt. Da das Risiko einer Infektion der prothetischen Klappe um das 5fache erhöht ist (25), wenn bei Vorliegen einer Endokarditis operiert wird, ist der Allograft-Aortenklappenersatz nach den vorliegenden klinischen Ergebnissen die Methode der Wahl. Die Prinzipien der chirurgischen Behandlung der Endokarditis beinhalten

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  1. die Entfernung der infizierten Aortenklappe,
  2. die komplette Exzision nekrotischen Gewebes mit Debridement vorhandener Abszeßhöhlen,
  3. anschließend die lokale Desinfektion und
  4. der Ausschluß des infizierten Gewebes aus der Blutstrombahn.

Auch der Zeitpunkt und die Dauer der perioperativen antibiotischen Therapie zeigen große Bedeutung. So konnten Petrou et.al. (24) in ihrer Untersuchung nachweisen, dass Reoperationen bei Prothesenendokarditis immer dann deutlich bessere postoperative Ergebnisse zeigten, wenn sie frühzeitig, d.h. noch in der präoperativen Phase der antibiotischen Therapie, durchgeführt wurden und zwar noch bevor es zu einer deutlichen Verschlechterung der linksventrikulären Funktion oder zu einer Zunahme und Vergrößerung der anulären Abszeßhöhlen gekommen war. Den Einfluß der präoperativen linksventrikulären Funktion beschrieben 1999 auch Hasnat et al. (70). In einer Multivarianzanalyse konnten sie bei der Untersuchung des Überlebens nach Aortenklappen-Reoperation mit einem Allograft zeigen, dass eine frühzeitige Operation deutlich bessere postoperative Ergebnisse zeigt. Petrou zeigte wiederum bei seinen Patienten, dass sich weder der Zeitpunkt des Beginns einer Endokarditis nach Aortenklappenersatz, noch die Keimart und die Art der infizierten Aortenklappenprothese (mechanisch oder biologisch) oder das Vorhandensein von Abszeßhöhlen auf die Frühmortalität der Patienten auswirkten (24).

Tritt eine Prothesenendokarditis bei einem implantierten Homograft auf, so beschränkt sich diese zumeist auf den Befall der Prothesen-Klappensegel, wobei sich bei mechanischen oder auch biologischen Klappenprothesen fast ausschließlich das Gewebe um den Prothesenanulus herum als betroffen zeigte (24). Dies zeigt sich begründet in der Herstellungsweise einer kryokonservierten Allograftklappe. Die Dekontamination mit einer speziellen antibiotischen Lösung (Tab.1) und das Lagern des Allografts in dieser Lösung für eine bestimmte Zeit und unter definierten Bedingungen führen zu einer Anreicherung der Antibiotika besonders im allogenen Anulus und bietet deshalb einen guten Schutz vor Reinfektion speziell in diesem Klappenbereich (35). Eine solche Anreicherung mit antimikrobiellen Substanzen im Gewebsring mechanischer oder biologischer Klappenprothesen ist in dieser Art und Weise nicht vorhanden. Möglicherweise läßt sich zukünftig das Entstehen frühzeitiger Prothesenendokarditiden nach Implantation mechanischer oder biologischer Herzklappen durch eine Anreicherung antimikrobieller Substanzen in Bereichen des Prothesenringes deutlich reduzieren.

8.5  Mikrobiologie

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In unseren Betrachtungen zeigte sich Staphylococcus aureus als der häufigste kulturell nachgewiesene Keim (n=43, 21,2%). Demgegenüber spielten in unseren Betrachtungen mykotische Infektionen wie durch Candida albicans eine unbedeutende Rolle bei der Infektgenese (n=1) und zeigte sich als einmaliger kultureller Nachweis bei einem Patienten mit Früh-Prothesenendokarditis nach biologischem Aortenklappenersatz. Andere Literaturstellen zeigen Candida albicans mit einem Anteil von bis zu 10% aller Prothesenendokarditiden (24).

Staphylokokken, Streptokokken und Enterokokken zeichnen sich durch ein hohes Vermögen aus, Anulusabszesse auszubilden. 81,4% aller Infektionen mit Staphylococcus aureus (n=35), 70% aller Infektionen mit Staphylococcus epidermidis (n=14), 40% aller Infektionen mit Streptococcus viridans (n=8) und 85,2% aller Infektionen mit Enterococcus faecalis (n=23) waren in unserer Untersuchung mit der Ausbildung eines anulären Abszesses vergesellschaftet. Dabei zeigten sich in der Art der Aortenklappenendokarditis (nativ oder prothetisch), in der Art des infizierten prothetischen Aortenklappenersatzes (mechanisch oder biologisch) oder im Einfluß auf die Mortalität der Patienten keine Unterschiede zwischen den Keimgruppen.

Alle Patienten (n=7), welche innerhalb von 60 Tagen nach Allograftimplantation wegen persistierender Aortenklappenendokarditis reoperiert werden mussten, zeigten entweder persistierende Abszeßhöhlen (n=3) oder persistierende bzw. rezidivierend auftretende Septikämien (n=4) mit hochgradiger Aortenklappeninsuffizienz (AI>III.Grades). Somit stellt sich das radikale Debridement bestehender Abszeßhöhlen als zwingende Notwendigkeit für die chirurgische Sanierung der Aortenklappenendokarditis dar.


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08.11.2005