2 Einleitung

↓2

In der zweiten Hälfte des letzten Jahrhunderts gab es große Fortschritte in der Therapie von angeborenen Herzfehlern. Heute können auch komplexe Herzfehler bei kleinen Kindern erfolgreich operiert werden.

Derartige kardiochirurgische Eingriffe sind abhängig von der Diagnose des angeborenen Herzfehlers mit dem Risiko intra- und postoperativer Komplikationen und einer postoperativen Letalität behaftet. Eine eingeschränkte Nierenfunktion mit der maximalen Ausprägung eines akuten Nierenversagens ist häufig mit einem Multiorganversagen und einer erhöhten Letalität verbunden.

2.1 Operationstechniken angeborener Herzfehler

2.1.1 Angeborene Herzfehler

↓3

Anfang des 20. Jahrhunderts begann die moderne Ära der Kinderkardiologie, als die kanadische Ärztin Maude Abbott erstmals umfassend die Pathologie angeborener Herzfehler untersuchte und in den Jahren 1927 und 1936 publizierte [1, 2].

Herzfehler sind die häufigsten angeborenen Fehlbildungen des Menschen [3-5]. Die Prävalenz wird in verschiedenen Studien [6-10] auf 0,4 - 0,9 % geschätzt. Die Abweichungen ergeben sich aus den verschiedenen diagnostischen Methoden [11]. Die Inzidenz angeborener Herzfehler beträgt ca. 1 % der lebend geborenen Neugeborenen [12].

Bei knapp der Hälfte aller Patienten mit angeborenen Herzfehlern wird eine Herzoperation im Neugeborenen-, Säuglings- oder Kindesalter notwendig [13].

2.1.2 Entwicklung der Operationstechnik

↓4

Der erste Bericht über die Ligatur des offenen Ductus arteriosus von Gross und Hubbard von 1938 markiert zugleich den Anfang der erfolgreichen Operation angeborener Herzfehler [14]. Die erste palliative Operation bedeutender Herzfehler wurde 1945 von Blalock und Taussig angewandt. Sie bildeten einen “künstlichen Ductus arteriosus”, eine Verbindung zwischen der Arteria subclavia und der Arteria pulmonalis [15]. Aber erst mit Einführung der Herz-Lungen-Maschine konnten Herzfehler durch die Operation am offenen Herzen vollständig repariert werden. Gibbon verschloß 1953 als erster einen Vorhofseptumdefekt mit Hilfe einer Herz-Lungen-Maschine [16]. Die Prognose für Kinder mit angeborenen Herzfehlern konnte dadurch entscheidend verbessert werden.

Seit den ersten Operationen am offenen Herzen Anfang der 50er Jahre wurden die Möglichkeiten der Diagnose und Therapie angeborener Herzfehler durch ständige Neuerungen verbessert. Die meisten Formen angeborener Herzfehler sind heute operativ heilbar und die Operationsmortalität ist gesunken [17]. Nachdem Herzoperationen anfangs unter palliativer Zielsetzung standen, können jetzt viele Fehlbildungen durch korrektive Eingriffe geheilt werden [18]. Diese dramatischen Fortschritte schlugen sich in einer wesentlichen Erhöhung der Langzeitüberlebensrate nieder [17-22].

Die Einführung und ständige Weiterentwicklung von Echokardiographie, transösophagealer Echokardiographie, kombiniertem Doppler und Angiographie erlauben eine genauere präoperative Diagnosestellung, die eine erfolgreichere chirurgische Korrektur begünstigt [19]. Durch die Entwicklung des Herzkatheters wurde sowohl eine präzisere Erfassung der anatomischen und pathophysiologischen Verhältnisse als auch weniger invasive Behandlungsweisen einiger Anomalien erreicht, beispielsweise durch Kombination mit der Ballondilatation [19, 23]. Durch Neuerungen und ständige Verbesserungen auf den Gebieten der Operations- und Perfusionstechnik (wie z.B. optimierte kardiopulmonale Bypasstechnik, besseres Nahtmaterial und die Möglichkeit der Herztransplantation), der Anästhesie und der Kinderintensivpflege wurde die Zielstellung erreicht, schon ab dem Neugeborenenalter eine zunehmend komplette Korrektur komplexer angeborener Herzfehler vorzunehmen [24-26].

↓5

Bedingt durch die zunehmende Komplexität der Operationen hat sich die Komplikationsrate der intra- und postoperativen Nierenschädigung jedoch kaum verändert, so daß auf diesem Gebiet weitere Anstrengungen notwendig werden, um Fortschritte zu erreichen.

2.2 Nierenschädigung

2.2.1 Bedeutung des postoperativen Nierenversagens

Das akute Nierenversagen stellt eine der wichtigsten Komplikationen nach Operationen am offenen Herzen mittels der Herz-Lungen-Maschine dar und beeinflußt die Überlebensprognose des Patienten negativ [27-29]. Des weiteren erhöht es neben anderen postoperativen Komplikationen sowohl die Liegedauer im Intensivpflegebereich als auch die gesamte Krankenhausaufenthaltsdauer und die Notwendigkeit häufigerer spezialisierter Nachsorge [30-33]. Die Lebensqualität der Patienten und die Entwicklung der Kinder wird dadurch ebenso beeinträchtigt, wie sich andererseits der finanzielle Aufwand erhöht.

2.2.2 Inzidenz und Mortalität des akuten Nierenversagens nach Herzoperationen

Die Inzidenz und Prognose des akuten Nierenversagens nach Herzoperationen wurde in den letzten Jahrzehnten in verschiedenen Studien untersucht [30, 32-46] und gilt sowohl bei Erwachsenen [32, 33, 39, 44] als auch bei Kindern und Säuglingen [46, 47] als bekannte und schwerwiegende Komplikation nach einer Herzoperation.

↓6

Die Angaben über die Inzidenz und Mortalität variieren abhängig von den Patientendaten, den Operationstechniken, den unterschiedlichen Kriterien für die Diagnose des akuten Nierenversagens, der Länge des untersuchten perioperativen Zeitraums und dem Stand der Wissenschaft und Technik zum Studienzeitpunkt sehr stark.

Schon im Jahre 1962 untersuchten Doberneck et al. das Vorkommen des akuten Nierenversagens nach der Operation am offenen Herzen an 1000 Kindern und Erwachsenen. Bei einem Harnstoffwert im Serum von über 25 mg/dl oder einer Hyperkaliämie (> 5,5 mmol/l) lag die Inzidenz bei 3 % und die Mortalität bei 87 % [40]. Abel et al. ermittelten bei 15 von 500 Patienten (3 %) ein ausgeprägtes akutes Nierenversagen nach Operation erworbener und angeborener Herzfehler, definiert durch einen Serumkreatininwert von über 5 mg/l oder die Indikation zur Dialyse, von denen keiner überlebte [35]. Die Studie von Bhat und seinen Kollegen unter Verwendung von Mess- und Patientenkriterien, die mit denen aus Abel’s Studie vergleichbar waren, kam zu dem Ergebnis einer Inzidenz von 4,3 % und einer Mortalität von 66,7 % [48]. Unter Erwachsenen nach koronarer Bypass- und/oder Herzklappenoperation zeigten Corwin et al. eine siebenprozentige Inzidenz eines akuten Nierenversagens mit folgenden Kriterien: ein um50 % erhöhtes Serumkreatinin, eine tubuläre Natriumresorptionsfraktion größer als 1 %; eine Natriumexkretion größer als 20 mmol/l und/oder ein pathologisches Urinsediment. Die Mortalität der Patienten mit akutem Nierenversagen lag bei 24 %, war jedoch unter den oligurischen (36 %) und den dialysepflichtigen Patienten (33 %) deutlich höher als bei den nonoligurischen Patienten (20 %) [30].

Auch in jüngeren Studien hat das akute Nierenversagen weiterhin Bedeutung, da durch die optimierten Behandlungsmöglichkeiten vermehrt komplexe Krankheitsbilder mit relativ hohen Komplikationsraten operativ behandelt werden konnten. In den neuesten Studien läßt sich unter Erwachsenen nach Bypass- und Klappenoperationen ein leicht positiver Trend hinsichtlich der Inzidenz und Mortalität feststellen [32, 33, 39].

↓7

Im Jahre 1999 entwickelten 8 % der selektierten Patienten nach koronarer Bypassoperation aus der Studie von Conlon et al. ein akutes Nierenversagen (definiert durch einen Serumkreatininanstieg von mindestens 1 mg/dl über die präoperative Baseline) und 0,7 % wurden dialysepflichtig. Die Mortalitätsraten der Patienten ohne Nierenversagen, mit nicht dialysepflichtigem und mit dialysepflichtigem Nierenversagen waren 1 %, 14 % und 28 % [32]. Auch Zanardo et al. erhalten mit zunehmendem Schweregrad der postoperativen Nierenschädigung (Serumkreatinin:
I. < 1,5 mg/dl; II. > 1,5 und < 2,5 mg/dl; III. > 2,5 mg/dl) eine abnehmende Inzidenz (I. 15,1 %; II. 11,4 %; III. 3,7 %) und zunehmende Mortalität (I. 0,8 %; II. 9,5 %; III. 44,4 %) unter einer Erwachsenenpopulation [44]. Ostermann et al. stellen in einem Vergleich ihrer Studie aus den Jahren 1997/1998 mit einer Studie des gleichen Hauses aus den Jahren 1989/1990 eine sinkende Anzahl erwachsener hämofiltrationspflichtiger Patienten nach Herzoperation (2,7 % → 2,0 %) und eine Abnahme deren Mortalitätsrate (82,9 % → 53,8 %) fest [33]. In einer sehr umfangreichen Studie mit 42.773 selektierten Patienten nach koronarer Bypass- und/oder Herzklappenoperation mit präoperativen Serumkreatininwerten kleiner als 3 mg/dl verschlechterte sich bei 460 Patienten (1,1 %) die Nierenfunktion innerhalb von 30 postoperativen Tagen soweit, daß sie dialysepflichtig wurden. Die Mortalität in dieser Gruppe lag bei 63,7 %. Das akute Nierenversagen war mit einer 27fach erhöhten Sterbewahrscheinlichkeit assoziiert und konnte nicht allein mit der Komorbidität erklärt werden [39].

Untersuchungen über das postoperative akute Nierenversagen bei Kindern und Säuglingen existieren, sind jedoch nicht so zahlreich. Die Inzidenz des dialysepflichtigen akuten Nierenversagens bei Kindern unter 15 Jahren war in einer Studie von Frost et al. trotz gleicher Kriterien höher als bei Patienten über 15 Jahren (Kinder: 5,6 %; Erwachsene: 2,3 %). Jedoch hatten beide Gruppen eine ähnlich hohe Mortalität (Kinder: 58 %; Erwachsene: 61 %) [34].

Chesney et al. definierten das akute Nierenversagen nach kardialen Operationen, wenn mindestens zwei der folgenden Bedingungen erfüllt waren: I. Diurese < 180 ml/m2/24 h ohne Hypovolämie; II. Natrium im Urin > 40 mmol/l; III. Proteinurie und/oder unnormales Urinsediment; IV. positiver histopathologischer Befund. Dies traf für 20 von 248 Säuglingen zu (8 %), wovon 13 verstarben (65 %) [49]. In einer weiteren Studie wurden 5,3 % der Kinder und Säuglinge dialysiert (Indikation: Oligurie ≤ 1 ml/kgKg/h, Hyperkaliämie oder Serumharnstoff > 40 mmol/l), von denen 50 % verstarben [50]. In der Studie von Picca et al. wurde postoperativ bei 61 von 2262 Kindern eine Peritonealdialyse begonnen, da bei ihnen folgende Indikationen erfüllt waren: I. Oligoanurie ≤ 1 ml/kgKg/h für über 4 h; II. Hyperhydratation; III. Elektrolytverschiebung; IV. hohes Serumkreatinin. Die Mortalität lag bei 79 % [47].

↓8

Diese Zahlen belegen die Notwendigkeit, am kardiopulmonalen Bypass alle Möglichkeiten einer Nephroprotektion zu nutzen.

2.2.3 Pathophysiologie und Einflußfaktoren für die Entwicklung eines akuten Nierenversagens

Das akute Nierenversagen kann durch Störungen auf drei Ebenen entstehen: prärenal, intrarenal und postrenal [51].

2.2.3.1 Prärenal

Die Niere besitzt zwei bedeutende Regulationsmechanismen, um trotz vorkommender Blutdruckschwankungen einen gleichmäßigen glomerulären Kapillardruck und damit den glomerulären Filtrationsdruck auf einem ausreichenden und konstanten Niveau zu halten [51]:

↓9

Auf einen verminderten Blutdruck in den afferenten Arteriolen reagiert die Niere mit der Stimulation des Renin-Angiotensin-Systems, um einen Abfall des renalen Blutflusses zu verhindern und einen konstanten Filtrationsdruck zu erhalten. Angiotensin II bewirkt an den efferenten Arteriolen Vasokonstriktion. Der dadurch erhöhte efferente Arteriolendruck bewirkt, daß der glomerulärer Kapillardruck normal gehalten werden kann [52-56].

Eine weitere Blutdruckverminderung setzt einen anderen Regulationsmechanismus in Gang. Über einen myogenen Reflex wird der afferente Arteriolenwiderstand gesenkt, um einen Anstieg des glomerulären Kapillardruckes zu erreichen. Vorrausgesetzt, die Wirkung von Angiotensin bleibt konstant, kann die normale Höhe der glomerulären Filtration erhalten bleiben [51].

Wenn nun der Blutdruck noch weiter sinkt, versagen die beiden Regulationsmechanismen der Niere. Der glomeruläre Kapillardruck und der glomeruläre Plasmafluß sinken. Gleichzeitig wird die glomeruläre Filtrationsrate reduziert, es kommt zur Down-Regulation der Nierenfunktion und schließlich zum Nierenversagen [54, 57].

↓10

Nach Hentschel und seinen Mitarbeitern kann ein prärenales akutes Nierenversagen im Neugeborenenalter entstehen durch [58]:

I. Hypotension verursacht durch:

a) Herzfehler

↓11

  1. kongestive Herzkrankheit
  2. Asphyxie
  3. septischer Schock
  4. nekrotisierende Kolitis
  5. Hypoxämie
  6. maternale Hämorrhagie
  7. Herzoperation
  8. Hypokaliämie

b) Hypovolämie

  1. neonatale Blutungen
  2. Dehydratation

↓12

II. Hypoperfusion verursacht durch:

  1. Vasokonstriktoren (Tolazoline)
  2. Thrombosen, dissiminierte intravasale Gerinnung
  3. Indometazin
  4. Captopril

2.2.3.2 Intrarenal

Ein intrarenaler Ischämie-Reperfusions-Schaden kann vier Mechanismen in Gang setzen, die ein Nierenversagen verursachen können [51, 54, 59]:

↓13

  1. Renale Vasokonstriktion mit einer Verlagerung des renalen Blutflusses von den funktionellen kortikalen Nephronen zu den medullären Nephronen und daraus resultierender verminderter glomerulärer Filtrationsrate.
  2. Tubuläre Obstruktion aufgrund eines Ödems der tubulären Zellen, verursacht durch Wassereinstrom in die Zellen nach Zellmembranschädigung.
  3. Zurücksickern des Filtrates aufgrund erhöhter Permeabilität der Tubuluszellen.
  4. Verminderter Filtrationskoeffizient verursacht durch Reduktion der glomerulären Permeabilität nach Veränderungen an der glomerulären Basalmembran.

Der renale Ischämie-Reperfusions-Schaden ist ein komplexer pathophysiologischer Prozess, der durch die Entstehung freier Sauerstoffradikale, Endothelin und Stickoxid in Gang gesetzt wird. Zusätzlich wird vermutet, daß aktivierte neutrophile Granulozyten eine wichtige Rolle in der Pathogenese spielen [51].

Dieser komplexe pathologische Prozeß der Entwicklung eines intrarenalen akuten Nierenversagens kann verschiedene auslösende Ursachen haben. Im Neugeborenenalter können diese folgendermaßen eingeteilt werden [58]:

↓14

I. Parenchymale Schädigung (akute tubuläre Nekrose)

  1. Nephrotoxine
  2. Hypoperfusion
  3. Asphyxie

II. Kongenitale Anomalie

↓15

  1. renale Agenesie, Hypoplasie und Dysplasie
  2. Polyzystische Nieren

III. Renale Entzündung

  1. Nephritis
  2. Pyelonephritis
  3. konnatale Infektion (Toxoplasmose, Syphilis)

↓16

IV. Vaskulär

  1. venöse/arterielle Thrombose (Dissiminierte Intravasale Gerinnung)
  2. kortikale Nekrose

V. Hämoglobinurie

2.2.3.3 Postrenal

↓17

Die postrenale Nierenschädigung durch Obstruktion der ableitenden Harnwege wird hier nur der Vollständigkeit halber erwähnt und im Rahmen dieser Arbeit nicht ausführlich beschrieben [51, 60].

2.2.4 Risikofaktoren im zeitlichen Bezug zur Herzoperation

In mehreren Studien wurden verschiedene Risikofaktoren für die Entwicklung eines akuten Nierenversagens nach Herzoperation unter kardiopulmonalem Bypass bei Erwachsenen [27, 35, 36, 40, 43, 44, 61] und bei Kindern und Säuglingen [46, 47, 49, 50, 62] festgestellt. Die Risikofaktoren lassen sich in ihrem zeitlichen Bezug zur Operation in prä-, intra- und postoperative Risikofaktoren unterteilen [62].

2.2.4.1 Präoperativ

Das Alter und das Gewicht spielen eine bedeutende Rolle bei der Ausprägung eines akuten Nierenversagens. In mehreren Studien wurde nachgewiesen, daß bei Erwachsenen das höhere Alter [30, 32, 36, 43, 44] und das höhere Gewicht [32] Risiken für einen postoperativen Nierenschaden sind.

↓18

Ein besonderes Risiko für die Entwicklung eines akuten Nierenversagens tragen Säuglinge und Kleinkinder [29, 46, 50, 63-65], was zum einen darin begründet liegt, daß in diesem Alter nur dringliche Operationen bei komplexen Vitien die Indikation stellen, zum anderen die Nierenfunktion noch nicht ausgereift ist [66, 67].

Wenig überraschend ist, daß die präoperative Nierenfunktion wichtig für das postoperative Ergebnis ist. Angeborene Fehlbildungen der Niere und der ableitenden Harnwege stellen ebenso wie erworbene Schädigungen einen Risikofaktor dar. Ein wichtiger Indikator für die Beurteilung der präoperativen Nierenschädigung ist das erhöhte Serumkreatinin [30, 32, 34, 36, 68], aber auch die erhöhte Konzentration von Harnstoff im Serum und eine verminderte 24-stündige Kreatinin-Clearance [35]. Zusätzlich ist die Ultraschalluntersuchung routinemäßig notwendig.

Die Nierenfunktion kann präoperativ durch radiologische Kontrastmittel [46, 69-73] oder die Gabe von nephrotoxischen Medikamenten (Antibiotika, Diuretika u. a.) beeinträchtigt sein [62, 74-76].

↓19

Da die gesunde Niere von einem Fünftel des Herzminutenvolumens versorgt wird, ist es leicht vorstellbar, wie schwer ein hämodynamisch wirksamer Herzfehler die Nierenfunktion beeinflußt, und wie sehr die Komplexität das Risiko eines Nierenversagens mitbestimmt. Verschiedene Studien stellten dieses Risiko im Erwachsenen- [27, 32, 34, 42, 44] und Kindesalter [49, 50, 62, 64, 77] heraus.

Weiterhin zählen auch respiratorische und metabolische Beeinträchtigungen zu den präoperativen Risikofaktoren [62].

2.2.4.2 Intraoperativ

Die Dauer der Operation und insbesondere die darin enthaltene Bypasszeit sind akzeptierte Risikofaktoren in Populationen mit gemischtem Alter [35, 42, 48], in Erwachsenengruppen [27, 32, 43] und bei Kindern [50, 62]. In enger Beziehung dazu steht die Art und Komplexität der Operation. Bei Erwachsenen wurde das erhöhte Risiko der Klappenoperation im Vergleich zur koronaren Bypassoperation erkannt [30, 43]. Besonders Kindern mit komplexen Herzfehlern müssen schon in einem jungen Alter größere Operationen zugemutet werden [49]. Somit sind das junge Alter und die größere Operation eng miteinander verbundene Belastungsfaktoren. Für Abel und seine Kollegen bestand bei Herzoperationen von Erwachsenen ein Risiko für eine Nierenfunktionsverschlechterung, wenn zusätzlich unter Anwendung der Aortenklemme operiert wurde [35]. Asfour et al. konnten unter Neugeborenen die Dauer der Operation unter Aortenklemme nicht als Risikofaktor bestätigen [46].

↓20

Bei komplexeren Operationen kann es notwendig sein, unter tiefem hypothermem Kreislaufstillstand zu operieren. Es ist zur Zeit jedoch noch umstritten, ob diese Maßnahme ein erhöhtes Risiko für ein akutes Nierenversagen darstellt. Während Multivariantenstudien den tiefen hypothermen Kreislaufstillstand als unabhängigen Risikofaktor für eine postoperative Verschlechterung der Nierenfunktion bei Erwachsenen [44] und bei Neugeborenen [64] herausstellten, beurteilte eine andere Studie den Einsatz des tiefen hypothermen Kreislaufstillstandes aber nicht dessen Dauer als Risikofaktor für das postoperative Ergebnis [46]. Es ist also noch nicht ausreichend geklärt, ob ein akutes Nierenversagen durch die verminderte Herzfunktion oder allein durch den hypothermen Kreislaufstillstand verursacht wird.

Obwohl die primäre Bedeutung der Organperfusion für die Funktion bekannt ist, gibt es wenige klinische Untersuchungen, die den direkten Einfluß des intraoperativen Perfusionsflusses bzw. der Nierenperfusion auf die perioperative Nierenfunktion beweisen, da diese methodisch aufwendig sind. Zanardo et al. konnten unter Erwachsenen in 3 Gruppen mit unterschiedlicher postoperativer Nierenfunktion keine signifikanten Differenzen beim Fluß oder Druck des kardiopulmonalen Bypasses feststellen [44]. Auch Ranucci et al. konnten diesen Zusammenhang statistisch nicht zeigen [78]. Asfour et al. gewannen jedoch unter ihren neugeborenen Patienten den Eindruck, daß eine längere Dauer eines mittleren arteriellen Druckes unter 40 mmHg während des kardiopulmonalen Bypasses ein Risiko für einen postoperativ erhöhten Serumkreatininspiegel sein könnte. Statistisch beweisen konnten sie diesen Zusammenhang jedoch nicht [46]. Auch andere Autoren halten einen niedrigen Blutdruck während des kardiopulmonalen Bypass für ein Risiko für die Nierenfunktion [49, 68]. Schließlich gibt es eine Studie, die einen Zusammenhang zwischen der Nierenfunktion und dem als Maß der Nierenperfusion mittels Doppler-Sonographie gemessenen Pulsatilitäts-Index der renalen und intrarenalen Arterien zeigt [77].

Asfour zeigte einen Trend zur renalen Verschlechterung nach Operation Neugeborener unter tiefer Hypothermie [46]. Ein weiterer belastender Faktor ist die Hämoglobinämie verursacht durch Hämolyse, die während der kardiopulmonalen Bypass-Chirurgie entsteht [48, 68].

↓21

Auch die Gaben von Antibiotika [62, 74, 79], Anästhetika [80-82], myokardprotektiver Substanzen [62], Diuretika [83] und anderen vasopressiven und nephrotoxischen Medikamenten bergen Risiken in sich [62, 74, 75].

2.2.4.3 Postoperativ

Verschiedene Autoren haben das Low-Output-Syndrom als wesentlichen postoperativen Faktor festgestellt [32, 34, 78]. Die dadurch entstehende arterielle Hypotension steht in deutlicher Beziehung zum Auftreten eines Nierenschadens [27, 34]. Picca et al. demonstrierten, daß nach mindestens 12 Stunden andauernder zentralvenöser Hypertension und/oder systolischer arterieller Hypotension ein akutes Nierenversagen zehnfach häufiger auftrat. Außerdem zeigten sie in einer Multiregressionsanalyse, daß die Gaben von Dopamin (> 15 μg/kg/min), Adrenalin und Isopretanol Risikofaktoren sind [47]. Auch in anderen Studien wird der Zusammenhang eines auftretenden Nierenschadens bei Gabe von inotropen Substanzen diskutiert [46]. Diese Beziehung ist weniger direkt ursächlich, sondern sie spiegelt den therapeutischen Versuch wider, dem Low-Output-Syndrom entgegenzuwirken. Auch die Notwendigkeit des Einsatzes einer Bluttransfusion ist als Indikator für das Risiko eines postoperativen Nierenversagens zu interpretieren [78].

Weitere Risikofaktoren für das renale Outcome sind die Art und Anzahl postoperativer Komplikationen [30, 61] und das Auftreten einer Sepsis mit dissiminierter intravasaler Gerinnung [49, 62]. Asfour und seine Kollegen sahen einen Zusammenhang zwischen einer häufigeren Gabe von Antibiotika bei Neugeborenen und einer postoperativen Nierenbeeinträchtigung, was zum Einen mit den nephrotoxischen Nebenwirkungen einiger Antibiotika, zum Anderen mit dem Hinzukommen einer Infektion zusammenhängen könnte. Auch postoperativ gilt, auf die nephrotoxische Nebenwirkung einiger Medikamente zu achten.

2.3 Renale Durchblutung und Blutviskosität am kardiopulmonalen Bypass

↓22

Aus dem letzten Kapitel läßt sich folgendes zusammenfassen:

  1. Die entscheidenden perioperativen Risiken für das akute Nierenversagen sind die Schädigung durch den kardiopulmonalen Bypass und die postoperativ eingeschränkte Herz-Kreislauffunktion.
  2. Eine klinische Studie über den Verlauf der prä-, intra- und postoperativen Nierenfunktion im Zusammenhang mit der Operation angeborener Herzfehler unter Säuglingen war in der Literaturrecherche nicht zu finden.

Wie bereits oben erläutert, wird die Niere pathophysiologisch durch Ischämie bzw. Reperfusion und eine Entzündungsreaktion geschädigt. Daraus läßt sich erklären, warum der postoperative Nierenschaden mit zunehmender Bypassdauer größer wird. Während einige Arbeitsgruppen versuchten, die Entzündungsreaktion zu reduzieren [84-91], wurde nur geringes Interesse für die den Blutfluß bestimmenden Eigenschaften gezeigt.

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Darum sollte sich diese Arbeit auf den Einfluß der Blutviskosität und des tiefen hypothermen Kreislaufstillstandes konzentrieren.

2.3.1 Blutviskosität

Die Nierenfunktion ist in hohem Maße abhängig vom Blutfluß. Persson et al. beschrieben vier Hypothesen über die renale Autoregulation, die zur Zeit diskutiert werden [92]. Danach wird der Blutfluß reguliert durch: 1) vasodilatierende Metabolite und CO2 bei Hypoxie, 2) myogene Regulation, 3) Gewebedruck und 4) den für die Niere spezifischen tubuloglomerulären Feedback. Besonders die myogene Reaktion zur Stabilisierung des Blutflusses als auch die tubuloglomeruläre Regulation via Macula densa haben für die Niere eine wichtige Bedeutung. Mittels des letzteren Regelkreises kann der Einfluß einer veränderten Blutviskosität auf die Nierenfunktion verdeutlicht werden [93].

Die bis heute gültige Virchow Trias aus dem 19. Jahrhundert beschreibt die drei wesentlichen Faktoren für die Kreislauffunktion: Blutzusammensetzung, Gefäßstruktur und Blutfluß. Den größten Einfluß auf die Rheologie haben bekanntermaßen der Durchmesser und die Wandbeschaffenheit der Blutgefäße. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den Durchmesser der Gefäße zu modifizieren, aber nur wenige, die Wandbeschaffenheit zu verändern. Viel mehr Ansatzmöglichkeiten gibt es aber zur Verbesserung der Blutrheologie. Die Viskosität des Blutes, als einer den Blutfluß bestimmenden Größe, wird durch die Anzahl und Charakteristika der Erythrozyten, Leukozyten und Thrombozyten sowie durch die Plasmaviskosität vorgegeben [94-96].

↓24

Der Wert einer Hämodilutionsbehandlung für die Verbesserung der Organfunktion ist seit dem Altertum bekannt [94] und auch für die Neuzeit unter operativen Bedingungen an der Herz-Lungen-Maschine in einer Reihe von klinischen und experimentellen Arbeiten belegt [97-103]. Die Anwendung der Hämodilution bei Operationen unter kardiopulmonalem Bypass minimiert einerseits den Einsatz von Fremdbluttransfusionen und andererseits ist sie bei kleinen Kindern wegen der ungünstigen Relation von Primingvolumen der Herz-Lungen-Maschine zu Blutvolumen meist unvermeidbar [104].

Von besonderer Bedeutung ist jedoch, daß die Hämodilution während der Operation unter kardiopulmonalem Bypass genutzt wird, um die durch Anwendung der Hypothermie erhöhte Blutviskosität zu senken. Die Hypothermie wiederum wird häufig notwendig, um den Sauerstoffverbrauch des Organismus, aufgrund des verminderten metabolischen Stoffwechsels, zu reduzieren und dadurch niedrigere Flußraten des kardiopulmonalen Bypasses bzw. einen zeitweiligen künstlichen Kreislaufstillstand zu ermöglichen [105].

In der Studie von Utley et al. werden die gegensätzlichen Auswirkungen von Hypothermie und Hämodilution beschrieben [106]. Die erhöhte Blutviskosität bei Hypothermie bewirkt eine Verminderung des renalen Plasmaflusses und der Clearance von freiem Wasser, sowie eine Erhöhung der Filtrationsfraktion bei einem vergrößerten Widerstand der efferenten Arteriolen im Vergleich zu den afferenten Arteriolen. Die verminderte Blutviskosität bei Hämodilution ist im Gegensatz zur Hypothermie einerseits mit einer Erhöhung des renalen Plasmaflusses, der osmolaren Clearance und der Clearance von freiem Wasser, Natrium und Kalium verbunden, andererseits mit einer Verminderung der Filtrationsfraktion bei einem reduzierten Widerstand der efferenten Arteriolen. Die glomeruläre Filtrationsrate wird von Hämodilution und Hypothermie nicht verändert.

↓25

Jüngere experimentelle Studien diskutierten den Einfluß von Blutviskosität und glomerulärem Blutfluß für die Pathogenese einer chronischen Glomerulopathie anhand lang andauernder Funktionseinschränkung [107, 108]. Die Blutflußbedingungen der Niere könnten durch die Optimierung der Viskosität wirksam verbessert werden und zu einer verbesserten Organfunktion führen [97, 109]. Eine klinische Studie, die dies belegt, fehlt jedoch bisher.

2.3.2 Tiefer hypothermer Kreislaufstillstand

Der künstliche Kreislaufstillstand bei Herzoperationen wird mit tiefer Hypothermie gekoppelt, dadurch werden Stoffwechsel und Sauerstoffverbrauch minimiert. Heute wird der tiefe hypotherme Kreislaufstillstand bei 14 - 19 °C gewöhnlich für die Rekonstruktion des Aortenbogens bei komplexen Herzfehlern, besonders beim unterbrochenen Aortenbogen und beim hypoplastischen Linksherzsyndrom, genutzt [110-113]. Durch die Anwendung des tiefen hypothermen Kreislaufstillstandes können die Kanülen des kardiopulmonalen Bypasses entfernt werden, und das Operationsfeld wird blutfrei. Bei so erreichter größerer Übersichtlichkeit werden Eingriffe dieser Art überhaupt ausführbar und komplexe Prozeduren bei sehr kleinen Neugeborenen und Säuglingen wesentlich vereinfacht [104]. Aus kardiologischer Sicht ist die primäre einzeitige Wiederherstellung eines unterbrochenen Aortenbogens und assoziierter Herzfehler mittels tiefen hypothermen Kreislaufstillstandes einer zweizeitigen Operation bei Neugeborenen vorzuziehen [114]. Andererseits beinhalten komplexe Operationen angeborener Herzfehler das Risiko eines zeitweiligen Low-Output-Syndroms und weiterer perioperativer Komplikationen.

Die meisten Studien über das Risiko bei kindlichen Herzoperationen befassen sich mit den zerebralen Auswirkungen [115-118]. Dabei ist die Dauer des hypothermen Kreislaufstillstandes von Bedeutung: Eine Zeit von 30 Minuten bei einer Temperatur von 15 - 20 °C wird gut toleriert, jedoch beginnt das Risiko von Entwicklungsbeeinträchtigungen bei einer Dauer zwischen 45 - 60 Minuten anzusteigen und wird darüber hinaus signifikant [104].

↓26

Gerade die beschriebene Gruppe von Hochrisikopatienten wird von jeder Verbesserung in der perioperativen Versorgung profitieren. Aus diesen Gründen besteht großer Bedarf, die Frage nach den renalen Auswirkungen des tiefen hypothermen Kreislaufstillstandes zu beantworten.


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20.04.2006