Abdul-Khaliq, Hashim: Untersuchungen zur Entwicklung neuroprotektiver Strategien bei operativer Behandlung angeborener Herzfehler

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Kapitel 3. Untersuchung der zerebralen Perfusion während und nach Korrekturoperationen angeborener Herzfehler

3.1 Veränderung der zerebralen Perfusion nach Korrekturoperationen angeborener Herzfehler

Das Auftreten von zerebralen Schädigungen ist sicherlich durch signifikante Beinträchtigung der regionalen oder der globalen Hirnperfusion wesentlich mitbedingt . Daher ist die Überwachung der zerebralen Perfusion mit nicht-invasiven Methoden während und nach der Operation von klinischer Bedeutung. Die Messung der Blutflussgeschwindigkeiten in den basalen zerebralen Gefäßen mit Hilfe der transkraniellen Dopplersonographie (TCD) bietet qualitative Informationen über die regionale Durchblutung und den zerebrovaskulären Widerstand im jeweiligen Flussgebiet . Über die Validität der TCD zur qualitativen Beurteilung der zerebralen Perfusion während der hypothermen Perfusion der EKZ ist in verschiedenen Studien unterschiedlich berichtet worden . Die kontinuierliche Registrierung der zerebralen Flussgeschwindigkeiten in der Arteria cerebri media mit einem kleinen Schallkopf, der an der Schläfe befestigt wird, bietet daher Informationen über den Flusszustand während der unterschiedlichen Phasen der extrakorporalen Zirkulation. Insbesondere der Einfluss verschiedener hämodynamischer Parameter wie Temperatur, Perfusionsdruck und Flussrate der extrakorporalen Zirkulation auf die zerebrale Perfusion während und nach der EKZ sollen evaluiert werden.

3.1.1 Transkranielle Dopplersonographie

Die Blutflussgeschwindigkeiten wurden mit transkranieller Dopplersonographie bestimmt (Multi-Dop-P. DWL-Sipplingen, Deutschland) . Die mittlere Flussgeschwindigkeit (Vm) bietet eine qualitative Information über die regionale Hirnperfusion . Der Pulsatilitätsindex (PI), errechnet nach der Formel: PI maximale Flussgeschwindigkeit - enddiastolische Flussgeschwindigkeit / mittlere Flussgeschwindigkeit, dient zur qualitativen Beurteilung des zerebrovaskulären Widerstands. Während der Korrekturoperationen wurde ein 2 MHz Schallkopf am linken Temporalfenster zur kontinuierlichen Messung der Flussgeschwindigkeit in der A. Cerebri Media (ACM) plaziert. Das akustisch und visuell beste Flussmuster wurde nach Einstellung von Messvolumen, Tiefe und Dopplerverstärkung erhalten. Das Messvolumen wurde bei 1,5 mm, die Tiefe bei 3.5-4,5 cm gehalten. Der mittlere Wert von PI und Vm in 8 Herzzyklen wurden zur weiteren Analyse errechnet und dokumentiert.


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3.1.2 Ergebnisse

Die unterschiedlichen präoperativen Werte der mittleren Flussgeschwindigkeit (Vm) in der A. cerebri media (ACM) waren alters- und gewichtsabhängig ( Abbildung 3.1.1 ). Die transkraniellen Dopplerparameter näherten sich mit Kanülierung und Beginn der EKZ bei den drei Patientengruppen einander an ( Abbildung 3.1.1 ). Nach Abklemmen der Aorta war ein signifikanter Anstieg der Vm-Werte (p=0,01) bei den überwiegend nicht-zyanotischen Kindern in der normothermen Gruppe zu verzeichnen, während bei den Kindern in tiefer und moderater Hypothermie ein langsamer Abfall der Vm (p=0,02) auftrat ( Abbildung 3.1.1 ).

Die Neugeborenen und Säuglinge in der tief-hypothermen Gruppe hatten die niedrigsten Vm-Werte während und nach Beendigung der EKZ und unterschieden sich signifikant von den Kindern in den beiden anderen Gruppen ( Abbildung 3.1.1 ). Acht von zehn Kindern in der tief-hypothermen Gruppe hatten einen hämodynamisch wirksamen persistierenden Ductus, was mit einer Erniedrigung des enddiastolischen Flusses und daraus resultierend mit einem signifikant erhöhtem Pulsatilitätsindex vor der EKZ einherging (p<0.01) ( Abbildung 3.1.1 ).

Die systolischen und diastolischen Flussgeschwindigkeiten glichen sich nach Abklemmen der Aorta an. Erst mit Beendigung der EKZ stieg der PI in allen Gruppen unterschiedlich stark an. Auch nach Ende der Operation bestätigte sich der Trend der erhöhten PI-Werte in der tief-hypothermen Gruppe ( Abbildung 3.1.1 ).


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Abbildung 3.1.1: Veränderung der mittleren Flussgeschwindig-keit (Vm) und des Pulsatilitätsindex (PI) in der A. cerebri media (ACM) in den 3 untersuchten Gruppen. Im Gegensatz zu der Gruppe mit normothermer Perfusion, fielen die Vm-Werte nach Anschluss an die EKZ und Abklemmung der Aorta in der Gruppe mit moderater und tiefer Hypothermie signifikant ab. Der PI war in der hypothermen Gruppe im Vergleich zu der normothermen Gruppe signifikant erhöht. Die Flussrate der EKZ (ml/kg/min) war in der hypothermen Gruppe niedriger als in den anderen Gruppen.


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3.1.3 Einflussfaktoren auf die Veränderung des zerebralen Flussmusters während Korrekturoperationen angeborener Herzfehler

Die Werte der mittleren Flussgeschwindigkeiten (Vm) korrelierten während der unterschiedlichen Phasen der EKZ signifikant mit dem Alter und Gewicht der Kinder ( Tabelle 3.1.1 ). Der Einfluss des Perfusiondruckes und der Körpertemperatur war ebenfalls während und nach Ende der EKZ unterschiedlich ausgeprägt ( Tabelle 3.1.1 ).

Ein Zusammenhang der Vm mit dem Hämoglobinwert war auf die Phase nach Ende der EKZ begrenzt. Die Altersabhängigkeit der Veränderungen im Pulsatilitätsindex (PI) war weniger ausgeprägt.

Tabelle 3.1.1: Einflussfaktoren auf die zerebrale Perfusion.

 

Alter
Monate)

Gewicht
(Kg)

rekt. Temp.
(°C)

MAD
mmHg

pCO2
mmHg

Hb
mg/dl

Vm
min. Werte

0.73
<0.0001

0.76
<0.0001

0.66
<0.0001

0.42
0.007

0.14
n.s

0.1
n.s

Vm
Reperfusion

0.84
<0.0001

0.88
<0.0001

0.64
0.0002

0.52
0.002

0.0.28
n.s

0.15
n.s

Vmean
EKZ-Ende

0.79
<0.0001

0.76
<0.0001

0.48
0.003

0.63
0.0001

-0.24
n.s

-0.55
0.002

Vm
OP-Ende

0.79
<0.0001

0.75
<0.0001

0.69
<0.0001

0.5
0.001

0.01
n.s

-0.03
n.s

PI
Reperfusion

-0.45
0.008

-0.25
n.s

0.1
n.s

0.07
n.s

0.06
n.s

0.1
n.s

PI
EKZ-Ende

-0.56
0.0002

-0.45
0.003

-0.15
n.s

-0.42
0.007

0.08
n.s

0.26
n.s

PI
OP-Ende

-0.41
0.006

-0.45
0.004

-0.40
0.009

-0.19
n.s

0.21
n.s

-0.03
n.s

3.1.4 Einfluss des Kreislaufstillstandes

Kreislaufstillstand in tiefer Hypothermie ist erforderlich um Malformationen am Herzen oder an den herznahen Gefäßen, insbesondere im Bereich des Aortenbogens zu korrigieren. Einige Studien bei Neugeborenen haben ein abnormes Flussmuster in Form eines retrograden diastolischen Flusses während der Reperfusionsphase nach dem tief hypothermen Stillstand in der Arteria cerebri media gezeigt . Diese abnorme zerebrale Flussveränderung war nicht zu beobachten, wenn eine kühle Reperfusion nach dem Kreislaufstillstand durchgeführt wurde . Ähnliche abnorme Flussmuster wurden nur bei einigen der untersuchten Kinder beobachtet ( Abbildung 3.1.2 ).


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Abbildung 3.1.2: Retrograder diastolischer Flussmuster in der Arteria cerebri media bei einem Neugeborenen nach einer Phase von Kreislaufstillstand in tiefer Hypothermie im Vergleich mit einem gleichaltrigen Neugeborenen nach hypothermer Perfusion ohne Kreislaufstillstand

.

3.2 Veränderung der zerebralen Perfusion nach Korrekturoperationen angeborener Herzfehler

Die zerebrale Perfusion nach Ende der EKZ kann in der früh-postoperativen Phase weiter beeinträchtigt bleiben. Die kardiovaskuläre Anpassung nach Korrekturoperationen angeborener Herzfehler geht häufig mit einem niedrigen Herzzeitvolumen und einem erhöhten Pulmonalwiderstand einher. Diese kardiopulmonalen Zustände können auch die zerebrale Perfusion beeinflussen . Wir untersuchten daher die zerebralen Flussgeschwindigkeiten in der Arteria cerebri anterior und Arteria cerebri media mit Hilfe der transfontanellen Dopplersonographie während der frühpostoperativen Phase.

3.2.1 Ergebnisse

Vier homogene Gruppen von Kindern ( Tabelle 3.2.1 ) wurden seriell vor und bis 144 Stunden nach den Herzoperationen untersucht. Fünfzehn Neugeborene nach Korrekturoperation einer Isthmusstenose ohne den Einsatz der EKZ dienten als Kontrollgruppe. Bei allen Kindern zeigte sich ein Abfall der zerebralen Flussgeschwindigkeiten während der ersten postoperativen Stunden, welche sich erst 24 Stunden nach der Operation normalisierten. Die Flussgeschwindigkeiten waren gewichts- und altersabhängig. Im Gegensatz zu den Gruppen von Kindern mit d-Transposition der großen Arterien (d-TGA), Ventrikelseptumdefekt (VSD), und atrioventrikulärer Septumdefekt


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(AVSD) waren die zerebralen Flussgeschwindigkeiten bei den Kindern nach Korrektur einer Isthmusstenose (ISTA) ohne den Einsatz der EKZ nicht signifikant erniedrigt.

Tabelle 3.2.1: : Klinische Daten der untersuchten Kinder (Mean, Range)

Diagnose

Alter bei Op
(Monate)

Gewicht
(kg/KG)

Bypasszeit
(minute)

Minimale rektale
Temperatur während
EKZ (°C)

d-TGA
(n=18)

0,46
(0,16-2)

3,47
(2,84-4,5)

227
(147-540)

19,1
(15,8-30,5)

AVSD
(n=14)

5,12
(3-9)

4,58
(3,5-6,2)

110
(66-203)

27,6
(24,2-32)

VSD
(n=15)

5
(1-7,5)

5,2
(3-8)

68
(53 -102)

33,4
(31-36,7)

Istha
(n=12)

0,1
(0,1-51)

5,6
(2,24-13)

0

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Abbildung 3.2.1: Zerebrale Flussgeschwindigkeiten in der Arteria cerebri anterior (ACA) bei Kindern vor und nach Korrekturoperationen. Das Flussmuster, welches durch das errechnete Integral der Fläche unter der Flusskurve (FVI= Flow Velocity Intergral) in der Art. cerebri anterior dargestellt ist, war während der ersten postoperativen Stunden in allen Gruppen signifikant reduziert. Die zerebralen Flussgeschwindigkeiten nor-malisierten sich zu den präoperativen Werten 24 Stunden nach Ende der Operation


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3.2.2 Zusammenhang zwischen der Veränderung in der zerebralen Perfusion und dem Auftreten zerebraler Schädigung in der postoperativen Phase

Sichtbare Hirnläsionen traten am häufigsten in Form von intraventrikulärer Plexusblutung bei Neugeborenen nach Switch-Operationen mit linksventrikulärer Funktionsstörung auf ( Tabelle 3.2.2 ). Die simultane serielle Untersuchung des Schädel-Ultraschalls und der Flussgeschwindigkeit in der Arteria cerebri anterior und der Arteria carotis interna bei einer homogenen Gruppe von Neugeborenen vor und nach der Switch-Operation zeigte einen Zusammenhang zwischen dem Auftreten intraventrikulärer Blutungen und Veränderungen des zerebralen diastolischen Flussmusters. Neugeborene, die eine intraventrikuläre Blutung entwickelten, hatten eine erhöhte enddiastolische Flussgeschwindigkeit vor dem sonographischen Nachweis der intraventrikulären Blutung ( Abbildung 3.2.2 ). Nach diesem Ereignis war die enddiastolische Flussgeschwindigkeit bei den Neugeborenen mit intraventrikulärer Blutung niedriger als bei denjenigen ohne intraventrikuläre Blutung.

Tabelle 3.2.2: Klinische Daten der Kinder mit und ohne intraventrikuläre Hemorrhagien (IVH)

 

Alter (Tage)

Gewicht (kg)

Bypasszeit
(Minuten)

Minimale rektale Temperatur(°C)

IVH (n=9 )

10.3±4

3234±317

196±39

21.7±5

ohne IVH(n=12 )

6.3±1.2

3416±312

161±23*

24.8±5.6

Man a. Whitney p

0.009

0.33

0.009

0.12


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Abbildung 3.2.2: Veränderung des zerebralen Flussmusters (Flow Velocity Intergrtal FVI) in der Arteria cerebri anterior (ACA) und carotis interna (ICA) bei den Neugeborenen mit und ohne intraventrikulären Hämorrhagien (IVH) nach Swichoperationen. Die initialen postoperativen FVI-Werte waren signifikant höher in der Gruppe mit IVH (3.2.2 A). In der Gruppe mit IVH fiel der Resistanzindex (RI) während der ersten 8 Stunden postoperativ signifikant ab und stieg 48 Stunden nach der Operation erneut an (3.2.2 A). Diese Veränderung in dem RI war durch Schwankungen in der enddiastolischen Flussgeschwindigkeit bedingt (Abb. 3.2.2.B).


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Thu Dec 12 10:42:55 2002