Deutsches Herzzentrum Berlin
Abteilung für Angeborene Herzfehler
Direktor: Univ. Prof. Dr. med. Peter E. Lange

Interventioneller Verschluss von Vorhofdefekten:
Besondere Indikationen und neue therapeutische Strategien

Habilitationsschrift

Zur Erlangung der Venia Legendi
Für das Fach Pädiatrie

vorgelegt der
Medizinischen Fakultät Charité
der Humboldt-Universität Berlin

von
Dr. med. Peter Ewert

Geboren am 13.2.1963 in Rotenburg/W.

Berlin, Oktober 2002

Datum des öffentlich-wissenschaftlichen Vortrags: 17.7.2003

Gutachter:
1. Prof. Dr. med. Ruth H. Strasser
2. Prof. Dr. med. Deniz Kececioglu

Kurzfassung

Einleitung

Der interventionelle Verschluß eines einfachen Vorhofseptumdefekts (ASD) vom Sekundumtyp und eines persistierenden Foramen ovale (PFO) ist zur Routinemethode gereift (1). Die Intervention wird unter Röntgendurchleuchtung (Strahlenexposition) durchgeführt. Sie ist wegen der geringen Invasivität auch bis ins hohe Alter mit deutlich niedrigerem Risiko als eine Operation durchführbar (2). Die hier vorgestellten Arbeiten haben systematisch untersucht, welche Möglichkeiten bestehen, bei der Intervention auf eine Strahlenexposition zu verzichten (3-6), welche interventionellen Möglichkeiten bei multiplen Defekten und Vorhofseptumaneurysmen bestehen (7,8) und welche Auswirkungen ein restriktiver linker Ventrikel auf die hämodynamische Adaptation nach Defektverschluß haben kann (9-11).

Methodik

Alle Untersuchungen wurden im Rahmen der klinischen Routine im Herzkatheterlabor am sedierten Patienten mit Vorhofseptumdefekt vom Sekundumtyp, persistierendem Foramen ovale, perforiertem Vorhofseptumaneurysma oder multiperforiertem Vorhofseptum durchgeführt.

1. Es wurde eine Methode zum Verschluß von Vorhofseptumdefekten unter alleiniger Ultraschallkontrolle entwickelt, d.h. unter vollständigem Verzicht auf die sonst notwendige Röntgenstrahlung.
2. Die Morphologie von Vorhofseptumaneurysmen und multiperforierten Vorhofsepten wurde analysiert und im Hinblick auf die interventionellen Verschlußmöglichkeiten klassifiziert. Dabei wurde auch die Möglichkeit der simultanen Implantation mehrerer Okkluder mit einbezogen.
3. Zur Erkennung von Patienten mit einem restriktiven linken Ventrikel, der unmittelbar nach ASD-Verschluß insuffizient werden könnte, wurde eine
   

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   Methode der präinterventionellen hämodynamischen Evaluation etabliert. Dazu wird die Vorlast und die diastolische Funktion des linken Ventrikels unter temporärem Verschluß des ASD mit einem Okklusionsballon untersucht. Demaskiert sich eine linksventrikuläre Restriktion, so wird als Therapiekonzept der Ventrikel auf den interventionellen Verschluß durch eine prophylaktische „Konditionierung“ mittels Diuretika und Inotropika vorbereitet.

Resultate

1. Interventioneller ASD-Verschluß ohne Strahlenexposition

Wir konnten zeigen, daß der interventionelle ASD-Verschluß ohne Einsatz von Röntgenstrahlung durchführbar ist (3). Dies gilt für die präinterventionelle Diagnostik, die invasive Größenmessung (Ballonsizing) (6) und den interventionelle Verschluß selbst (4). Als einziges bildgebendes Verfahren für die Intervention dient die Echokardiographie. Im Vergleich zum Standardprocedere waren beim Verzicht auf eine Strahlenexposition gleich gute Ergebnisse zu erzielen, die Prozedurdauer war vergleichbar. Beim spontan atmenden Patienten sind für diese Methode höhere Dosen an Sedierung erforderlich, um die längere Verweilzeit der transösophagealen Echokardiographiesonde zu ermöglichen (5).

Der Amplatzer Occluder ist wegen seiner guten Sichtbarkeit im transösophagealen Ultraschall, seiner Rotationssymmetrie und seiner einfachen Plazierung für diese neue Methode des ASD-Verschlusses ohne Röntgenstrahlung besonders geeignet.

2. Verschluß morphologisch komplexer Vorhofseptumdefekte

Auch multiperforierte Vorhofsepten können interventionell erfolgreich verschlossen werden. Bei dicht nebeneinander liegenden Defekten ist dies mit

einem Occluder, der alle Defekte abdeckt, möglich, bei weiter auseinanderliegenden Defekten ist die simultane Implantation zweier Occluder sinnvoll. Zwei Occluder führen mit größerer Sicherheit zu einem Verschluß ohne Restshunt (7). Multiple Defekte sind häufig mit einem Vorhofseptumaneurysma vergesellschaftet. Im Hinblick auf die Interventionsmöglichkeiten läßt sich diese Anomalie in vier Gruppen unterteilen: Aneurysma mit PFO (Typ A), mit ASD (Typ B), mit mehreren dicht nebeneinander liegenden Defekten (Typ C) und große Aneurysmen mit einer Vielzahl irregulär verteilter Perforationen (Typ D). Die ersten drei Formen lassen sich interventionell verschließen. Dabei gelingt zumindest eine Teilstabilisierung der Aneurysmen (8).

3. Vorhofseptumdefekte und restriktiver linker Ventrikel

Wir konnten zeigen, daß insbesondere bei älteren Patienten mit ASD eine verdeckte linksventrikuläre Restriktion vorliegen kann. Ein interventioneller ASD-Verschluß kann bei diesen Patienten zur akuten kardialen Dekompensation führen (9). Als Hinweis auf eine gestörte linksventrikuläre Compliance fanden wir bei temporärer Okklusion des Defekts einen deutlichen Anstieg des linksatrialen Drucks und einen gestörten Mitralklappeneinstrom (10).

Nach einer prophylaktischen „Konditionierung“ des linken Ventrikels mittels vorlastsenkenden und inotropiesteigernden Medikamenten (Diuretika, Phosphodiesterasehemmer, Katecholamine) gelang bei fast allen Patienten der interventionelle ASD-Verschluß mit guter Adaptation des Ventrikels, ohne daß es zur kardialen Dekompensation kam (11).

Schlußfolgerungen

Die in dieser Habilitationsschrift ausgeführten Arbeiten haben weiterführende Fragestellungen und Grenzbereiche des interventionellen Verschlusses von

ASD und PFO aufgezeigt und neue interventionelle Therapiestrategien dargestellt. Dadurch ist es möglich, im klinischen Alltag weniger Röntgenstrahlung und Röntgenkontrastmittel zu verwenden, auch morphologisch komplexe Defekte standardisiert zu behandeln und selbst im hohen Alter bei Vorliegen einer linksventrikulären restriktiven Dysfunktion Defekte mit geringem Risiko zu verschließen.

Inhaltsverzeichnis

• 1.  Einleitung
  • 1.1 Der Vorhofseptumdefekt (ASD)
    • 1.1.1 Morphologie und Häufigkeit
    • 1.1.2 Pathophysiologie
  • 1.2  Das persistierende Foramen ovale (PFO)
    • 1.2.1 Morphologie und Physiologie
    • 1.2.2 Pathophysiologie der paradoxen Embolie
  • 1.3 Interventioneller Verschluß von ASD und PFO
    • 1.3.1 Heutiger Stellenwert der Methode
    • 1.3.2 Technisches Vorgehen
    • 1.3.3  Stellenwert der Echokardiographie
  • 1.4 Besondere Vorhofseptumdefekte
    • 1.4.1 Multiple Defekte – morphologisches Spektrum und therapeutische Konsequenzen
    • 1.4.2 Vorhofseptumaneurysmen – Morphologie und pathophysiologische Bedeutung
  • 1.5  Auswirkungen eines ASD auf den linken Ventrikel
    • 1.5.1 Chronisch verminderte Vorlast versus intrinsische linksventrikuläre Störung
    • 1.5.2 Kofaktoren für eine linksventrikuläre restriktive Funktionsstörung
• 2.  Aufgabenstellung
• 3.  Bearbeitete Bereiche des interventionellen ASD-Verschlusses
  • 3.1 Entwicklung einer Methode zum Verschluß von Vorhofdefekten ohne Strahlenexposition
    • 3.1.1 Aufgabenstellung
    • 3.1.2 Methodik
  • 3.2 Möglichkeiten des interventionellen ASD-Verschlusses bei Vorhofseptumaneurysmen und multiplen Defekten
    • 3.2.1 Aufgabenstellung
    • 3.2.2 Methodik
  • 3.3 Behandlung von ASDsbei Vorliegen eines restriktiven linken Ventrikels
    • 3.3.1 Aufgabenstellung
    • 3.3.2  Methodik
• 4.  Veröffentlichungen zum Thema
  • 4.1 Verschluß von Vorhofseptumdefekten ohne Röntgenstrahlen
    • 4.1.1 Ewert P, Berger F, Daehnert I, Krings G, Dittrich S, Lange PE: Diagnostic catheterization and balloon sizing of atrial septal defects by echocardiographic guidance without fluoroscopy. Echocardiography 2000; 17:159-63.
    • 4.1.2 Ewert P, Daehnert I, Berger F, Kaestner A, Krings G, Vogel M, Lange PE: Transcatheter closure of atrial septal defects under echocardiographic guidance without X-ray: initial experiences. Cardiol Young 1999; 9:136-40.
    • 4.1.3 Ewert P, Berger F, Daehnert I, van Wees J, Gittermann M, Abdul-Khaliq H, Lange PE: Transcatheter closure of atrial septal defects without fluoroscopy: feasibility of a new method. Circulation 2000; 101:847-9.
  • 4.2 Verschluß morphologisch komplexer Defekte
    • 4.2.1 Ewert P, Berger F, Kretschmar O, Abdul-Khaliq H, Stiller B, Lange PE: Feasibility of transcatheter closure of multiple defects within the oval fossa. Cardiol Young 2001; 11:314-9.
    • 4.2.2 Ewert P, Berger F, Vogel M, Dähnert I, Alexi-Meshkishvili V, Lange PE: Morphology of perforated atrial septal aneurysm suitable for closure by transcatheter device placement. Heart 2000; 84:327-31.
  • 4.3 Vorhofseptumdefektverschluß bei restriktivem linken Ventrikel
    • 4.3.1 Ewert P, Berger F, Nagdyman N, Kretschmar O, Lange PE: Akute Linksherzinsuffizienz nach interventionellem Verschluß eines Vorhofseptumdefekts. Z Kardiol 2001; 90:362-6.
    • 4.3.2 Ewert P, Berger F, Nagdyman N, Kretschmar O, Dittrich S, Abdul-Khaliq H, Lange P: Masked left ventricular restriction in elderly patients with atrial septal defects: a contraindication for closure? Catheter Cardiovasc Interv 2001; 52:177-80.
    • 4.3.3  Ewert P, Kretschmar O, Nürnberg J, Nagdyman N, Lange PE: Prophylaktische “Konditionierung” des linken Ventrikels vor ASD-Verschluß bei Patienten jenseits des 60. LebensjahresZ Kardiol 2002; 91(Suppl. 1):I/235.
• 5.  Diskussion
  • 5.1 Zusammenfassung der Untersuchungsergebnisse
    • 5.1.1 Interventioneller ASD-Verschluß ohne Röntgendurchleuchtung
    • 5.1.2 Verschluß morphologisch komplexer Defekte
    • 5.1.3 ASD und restriktiver linker Ventrikel
  • 5.2 Diskussion der Ergebnisse und Ausblick
    • 5.2.1 Verschluß von Vorhofdefekten ohne Strahlenexposition
    • 5.2.2 Verschluß morphologisch komplexer Defekte
    • 5.2.3 ASD und restriktiver linker Ventrikel
• Literatur
• Verzeichnis der Abkürzungen
• Danksagung
• Eidesstattliche Versicherung

Bilder

• Abb. 1: Herzansicht von rechts. Die laterale Wand des rechten Vorhofs und Ventrikels wurden entfernt. Man erkennt die Randlage des Sinus venosus Defekts (*) und die mittige Lage des Vorhofseptumdefekts vom Sekundum Typ ( **).
• Abb. 2: Hämodynamik bei Vorliegen eines Vorhofseptumdefekts(Eingekreiste Zahlen geben die Sauerstöffsättigung (in Prozent), Zahlen mit Querbalken den Mitteldruck (in mmHg) im entsprechenden Kompartiment an. Qp steht für das Herzzeitvolumen des Pulmonalkreislaufs, Qs für das des Körperkreislaufs. V1 bezieht sich auf die erste präkordiale EKG-Ableitung nach Wilson):
• Abb. 3: Hämodynamik eines persistierenden Foramen ovale:A. Liegt der linksatriale Druck über dem rechtsatrialen (Normalfall), so wird die Fossa ovalis zugedrückt (rote Pfeile). B. Bei z.B. einem Valsalvamanöver mit kurzfristigem Anstieg des rechtsatrialen Drucks über den linksatrialen öffnet sich die Fossa ovalis und venöses Blut gelangt in den Systemkreislauf. Auf diesem Weg können venöse Thromben zur "paradoxen Embolie"“führen.
• Abb. 4: Vorhofseptumokkluder: Das Sideris buttoned Device (links) besteht aus einem linksatrialen Schirm und einem rechtsatrialen Counteroccluder aus Polyurethanschaum. Es war eines der ersten Systeme und wird auch heute noch in einigen Ländern implantiert. Der Cardio-Seal Occluder (Mitte) besteht aus einem Doppelschirm aus Polyester. Die Drahtkonstruktion ist, wie beim Sideris-Device, aus Nitinol gefertigt. Der Amplatzer Septal Occluder (rechts) besteht aus einem feinen Drahtgeflecht aus Nitinol, das mit Polyestermembranen gefüllt ist.
• Abb. 5: Eine Angiographie in die rechte obere Lungenvene (PV) im 45° links schrägen und ca. 20° nach kranial gekippten Strahlengang. Neben dem linken Vorhof (LA) und Ventrikel (LV) wird der Kontrastmittelübertritt durch den ASD (*) in den rechten Vorhof (RA) dargestellt.
• Abb. 6: Ballonsizing: Ein Sizing-Ballon ist über einen Führungsdraht in den ASD plaziert und gefüllt worden. Die Taille im Ballon entspricht dem Negativabdruck des Defekts und gibt den Durchmesser des ASD an.
• Abb. 7: Freisetzen eines Amplatzer Occluders aus der Einführschleuse: Es wird nacheinander der linksatriale Schirm (1 und 2), der Verbindungssteg, der den ASD komplett ausfüllt (3) und der rechtsatriale Schirm (4 und 5) entwickelt. Durch Drehen am Einführkabel wird der Schirm schließlich abgelöst (6).
• Abb. 8: Großes Vorhofseptumaneurysma mit multiplen Defekten (Typ D).
• Abb. 9: Histologischer Schnitt durch ein Vorhofseptumaneurysma: Die dünne Membran besteht überwiegend aus kollagenen Faser (blau). Muskelzellen (rot) bilden keinen zusammenhängenden Verband.
• Abb. 10: Interventioneller Verschluß von Vorhofdefekten am Deutschen Herzzentrum Berlin von 1991 bis 2001. Durch die Einführung des Amplatzer Occluders im Frühjahr `97 kam es zum Durchbruch der Intervention als Routinemethode.
• Abb. 11: Vergleich zwischen angiographischer (rot) und echographischer (gelb) Messung (y-Achse) 17 verschiedener Sizing-Ballon-Größen (x-Achse). Die tatsächlichen Durchmesser sind in grün angegeben. Die Abweichungen sind für beide Methoden minimal und für die Praxis des interventionellen ASD-Verschlusses vernachlässigbar.
• Abb. 12: Strichzeichnung (links) und transösophageales Ultraschallbild vom Amplatzer Septal Occluder. Seine Rotationssymmetrie, seine selbstzentrierenden Eigenschaften und seine gute echokardiographische Sichtbarkeit prädestinieren ihn für die Implantation unter alleiniger Ultraschallkontrolle.
• Abb. 13: Dopplerechokardiographische Flussgeschwindigkeitsprofile über der Mitralklappe bei einem Patienten mit ASD und restriktiver Funktionsstörung des linken Ventrikels. Links mit offenem ASD, rechts unter temporärer Blockung des ASD mit einem Ballon. Die A-Welle verschwindet fast vollständig als Ausdruck der gestörten Ventrikelcompliance.
• Abb. 14: Intravaskuläre Ultraschallsonde u.a. mit zweidimensionalem Schnittbild und Farbdoppler. Die Sonde wird über eine 10 F Schleuse über die V. jugularis oder V. femoralis eingeführt und liefert hochauflösende intrakardiale Bilder.
• Abb. 15: Längsschnitt durch einen hypothetischen Katheter für echokardiographisch gestützte Herzkatheterisierungen.Es handelt sich um die Kombination eines gut steuerbaren Führungskatheters mit einem zweiten Lumen für einen kleinen endständigen Ballon, der flüssigkeitsgefüllt als echokardiographisch gut erkennbare Markierung der Katheterspitze dient.
• Abb. 16: Asymmetrischer Amplatzer Occluder: Exzentrisch verbundene Schirme ermöglichen einen Verschluß, der den besonderen anatomischen Verhältnissen der Fossa ovalis – insbesondere bei Vorliegen eines Aneurysmas – besser gerecht werden soll.