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IV.  Diskussion

Die Prognose von peripheren Rekonstruktionen ist von mehreren Faktoren abhängig. Neben dem verwendeten Gefässersatzmaterial und chirurgisch-technischen Faktoren spielt im frühen Verlauf nach der Operation in erster Linie der pulsatile Strömungswiderstand eine Rolle wohingegen die Langzeitprognose vor allem durch die Entwicklung einer subendothelialen Intimahyperplasie eingeschränkt wird.

Während bereits mehrere Methoden zur intraoperativen Messung des linearen Strömungswiderstandes eingesetzt wurden, war die klinische Messung des pulsatilen Strömungswiderstandes, der sogenannten hydraulischen Impedanz, aus technischen Gründen bislang nicht möglich.

Erst durch die Einführung der extrakorporalen Bypassfluss-Messung (EBF) konnte die Berechnung der Impedanz verwirklicht werden (35, 86). Eine Grundvoraussetzung zur Berechnung des Wellenwiderstandes ist die Erfassung der Fluss- und Druckkurven an einer identischen Position in der Zirkulation. Darüber hinaus muss die pulsatile Strömung aufgezeichnet werden, um aus den Kurven die Impedanzparameter berechnen zu können. Mit den herkömmlichen Methoden der Widerstandsmessung, welche entweder eine druck- oder flusskonstante Injektion mit Messung der jeweiligen Gegengröße durchführten, war die Aufzeichnung von pulsatilen Kurven jedoch nicht möglich. Bei der in der vorgelegten Untersuchung verwendeten EBF-Methode wurde ein Silikonschlauch temporär zwischen dem Spender- und dem Empfängersegment des späteren Bypasses eingesetzt. Durch die in-situ Umleitung des Blutstromes aus dem Spendergefäss direkt in das betreffende Empfängergefäss war eine ungestörte Perfusion des Abstromgebietes unter Umgehung der arteriosklerotisch verschlossenen Gefässprovinzen möglich. Hierdurch wurden exakt die Abstromverhältnisse der späteren Bypässe ermittelt. Darüber hinaus erfolgte die Widerstandsmessung mit körperwarmem Blut und physiologischer Viskosität. Es wurde außerdem darauf geachtet, dass der Abstand zwischen den integrierten Messköpfen und dem zu messenden Abstromgebiet immer gleich groß war, damit jeweils für die popliteale und crurale Bypassgruppe identische Bedingungen gewährleistet [Seite 62↓]wurden. Im Fall der cruralen Arterien wurde das Empfängersegment sowohl nach antegrad als auch nach retrograd kanüliert, um neben dem gesamten runoff auch die selektiven Widerstände zu ermitteln. In einer Untergruppe der Patienten fand darüber hinaus neben der Ausgangsmessung eine Messung nach Gabe des vasodilatorisch wirkenden Prostaglandin E1 statt, welches selektiv über den Silikonbypass injiziert wurde.

Da wir ein standardisiertes Bypassmaterial mit konstanter Materialqualität als Voraussetzung für die Validität der vorgelegten Studie ansahen, wurden lediglich Patienten mit PTFE-Bypässen eingeschlossen. Venen erschienen wegen der individuellen Variabilität in Bezug auf Qualität, Durchmesser und Compliance nicht dafür geeignet, den Einfluss der hydraulischen Impedanz auf die Offenheitsrate der Bypässe zu ob-jektivieren.

Ein grundsätzlicher Nachteil der in-situ Anordnung des EBF-Systems lag darin begründet, dass die Impedanzmessung vor der definitiven PTFE-Bypassanlage erfolgen musste, da die elektromagnetische Flussmessung durch die Teflonwand der Prothese hindurch nicht möglich war. Dieser Nachteil relativiert sich jedoch bei der Anlage von Venenbypässen (18). Bei Messung der Abstromverhältnisse vor der Fertigstellung der Anastomose muss darüber hinaus berücksichtigt werden, dass chirurgisch-technische Fehler durch das EBF-System nicht mehr erfasst werden können.

In einer Reihe von Vergleichsstudien konnte gezeigt werden, dass für das P1-Segment keine deutlichen Unterschiede in den Offenheitsraten von PTFE- und Venenbypässen bestanden (14-17). Die Offenheitsraten der Prothesenbypässe in diesen Studien lagen nach 36 Monaten etwa auf dem Niveau der vorgelegten Studie (57%). Für das infragenuale Segment der A. poplitea und für die cruralen Gefässe bestanden jedoch deutliche Unterschiede zwischen PTFE und Vene. Gerade im Langzeitverlauf wiesen die Venenbypässe eine signifikant bessere Offenheit auf (13, 14). Während die primären und sekundären Offenheitsraten für Venenbypässe in den meisten Studien über 70% lagen, so wurden für crurale PTFE-Bypässe lediglich Raten zwischen 10% und 34% nach drei Jahren ermittelt. In der vorgelegten Untersuchung wurden mit 46% deutlich höhere sekundäre Offenheitraten gefunden. Neben der konsequent durch[Seite 63↓]geführten postoperativen Betreuung der Patienten mit sofortiger Thrombektomie bei Diagnose eines Bypassverschlusses, spielt möglicherweise die Ausführung der distalen Anastomose als femoro-crurale Patch-Prothese (FCPP) eine Rolle. Die Offenheitraten der vorgelegten Untersuchung (41% primär, 46% sekundär) waren vergleichbar mit Ergebnissen einer anderen Arbeitsgruppe, die über ähnliche primäre und sekundäre Offenheitsraten unter Verwendung der FCPP-Anastomosenform berichteten (35% primär, 45% sekundär) (84).

Die Untersuchung des Einflusses des linearen Strömungswiderstandes zeigte, dass sekundär verschlossene Bypässe im Mittel höhere Widerstandswerte aufwiesen als offene. Diese Unterschiede waren jedoch statistisch nicht signifikant. Demgegenüber stehen die Arbeiten von Ascer, der einen Grenzwert von 1,2 PRU als signifikanten Trennpunkt während der ersten drei postoperativen Monate fand (22, 23). Innerhalb des ersten Jahres reduzierte sich diese Beziehung lediglich auf femoro-crurale Bypässe. Auch andere Autoren berichteten über signifikante Korrelationen zwischen Offenheitsraten und peripherem Widerstand innerhalb des ersten postoperativen Monats. Die Trennwerte lagen in diesen Studien zwischen 1,1 und 1,7 PRU (26, 87-91). In einer Reihe von weiteren Veröffentlichungen ließen sich jedoch keine signifikanten Zusammenhänge ermitteln (92-95). Berücksichtigt man in diesem Zusammenhang, dass sämtliche vorgestellten Arbeiten auf der Perfusionsmethode der Widerstandsmessung beruhen, welche die physiologischen Aspekte des Widerstandes (Temperatur, Viskosität) außer Acht lassen, so ist diese Ergebnisvariabilität nicht überraschend. Trotz der in der vorgelegten Untersuchung anzunehmenden physiologischeren Messdurchführung ließen sich signifikante Beziehungen zwischen linearem Widerstand und den Offenheitsraten nicht herleiten. Obwohl die gemessenen Drücke und Flussraten mit kleineren Lumina, wie sie im cruralen Bereich vorliegen, abnahmen, fand sich auch für die cruralen Bypässe keine Korrelation der hämodynamischen Standardparameter mit den Offenheitsraten. Gleiches galt auch für die Werte der Charakteristischen Impedanz, welche als Materialkonstante der Abstromgefässe einem eher statischen Parameter entspricht. Man muss daher davon ausgehen, dass [Seite 64↓]weder hämodynamische Standardparameter, wie Druck und Fluss, noch der lineare Strömungswiderstand oder die Charakteristische Impedanz sich für eine zuverlässige Prognose des Bypasserfolges eignen.

Im Gegensatz dazu fanden sich jedoch statistisch hoch signifikante Korrelationen zwischen dem ersten Phasenwinkel, welcher den Hauptparameter des Wellenwiderstandes darstellt und den Offenheitsraten sowohl von poplitealen als auch cruralen Bypässen. So war in der Regel ein sehr negativer 1. Phasenwinkel mit einer ungünstigen Bypassprognose assoziiert, während positivere Winkel eine gute Prognose vermittelten. Es zeigte sich ferner, dass nach der Kaplan-Meier-Methode ab einem Trennwert von -40° eine Gruppenbildung möglich war. Bypässe zu Abstromgebieten, welche einen 1. Phasenwinkel von > -40° aufwiesen, waren statistisch signifikant länger offen und seltener verschlossen als Bypässe mit < -40°. Sämtliche Grafts, welche einen ersten Phasenwinkel von < -40° aufwiesen, waren innerhalb eines Zeitraumes von 16 Monaten postoperationem verschlossen.

Bei derartig negativen Phasenwinkels von <-40° ist der anliegende, hydraulische Wellenwiderstand so groß, dass die Flusskurve deutlich vor der Druckkurve verläuft. In der extremsten Form, dem Pendelfluss, resultiert eine negative Nettoströmung aus dem Abstromgefäss zurück in das EBF-System. Bei einem derartig hohen Widerstand muss eine chirurgisch behebbare Ursache für den mangelhaften Abstrom ausgeschlossen werden. Neben der intraoperativen Angiographie kommt hier vor allem ein Thrombektomieversuch mit einem Fogarty-Katheter sowie eine intraarterielle Prostaglandin-Applikation in Frage. Bei nicht korrigierbarem Pendelfluss ist die Prognose des Bypasses deutlich eingeschränkt.

Bei gleichem Trennwert waren die Phasenwinkel der femoro-poplitealen Bypässe weniger negativ als die der cruralen Grafts, was sich mit einem niedrigeren poplitealen Wellenwiderstand bei gleichzeitig besserem peripheren Abstrom erklären lässt. Da die Peripherie des poplitealen Segmentes in der Regel größer ist, als die eines einzelnen cruralen Gefässes, war dieses Ergebnis zu erwarten. Gleiches reflektiert sich in den deutlich besseren Offenheitsraten von femoro-poplitealen Grafts im Vergleich [Seite 65↓]zu cruralen Bypässsen. Aufgrund der vergleichbaren Offenheitsraten von femoro-poplitealen PTFE und Venengrafts verwenden wir in dieser Position primär PTFE-Bypässe (20).

Der Einfluss der Prostaglandinreaktion auf die hydraulische Impedanz

Nach Prostaglandininjektion zeigten sich die zu erwartenden hämodynamischen Veränderungen nach Induktion einer Vasodilatation (96, 97). Während der distale Perfusionsdruck in der Regel leicht absank, kam es bei einer Anzahl der Patienten zu einer deutlichen Zunahme der Flussrate, verbunden mit einer Abnahme des Strömungswiderstandes. Die gemessenen Veränderungen waren in der Regel statistisch signifikant.

Die Werte der Charakteristischen Impedanz blieben trotz der induzierten Vasodilatation auf ihrem Niveau vor der PGE1-Applikation. Dieses Verhalten wird durch die Arbeiten von mehreren Arbeitsgruppen bestätigt, die keine Veränderungen der aortalen Charakteristischen Impedanz, weder auf eine Vasokonstriktion noch auf eine Vasodilatation, finden konnten (98, 99). Dieses restriktive Verhalten bekräftigt das zugrunde liegende Konzept der Charakteristischen Impedanz von Taylor, der die Z0 zur Beschreibung eines Rohres verwandte, in welchem keine Wellenreflexionen vorherrschen (38, 39). Bei Vorhandensein von Wellenreflexionen würden diese durch die induzierte Vasokonstriktion oder -dilatation entsprechend verstärkt oder gemildert, wobei die Charakteristische Impedanz konsekutiv steigen oder fallen würde. Die Verwendung der höheren Impedanzmoduli, welche nicht mehr durch die Hauptlast der Wellenreflexionen beeinträchtigt werden, zur Berechnung der Charakteristischen Impedanz, erwies sich auch im vorgelegten Fall als richtig. Die Höhe der Charakteristischen Impedanz wird in erster Linie durch die elastischen Eigenschaften der Gefässe bestimmt, welche von der Prostaglandinwirkung unbeeinflusst bleiben. Darüber hinaus ist die Z0 abhängig vom makroskopischen Gefässlumen. Da es sich bei den PGE1-induzierten Vasodilatationen jedoch in erster Linie um Lumenvergrößerungen auf Kapillarebene handelt, wird hierdurch die Charakteristische Impedanz des cruralen Gefässes nicht beeinträchtigt (46, 47).


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Bei der Untersuchung der Korrelation der PGE1-induzierten Veränderungen der hämodynamischen Variablen als auch der Impedanzparameter zeigte sich, dass in Analogie zu den Ruhewerten lediglich die Veränderungen der Phasenwinkel signifikant mit den Offenheitsraten korrelierten. Während jedoch bei den Ruhewerten sowohl die poplitealen als auch cruralen Bypässe einen statistisch signifikanten Bezug boten, so waren es nach PGE1-Applikation nur noch die cruralen Grafts. Die positive Prostaglandinreaktion der Phasenwinkel wurde ab einem Abfall des 1. Phasenwinkels um mindestens 1° definiert (positive Response). Es zeigte sich, dass positive Responder der cruralen Bypassgruppe eine signifikant bessere Graftprognose als sogenannte Non-Responder aufwiesen. Während die primären und sekundären Offenheitsraten für femoro-popliteale Responder (51%, 61%) deutlich höher lagen als bei poplitealen Non-Respondern (21%, 41%), so waren diese Unterschiede jedoch statistisch nicht signifikant. Sämtliche cruralen Bypässe, die nicht mit einer Phasenannäherung von 1° zwischen Fluss- und Druckkurve nach PGE1-Gabe reagierten, waren innerhalb von 9 Monaten postoperationem verschlossen. Bemerkenswerterweise wiesen die positiven Responder der femoro-poplitealen Bypassgruppe eine für crurale Bypässe äußerst hohe Offenheitsrate von 71% nach 3 Jahren auf. Hierdurch wird ersichtlich, dass bei entsprechend günstigen Abstromverhältnissen Offenheitsraten auch für crurale PTFE-Bypässe erreicht werden können, die im Rahmen von in-situ-Bypässen liegen. Es konnte mit der vorgelegten Arbeit nicht geklärt werden, warum teilweise ausgeprägte Flusszunahmen nach PGE1-Gabe nicht als positive Response im Sinne der Bypassprognose gewertet werden konnten und lediglich die Phasenwinkeländerungen statistisch signifikant mit den Offenheitsraten korrelierten. Möglicherweise spiegelt die Flusszunahme die reine periphere Vasodilatation wider, während die Abnahme der Phasenverschiebung darüber hinaus die zusätzliche Öffnung von Kollateralen mit entsprechender Abnahme des Wellenwiderstandes beinhaltet (46, 47). Hier müssen weitere mikrozirkulatorische Untersuchungen erfolgen, um das genaue Zusammenspiel der einzelnen Faktoren zu untersuchen.

Es ist jedoch entscheidend festzustellen, dass durch die Prostaglandin-Reaktion der [Seite 67↓]Impedanzphasenwinkel die Vorhersagbarkeit der Bypassprognose gegenüber den reinen Ruhewerten verbessert werden kann.

Die Korrelation der Angiographie mit der hydraulischen Impedanz

Die präoperative Gefässdarstellung, welche in der Regel als digitale Subtraktionsangio-graphie durchgeführt wird, erlaubt die Beurteilung der Ausdehnung von peripheren arteriosklerotischen Verschlussprozessen. Darüber hinaus stellt sie eine notwendige Voraussetzung zur Operationsplanung vor peripheren Rekonstruktionen dar. In mehreren Arbeiten ist die Frage untersucht worden, ob die Angiographie darüber hinaus zur präoperativen Beurteilung des distalen Abstromwiderstandes geeignet ist (25, 28, 51, 53, 100). Dieses wäre wünschenswert, um den möglichen Erfolg der Bypassanlage abzuschätzen. Auch in klinischen Studien, in denen es um den Vergleich verschiedener Bypassmaterialien oder Anastomosenformen geht, wäre eine einheitliche präoperative Bestimmung des runoff von großem Nutzen (26). Obgleich die intraoperative Widerstandsmessung, wie gezeigt, eine hohe Sicherheit bezogen auf die Vorhersagbarkeit der Bypassprognose aufweist, ist die klinische Routineanwendung aufgrund des Messaufwandes eingeschränkt. Im Rahmen der klinischen Praxis finden sich jedoch intraoperativ regelmäßig gut geeignete Anschlussgefässe, welche in der präoperativen Angiographie nicht visualisiert wurden (101). In einer Studie wurde sogar der routinemäßige Einsatz dieser präoperativ nicht sichtbaren Anschlussgefässe geschildert (102).

Um den angiographischen Abstromwiderstand einheitlich zu bewerten, wird der von der amerikanischen Gesellschaft für Gefässchirurgie (SVS/ISCVS) vorgeschlagene sogenannte Rutherford-Index verwendet (58). Dieser bezieht jedoch in die Widerstandsberechnung lediglich die Abstromregionen distal der geplanten Anastomose ein.
Darüber hinaus wird die eindeutig vorhandene periphere ante- und retrograde Flussteilung, welche in der vorgestellten Untersuchung ein Verhältnis von 1:1 aufwies, bei der Bewertung bislang nicht berücksichtigt. Gerade bei der weit verbreiteten Ausfüh[Seite 68↓]rung der distalen Anastomose als End-zu-Seit-Verbindung ist das flow-split jedoch möglicherweise relevant.

Obgleich in der vorgelegten Untersuchung eine statistisch signifikante Beziehung zwischen dem angiographischen Durchmesser der Anschlussgefässe und dem Rutherford-Index bestand, zeigte die Analyse der übrigen eingeschlossenen Parameter keine derartige Beziehung. Weder die Korrelationen zwischen Angiographie und den Offenheitsraten der Bypässe, noch die Verbindungen zwischen Gefässdarstellung und den gemessenen hämodynamischen oder berechneten Impedanzvariablen waren statistisch signifikant.

Die Visualisierung der Anschlussgefässe während der Angiographie ist abhängig von der Kontrastmittelmenge, die den Unterschenkel erreicht (50). Der Kontrastmittelbolus, welcher in der Regel auf Höhe der Leiste appliziert wird, muss den gesamten Abschnitt der arteriosklerotisch verschlossenen Gefässe des Oberschenkels überwinden, um die distalen Abstromregionen zu erreichen. Dieses führt zu einer quasi passiven Darstellung der Unterschenkelgefässe, welche in erster Linie von den vorhandenen Kollateralen abhängt und nicht von der Qualität und dem Durchmesser der Anschlussgefässe (102). Diese indirekte Visualisierung führt zur hohen Rate von
angiographisch verpassten Anschlussgefässen, welche etwa 20% beträgt (102, 103). Auch in unserem Patientengut fanden sich Fälle mit schlecht visualisierten Gefässen aber intraoperativ hohen Flussraten und niedrigen Phasenwinkeln, die eine erfolgreiche Bypassanlage ermöglichten.

Darüber hinaus stellt die herkömmliche DSA ein zweidimensionales Verfahren dar, welches die Gefahr besitzt, Stenosen überzubewerten (50). In kritischen Fällen, in denen die Anschlussverhältnisse nicht eindeutig mit der Angiographie zu beurteilen sind, sollte man daher auf zusätzliche dynamische Verfahren zurückgreifen. Neben der farbkodierten Duplexsonographie kommt hierfür vor allem die Magnetresonanz-Angiographie in Frage, welche in den letzen Jahren eine zunehmende Qualitätsverbesserung erfahren hat (57). Eine periphere Rekonstruktion sollte daher auch Patienten nicht vorenthalten werden, die angiographisch fragwürdige distale Anschlussverhältnisse aufweisen.

[Seite 69↓]Einfluss der hydraulischen Impedanz auf die lokale Hämodynamik cruraler Bypassanastomosen

Bei der pathophysiologischen Wertung der positiven Korrelation der Phasenwinkel mit den Offenheitsraten von femoro-popliteralen und cruralen Bypässen sind mehrere Aspekte von besonderer Bedeutung für die Erklärung der Bypassverschlüsse. Neben der direkten Auswirkung eines erhöhten Strömungswiderstandes, der in der Extremform als Pendelfluss imponiert, kann man eine indirekte Spätwirkung der negativen Phasenwinkel durch die vermutete Verstärkung der Intimahyperplasiebildung in der distalen Anastomose unterscheiden (74, 75).

Bei bis zu 30% der Patienten, die einen cruralen Bypass erhielten und 10% der femoro-poplitealen Bypässe kam es in der vorgelegten Studie zu Bypassfrühverschlüssen innerhalb der ersten vier Wochen nach der Operation. Neben technischen Ursachen spielen hier v.a. Hyperkoagulationszustände durch die erhöhte Thrombogenität der implantierten Teflonmaterialen (PTFE) eine Rolle (13). Darüber hinaus bestand bei einem Teil der Patienten ein sogenannter Pendelfluss, bei dem eine negative Nettoströmung resultierte und der durch extrem negative erste Phasenwinkel charakterisiert war. Bei Vorliegen eines Pendelfluss-Phänomens ist eine Bypassanlage nicht besonders aussichtsreich, da die Peripherie eine gerichtete Blutströmung häufig nicht mehr zulässt. Es zeigte sich jedoch auch in der vorgelegten Untersuchung in Übereinstimmung mit Literaturdaten, dass Bypassverschlüsse intermediär nach einigen Monaten sowie im weiteren Langzeitverlauf stattfanden (21, 59). Für diese Spätverschlüsse ist in erster Linie eine Intimahyperplasie im Bereich der distalen Anastomosen verantwortlich (60-64). Die Entstehung der Intimahyperplasie in Bypassanastomosen ist in einer ganzen Reihe von Arbeiten untersucht worden (104, 105). In sorgfältig durchgeführten histologischen Studien zeigte sich, dass die Intimakissen im Wesentlichen an drei Stellen innerhalb von End-zu-Seit-Anastomosen auftraten (62, 106-108). Neben der Anastomosenhaube kam es vor allem im Bereich der Ferse und am Boden der Empfängerarterie zur Ausbildung der Intimapolster. Einige Theorien gingen davon aus, dass bei Verwendung von prothetischem Material [Seite 70↓]in erster Linie das vorhandene Compliance-Mismatch zwischen PTFE-Bypass und Arterie zu abnormen Stressverläufen im Bereich der anastomosennahen Arterienwand führte (109-113). Eine erhöhte zyklische Dehnung der Arterienwand sollte hiernach für die Bildung der Intimahyperplasie, besonders in End-zu-Seit-Anastomosen, verantwortlich sein (114). Darüber hinaus wurden mikroskopische Flussseparationen im Bereich der Arterienwand vermutet, die durch das Compliance-Mismatch hervorgerufen werden sollten (115). Andere tierexperimentelle Studien bestätigten, dass unterschiedliche Offenheitsraten in Abhängigkeit von der Graft-Compliance nachweisbar waren (109, 116). Diese Unterschiede waren jedoch unabhängig von einer Intimahyperplasiebildung im Bereich der Anastomosen. Diese Befunde wurden durch die Ergebnisse einer Studie unterstützt, die zeigte, dass ein isoliertes Compliance-Mismatch ein insuffizienter Stimulus für eine IH-Bildung im Bereich der Anastomosen war (117).

Als weitere Ursache für die Bildung einer Intimahyperplasie wurden überschießende Reparaturprozesse im Bereich der Arteriotomie mit lokaler Freisetzung von Wachstumshormonen vermutet (118, 119). Grundlage dieser Theorien waren Berichte, nach denen eine Intimahyperplasie auch im Bereich von Endarteriektomien und nach Ballondilatationen auftraten (120-122).

Beiden Theoriekomplexen ist gemeinsam, dass mit ihnen nicht alle drei typischen IH-Lokalisationen erklärt werden können. Während die Hauben- und Fersenregionen im Bereich der Arteriotomie liegen, entwickelt sich die dritte Zone regelhaft auf dem Boden der Empfängerarterie, welche als solche weder durch chirurgische Manipulationen noch durch Stressphänomene beeinträchtigt wird (61, 63, 108). In den letzten Jahren hat aus diesem Grund die low-shear Theorie der Intimahyperplasiebildung durchgesetzt (65). Nach dieser Hypothese kommt es durch eine veränderte Wandscherverteilung im Anastomosenzentrum zu einem Remodelling der Arterienwand (67). Salam zeigte in einer tierexperimentellen Studie dass die IH-Bildung bei konischen Prothesen in den Anastomosen mit dem jeweils größeren Durchmesser signifikant ausgeprägter war (65). Nach seinen Berechnungen war der Wandscher[Seite 71↓]stress in den kleineren Anastomosen etwa vier Mal so hoch wie am größeren Ende der Prothese. Ähnliche Ergebnisse wurden von anderen Arbeitsgruppen beschrieben (123-125).

Der Blutfluss in einem Gefäss übt auf die luminale Gefässwand und Endothelober-fläche eine tangentiale Reibungskraft (Schubspannung, Scherstress) aus, welche abhängig von der Viskosität der Flüssigkeit ist.

Normale Gefässe mit einem Wandscherstress von 5-30 dynes/cm2 reagieren auf eine Scherstresserhöhung mit einer Dilatation und Wandausdünnung (66). Im Gegensatz dazu führt eine chronische Flussminderung zu einer Kontraktion und subendothelialen Proliferation von glatten Muskelzellen, welche als Intimaverdickung imponiert (126, 127). Ein niedriger Scherstress wird darüber hinaus für die Entstehung von arteriosklerotischen Plaques verantwortlich gemacht. In Gefässarealen mit niedrigem Scherstress, wie dem Karotisbulbus, manifestiert sich häufig die Arteriosklerose zuerst. Die Scherstress-Hypothese ist aus diesem Grund eine der Haupttheorien der Arterioskleroseentstehung geworden (128, 129).

In einer Reihe von weiteren Arbeiten wurde die eindeutige Beziehung von niedrigem Wandscherstress und Intimahyperplasiebildung nachgewiesen. So konnte in einer tierexperimentellen Arbeit durch Schaffung einer arteriovenösen Fistel distal eines Prothesenbypass gezeigt werden, dass sich in den resultierenden high-flow-Bypässen weniger IH gebildet hatte, als in den normal-flow-Bypässen (130). Eine Ligatur der AV-Fistel mit konsekutiver Flussverminderung induzierte eine erneute Intimahyperplasiebildung. In einer weiteren Untersuchung konnte gezeigt werden, dass venöse Intimahyperplasiebildungen, die nach einer Arterialisierung der Vene eingetreten waren, sich zurückbildeten, wenn die Venen wieder dem venösen Scherstress ausgesetzt waren (131). Obwohl die venöse Intimahyperplasiebildung, im Gegensatz zur arteriellen Form der IH, auf einen erhöhten Scherstress zurückzuführen ist, zeigte diese Arbeit, dass es sich bei der IH-Bildung um dynamische Anpassungsvorgänge von Gefässen handelt. In einer neueren Arbeit wurde der Einfluss von extrem niedrigen Scherkräften (< 2 dynes/cm2) auf die Intimahyperplasiebildung untersucht. Es [Seite 72↓]bestätigte sich auch hier eine ausgeprägte subendotheliale Hyperplasie der glatten Gefässmuskelzellen mit Bildung von subtotalen Stenosen im Bereich der Anastomosen.

Der biologische Prozess der IH-Bildung als vaskuläres Remodelling umfaßt mehrere Schritte, wobei den Endothelzellen eine zentrale Bedeutung zukommt.

Genau wie andere Gewebe Mechanismen entwickelt haben, um Veränderungen in ihrer physiologischen Umgebung wahrzunehmen, reagieren auch Endothelzellen nicht nur auf humorale Faktoren aus dem Blut, sondern ebenso auf mechanische Kräfte, die durch den pulsatilen Blutfluss induziert auf die Gefässwände einwirken (68). Durch ihre exponierte Lage unterliegen die Endothelien drei prinzipiellen mechanischen Kräften. Neben dem hydrostatischen Druck des Blutes und longitudinalen, interzellulär wirkenden Kräften, die durch die Vasomotorik ausgelöst werden, sind sie in erster Linie dem tangential wirkenden Scherstress ausgesetzt. Von den genannten Kräften kommt dem Scherstress eine besondere Bedeutung zu, da er zur Ausschüttung von vasoaktiven Substanzen und Änderung von Genexpression und Zellmetabolismus sowie der Zellmorphologie führt (68). Verschiedene Untersucher zeigten, dass die Endothelzellen hierbei in erster Linie sensibel auf den Schergradienten reagierten (70, 132). Neue Studien belegten, dass low-shear-Fluss und vor allem oszillierender Fluss und Flussumkehr zu einer endothelialen Dysfunktion führten (68, 133). Bei Endothelzellen, die einem laminaren Scherstress zwischen 10 und 30 dynes/cm2 ausgesetzt sind, bleibt die Fähigkeit erhalten, die Integrität von Kreislauf und Blutgefässen zu sichern. Durch die Aufrechterhaltung der Gerinnungsfunktion, die Kontrolle des Wachstums der subendothelialen glatten Muskelzellen, der Leukozytenadhäsion und -transmigration sowie durch die Regulation von Lipoproteinaufnahme und -metabolismus wird die Homöostase der Gefässwand aufrechterhalten.

Entscheidend für die Annahme der low-shear-Theorie war der Nachweis von primären Mechanorezeptoren, die für die Signalübertragung verantwortlich sind. Die Übertragung von mechanischen Kräften in verankerten Zellen basiert auf einer Kombination von Kraftübertragung durch das Zytoskelett und Umsetzung der physi[Seite 73↓]kalischen Kräfte in biochemische Signale in den sensorisch wahrnehmenden Zellen (134, 135). Insgesamt konnten bisher vier mögliche Mechanozeptoren charakterisiert werden. Neben Integrin-Matrix-Interaktionen kommen in diesem Zusammenhang Kombinationen von spezialisierten Membrandomänen (Caveolae), Ionenkanälen und G-Proteinen in Frage (135-137). Die weitere biochemische Signalumsetzung, welche zur Proliferation der glatten subendothelialen Muskelzellen führt, erfolgt letztlich durch endotheliale Wachstumsfaktoren (PDGF, Angiotenin II) und Mitogene (Endothelin-1) (138-140).

Ein Problem bei der Umsetzung der low-shear-Theorie auf die Fragestellungen im Bereich der Intimahyperplasiebildung in Bypassanastomosen lag in der Flussvisualisierung und Messung des Scherstresses begründet. Da eine direkte Visualisierung und Geschwindigkeitsmessung der Blutströmung in-vivo, mit Ausnahme der räumlich schlecht auflösenden farbkodierten Duplexsonographie, nicht möglich ist, wurden in großer Zahl Flussuntersuchungen an künstlichen Anastomosenmodellen durchgeführt. Dabei wurden zur Flussvisualisierung in der Regel Tintenfahnen in die Strömung eingelassen, um so Wirbel und Turbulenzen sichtbar zu machen (76). Andere Methoden verwendeten Wasserstoffblasen, die in der Strömung generiert wurden oder in die Strömung eingelassene Partikel, welche mit Hilfe von Lasern sichtbar gemacht wurden (73). Mit diesen Methoden sind jedoch keine hochauflösenden Aufnahmen der Strömung in Anastomosen möglich.

Um die Flussgeschwindigkeiten innerhalb der Strömung zu messen, wurden Hot-Film-Anemometer oder Laser-Doppler-Anemometer eingesetzt. Diese waren in der Lage, die Flussgesschwindigkeiten auch in einer hohen räumlichen Auflösung zu erfassen. Da es sich aber um jeweils punktuelle Messungen handelte, war die Erfassung von ganzen Strömungsfeldern äußerst zeitaufwendig. Darüber hinaus waren die Messungen von komplexeren Flussmustern und pulsatilen Messungen kaum durchzuführen. Aus diesem Grunde wurden die Messungen auf selektierte Punkte innerhalb der Anastomosen beschränkt. Mit den genannten Methoden konnte nachgewiesen werden, dass die Flussmuster innerhalb der Anastomose abhängig von der [Seite 74↓]lokalen Geometrie waren (71, 76). Es zeigte sich, dass es sich bei den Strömungsfeldern in End-zu-Seit-Anastomosen nicht um laminare Strömungsmuster handelte, sondern Separations- und Rezirkulationszonen in verschiedenen Bereichen der Anastomosen während des Herzzyklus entstanden. So fand Ojha Flussablösungen im Bereich der Hauben und Fersenregion einer End-zu-Seit-Anastomose (72). Die von ihm berechneten Wandscherraten in den Separationszonen lagen deutlich unter denen der gegenüberliegenden Wand. Leider verwendete er ein Modell mit einem verschlossenen retrograden Ausstrom und simulierte nicht den hohen peripheren Widerstand, der in cruralen Gefässen vorherrscht. Darüber hinaus entsprach die zur Visualiserung verwendete wässrige Perfusionslösung nicht der Viskosität von Blut. Auf den wichtigen Einfluss der Perfusionslösung auf die Geschwindigkeitsprofile und das Fliessverhalten wurde bereits von Liepsch hingewiesen (141). In einer weiteren Arbeit wurde die Hämodynamik in Modellen einer normalen End-zu-Seit-Anastomose mit der in einer durch ein Veneninterponat erweiterten, sogenannten Cuff-Anastomose verglichen (71). Auch hier fand sich eine Ablösezone im Bereich der Haube. In der Cuff-Anastomose lies sich die Haubenseparation zwar nicht nachweisen, jedoch entwickelte sich hier während der Systole ein kleiner Wirbel im Bereich der Ferse. Die Vortexbildung in der Ferse der Anastomose wurde in weiteren Arbeiten bestätigt (61, 73, 142). Neben dem Fersenvortex kam es in einigen Modellen ebenfalls zu Flussablösungen in den Hauben, verbunden mit niedrigen Wandscherraten. Auch in diesen Arbeiten wurde jedoch der periphere Widerstand nicht berücksichtigt.

Die Bildung des Wirbels im Bereich der Ferse wurde von Fisher auch klinisch bei Patienten, die eine vorgefertigte PTFE-Cuff Anastomose erhalten hatten, mit Hilfe der farbkodierten Duplexsonographie nachgewiesen (143). Es wurde vermutet, dass der Wirbel zu lokal höheren Wandscherraten führt, die mit einem langsameren Wachsen der subendothelialen Hyperplasie verbunden sind und zu einer besseren Prognose von cruralen Bypässen führen könnten (143, 144). Eine vergleichbare Wirbelbildung wurde in der Miller-Cuff Anastomose gefunden, bei der ein Venensegment zwischen Prothese und Anschlussarterie zwischengeschaltet wird. In einer randomisierten [Seite 75↓]Studie wurde nachgewiesen, dass die Offenheitsraten von cruralen PTFE-Bypässen, bei denen ein Venensegment als Miller-Cuff interponiert wurde, signifikant besser waren, als bei Bypässen ohne Venensegment (59). Ähnliche Ergebnisse fanden sich auch für andere Studien, in denen ein Venensegment oder -patch in die Anastomose integriert wurden (83, 145-147).

Da die bisherigen Untersuchungen an Modellen aufgrund der beschriebenen Messproblematik mit der LDA in der Regel bei linearen Strömungen durchgeführt wurden, konnten insbesondere die pulsatilen Flussmuster nicht untersucht werden. Darüber hinaus wurde bisher in keiner Studie der periphere Widerstand berücksichtigt, der zur Größenentwicklung der Separationszonen beitragen könnte. Auch fanden viele Messungen mit Kochsalzlösungen statt, ohne die Viskosität des Blutes zu berücksichtigen. Dabei ist gerade die Viskosität des Blutes bei der Berechnung der Wandscherraten von Bedeutung (141).

Es war daher ein Ziel der vorgelegten Arbeit, die lokale Hämodynamik im Bereich von cruralen Bypassanastomosen vergleichend mit Untersuchungsmethoden der
Fluidmechanik zu untersuchen. Um die Beschränkungen der LDA zu umgehen, wurde das für diese Fragestellungen bislang kaum verwendete Verfahren der Particle Image Velocimetry eingesetzt.

Die Einführung der Particle Image Velocimetry in die Fluidmechanik erlaubte die zeitgleiche Erfassung von ganzen Geschwindigkeitsfeldern. Durch diese Eigenschaft ist das PIV-Verfahren besonders dazu geeignet, pulsatile und turbulente Strömungen zu untersuchen (78). Die zeitliche Auflösung wird hierbei nur durch die Bildrate der benutzten CCD-Kamera (15 Hz) beschränkt. Die räumliche Auflösung des Verfahrens ist in erster Linie abhängig von der verwendeten Optik. Bei Verwendung von Makroobjektiven lassen sich bis zu 1200 Vektoren/cm2 erhalten. Neben der zeitgleichen Abbildung von großen Strömungsfeldern bietet die Weiterverarbeitung der Vektorfelder mit Hilfe von partiellen Differentialgleichungen die Möglichkeit, fluiddynamisch relevante Parameter zu berechnen (79-81). Außer der Scherrate wurde in der vorgelegten Arbeit der Scherstress sowie die Rotation der Flüssigkeit in z-Richtung [Seite 76↓](vorticity) berechnet. An Stellen in einer Strömung an denen neben tangentialem Scherstress auch Rotationen der Flüssigkeitspartikel vorhanden sind, üben diese ebenfalls lokale Rotations-Scherkräfte aus.

Im Gegensatz zu den herkömmlichen Messungen unter Verwendung der LDA, bei der einzelne Punkte innerhalb einer Strömung gemessen werden, bietet sich bei dem PIV-Verfahren die Möglichkeit, den Scherstress gleichzeitig für sämtliche Interrogationsareale zu berechnen. Hierdurch war zum ersten Mal eine quasi dreidimensionale Darstellung des Scherstresses in hoher Auflösung über die gesamte Herzaktion möglich geworden (Abb. 24).

Die Nachteile der Particle Image Velocimetry in der verwendeten Form liegen in der Beschränkung der Visualisierung auf eine zweidimensionale Schnittebene. Dadurch können dreidimensionale Sekundärströmungen nicht erfasst werden. Bei vorhergehenden Untersuchungen mit Tinteneinspritzungen, die zur ersten Orientierung gemacht wurden, zeigte sich jedoch, dass sowohl der Zentralstrom als auch die Wirbel- und Separationszonen jeweils den gesamten Anastomosendurchmesser ausfüllten. Aus diesem Grund wurden die PIV-Messungen genau in der Medianebene der Anastomose durchgeführt um die Zonen in ihrer größten Ausdehnung abzubilden.

Ein weiterer Nachteil des PIV-Verfahrens besteht darin, dass die Messgenauigkeit im Vergleich mit der etablierten Laser-Doppler-Anemometrie nicht exakt bestimmbar ist, da vergleichende Messungen mit beiden Verfahren schwierig durchzuführen sind (78). Während beispielsweise das PIV-Verfahren Glaskugeln im Bereich von 10 µm benötigt, werden für die LDA in der Regel kleinere Silikonpartikel (um 1µm) verwendet.

Die Messgenauigkeit des PIV-Verfahrens ist darüber hinaus abhängig von der gleichmäßigen Verteilung der Glassphären. So sind mindestens 5-10 Sphären pro Interrogationsareal für eine exakte Messung erforderlich. Durch die in der vorgelegten Untersuchung verwendete Wärmepumpe, die eine Düse zur gleichmäßigen Wärmeverteilung besaß, wurde für die gleichmäßige Verteilung der Sphären gesorgt und ein Absetzen der Partikel (seeding) verhindert.


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Um die lokale Hämodynamik in Anastomosenmodellen unter Berücksichtigung der physiologischen Umgebungsbedingungen umfassend zu untersuchen, sind insbesondere folgende Aspekte zu berücksichtigen (77):

1. Pulsatiler Fluss.

Hier sollte ein physiologischer Ablauf des Herzzyklus verwendet werden, der die ausgeprägten systolischen Akzeleratione und Dezelerationen beinhaltet und nicht ein rein sinusoidaler oder linearer Fluss. Nur in einem pulsatilen Fluss können sich signifikante Phasenverschiebungen im Sinne des komplexen Widerstandes entwickeln (77).

2. Viskosität der Perfusionslösung.

Für die Messung von Scherraten und die Untersuchung des Fliessverhaltens einer Blutströmung in Anastomosen ist die Einhaltung einer dem Blut vergleichbaren Viskosität unabdingbar (141). Neben der Abhängigkeit der lokalen Hämodynamik ist hier vor allem der direkte Einfluss auf die Höhe des peripheren Widerstandes von Bedeutung. Da die Viskosität einer Lösung darüber hinaus temperaturabhängig ist, wurde in der vorgestellten Untersuchung eine konstante Temperatur von 25°C durch den Einsatz einer Wärmepumpe aufrechterhalten.

3. Peripherer Widerstand, hydraulische Impedanz des Ausstromgebietes.

Dieser wichtige Aspekt wurde bislang in den meisten Arbeiten nicht berücksichtigt. Einige Studien verwendeten zwar standardisierte distale Ausstromverhältnisse, welche meist 1:1 oder 1:2 betrugen, jedoch wurde bislang weder der periphere Widerstand oder die hydraulische Impedanz des Abstromes als Einflussfaktor berücksichtigt und simuliert (148). Wie in der vorgelegten Untersuchung durch die intraoperative selektive crurale Widerstandsmessung gezeigt wurde, betrug das crurale ante- und retrograde Abstromverhältnis 1:1. Aus diesem Grunde wurde in der vorgestellten in-vitro Studie ebenfalls ein 1:1-Verhältnis verwendet.

Die Flussvisualisierungen der cruralen Taylor-Patch-, Miller-Cuff- und FCPP-Anastomosen zeigte übereinstimmend, das sich in allen Formen unterschiedlich große Separationszonen mit lokal niedrigen Scherraten ausbildeten.


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Darüber hinaus entwickelte sich auf dem Boden der Empfängerarterie, vor allem des Taylor-Patches, eine Stagnationszone durch die Aufteilung des Zentralstromes in die ante- und retrograden Ausströme. Eine vergleichbare Zone fand sich ebenfalls auf dem Boden der Empfängerarterie der Miller-Cuff Anastomose. Bei der femoro-cruralen Patch-Prothese konnte sich eine Stagnationszone auf dem Boden der Arterie durch die besondere Geometrie der Anastomose nicht ausbilden. Die räumliche Korrelation der Hyperplasiezonen mit den Separations- bzw. Stagnationszonen innerhalb der Anastomosen zeigte, dass diese quasi deckungsgleich waren. Die Intimalhyperplasiepolster, welche von verschiedenen Autoren in vergleichbaren End-zu-Seit-Anastomosen beschrieben wurden entwickelten sich exakt in den Abschnitten der Anastomosenhaube und -ferse, in denen es durch Strömungsablösungen vom Zentralstrom zu Separationszonen mit niedrigen internen Scherraten und Scherstress kommt. Zu einer Strömungsablösung kommt es regelhaft, wenn der Winkel zwischen einem Zentralstrom und einer Rohr- oder Gefässwand plötzlich größer als 6° wird (149). Dieses Phänomen ist in der Fluidmechanik seit langem bekannt und wird beispielsweise bei Diffusern gefunden, die dazu konstruiert wurden, eine Strömungsverlangsamung zu induzieren. Die Winkelüberschreitung wurde bei allen untersuchten Anastomosen gefunden. Durch die Aufweitung der Haubenregion durch den Venenpatch ist sie beim Taylor-Patch am größten, gefolgt von der Miller-Cuff Anastomose. Trotz der quasi End-zu-End-Konfiguration des antegraden Schenkels der FCPP fand sich auch bei dieser Form eine Haubenseparation, welche jedoch vergleichsweise klein war.

Infolge des, geometrisch bedingten, abrupten Flussrichtungswechsels in einer End-zu-Seit-Anastomose sind in jedem End-zu-Seit-Design Separationszonen zu erwarten. Diese fluiddynamischen Grundlagen sollten bei zukünfigten Anastomenentwicklungen berücksichtigt werden.

Bei der Untersuchung der Übergangszonen zwischen den Separations- und Stagnationszonen zeigte sich, dass in diesem Bereich deutlich höhere mittlere Scherstressraten vorhanden waren als im Zentralstrom und den Separationen. Diese bemerkenswerten [Seite 79↓]Befunde ließen sich in allen untersuchten Modellen nachweisen. Die Scherstresse waren auch höher, als innerhalb des homogenen laminaren Zentralstromes. Neben den hohen Scherstressen fanden sich hohe Vorticity-Raten aufgrund der hohen lokalen Fluidrotationen, welche sich im Bereich zwischen Zentralstrom und den teilweise entgegengesetzt zur Flussrichtung rotierenden Separationsbezirken ausbildeten. Ebenfalls in diesen Zonen fanden sich hohe lokale negative Schergeschwindigkeiten (engl. strain rates) in Richtung der Separationszonen, so dass man hier von zusätzlich vorhandenen Kompressionskräften ausgehen muss (150).

In den genannten Übergangszonen zwischen dem Hochgeschwindigkeits-Zentralstrom und den Totwasserzonen der Haube, Ferse und Boden fanden sich daher hohe additive Scherkräfte. Die hohen Scherkräfte wurden nicht nur durch die flüssigkeitsbedingte Scherung, sondern auch durch die Rotation der Flüssigkeit und hohe negative Schergeschwindigkeiten hervorgerufen. Eine vergleichbare Scherkraftumgebung findet man in der Regel lediglich direkt an der Wand der Arterie zwischen dem Zentralstrom und den Endothelzellen, wo die anliegenden hohen Scherkräfte, wie beschrieben, für die Homöostase der Gefässwand verantwortlich sind. Das bedeutet umgekehrt, dass im Zentrum der hier untersuchten End-zu-Seit-Anastomosen Wandscherbedingungen vorherrschten.

Demnach müssten an diesen Übergangszonen die Endothelzellen der hyperplasierten Areale wieder dem normal hohen Wandscherstress ausgesetzt sein und die weitere Progression der Intimahyperplasie sistieren. Durch die langsam fortschreitende Progression der Intimahyperplasie in das Zentrum der Anastomose kommt es allmählich zu einer Abschwächung des Zentralstrom-Wand-Winkels mit einer konsekutiven Verkleinerung der Separationszonen, welche im Idealfall vollständig aufgelöst werden. Zu diesem Zeitpunkt stellt das ehemalige Anastomosenzentrum jedoch eine, in der Regel schon narbig umgewandelte, manifeste Stenose für den einströmenden cruralen Bypass dar, so das die Gefahr einer lokalen Thrombose mit konsekutivem Bypassverschluss besteht.

Es folgt, dass die maximale Ausdehnung der Hyperplasiezonen abhängig ist von der [Seite 80↓]Weite des Hochgeschwindigkeits-Zentralstromes, der aus dem Bypass kommend sich aufteilt und in die beiden Ausströme umgelenkt wird. Dieser „effektive“ Zentralstrom ist abhängig vom Lumen des zuführenden Bypass und der mittleren Flussgeschwindigkeit des durch den Bypass strömenden Blutes. Über diese beiden Parameter nimmt die Compliance des Bypass einen direkten Einfluss auf den effektiven Zentralstrom. Bei einem entsprechenden Compliance- und Größen-Mismatch zwischen Graft und Empfängergefäss kommt es zur Ausbildung einer Pseudointima-Schicht auf der luminalen Seite des Bypass, die zu einer Lumenverkleinerung des Bypass führt (123). Hierdurch kommt es im Laufe der Zeit zu einer fortschreitenden Verschmälerung des effektiven Zentralstromes, welche sich bis in die Anstomose fortsetzt und die Progression der subendothelialen Hyperplasie in Gang halten könnte. Es ist daher von einem empfindlichen dynamischen Gleichgewicht zwischen der Entstehung und Progression der anastomosennahen Intimahyperplasie und der sich entwickelnden Pseudointima innerhalb des zuführenden Bypass auszugehen, wobei beide darüber hinaus abhängig

Abb. 29. Theorie des effektiven Zentralstroms, dargestellt am Beispiel einer distalen End-zu-Seit-Anastomose (Taylor-Patch). Im Bereich der Separations- und Stagnationszonen kommt es zur Bildung von subendothelialen Hyperplasiepolstern. In der Übergangszone im Randbereich des effektiven Zentralstromes herrschen hohe Scherstressfelder, die den weiteren Progress der IH-Bildung möglicherweise aufhalten können.


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von einem ausreichend hohen runoff mit niedrigem peripheren Widerstand sind.

Neben der Problematik der Bildung der subendothelialen Hyperplasie sind zwei weitere Aspekte bei der Beurteilung der lokalen Hämodynamik in Anastomosen von Bedeutung. Durch die auftretenden Stagnationszonen kommt es zu bedeutenden Energieverlusten, welche durch die auftretenden viskösen Scherkräfte hervorgerufen werden. Darüber hinaus wird Energie für die Aufrechterhaltung der retrograden Wirbelströme in den Hauben- (Taylor-Patch) oder Fersenregionen (Miller-Cuff) aufgewendet. Insbesonders in den Ausstromgebieten der Miller-Cuff Anastomose, des Taylor-Patches sowie im retrograden Ausstrom der FCPP kam es zu ausgeprägten Flüssigkeitsbeschleunigungen beim Übertritt in die kleinlumigen Ausstromgefässe. Derartige Flussbeschleunigungen führen ebenfalls zu hohen und an dieser Stelle nicht erforderlichen Energieverlusten, bei denen die kinetische Energie in Wärme umgewandelt wird (149). Diese schwer quantifizierbaren Energieverluste wurden in der vorliegenden Arbeit in Anlehnung an die Bernoullische Gleichung geschätzt. Sie zeigten das Ausmaß der Verluste, welche durch die unphysiologische End-zu-Seit-Konstruktion entstehen. Die Berechnungen ergaben für die Taylor-Patch und Miller-Cuff Anastomosen vergleichbare Verluste, welche in äquivalenten Längen (in m) gemessen wurden. Lediglich der distale Schenkel der FCPP-Anastomose, welcher vom Design her einer termino-terminalen Verbindung entspricht, wies vergleichsweise geringe Energieverluste auf. Da die Bernoullische Gleichung nur für lineare und nicht für pulsatile Strömungen gilt, wurden zum Vergleich der Energieverluste die mittleren systolischen und diastolischen PIV-Geschwindigkeiten für die Berechnung herangezogen.

Gerade für die Aufrechterhaltung der Offenheit von cruralen Bypässen könnten die gezeigten Energieverluste eine besondere Gefahr darstellen, da die Perfusion der abnehmenden cruralen Gefässabschnitte durch den hohen natürlichen Wellenwiderstand dieser Gefässprovinzen gekennzeichnet ist. Derartig hohe Energieverluste, wie sie durch die Einbringung einer End-zu-Seit-konfigurierten Anastomose in cruraler Position entstehen, gefährden möglicherweise die Perfusion der kleinlumi[Seite 82↓]gen cruralen Abstromgefässe. Durch den vorherrschenden hohen Wellenwiderstand kommt es neben der direkten auch zu einer indirekten Beeinflussung der Energieverluste durch die Vergrößerung der Stagnationszonen, welche in diesem Fall als Zwischenpuffer dienen, bis das ausströmende Blut den Widerstand überwinden und aus der Anastomose ausströmen kann. Dieser Umstand zeigt, dass die Berücksichtigung von Strömungswiderständen bei in-vitro Untersuchungen von peripheren Bypassanastomosen entscheidend ist.

Es ist daher zu erwarten, dass bei Berücksichtigung von fluiddynamischen Gesetzen und Grundlagen das funktionelle Design zukünftiger Anastomosen entscheidend verbessert werden kann.


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08.06.2004