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V.  Zusammenfassung

Durch die intraoperative Anwendung der extrakorporalen Bypassflow-Messung wurde zum ersten Mal die Messung und Berechnung der hydraulischen Impedanz möglich, welche vor über 50 Jahren durch McDonald und Womersley in die Herz- und Kreislaufphysiologie eingeführt wurde.

Von den in der vorgelegten Untersuchung berücksichtigten Variablen des hydraulischen Impedanzkonzeptes zeigte sich, dass die Phasenverschiebung zwischen Druck- und Flusskurven, gemessen als erster Impedanzphasenwinkel, die größte klinische Bedeutung hatte. Mit Hilfe der Phasenverschiebung wurde die Langzeitprognose von femoro-poplitealen und insbesondere cruralen Bypässen eindeutig vorhersagbar. Sämtliche Bypässe zu Ausstromgebieten, die einen hohen Wellenwiderstand von
< -40° aufwiesen, waren innerhalb von 16 Monaten nach der Operation verschlossen.

Das Verhalten der Impedanzparameter nach Prostaglandinapplikation bestätigte die bisherigen tierexperimentellen Erfahrungen. Durch die induzierte Vasodilatation kam des neben der Senkung des linearen Strömungswiderstandes auch zu einem deutlichen Abfall des pulsatilen Wellenwiderstandes. Dieser wurde durch eine Verringerung der Phasenverschiebung zwischen Fluss- und Druckkurven charakterisiert. Es zeigte sich, dass die isolierte Prostaglandinreaktion, unabhängig von den Ruhewerten der Phasenwinkel, ein weiterer Prognosefaktor von cruralen Bypässen war. Sämtliche Rekonstruktionen, die zu Anschlussgefässen geführt wurden, welche keine Prosta-glandinreaktion mehr zeigten, waren innerhalb von 9 Monaten postoperativ verschlossen. Hierdurch konnte die Genauigkeit der Vorhersagbarkeit von Bypassverschlüssen noch verbessert werden.

Um den peripheren Ausstromwiderstand präoperativ zu beurteilen, wird in der Regel die Angiographie des betroffenen Beines verwendet. Es zeigte sich jedoch in der vorgelegten Studie, dass die konventionellen Angiographien weder mit der Prognose der peripheren Rekonstruktionen noch mit den intraoperativ gemessenen linearen oder pulsatilen Widerständen korrelierte. Dieses ist um so mehr von Bedeutung, da die Operationsplanung in der Regel anhand der Angiographien erfolgt. In kritischen [Seite 84↓]Fällen, in denen der periphere Abstrom aufgrund einer schwachen Kontrastierung der Anschlussgefässe nicht sicher zu bestimmen ist, sollten aus diesem Grund zusätzliche dynamische Untersuchungen, wie die farbkodierte Duplexsonographie oder Magnetresonanz-Angiographie erfolgen. Betroffenen Patienten sollten die möglicherweise beinerhaltenden peripheren Rekonstruktionen daher nicht alleine aufgrund des angiographischen Befundes verwehrt werden.

Der hohe lineare und pulsatile Widerstand ist zusammen mit der Anastomosengeometrie weiterhin dafür verantwortlich, dass es innerhalb der Anastomosen zu ausgeprägten Flussseparationen kommt. Wie mit Hilfe der Particle Image Velocimetry-Untersuchung gezeigt wurde, finden diese sich innerhalb der klassischen End-zu-Seit-Anastomosen im Bereich der Haube und der Fersenregionen. Darüber hinaus kommt es in Abhängigkeit von der Geometrie zu einer Stagnationszone auf dem Boden der Anastomose. Innerhalb dieser Flussablösungszonen fanden sich Scherstressmuster, die deutlich unterhalb des normalen Wandscherstressniveaus lagen. Zwischen dem Zentralstrom und den Separationszonen ließen sich darüber hinaus Übergangszonen mit deutlich höherem Scherstress nachweisen. Diese Befunde unterstützen die sogenannte low-shear Theorie, welche zur Erklärung der subendothelialen Intimahyperplasie herangezogen wird. Hiernach kommt es infolge von erniedrigtem Wandscherstress zu einem arteriellen Remodelling mit dem Ziel, das physiologisch hohe Scherstressniveau wieder herzustellen. Das Remodelling erfolgt durch eine endothelvermittelte Umbaukaskade, die zu einer Proliferation subendothelialer glatter Muskelzellen führt. Entscheidend war hierbei der Nachweis, dass Endothelzellen in der Lage sind, den anliegenden Scherstress zu messen und weiterzuleiten. Die räumliche Korrelation der typischen Prädilektionsstellen der Intimahyperplasie mit den durch PIV nachgewiesenen Flussablösungen zeigte eine sehr hohe Übereinstimmung. Neben den Hauben- und Fersenseparationen entwickelte sich eine Stagnationszone am Boden des Empfängergefässes.

Ein weiterer wichtiger Aspekt in diesem Zusammenhang war der erstmals erhobene Befund, dass in der Übergangszone zwischen Zentralstrom und Separationen nor[Seite 85↓]male Wandscherbedingungen vorlagen. Hierbei könnte es sich um das erforderliche Stopsignal für die Endothelzellen handeln, die Stimulation der subendothelialen Myozyten einzustellen.

Beide Befunde unterstützen zusammenfassend die oben genannte low-shear-Theorie. Es sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich, um das Zusammenspiel von mechanischen Kräften und Endothelzellregulation aufzuklären. Darüber hinaus sind weitere Verbesserungen des Anastomosendesigns erforderlich, um die hämodynamisch ungünstige End-zu-Seit-Anastomose, welche aufgrund des nachgewiesenen distalen Flow-Splitting auch weiterhin sinnvoll ist, zu optimieren. Insbesondere ist hierbei die Minimierung der Separationszonen und der hohen Energieverluste erforderlich. Mit Hilfe der Particle Image Velocimetry lassen sich diese Designanpassungen jedoch schnell realisieren und überprüfen.


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08.06.2004