Rückert, Ralph-Ingo: Experimentelle und klinische Untersuchungen zur Optimierung der Hämodynamik in termino-lateralen Prothesenbypass-Anastomosen

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Kapitel 3. Ergebnisse

Die Ergebnisse werden entsprechend der Reihenfolge der angegebenen Methoden dargestellt. Zuerst werden die Ergebnisse der Entwicklung des hydrodynamischen Kreislaufmodells zusammengefaßt. Danach werden die Ergebnisse der in vitro Untersuchung der Hämodynamik mittels Farbdilution, FKDS, Dopplersonographie und 3D-Darstellung der FFT der Dopplerspektren beschrieben. Zuletzt werden die Ergebnisse der klinischen Anwendung der FCPP-Anastomose dargestellt.

3.1 In vitro Untersuchung der Hämodynamik termino-lateraler Anastomosen

3.1.1 Entwicklung eines hydrodynamischen Kreislaufmodells

Das zur in vitro Untersuchung der Hämodynamik in termino-lateralen Anastomosen erstellte hydrodynamische Kreislaufmodell erwies sich in folgender Hinsicht als für diesen Zweck geeignet:

  1. Die geometrische Ähnlichkeit der Anastomosenmodelle war bei einem Abbildungsmaßstab von 1:1, d.h. bei Originalgröße femorodistaler Prothesenbypass-Anastomosen durch die Herstellung der Modelle gegeben.
  2. Mittlere Flußraten waren, physiologischen Verhältnissen entsprechend, im Bereich von 50 bis 400 ml/min realisierbar.
  3. Die systolischen und diastolischen Drücke waren zwischen 100-180 mm Hg und 70-100 mm Hg wählbar.
  4. Mit dem hydrodynamischen Kreislaufsystem gelang die Nachbildung der typischen Druck- und Flußkurve im femoroinfragenualen Bereich der arteriellen Strombahn.
  5. Das Fließverhalten des Blutes wurde durch ein blutanaloges Modellfluid nachgebildet, das jedoch vollständig transparent und damit optischen Untersuchungen zugänglich war. Durch Dotierung mit korpuskulären Bestandteilen (Sephadex) war die Ultraschall-Untersuchung der strömenden Flüssigkeit möglich.

3.1.2 Methoden zur Visualisierung des Strömungsverhaltens

Alle Methoden zur Visualisierung des Strömungsverhaltens lieferten jeweils charakteristische Strömungsmuster. Das Auftreten dieser Strömungsmuster war sowohl für die einzelnen Methoden der Visualisierung als auch für die jeweilige untersuchte Anastomosenform vollständig


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reproduzierbar. Das bedeutet, daß unter identischen Bedingungen identische Strömungsmuster auftraten. Das galt sowohl für die optische Methode der Farbdilution als auch für die Methode der FKDS und der Doppler-Spektralanalyse.

Die zur weiteren Erläuterung und Dokumentation der Ergebnisse dienenden Abbildungen und Tabellen sind der besseren Übersicht wegen im Anhang (Seite 159 ff.) zusammengefaßt.

3.1.2.1 Optische Methode mittels Farbdilution

Die Visualisierung des Strömungsverhaltens mit der Farbverteilungsmethode erwies sich als sehr aussagekräftig für die Analyse von Bewegungsabläufen der Strömung im Anastomosenbereich. Mit dieser Methode wurden die Bewegungslinien von Farbteilchen erfaßt und aufgezeichnet. Die Bewegung der Farbteilchen entspricht der Bewegung der Flüssigkeitsteilchen und macht diese damit sichtbar.

Für alle gewählten Stromzeitvolumina Qgesamt von 50 ml/min bis 400 ml/min zeigten die jeweils berechneten Reynolds-Zahlen, daß die Strömung in jeder Flußsituation als laminar charakterisiert werden konnte.

Die Analyse der Farbverteilung und -bewegung im Anastomosenbereich zeigte komplexe Flußmuster, wobei die folgenden Strömungsphänomene auftraten: Stauchung der Strömung an der Außenwand der Empfängerarterie mit konsekutiver Stromteilung und Auftreten eines Punktes der Stagnation der Strömung gegenüber der distalen Bypassöffnung in der Anastomose, Ablösung der Strömung von der Gefäßwand, Wirbelbildungen und definierte Regionen mit besonders niedriger Flußgeschwindigkeit bis zu einer Strömungsumkehr mit teilweise pulsatiler Rezirkulation. Die Ausprägung der einzelnen Flußmuster war abhängig vom Stromzeitvolumen und damit der Reynolds-Zahl und von dem Verhältnis von proximalem und distalem peripherem Widerstand. Weiterhin war das Auftreten der Strömungsphänomene von der Phase des Herzzyklus abhängig. Die genannten Einflußgrößen waren für alle Anastomosenformen gültig. Es zeigte sich jedoch ein entscheidender Einfluß der geometrischen Form der termino-lateralen Anastomosen auf das Strömungsverhalten im Anastomosenbereich. Die Ergebnisse der Beobachtungen während der Experimente und der qualitativen Analyse der Videoaufzeichnungen sind exemplarisch in den Abb. 4-1 bis 4-5 (Anhang, Seite 145-149) dargestellt und werden anhand dieser Abbildungen detailliert beschrieben.

Miller collar während einer Kreislaufperiode (Abb. 4-1)

Stellvertretend für die vollständige Darstellung der Strömungsmuster in allen Anastomosenformen ist in der Abb. 4-1 (Anhang, Seite 145) die Strömung über eine Kreislaufperiode im Miller Collar


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gezeigt. Die Anastomosenform Miller Collar wurde gewählt, da diese Form in jüngster Zeit von mehreren Arbeitsgruppen favorisiert wird [33,51,165,170,204,248]. Das Verhältnis Qprox:Qdist betrug 1:1. Die jeweiligen Systolenzeitpunkte sind auf der Druckkurve markiert.

Bild 1:

Die Situation ist durch das Abfließen des aus der Vorperiode stammenden Wirbels charakterisiert. Der Wirbel befindet sich im zentralen Anastomosenbereich. Die beginnende Systole hat die Anastomose noch nicht erreicht.

Bild 2:

Der Restwirbel ist schon deutlich verkleinert, der systolische Einstrom ist zu erkennen. Am Boden der Empfängerarterie ist die Strömung für einen kurzen Zeitpunkt homogen.

Bild 3:

Zum Zeitpunkt des maximalen Flusses wird der Wirbel in proximale Richtung ausgewaschen. Einige Fluidteilchen bewegen sich im Fersenbereich der Anastomose retrograd und bilden die Basis des sich mit fortschreitender Systole ausbildenden Wirbels. Der systolische Strom hat den Boden der Empfängerarterie erreicht und beginnt sich zu teilen.

Bild 4:

Der Zentralstrom wird durch den sich weiter verstärkenden proximalen Wirbel nach distal abgedrängt. Der Stagnationspunkt am Boden wandert mit dem Systolenzeitpunkt. Auch in der SR der Anastomose beginnt sich ein kleiner Wirbel zu bilden.

Bild 5:

Der erste Wirbel im proximalen Anastomosenbereich zerfällt, wozu auch der distale Wirbel beiträgt. Deutlich ist die Stromteilung am Boden sichtbar. Der Stagnationspunkt ist zentraler lokalisiert, verglichen mit dem Zeitpunkt 4.

Bild 6:

Im proximalen Bereich bildet sich ein neuer Wirbel aus. Der Zentralstrom wird wieder nach distal gedrängt.

Bild 7:

Der Rückstrom in der FR hat die maximale Ausdehnung erreicht und kippt um.

Bild 8:

Der proximale Wirbel kollidiert mit dem distalen Wirbel. Eine Stromaufteilung des Zentralstromes ist nicht mehr erkennbar.

Bild 9:

Der proximale Wirbel wird gleichmäßig und verstärkt jetzt den Zentralstrom. Der Abfluß in distale Richtung erfolgt nicht mehr aus dem Zentralstrom.

Bild10:

Der proximale Wirbel beherrscht einen großen Raum des Anastomosenbereiches und erreicht seine maximale Ausdehnung.

Bild11:

Der proximale Wirbel beginnt zusammenzufallen. Der distale Wirbel ist kaum noch sichtbar.

Bild12:

Der proximale Wirbel verkleinert sich weiter. Der Abstrom in distale Richtung erfolgt jetzt wieder aus dem stark reduzierten Hauptstrom.


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Einfache termino-laterale Anastomose und Linton Patch im Vergleich (Abb. 4-2)

Die Strömungsverhältnisse im Composite Bypass waren nahezu vergleichbar mit den Beobachtungen in der einfachen termino-lateralen Anastomose. Aufgrund der nur wenig geänderten Geometrie entsprach dies den Erwartungen. Deshalb wurde hier auf die explizite Darstellung des Composite Bypass verzichtet. Alle Darstellungen beziehen sich auf einen einheitlichen Systolenzeitpunkt (Abfall des systolischen Flusses auf ungefähr 50% des Spitzenflusses - das entspricht etwa dem Beginn der Diastole). Die Einzelbilder 1 bis 3 der Abb. 4-2 (Anhang, Seite 146) zeigen die Strömung in der einfachen termino-lateralen Anastomose bei Variation der Stromteilung Qprox:Qdist von 1:1, 1:2 und 2:1. Analog gilt diese Variation für den in den Bildern 4 bis 6 präsentierten Linton Patch.

Bild 1:

In der termino-lateralen Anastomose ist ein deutlicher Stagnationspunkt auf dem Boden der Empfängerarterie zu erkennen. Bei einem Abstromverhältnis von 1:1 ist eine ausgeglichene Strömung zu beobachten, kleine Regionen der Strömungsablösung und nachfolgender Wirbelbildung sind in der SR und FR sichtbar.

Bild 2:

Wird das Widerstandsverhältnis so geändert, daß Qprox:Qdist = 1:2 vorliegt, ist im proximalen Anastomosenbereich ein kräftiger Wirbel zu beobachten, der erst in der späten Diastole verschwindet. Der Rückstrom im distalen Bereich ist in seiner räumlichen Ausdehnung deutlich kleiner, verglichen mit der Situation bei symmetrischer Stromteilung.

Bild 3:

Bei einem Verhältnis Qprox:Qdist von 2:1 vergrößert sich der Wirbel im distalen Anstomosenbereich, die Wirbelbildung im proximalen Bereich ist weniger stark, aber noch sichtbar. Der Stagnationspunkt wandert von distal nach proximal mit der Variation des Abstromverhältnisses von 1:2 über 1:1 bis 2:1 (dies entspricht der Bildreihenfolge 2-1-3).

Bild 4:

Die Wirbelbildung im Linton Patch ist deutlich stärker ausgeprägt als in der einfachen termino-lateralen Anastomose. Bereits bei einem Verhältnis Qprox:Qdist von 1:1 sind zu diesem Systolenzeitpunkt zwei große Wirbel im der SR und FR zu beobachten. Die injizierte Farbstoffmenge ist bei dieser Anastomosenform aufgrund des deutlich vergrößerten Raumes nicht mehr als Zentralstrom sichtbar (vgl. auch Abb. 4-3 - Taylor Patch, Anhang, Seite 147).

Bild 5:

Beim Verhältnis Qprox:Qdist = 1:2 ist der Wirbel in der SR deutlich kleiner. Der proximale Wirbel erreicht keine größere Ausdehnung in Zustromrichtung, greift dafür jedoch weiter in das Anastomosenzentrum hinein. Der nicht mit Farbe markierte Zentralstrom wird nach distal verschoben.

Bild 6:

Dagegen wird bei der Umkehr des Widerstandsverhältnisses und damit der Stromteilung der distale Wirbel beherrschend in großen Teilen des Anastomosenraumes. Der proximale Wirbel wird stärker in proximale Richtung abgedrängt und deutlich kleiner. Für den Stagnationspunkt gelten sinngemäß die Ausführungen zu Bild 3. Der transparente
Zentralstrom in den Bildern 4 bis 6 stimmt exakt mit dem deutlich sichtbaren Zentralstrom der darüberliegenden Bilder 1 bis 3 überein.


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Miller Collar und Taylor Patch im Vergleich (Abb. 4-3)

Auch in dieser Abbildung beziehen sich alle Bilder auf einen einheitlichen Systolenzeitpunkt (Abfall des systolischen Flusses auf etwa 50% des Spitzenflusses). Die Einzelbilder 1 bis 3 repräsentieren die Strömungsmuster im Miller Collar bei Variation des Verhältnisses Qprox:Qdist von 1:1, 1:2 und 2:1. Dieser Zuordnung entsprechen die Bilder 4 bis 6 für den Taylor Patch.

Bild 1:

Zu diesem Systolenzeitpunkt ist das Strömungsmuster durch den deutlichen proximalen Wirbel charakterisiert. Der Rückstrom in der SR spielt eine untergeordnete Rolle.

Bild 2:

Dieses Bild entspricht mit guter Näherung dem Bild 7 der Abb. 4-1 (Anhang, Seite 145); es entstammt aber einer anderen Kreislaufperiode mit leicht veränderter Farbverteilung. Die damit angedeuteten Schwankungen in der Strömungsvisualisierung sind den instationären Strömungen immanent. Die Wirbelbildung in der FR erreicht die maximale Ausdehnung, ein Wirbel in der SR ist nicht sichtbar (Qprox:Qdist = 1:2).

Bild 3:

Wird dagegen das Verhältnis Qprox:Qdist auf 2:1 geändert, ist im Miller Collar der proximale Wirbel stark reduziert. Der distale Wirbel ist wesentlich kräftiger.
Aus den drei Bildern ist wieder das Wandern des Stagnationspunktes mit den geänderten Abstromverhältnissen ablesbar.

Bild 4:

Im Taylor Patch reicht, wie im Linton Patch, die Farbstoffmenge ebenfalls nicht aus, um den großen Anastomosenraum zu füllen und gleichzeitig den Zentralstrom sichtbar zu machen. Zwei große Wirbel in den dafür prädestinierten Bereichen sind sichtbar.

Bild 5:

Bei der Änderung der Abstrombedingungen dominiert jetzt der Wirbel in der FR und füllt die Anastomose fast vollständig aus (Qprox:Qdist = 1:2).

Bild 8:

Hier gilt analog die Beschreibung für das Bild 3. Die Unterschiede zum Miller Collar sind dennoch gravierend und durch eine starke Inhomogenität der Strömung gekennzeichnet. In dieser Eigenschaft gleichen sich Taylor Patch und Linton Patch.

FCPP-Anastomose während einer Kreislaufperiode (Abb. 4-4)

Eine ausführliche Darstellung einer vollständigen Kreislaufperiode ist der neuen Anastomosenform FCPP gewidmet (Abb. 4-4, Anhang, Seite 148). Das Verhältnis Qprox:Qdist betrug 1:1. Die Systolenzeitpunkte sind wieder markiert worden.

Bild 1:

Zum Systolenbeginn sind Reste von Wirbeln in der SR und FR zu beobachten. Die Ausdehnung dieser Wirbel ist im Vergleich zu allen anderen Formen stark reduziert. Homogene Muster sind in beiden Abstromschenkeln zu konstatieren.


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Bild 2:

Beim systolischen Flußanstieg (die Farbfahne erreicht den Bildausschnitt) ist ein Verdrängen des Wirbels in der SR sichtbar. Der gerade noch sichtbare Zentralstrom trifft nicht auf den Scheitelpunkt des gabelförmigen Bodens auf, sondern ist distaler zu beobachten.

Bild 3:

Im Systolenmaximum sieht man die Stromteilung auf dem Boden der Empfängerarterie, der größere Anteil scheint dennoch nach distal abzufließen. Ein Stagnationspunkt wie beispielsweise im Bild 1, Abb. 4-2 (Anhang, Seite 146) oder Bild 5, Abb. 4-1 (Anhang, Seite 145), ist nicht vorhanden.

Bild 4:

Der beginnende Systolenabfall ist durch eine Verstärkung des proximalen Abstromes charakterisiert. Teile der distalen Strömung bewegen sich retrograd und bilden die Basis für den später entstehenden distalen Wirbel.

Bild 5:

Die sichtbaren Anteile des Zentralstromes treffen zu diesem Zeitpunkt exakt die Gabel und teilen sich dort. Unter dem proximalen Hauptstom sind jetzt retrograd gerichtete Flußanteile festzustellen. In der FR beginnt sich ein relativ kleiner Wirbel aufzubauen.

Bild 6:

Der Auftreffpunkt des Zentralstromes wird nach distal abgedrängt. Ursache ist die stärkere Herausbildung des proximalen Wirbels.

Bild 7:

Die im Bild 6 beschriebenen Vorgänge verstärken sich.

Bild 8:

Der Wirbel in der FR wird in seiner Ausdehnung reduziert. Als Folge tritt eine proximale Verschiebung des Zentralstromes auf.

Bild 9:

Hier ist die gleichmäßige Aufteilung der zentralen Stromanteile besonders hervorzuheben. Proximaler und distaler Wirbel sind weiter existent, haben aber in keiner Phase der Kreislaufaktion die Ausdehnung der Wirbel in den anderen Anastomosenformen erreicht.

FCPP-Anastomose und ihre modifizierten Formen im Vergleich (Abb. 4-5)

Die abschließende Abbildung 4-5 (Anhang, Seite 149) der Visualisierung mittels Farbinjektion zeigt die Strömungsmuster in der FCPP-Anastomose bei geänderten Abstromverhältnissen sowie die Auswirkungen einer Formänderung der FCPP-Anastomose bei diesen Abstrombedingungen. Die Systolenzeitpunkte sind nicht einheitlich und werden gesondert ausgewiesen.

Bild 1:

Hier ist das Strömungsmuster in der FCPP zu einem Systolenzeitpunkt zu sehen, der dem Zeitpunkt den Abbildungen 4-2 und 4-3 entspricht (etwa Diastolenbeginn, der systolische Fluß ist auf 50% abgesunken). Das Verhältnis Qprox:Qdist betrug 1:2. Der distale Ausstrom ist durch eine sehr homogene Strömung gekennzeichnet. Eine Wirbelbildung ist hier nicht zu konstatieren. In der FR ist ein großer Rückstrom mit konsekutiver Wirbelbildung vorhanden. Die Stromaufteilung des Zentralstromes erfolgt nicht gleichmäßig in proximale und distale Richtung, aber fast exakt am Scheitelpunkt der Gabel.


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Bild 2:

Bei diametralen Abflußwiderständen (Qprox:Qdist = 2:1) und einem Systolenzeitpunkt, der dem Zeitpunkt des Bildes 1 entspricht, bildet sich ein kräftiger, distaler Wirbel heraus. Im proximalen Anastomosenbereich findet sich entgegen der Erwartung ein Wirbel, der in seiner Ausdehnung fast an den proximalen Wirbel bei Qprox:Qdist = 1:1 (Bild 6, Abb. 4-4, Anhang, Seite 148) heranreicht. Auch hier erfolgt die gerade noch sichtbare, aber exakte Stromteilung auf dem Scheitelpunkt.

Bild 3:

Die Bilder 3 und 4 zeigen die Strömungen in der modifizierten Form FCPP-psdl (siehe Abschnitt 3.2.1). Eine Anpassung der geometrischen Abmessungen der FCPP, gekennzeichnet durch einen verkleinerten proximalen Schenkel, an das Abstromverhältnis Qprox:Qdist = 1:2 zeigt eine fast ideale Strömungsaufteilung in beide Abstromrichtungen zum Zeitpunkt des Systolenmaximums.

Bild 4:

Auch während der nachfolgenden Systolenzeiten bis zu dem hier demonstrierten diastolischen Zeitpunkt sind keine Unregelmäßigkeiten zu beobachten (Qprox:Qdist = 1:2).

Bild 5:

In analoger Weise zeigen die Bilder 5 und 6 die Form FCPP-plds - also die Anastomose mit kleinem distalen Schenkel. Das Abstromverhältnis Qprox:Qdist war hier 2:1, an das diese Modifikation der FCPP-Anastomose adaptiert ist. In diesem Bild ist eine homogene Strömung mit idealer Stromaufteilung zum Systolenmaximum zu verzeichnen.

Bild 6:

Die homogene Strömung ist bis weit in die Diastole nachweisbar.

Die Ergebnisse der semiquantitativen Analyse der komplexen Strömungsfelder anhand der Videosequenzen und der Standbilder für alle 8 Anastomosenformen sind in den Tabellen 4-1 bis 4-8 (Anhang, Seiten 150-157) zusammengefaßt. Hierbei wurden für jede Konstellation aus Gesamt-Stromzeitvolumen Qgesamt (50 ml/min., 100 ml/min. ... 400 ml/min.) und Aufteilung der Strömung Qprox:Qdist (1:2, 1:1, 2:1) nach einem zuvor definierten Score-System Punkte vergeben (vgl. Abschnitt 3.2.4.1).

Die Mittelwerte und Standardabweichungen der Gesamtpunktzahlen für alle Qgesamt und jeweils eine Stromteilung sind in den Abb. 4-6 bis 4-8 graphisch dargestellt.

Der Vergleich der einzelnen Anastomosenformen zeigte für alle drei Konstellationen des Verhältnisses Qprox:Qdist einen signifikant niedrigeren Score der FCPP und ihrer Modifikationen gegenüber allen anderen Anastomosen. Die einfache termino-laterale Anastomose und die geometrisch sehr ähnliche Composite graft-Anastomose unterschieden sich nicht voneinander, aber auch nicht von den „Großraum“-Anastomosen (Linton Patch, Taylor Patch und Miller Collar). Ein Einfluß der Stromteilung war nur auf die Modifikationen der FCPP nachweisbar. Die FCPP-psdl zeigte für Qprox:Qdist = 1:2 ein optimales Strömungsfeld im Anastomosenbereich anhand der 4


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beurteilten Parameter (Abb. 4-6). Diese modifizierte FCPP war daher im Mittel der Scores für alle Gesamt-Stromzeitvolumina an diese Strömungsrandbedingung (Qprox:Qdist = 1:2) tatsächlich adaptiert. Alle FCPP-Formen unterschieden sich voneinander hinsichtlich des mittleren Scores, wobei die nicht für diese Stromteilung vorgesehene Modifikation einen höheren Punktwert aufwies als die FCPP.

Abb. 4-6: Verteilung des Punkte-Scores der farboptischen Strömungsanalyse für die verschiedenen Anastomosenformen. Strömungsrandbedingungen: Qgesamt = 50 ... 400 ml/min., Qprox:Qdist = 1:2.

Bei symmetrischer Aufteilung des Gesamt-Stromzeitvolumens hatte die FCPP den niedrigsten mittleren Punktwert (Abb. 4-7). Die mittleren Scores waren jedoch für alle Anastomosenformen einschließlich der FCPP und nur mit Ausnahme der FCPP-psdl und der FCPP-plds unabhängig vom Verhältnis Qprox:Qdist.

Wenn die Aufteilung des Gesamtstromes in Qprox:Qdist = 2:1 vorlag, hatte die FCPP-plds die optimale Charakteristik des Strömungsfeldes innerhalb der Anastomosenregion (Abb. 4-8). Die an diese Flußsituation adaptierte FCPP-Form hatte den niedrigsten Score, wiederum auch gegenüber der FCPP.


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Abb. 4-7: Verteilung des Punkte-Scores der farboptischen Strömungsanalyse für die verschiedenen Anastomosenformen. Strömungsrandbedingungen: Qgesamt = 50 ... 400 ml/min., Qprox:Qdist = 1:1.

Mit zunehmender Reynolds-Zahl traten sowohl in der FR als auch in der SR der Anastomosen Wirbelzonen auf oder vergrößerten sich. In jeder Flußsituation, d. h. für alle gewählten Strömungsrandbedingungen waren jedoch die Wirbelbildungen in der FCPP-Anastomose am geringsten oder traten in dieser Anastomosenform erst bei der vergleichsweise höchsten Reynolds-Zahl auf.

Der Stagnationspunkt war für alle Anastomosenformen mit Ausnahme der FCPP lokalisierbar und bewegte sich mit zunehmender Re nach distal. Die geometrische Form der FCPP eliminiert den Punkt des Auftreffens der Strömung auf die Wand der Empfängerarterie und damit eine Zone hohen Druckes. Sie schafft statt der unphysiologischen Volumenzunahme aller anderen Anastomosen mit Querschnittsvergrößerung und damit notwendiger Flußgeschwindigkeits-abnahme in definierten Randzonen (FR, SR) die Kombination zweier termino-terminaler Anastomosen. Je nach der Flußsituation mit entsprechender Stromteilung traten aber in der FCPP noch Wirbel und Rezirkulationszonen auf (FR bzw. SR bei Stromteilung Qprox:Qdist = 1:2 bzw. 2:1). Als Vorteil der FCPP erwies sich die Möglichkeit der Anpassung ihrer Form an die entsprechende Flußsituation (Abb. 3-8, 3-9). Durch Modifikation der Gabelform wurde eine


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annähernd laminare Strömung im gesamten Anastomosenbereich mit Ausschaltung oder Minimierung der o.g. Strömungsphänomene erreicht (Abb.4-5, Tab. 4-1 bis 4-8, Anhang, Seiten 149-157).

Abb. 4-8: Verteilung des Punkte-Scores der farboptischen Strömungsanalyse für die verschiedenen Anastomosenformen. Strömungsrandbedingungen: Qgesamt = 50 ... 400 ml/min., Qprox:Qdist = 2:1.

3.1.2.2 Farbcodierte Dopplersonographie

Die FKDS lieferte eine quantitative Verteilung des Strömungsgeschwindigkeitsfeldes in der Anastomosenregion und bestätigte die Ergebnisse der farboptischen Methode. Die systematische vergleichende qualitative Analyse aller 8 Anastomosenformen für die gewählten Strömungsrandbedingungen ist in den Abb. 4-9 bis 4-20 (Anhang, Seiten 158-169) veranschaulicht.

Rezirkulationszonen und Zonen niedriger Strömungsgeschwindigkeit waren in der FKDS eindeutig abgrenzbar. Diese Strömungsmuster traten in allen Anastomosenformen, besonders im wandnahen Bereich der SR und FR auf. Sie waren jedoch, wie die Abbildungen 4-9 bis 4-20 zeigen, in der FCPP am geringsten ausgeprägt oder nicht mehr nachweisbar (modifizierte Formen der FCPP bei adäquatem Verhältnis Qprox:Qdist). Sowohl in der maximalen Systole als auch zum Beginn der Diastole waren die sonographischen Muster einer homogenen Strömung (einheitliche, vollständige


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Farbfüllung) für die FCPP am deutlichsten und nur in dieser Anastomosenform einheitlich ausgeprägt. Ein Farbumschlag rot/blau war in dieser Anastomosenform nur durch die Position des Schallkopfes und nicht durch Rezirkulation bedingt.

Das Muster der Strömungsphänomene zeigte im Vergleich aller Anastomosenformen eine unterschiedliche Verteilung. Innerhalb jeweils einer Anastomose war die Variabilität deutlich erkennbar von dem Verhältnis der Widerstände der Ausstrombahn bestimmt.

Die vergleichende quantitative Analyse der verschiedenen Anastomosenformen hatte die Auswahl von Standbildern aus Videosequenzen zur Voraussetzung. Die Interpretation dieser Bilder setzt jedoch die Kenntnis der Bewegungsabläufe voraus.

Die explorative Datenanalyse zeigte eine Normalverteilung sämtlicher Meßwerte. Die Quantifizierung des Strömungsvehaltens mittels FKDS offenbarte deutliche Unterschiede zwischen den einzelnen Anastomosenformen. Die graphische Darstellung der Ergebnisse erfolgte als Mittelwert und Standardabweichung in den Abbildungen 4-21 bis 4-26.

Abb. 4-21: Anteil der Fläche mit niedriger Flußgeschwindigkeit und/oder mit Rezirkulation an der Gesamtfläche des Medianschnittes durch die Anastomose. Maximale Systole, Qprox:Qdist = 1:2.

Der Flächenanteil mit hinsichtlich der MIH-Entstehung ungünstigen Strömungsphänomenen war abhängig von der Anastomosengeometrie, den Strömungsrandbedingungen und dem gewählten


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Zeitpunkt des Herzzyklus. Die Untersuchungen für die zwei charakteristischen Zeitpunkte der maximalen Systole und des Beginns der Diastole lieferten analoge Ergebnisse für den Vergleich aller 8 Anastomosenformen.

Die Flächenanteile der MIH-assoziierten Strömungsphänomene waren für die einzelnen Anastomosenformen zum Zeitpunkt der maximalen Sytole bis auf wenige Ausnahmen verschieden (Abb. 4-21 bis 4-23). Unabhängig von der Flußsituation waren jeweils 3 Gruppen von Anastomosenformen unterscheidbar.

Abb. 4-22: Anteil der Fläche mit niedriger Flußgeschwindigkeit und/oder mit Rezirkulation an der Gesamtfläche des Medianschnittes durch die Anastomose. Maximale Systole, Qprox:Qdist = 1:1.

Einen hochsignifikant geringeren Flächenanteil als alle anderen Anastomosenformen hatten die FCPP und deren Modifikationen. Die entsprechend der jeweiligen Flußsituation modifizierte Form wies in dieser Situation auch den geringsten Anteil an MIH-assoziierten Strömungsphänomenen auf.

Dies betraf die FCPP-psdl für das Verhältnis der distalen Stromzeitvolumina Qprox:Qdist = 1:2 (Abb. 4-21) und die FCPP-plds für das entsprechende Verhältnis Qprox:Qdist = 2:1 (Abb. 4-23).


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Abb. 4-23: Anteil der Fläche mit niedriger Flußgeschwindigkeit und/oder mit Rezirkulation an der Gesamtfläche des Medianschnittes durch die Anastomose. Maximale Systole, Qprox:Qdist = 2:1.

Tab. 4-9: Mittelwerte der Flächenanteile MIH-assoziierter Strömungsphänomene bei maximaler Systole für die verschiedenen Anastomosenformen abhängig von der Relation von Qprox und Qdist. * Für den Vergleich der Flußrandbedingungen Qprox:Qdist = 1:2 und 2:1 waren die Differenzen: p<0,001(FCPP), p=0,03 (Linton patch), n.s. (Taylor patch).

Anastomosenform

Verhältnis Qprox : Qdist

1 : 2

Differenz

1 : 1

Differenz

2 : 1

Composite graft

10,3 %

p < 0,001

12,3 %

p = 0,038

13,4 %

FCPP *

2,6 %

p = 0,007

2,3 %

p < 0,001

4,0 %

FCPP-plds

11,5 %

p < 0,001

4,8 %

p < 0,001

1,7 %

FCPP-psdl

1,7 %

p < 0,001

4,8 %

p < 0,001

14,5 %

Linton patch *

23,2 %

p < 0,001

25,6 %

n.s.

24,7 %

Miller collar

9,8 %

p = 0,007

8,6 %

p = 0,011

10,3 %

Taylor patch *

20,7 %

n.s.

20,8 %

n.s.

21,3%

Termino-lateral *

10,7 %

n.s.

10,8 %

p < 0,001

13,6%


70

Bei Qprox:Qdist = 1:1 wies die FCPP einen signifikant geringeren Flächenanteil als jede ihrer beiden Modifikationen und als jede andere Anastomosenform auf (Abb. 4-22).

Die Composite graft-, einfache termino-laterale Anastomose und die jeweils nicht an die entsprechende Flußsituation adaptierte Modifikation der FCPP sowie der Miller Collar hatten einen mittleren Anteil an MIH-assoziierten Strömungsphänomenen.

Einen hohen Flächenanteil von jeweils mehr als 20% hatten der Taylor Patch und der Linton Patch, letzterer mit dem maximalen Anteil.

Die Größe der Flächenanteile MIH-assoziierter Strömungsphänomene war für jede einzelne Anastomosenform abhängig von der Relation von Qprox und Qdist. Die Ergebnisse dieser Analyse sind für die maximale Systole gesondert in Tab. 4-9 zusammengefaßt. Die FCPP wies bei symmetrischer Aufteilung des Stromzeitvolumens die minimale Fläche MIH-assoziierter Strömungsphänomene auf, während dieser Flächenanteil für die FCPP-plds für Qprox:Qdist von 1:2 über 1:1 bis 2:1 abnahm und für die FCPP-psdl in der gleichen Reihenfolge zunahm. Letzteres Verhalten der Flächenanteile zeigten, weniger ausgeprägt, auch die Composite graft- und die einfache termino-laterale Anastomose. Der Miller Collar hatte bei symmetrischer Stromteilung den minimalen, der Linton Patch dagegen den maximalen Flächenanteil MIH-assoziierter Strömungsmuster. Im Taylor Patch war die Stromteilung ohne Einfluß auf diesen Flächenanteil.

Tab. 4-10: Mittelwerte der Flächenanteile MIH-assoziierter Strömungsphänomene zu Beginn der Diastole für die verschiedenen Anastomosenformen abhängig von der Relation von Qprox und Qdist. * Für den Vergleich der Flußrandbedingungen Qprox:Qdist = 1:2 und 2:1 waren die Differenzen: n.s. (Linton Patch, Miller Collar), p<0,001 (term.-lat. Anast.)

Anastomosenform

Verhältnis Qprox : Qdist

1 : 2

Differenz

1 : 1

Differenz

2 : 1

Composite graft

22,9 %

n.s.

24,3 %

p = 0,018

26,1 %

FCPP

6,6 %

n.s.

7,2 %

p < 0,001

11,5 %

FCPP-plds

16,4 %

p < 0,001

12,2 %

p < 0,001

9,5 %

FCPP-psdl

4,6 %

p < 0,001

11,5 %

p < 0,001

15,9 %

Linton patch *

31,2 %

p = 0,02

33,1 %

n.s.

32,0 %

Miller collar *

31,9 %

n.s.

30,5 %

p < 0,011

33,2 %

Taylor patch

30,9 %

p = 0,004

33,6 %

p < 0,001

36,6 %

Termino-lateral *

23,2 %

n.s.

23,0 %

p < 0,001

28,0 %


71

Zum Beginn der Diastole (Abb. 4-24 bis 4-26) waren die Flächenanteile MIH-assoziierter Strömungsmuster in allen Anastomosen gegenüber der maximalen Systole erhöht (p<0,001).

Abb. 4-24: Anteil der Fläche mit niedriger Flußgeschwindigkeit und/oder mit Rezirkulation an der Gesamtfläche des Medianschnittes durch die Anastomose. Beginn der Diastole, Qprox:Qdist = 1:2.

Entsprechend der abnehmenden Strömungsgeschwindgkeit in dieser Phase des Kreislaufzyklus führte vor allem eine Unterschreitung des Nachweisminimums der Flußgeschwindigkeit im wandnahen Bereich zu der Zunahme dieses MIH-assoziierten Flächenanteils, der am höchsten für den Linton Patch und den Taylor Patch, aber auch für den Miller Collar war. Der Anteil im Miller Collar unterschied sich sogar für Qprox:Qdist = 1:1 nicht mehr von demjenigen im Linton Patch oder Taylor Patch (Abb. 4-25) und für Qprox:Qdist = 2:1 nicht vom Linton Patch (Abb. 4-26).

Auch zu diesem Zeitpukt des Kreislaufzyklus war jedoch der Flächenanteil der FCPP bei Qprox:Qdist = 1:1 (Abb. 4-25), derjenige der FCPP-psdl für Qprox:Qdist = 1:2 (Abb. 4-24) und der Anteil der MIH-assoziierten Strömungsmuster in der FCPP-plds für das entsprechende Verhältnis Qprox:Qdist = 2:1 (Abb. 4-26) minimal.

Die Abhängigkeit der Flächenanteile MIH-assoziierter Strömungsphänomene von der Relation von Qprox und Qdist für den Zeitpunkt des Beginns der Diastole zeigt Tab. 4-10. Für diesen Zeitpunkt des Kreislaufzyklus findet sich ebenfalls eine Abhängigkeit der Flächenanteile MIH-assoziierter Strömungsphänomene von der Relation von Qprox und Qdist. Analog zur maximalen Systole


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nahm dieser Flächenanteil in der FCPP-plds für Qprox:Qdist von 1:2 über 1:1 bis 2:1 ab, in der FCPP-psdl dagegen zu. In mehreren Anastomosenformen (Composite graft, FCPP, Miller Collar und termino-laterale Anastomose) waren keine Unterschiede zwischen Qprox:Qdist = 1:2 und 1:1, wohl aber gegenüber der Situation mit Qprox:Qdist = 2:1 festzustellen.

Abb. 4-25: Anteil der Fläche mit niedriger Flußgeschwindigkeit und/oder mit Rezirkulation an der Gesamtfläche des Medianschnittes durch die Anastomose. Beginn der Diastole, Qprox:Qdist = 1:1.

Zusammenfassend zeigte also die quantitative Analyse der FKDS einen minimalen Anteil von Regionen mit niedriger Strömungsgeschwindigkeit oder Rezirkulation in der FCPP und deren Modifikationen im Vergleich zu allen anderen Anastomosenformen an zwei charakteristischen Zeitpunkten des Kreislaufzyklus. Das Verhältnis der Strömungsteilung in Qprox und Qdist hatte ebenfalls Einfluß auf die Verteilung von Regionen mit niedriger Strömungsgeschwindigkeit und mit Rezirkulation.


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Abb. 4-26: Anteil der Fläche mit niedriger Flußgeschwindigkeit und/oder mit Rezirkulation an der Gesamtfläche des Medianschnittes durch die Anastomose. Beginn der Diastole, Qprox:Qdist = 2:1.

3.1.2.3 Dreidimensionale Darstellung der Fast Fourier Analyse der Dopplerspektren

In der 3D-Darstellung der Amplituden-Frequenz-Spektren sind die charakteristischen Strömungsmerkmale - Systolenzeitpunkt, Geschwindigkeit und Anzahl der Blutteilchen, die sich jeweils mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegen, sowie Hin- und Rückstrom - jeweils so zu erkennen, wie in der Abb. 3-25 erläutert.

Zunächst zeigt ein Vergleich des Dopplerspektrums aus der Triplexsonographie mit der 3D- Darstellung der FFT des Dopplerspektrums den Informationsgewinn dieser Methode zur Visualisierung des wandnahen Strömungsverhaltens (Abb. 4-27, Seite 170). Beide Bilder stellen die identische Flußsituation an einem jeweils definierten Meßort in einer Anastomosenform (in diesem Falle FCPP, Meßorte 2 und 5, vgl. Abb. 3-21) dar. In der 2D-Darstellung des Dopplersignals sind die beschriebenen Amplitudenwerte als Grauwerte kodiert. Je heller der Grauwert ist, um so größer ist die Amplitude des Signals. Die optische Wahrnehmung limitiert jedoch die Erfassung der Information des Signals durch das begrenzte Auflösungsvermögen des Auges.


74

Der Informationsgewinn durch die 3D-Darstellung der FFT gegenüber dem Dopplerspektrum wird anschaulich durch zwei weitere Beobachtungen, die sich anhand der Abb. 4-27 nachvollziehen lassen. Während das Dopplerspektrum für Systole und Diastole die gleiche Amplitude zeigt, verdeutlicht die 3D-Darstellung, daß in diesem Fall die Amplitude in der Systole kleiner ist. Somit bewegen sich mehr Teilchen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bei sinkender Amplitude der Einzelfrequenzen. Aus der Darstellung des Dopplersignals geht ferner hervor, daß scheinbar in der frühdiastolischen Phase keine Partikelbewegung stattfindet. Im Vergleich mit dem 3D-Bild wird hingegen klar, daß dies keineswegs zutrifft. Den Informationsgewinn der 3D-Darstellung der FFT zeigen auch die Bilder 3 und 4 der Abb. 4-27. Beide Bilder stellen die gleiche Flußsituation an einem definierten Punkt (Meßpunkt 5) der FCPP dar. In der Systole des Dopplersignals (Bild 3) ist eine Amplitudenreduktion bei niedrigen Geschwindigkeit kaum noch wahrnehmbar. Das korrespondierende 3D-Bild verdeutlicht hingegen, daß die niedrigen Frequenzen zu diesem Zeitpunkt praktisch nicht existieren. Das Spektrum ist sehr schmalbandig, d.h. alle Teilchen bewegen sich mit ähnlicher Geschwindigkeit, gleichbedeutend mit einer homogenen Strömung.

Der Vergleich der 3D-Darstellungen der FFT der Dopplerspektren wurde für alle Anastomosenformen unter identischen Strömungsbedingungen vorgenommen.

Die Abbildungen 4-28 bis 4-34 (Anhang, Seiten 171-177 repräsentieren die simultane 3D-Darstellung der FFT der Dopplerspektren für alle 8 Anastomosenformen. Die gewählten Strömungsrandbedingungen (Qgesamt = 300 ml/min, Qprox : Qdist = 1:1) waren identisch mit denen bei der Mehrzahl der im Abschnitt 4.1.1.1 dargestellten Ergebnisse der farboptischen Methode. Lediglich bei den modifizierten Formen der FCPP-Anastomose betrug das Verhältnis Qprox:Qdist 1:2 für die FCPP-psdl (kleiner proximaler Schenkel) und 2:1 für die FCPP-plds (kleiner distaler Schenkel), entsprechend des Widerstandsverhältnisses, an das die FCPP jeweils adaptiert wurde. Eine ausführliche, vergleichende Betrachtung wurde im folgenden exemplarisch anhand dreier unterschiedlicher Meßpunkte (Meßpunkte 1, 4 und 7, vgl. Abb. 3-21) vorgenommen. Auf die ausführliche Beschreibung der übrigen vier Meßpunkte (Meßpunkte 2, 3, 5, und 6, vgl. Abb. 3-21) wurde hier verzichtet, da keine wesentlichen zusätzlichen Informationen resultieren.

3D-Darstellung der Dopplerspektren in der SR (Meßpunkt 1, Abb. 4-28, Anhang, Seite 171):

Bild 1:

In der einfachen termino-lateralen Anastomose lassen sich am Meßpunkt 1 drei verschiedene Phasen während einer Kreislaufaktion beobachten. In der Systole ist eine Vorwärtsströmung vorhanden, die aber bereits von einer Rückströmung begleitet wird. Der Rückstrom tritt zeitlich versetzt auf und enthält weniger Partikel. Mit fortschreitender Diastole kommt es zu einem kurzzeitigen Strömungsstillstand, der von einem Hinstrom mit niedrigen Geschwindigkeiten und relativ vielen Teilchen abgelöst wird und bis zur neuen Kreislaufaktion andauert. Zum Ende der Diastole sinkt die Amplitude, d. h. die Anzahl der sich bewegenden Teilchen wird geringer.


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Bild 2:

Ein qualitativ ähnliches Bild wurde beim Composite Bypass gewonnen. Auffällig sind hier die hohen Frequenzen des Rückstrom-Spektrums und die längere Phase des Stillstandes der Strömung, verglichen mit der einfachen termino-lateralen Anastomose.

Bild 3:

Im Linton Patch ist eine Stagnation der Strömung während der Diastole zu erkennen. Ein kurzer Peak kennzeichnet den Hinstrom während der Systole. Die Frequenzen sind jedoch sehr gering. Ein beinahe gleichzeitig einsetzender, durch mittlere Geschwindigkeiten und hohe Amplituden charakterisierter Rückstrom beherrscht das Strömungsbild. Der Hinstrom verschwindet schon während der Systole. Zum Ende der Diastole kommt die Strömung zum Stillstand.

Bild 4:

Im Miller Collar ist während der gesamten Kreislaufaktion eine vorwärts gerichtete Strömung nachweisbar. Während der Systole werden hohe Geschwindigkeiten erreicht (das Spektrum ist hier abgeschnitten), die aber wegen der geringen Amplitude nur für wenige Partikel zutreffen. Gleichzeitig ist ein Rückstrom mit niedrigen Geschwindigkeiten während der Systole zu beobachten.

Bild 5:

Der Taylor Patch zeigt vergleichsweise einen kompletten Stillstand der Strömung in Hinstromrichtung an diesem Meßpunkt. Ausschließlich während der Diastole ist ein kurzer, aber starker Rückstrom mit geringen bis mittleren Geschwindigkeiten zu beobachten.

Bild 6:

In der FCPP-Anastomose läßt sich ein mit dem im Miller Collar beobachteten vergleichbares Spektrum nachweisen. Dieses Spektrum läuft in Richtung der hohen Frequenzen kontinuierlich aus. Ein kleiner, durch wenige Teilchen charakterisierter Rückstrom ist ebenso vorhanden.

Bild 7:

In der durch kleine Gestaltung des proximalen Schenkels modifizierten Form der FCPP- Anastomose (FCPP-psdl) ist ein kontinuierlicher Vorwärtsstrom nachweisbar. Auch während der Systole steigen die Geschwindigkeiten nicht übermäßig an. Der gerade noch sichtbare Rückstrom korrespondiert mit den schwachen, außerhalb der Hauptströmung sichtbaren Farbfahnen der Bilder 3 und 4 aus Abb. 4-5. Das Verhältnis Qprox:Qdist betrug hier 1:2.

Bild 8:

Bei der an das umgekehrte Widerstandsverhältnis (Stromteilung Qprox:Qdist = 2:1) adaptierten Form der FCPP-Anastomose (FCPP-plds) zeigt sich ein breites, lediglich im Hinstrom nachweisbares Spektrum während der Diastole. Die Geschwindigkeiten liegen im mittleren Bereich. In der Systole ist ein schmalbandiges Spektrum mit sehr hohen Frequenzen vorhanden. Dieses Spektrum ist - wie bereits erläutert (Abschnitt 3.2.4.3) - abgeschnitten worden, um die Auflösung für die anderen Spektren nicht zu reduzieren. Die Schmalbandigkeit ist eine Besonderheit, da sich zu diesem Zeitpunkt alle Teilchen mit beinahe identischer Geschwindigkeit bewegen.


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3D-Darstellung der Dopplerspektren am Boden der Empfängerarterie (Meßpunkt 4, Abb. 4-31, Anhang, Seite 174):

Für die Interpretation der 3D-Darstellungen der FFT der Dopplerspektren am Boden der Empfägerarterie, gegenüber des Eintrittes des Bypass in die Anastomose, gilt folgende Vereinbarung: Da die Achse zur Winkelkorrektur der Einschallrichtung parallel zur Bodenbegrenzung der Anastomose gewählt wurde, sind an dieser Meßposition die Strömungsanteile in distale Richtung als Hinstrom und dementsprechend die Anteile in proximaler Richtung als Rückstrom definiert worden.

Bild 1:

In der einfachen termino-lateralen Anastomose ist ein breites Spektrum in Hinstromrichtung zu erkennen. Während der Systole werden hohe Geschwindigkeiten erreicht, wobei gleichzeitig auch mittlere bis niedrige Geschwindigkeiten auftreten. Ein Rückstrom ist jedoch auch zu beobachten, wobei die Anzahl der Teilchen und deren Geschwindigkeit deutlich kleiner als in Hinstromrichtung sind.

Bild 2:

Auch im Meßpunkt 4 ergibt sich beim Composite Bypass wieder ein qualitativ ähnliches Spektrum im Vergleich zur einfachen termino-lateralen Anastomose. Die Geschwindigkeiten während der Systole sind jedoch größer und es ist eine Frequenzlücke bei den niedrigen Frequenzen registriert worden. Das Spektrum tendiert zur Schmalbandigkeit (vgl. Erläuterungen zum Bild 8 der Abb. 4-28, Anhang, Seite 171). Rückstromanteile lassen sich kaum nachweisen.

Bild 3:

Das Spektrum des Linton Patch offenbart dagegen ein Fehlen der hohen Frequenzen in der Systole. Der Fluß in Hinstromrichtung ist für die gesamte Dauer vorhanden. Die Rückstromanteile sind von untergeordneter Bedeutung. Die durchgehend niedrigen nachgewiesenen Frequenzen weisen auf das exakte Erfassen der Strömungsstagnation hin.

Bild 4:

Im Miller Collar ist der Hinstrom nicht kontinuierlich. Offenbar ist das Wandern des Stagnationspunktes hier deutlich erfaßt worden. Das Auftreten eines starken Rückstromes mit sehr hohen Geschwindigkeiten unterstützt diese Annahme.

Bild 5:

Das Spektrum im Taylor Patch ähnelt wieder sehr stark demjenigen im Linton Patch. Auch hier ist ein schwacher Rückstrom zu konstatieren.

Bild 6:

In der FCPP ist, ebenso wie im Composite Bypass, die Tendenz zur Schmalbandigkeit während der Systole auffällig. Der Rückstrom ist auch hier von geringer Bedeutung und zeigt offenbar die Variation des Auftreffpunktes des Zentralstromes (siehe Bemerkungen zur Abb. 4-4, Anhang, Seite 148).


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Bild 7:

Für beide Modifikationen der FCPP-Anastomose (und damit auch für Bild 8 gültig) ist die Schmalbandigkeit des Spektrums, also das Fehlen niedriger Frequenzen während der Systole, charakteristisch. Es sind wiederum keine Rückstromanteile feststellbar.

3D-Darstellung der Dopplerspektren in der FR (Meßpunkt 7, Abb. 4-34, Anhang, Seite 177):

Bild 1:

In der einfachen termino-lateralen Anastomose ist am Meßpunkt 7 während der Diastole ein kräftiger Vorwärtsstrom mit einer großen Anzahl beteiligter Teilchen nachweisbar. In der Systole ist das Spektrum sehr schmalbandig bei deutlich sinkender Amplitude. Der Rückstrom ist sehr gering.

Bild 2:

Auch am Meßpunkt 7 ist eine qualitative Übereinstimmung der 3D-Darstellungen der Spektren des Composite Bypass und der einfachen termino-lateralen Anastomose vorhanden. Die Amplituden während der Diastole sind jedoch geringer und durch eine Verbreiterung des Spektrums gekennzeichnet. Zum Ende der Diastole werden mittlere Geschwindigleiten erreicht.

Bild 3:

Eine Dreiteilung des Spektrums - ähnlich der im Bild 1, Abb. 4-28 (Anhang, Seite 171) - ist für den Linton Patch erkennbar. Ein kräftiger Peak charakterisiert den Hinstrom während der Systole. Die Frequenzen erreichen mittlere Werte. Der ebenso kräftige Rückstrom überlappt den Hinstrom, um dann rasch wieder zu verschwinden. Es schließt sich ein in Frequenz und Amplitude geringer Hinstrom an, der bis zum Ende der Diastole andauert.

Bild 4:

Die Beschreibung des Bildes 3 gilt sinngemäß für die 3D-Darstellung der FFT der Dopplerspektren am Meßpunkt 7 sowohl des Miller Collar als auch des Taylor Patch (Bild 5).

Bild 6:

In der FCPP-Anastomose ist wiederum ein Spektrum mit hohen systolischen Geschwindigkeiten und einer Lücke im Bereich der niedrigen Geschwindigkeiten zu finden. Ein kleiner Rückstrom ist ebenfalls nachweisbar.

Bild 7:

In der FCPP-psdl-Anastomose ist wärend der Systole ein Vorwärtsstrom mit hohen Geschwindigkeiten zu sehen. Das Spektrum ist jedoch nicht schmalbandig, d.h. auch mittlere Geschwindigkeiten sind im kleinen proximalen Schenkel nachweisbar. Es existieren keine Strömungsanteile in Rückstromichtung.

Bild 8:

Die an das gegenüber Bild 7 umgekehrte Verhältnis der Strömungswiderstände in proximaler und distaler Richtung adaptierte Form der FCPP-Anastomose (FCPP-plds) zeigt ein im Vergleich mit Bild 7 sehr ähnliches Bild. Auch hier korrespondiert der gerade noch erkennbare Rückstrom mit der schwachen, außerhalb der Hauptströmung sichtbaren Farbfahne des Bildes 5 aus Abb. 4-5 (Anhang, Seite 149).


78

Zusammenfassend zeigte der Vergleich der 3D-Darstellungen der FFT der Dopplerspektren korrespondierender Meßpunkte in den Randzonen der Anastomosen (FR und SR und nahe der Empfängerarterienwand gegenüber dem Bypass) niedrige Frequenzen und damit Flußgeschwindigkeiten und partiell eine Strömungsumkehr nahezu konstant in der FR und SR bei allen Anastomosenformen außer der FCPP und deren Modifikationen. Bei diesen neuen Anastomosenformen waren in der Systole an allen Meßpunkten, insbesondere in der FR und SR, Anteile hoher Frequenzen mit hoher Amplitude vorhanden.

Insgesamt ließen sich durch die qualitative Analyse der 3D-Darstellungen der FFT der Dopplerspektren Strömungsmuster in den wandnahen Regionen der Anastomosen nachweisen, die weitestgehend analog denen sind, die mit der farboptischen Methode (vgl. Abschnitt 4.1.2.1) und der FKDS (vgl. Abschnitt 4.1.2.2) darstellbar waren.

3.2 Prospektive klinische Studie zur Anwendung der FCPP-Anastomose

3.2.1 Epidemiologische Daten

Im Zeitraum vom 01.06.1992 bis 31.07.1998 wurden insgesamt 129 Patienten in die Studie eingeschlossen, bei denen 135 femoroinfragenuale und femorocrurale ePTFE-Bypassoperationen mit distaler FCPP-Anastomose vorgenommen wurden. Sechs Patienten erhielten jeweils im Verlauf einen zweiten Bypass, in 4 Fällen wegen definitivem Verschluß des ersten Bypass und in 2 weiteren Fällen wegen einer Protheseninfektion. Unter den Patienten waren 89 Männer und 40 Frauen (entsprechend einem Verhältnis männlich:weiblich von 2,2:1) mit einem durchschittlichen Alter von 65,2±10,0 Jahren. Die epidemiologischen Daten der Patienten hinsichtlich Risikofaktoren zum Zeitpunkt der Operation sind in Tab. 4-11 zusammengefaßt.

Die Operationsindikation bildete bei 65 Patienten (48,1%) ein klinisches Stadium III (Ruheschmerz) und bei 70 Patienten (51,9%) ein klinischen Stadium IV (Gangrän) der pAVK. An 95 Extremitäten (70,4%) war zuvor mindestens eine infrainguinale Revaskularisation erfolgt, die zum Zeitpunkt der Operation einen Bypassverschluß aufwies, so daß in diesen Fällen sekundäre, in den übrigen 40 Fällen primäre Operationen vorgenommen wurden.


79

Tab. 4-11: Verteilung der epidemiologischen Daten hinsichtlich des Risikoprofils bei 129 Patienten zum Zeitpunkt der Operation.

Diagnose

Anzahl (Häufigkeit)

Diabetes mellitus

57 (44,2%)

Arterielle Hypertonie

93 (72,1%)

Z.n. Myokardinfarkt

29 (22,5%)

Raucher-Anamnese

82 (63,6%)

Chronische Niereninsuffizienz mit Hämodialysepflicht

12 (9,3%)

Die Ausgangsbedingungen für die Bypassimplantation waren durch die in Tab. 4-12 zusammengefaßten Verhälnisse des peripheren arteriellen Abstroms (run-off) gekennzeichnet.

Tab. 4-12: Ausgangsbedingungen der Revaskularisation hinsichtlich des peripheren arteriellen Abstroms bei 135 Extremitäten zum Zeitpunkt der Operation.

Kriterium

Anzahl (Häufigkeit)

Offenheit cruraler Arterien

 

0-Gefäß-run-off

19 (14,1%)

1-Gefäß-run-off

38 (28,1%)

2- oder 3-Gefäß-run-off

78 (57,8%)

Intaktheit der Fußbogenarterien

 

Verschluß

24 (17,8%)

Inkomplett

71 (52,6%)

Komplett

40 (29,6%)

Der run-off bezeichnet hierbei die Anzahl der in ihrer Kontinuität vollständig erhaltenen Unterschenkelarterien. Ein 0-Gefäß-run-off bedeutet somit, daß keine in ganzer Länge offene Unterschenkelarterie vorhanden ist. Die genaue Verteilung der Empfängerarterien zeigt Tab. 4-13.


80

Tab. 4-13: Verteilung der Empfängerarterien bei 135 ePTFE-Prothesenbypass-Rekonstruktionen mit distaler FCPP-Anastomose.

Empfängerarterie

Anzahl der Revaskularisationen n (%)

A.poplitea Segment III/Tr. tibiofibularis

21 (15,6%)

A.tibialis anterior

46 (34,1%)

A.tibialis posterior

52 (38,5%)

A.fibularis

16 (11,8%)

Abb. 4-25 a-d: Beispiele für Revaskularisationen der A. poplitea im Segment III (a), der A. tibialis anterior (b), der A. fibularis (c) und der A. tibialis posterior (d) mittels FCPP. Bei (b) wurde eine asymmetrische, als FCPP-psdl konfigurierte, an einen proximal stark erhöhten Abstromwiderstand adaptierte Form der FCPP implantiert. Die DSA erfolgte jeweils 14 (a), 22 (b), 48 (c) und 60 (d) Monate postoperativ.

Die Abbildungen 4-35 a-d zeigen Beispiele von postoperativen Kontrolluntersuchungen mittels intraarterieller DSA.

3.2.2 Offenheitsraten der Bypass-Rekonstruktionen und Extremitätenerhalt

Der Zeitraum der Nachbeobachtung betrug zwischen 6 und 72 Monaten (median 45 Monate). Hauptzielkriterien der prospektiven Studie zur Anwendung der FCPP-Anastomose waren die Offenheitsraten (POR und SOR) der ePTFE-Bypass-Rekonstruktionen und der Extremitätenerhalt.


81

Die Frühverschlußrate, d.h. der Anteil von Rekonstruktionen, die binnen 30 Tagen erstmals verschlossen waren, betrug 20,0% (n=27 Bypasse). Eine Thrombektomie war in 22 Fällen erfolgreich, so daß ein definitiver Frühverschluß bei 5 Patienten (3,7%) resultierte. Der Frühverschluß hatte in 3 Fällen eine Extremitätenamputation zur Folge. Innerhalb des ersten postoperativen Jahres ereigneten sich 20 weitere Bypassverschlüsse, die alle durch Thrombektomie beseitigt werden konnten. Eine Thrombektomie war während des gesamten Verlaufes in 58 Fällen, mitunter mehrfach, erforderlich. Die Funktionsdauer von 43 Bypass-Rekonstruktionen wurde dadurch verlängert, 11 Bypasses blieben definitiv, d.h. bis zum Ende des Beobachtungszeitraumes, offen.

Abb. 4-36: Primäre Offenheitsrate der 135 femoroinfragenualen und -cruralen ePTFE-Prothesenbypass-Rekonstruktionen mit distaler FCPP-Anastomose bei 129 Patienten in den klinischen Stadien III und IV der paVK. Die unterbrochene Linie veranschaulicht die simultane Schätzung des 95%-Konfidenzintervalls.

Die POR und SOR der Bypass-Rekonstruktionen unter Verwendung der FCPP-Anastomose sind nach Kaplan/Meier [115] in den Abb. 4-36 und 4-37 dargestellt. Die kumulativen 1-, 2-, 3-, 4-, und 5-Jahres-POR und -SOR betrugen jeweils 63,0%, 44,9%, 35,7%, 33,1% und 27,6% bzw. 74,5%, 55,2%, 44,8%, 43,0% und 37,6%. Eine vollständige Datenangabe findet sich im Anhang (Tab. 4-14 und 4-15, Anhang, Seite 178 ff.). Durch die unterbrochene Linie erfolgt die simultane Darstellung des 95%-Konfidenzintervalls für die Kaplan-Meier-Kurve (Abb.4-36, 4-37). Der Wert


82

der Standardabweichung lag erst bei einem Beobachtungsintervall von mehr als 67 Monaten oberhalb 10%.

Abb. 4-37: Sekundäre Offenheitsrate der 135 femoroinfragenualen und -cruralen ePTFE-Prothesenbypass-Rekonstruktionen mit distaler FCPP-Anastomose bei 129 Patienten in den klinischen Stadien III und IV der paVK. Die unterbrochene Linie veranschaulicht die simultane Schätzung des 95%-Konfidenzintervalls.

Werden die SOR für die verschiedenen Empfängerarterien getrennt dargestellt, wobei eine Gruppeneinteilung entsprechend der distalen Anastomose mit der A. poplitea in deren Segment III oder mit dem Tr. tibiofibularis, der A. tibialis anterior, der A. tibialis posterior und der A. fibularis erfolgt, ergibt sich die Darstellung der Abb. 4-38. Es bestand kein signifikanter Unterschied der SOR zwischen den einzelnen Gruppen (Log Rank Test 0,60; Breslow Test 0,79; und Tarone-Ware Test 0,71). Die SOR wurde daher nicht durch die Wahl der Empfängerarterie beeinflußt.


83

Abb. 4-38 Sekundäre Offenheitsrate der femoroinfragenualen und -cruralen ePTFE-Prothesenbypass-Rekonstruktionen mit distaler FCPP-Anastomose. Getrennte Darstellung für die jeweils gewählte Empfängerarterie.

Die kumulativen 1-, 3-, und 5-Jahres-Wahrscheinlichkeiten für den Erhalt der Extremität betrugen jeweils 86,8%, 79,2% und 77,5%. Die Ergebnisse der Kaplan-Meier-Analyse sind in Abb. 4-39 veranschaulicht. Eine vollständige Datenangabe zum Extremitätenerhalt findet sich in Tab. 4-16 (Anhang, Seite 182 ff.).


84

Abb. 4-39: Kumulative Wahrscheinlichkeit für den Extremitätenerhalt nach 135 femoroinfragenualen und -cruralen ePTFE-Prothesenbypass-Rekonstruktionen mit distaler FCPP-Anastomose bei 129 Patienten in den klinischen Stadien III und IV der PaVK. Die unterbrochene Linie veranschaulicht die simultane Schätzung des 95%-Konfidenzintervalls.

3.2.3 Überlebensrate der Patienten

Es traten im perioperativen und frühpostoperativen Verlauf bis zum 30. postoperativen Tag keine Todesfälle auf. Die kumulative 1-, 3-, und 5-Jahres-Überlebenswahrscheinlichkeit betrug jeweils 87,6%, 76,3% und 67,8% (Abb. 4-40). Eine vollständige Datenangabe zum Überleben der Patienten enthält Tab. 4-17 (Anhang, Seite 185 ff.).


85

Abb. 4-40: Kumulative Überlebenswahrscheinlichkeit der 129 Patienten nach femoroinfragenualer und -cruraler ePTFE-Prothesenbypass-Rekonstruktion mit distaler FCPP-Anastomose. Die unterbrochene Linie veranschaulicht die simultane Schätzung des 95%-Konfidenzintervalls.

3.2.4 Besonderheiten des klinischen Verlaufes

Eine Protheseninfektion trat bei insgesamt 7 Patienten auf. Das entsprach einer Häufigkeit von 5,2%. Die Prothesenexplantation war in 5 Fällen indiziert und erfolgte jeweils 1, 6, 9, 14 und 36 Monate postoperativ. In 3 Fällen war nach Explantation der Prothese eine Extremitätenamputation erforderlich, davon eine Oberschenkel- und zwei Unterschenkelamputationen. Bei zwei Patienten erfolgte nach Explantation der Prothese zu einem späteren Zeitpunkt erneut die Anlage eines femorocruralen ePTFE-Prothesenbypass. Bei einem dieser beiden Patienten war die Infektion der Prothese durch eine Wundinfektion nach erfolgreicher Thrombektomie 36 Monate nach Implantation des femorocruralen Bypass zur A. tibialis posterior aufgetreten. Der offene Bypass mußte in toto entfernt werden. Nach Abschluß der Sekundärheilung wurde 3 Monate später wegen schwerer Ruheschmerzsymptomatik die Anlage eines zweiten femorocruralen Bypass zur A. tibialis anterior vorgenommen, die mittels FKDS, in Diskrepanz zur DSA, als anschlußfähig für einen Bypass beurteilt wurde. Zum Abschluß des Beobachtungszeitraumes war der Bypass offen und der Patient befand sich im Stadium IIa der paVK. Bei der anderen Patientin wurde ebenfalls ein Bypasswechsel, in diesem Fall von der A. fibularis zur A. tibialis posterior wegen initialer


86

Wunddehiszenz mit konsekutiver Protheseninfektion vorgenommen, obwohl der infizierte Bypass auch hier nicht verschlossen war. Die SOR des zweiten Bypass betrug 32 Monate. Bei zwei Patienten konnte die Protheseninfektion unter konservativer Therapie beherrscht und eine Extremitätenamputation trotz Prothesenverschluß vermieden werden.

Eine Perigraft-Reaktion, die bei heterologem Gefäßersatz, besonders mit ePTFE in Einzelfällen bekannte Ansammlung einer nicht-infizierten, eiweißhaltigen Flüssigkeit um die Prothese, trat in zwei Fällen (1,4%) auf. In beiden Fällen wurde die offene Prothese unter Belassen der Anastomosen gewechselt. Es wurde jeweils eine zuvor außen mit Fibrinkleber vorbehandelte ePTFE-Prothese implantiert. In beiden Fällen trat danach keine Perigraft-Reaktion mehr auf.


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