Studienschwerpunkte

Forschungsschwerpunkte der Herzchirurgie

Hämodynamik der Aortenklappe

Seit Jahrzehnten gehören der Ersatz und die Reperatur der Aortenklappe neben der Koronarchirurgie zu den am häufigsten vorgenommen Eingriffen in der Herzchirurgie und sind somit von enormer klinischer Relevanz. Etwa 30.000 der 100.000 jährlich in Deutschland vorgenommen herzchirurgischen Eingriffe entfallen auf die Klappenchirurgie. In 2013 sind alleine 11.887 isolierte Aortenklappeneingriffe und 1.420 Aortenklappeneingriffe in Kombination mit einem Mitralklappeneingriff vorgenommen worden.

Die Entwicklung im Bereich des Aortenklappenersatzes der letzten 5 Jahrzehnte hat über die ersten Kugel/Käfig-Prothesen zu modernen Carbon-Doppelflügelklappen geführt, während sich im biologischen Bereich gestentete Kappen aus Rinderperikard oder nativen Cuspen vom Schwein durchgesetzt haben. Daneben bestehen Indikationen für gerüstfreie biologische Klappen, Homografts und Autografts. In jüngerer Zeit hat sich eien klinisch außerordentlich bedeutsame Entwicklung hin zum kathetergestützten biologischen Klappenersatz, der TAVI vollzogen. Gegenwärtig werden in Deutschland laut dem Register der Deutschen Gesellschaft für Thorax-, Herz- und Gefäßchirugie annähernd 40% der isolierten Aortenklappen in dieser Weise implantiert. Bei entsprechender Indikationsstellung kann hier ein konventioneller Eingriff vermieden werden, der Eingriff ist jedoch nur bestimmten Risikogruppen vorbehalten.

Im Zuge dieser Entwicklung wurde aber auch die Invasivität des konventionellen Klappenersatzes für die Patienten, die für ein TAVI Verfahren nicht in Frage kommen, weiter reduziert. Zum Einsatz kommen jetzt invasivitäts-reduzierte Zugänge, wie partielle Sternotomien oder Mini-Thorakotomien, aber auch sogenannte nathfreie Klappen, die in wesentlich kürzerer Zeit implantiert werden können.

Trotz der fraglos außergewöhnlichen Fortschritte im Hinblick auf die Klappenprothese selbst, aber auch die Invasivität des Eingriffs besteht dennoch viel Raum für weitere Verbesserungen. Neben der Frage der Verträglichkeit der dauerhaften Antikoagulation von mechanischen Klappen aber auch der, trotz aller Fortschritte, bedauerlich frühen Degenerationsneigung von Bioprothesen ist die Klappenhydraulik und die damit verbundenen Auswirkungen auf die Hämodynamik ein wichtiges Feld, in dem Verbesserungen des Verhaltens der Klappen notwendig sind. Seit 11 Jahren wird am Standort Bernau ein Hämodynamiklabor betrieben, in dem die Hydraulik von mechanischen und biologischen Klappen analysiert wird.

Etliche Publikationen mit ganz wesentlichen Erkenntnissen sind seither entstanden. Von großem Interesse aktuell ist das Verhalten von TAVIKlappen nach ihrer Freisetzung im nativen Klappenring aber auch nach Implantation in eine degenerierte, konventionell implantierte Aortenklappe, der sogenannten Valve in Valve (ViV) Technik. Wir konnten in unseren Forschungsarbeiten zeigen, dass bei der ViV Technik der Größenkongruenz der verwendeten TAVI Klappe zur konventionellen Klappe, aber auch der Orientierung der Klappen zueinander eine große Bedeutung zukommt. Gegenwärtig analysieren wir das hydraulische Verhalten verschiedener nahtfreier Klappen auch im Hinblick auf die verwendeten Implantationstechniken.

Neben den akuten hydraulischen Effekten beschäftigen wir uns auch mit dem funktionellen Langzeitverhalten von mechanischen und biologischen Klappen. Ein besonderes Augenmerk kommt dabei der Langzeitprognose der TAVI zu, deren Cuspen bedingt durch das für die kathetergestützte Vorbringung notwendige Falten (Crimping) einen strukturellen Initialschaden erleiden, der zu Auswirkungen auf das Degenerationsverhalten führen kann. In chronischen Kreislaufmodellen untersuchen wir diese Auswirkungen sowohl funktionell als auch ultrastrukturell. Geplant ist der Aufbau eines eigenen Tissue Engineering Labors, in dem Klappenmatrizes mit autologen oder homologen menschlichen Zellen besiedelt werden. Nach dieser Besiedlungsphase und deren morphologischen Analyse müssen auch bei diesen Klappen hydraulische Untersuchungen erfolgen zur Verifizierung der einwandfreien und nachhaltigen Funktion, des Öffnungs- und Schließverhaltens der Cuspen und der Scherkraftresistenz.

Neben dem Ersatz der Aortenklapppe wird seit vielen Jahren bei Aortenklappeninsuffizienz und morphologisch intakten Cuspen eine Rekonstruktion der Klappe durchgeführt. Die klinischen Ergebnisse sind überwiegend gut, jedoch sind die operativen Kriterien hinsichtlich der Vorhersehbarkeit einer suffizienten Rekonstruktion bisher nicht ausreichend evaluiert. In einer klinischen und experimentellen Studie sollen Parameter  erarbeitet werden, die es erlauben, intraoperativ mit hinreichender Genauigkeit abzuschätzen, inwieweit eine Rekonstruktion sinnvoll ist.

Ein weiteres Projekt ist die hämodynamische Evaluation und die Überprüfung der Langzeit- Funktionalität einer selbstentwickelten, bereits patentierten (Deutsches Patent: 10 2008 012 438.9- 55; mechanische Klappe für endovaskuläre Implantation) nicht-biologischen Aortenklappe, die zusammenfaltbar ist und damit kathetergestützt implantiert werden kann. Hier werden Untersuchungen zum Ausmaß der Faltbarkeit, zur Vorbringung und zur Freisetzung erfolgen aber auch Untersuchungen zum akuten und chronischen hydraulischen Verhalten und eventueller Degeneration.

Hämostaseologie

Seit Jahren arbeitet unsere Arbeitsgruppe an hämostaseologischen Fragestellungen. Aktuell beschäftigen wir uns in Studien mit dem Einsatz moderner Thrombinantagonisten in der Sekundärprävention nach Koronarrevaskularisation, aber auch mit den Auswirkungen der dualen Plättchenaggregation auf perioperative Parameter, wie den Blut- und Blutprodukteverbrauch und dadurch entstehende Morbiditäten. Wir konnten bereits vor einigen Jahren zeigen, dass durch den Einsatz eines Point of Care (POCT) Monitoring Blut- und Gerinnungsprodukte zielorientierter verabreicht werden können und damit sowohl der Verbrauch als auch die Kosten deutlich zu senken sind.

Die technische Weiterentwicklung des POCT Monitoring war jetzt Anlass für eine Studie zur Erfassung der tatsächlichen individuellen Wirkung von Plättchenaggregationshemmern (PAH). Die einwandfreie Detektion von sogenannten Respondern bzw. Non-Respondern für PAH kann auch hier zu einem zielgerichteten perioperativen Gerinnungsmanagement führen.

Extrakorporale Zirkulation

Die moderne Herzchirurgie ist ohne die bahnbrechende klinische Einführung der Herz-Lungen-Maschine in den 50er Jahren undenkbar. Ein wenig im Schatten der chirurgischen Entwicklung in der Koronarrevaskularisation, des Klappenersatzes sowie der Rekonstruktion, der Aortenchirurgie und der Transplantation hat sich aber die extrakorporale Zirkulation (ECC) ebenfalls stetig weiterentwickelt. Aus dem Hintergrund trat sie mit der Entwicklung künstlicher Unterstützungssysteme in den späten 60er Jahren, die in letzter Konsequenz zu den heutigen uniund biventrikulären Unterstützungspumpen geführt hat.

Gleichzeitig wurden auch die einzelnen Komponenten der Herz-Lungen-Maschine weiterentwickelt, um den letztlich schädigenden Einfluss der extrakorporalen Zirkulation auf die Komponenten des Blutes und die Organe zu minimieren. Im Zuge dieser Entwicklung wurden die Komponenten soweit verkleinert, dass minimierter Systeme zur klinischen Anwendung gebracht werden konnten, die die Schädigung der korpuskulären Elemente des Blutes aber auch die inflammatorische Antwort deutlich zu reduzieren vermochten.

In mehreren Studien konnten wir Vor- und Nachteile minimierte Systeme aufzeigen und klinische Standards für die aktuell angewendete extrakorporale Zirkulation erarbeiten. Gegenwärtig untersuchen wir die Möglichkeiten einer weiteren Verbesserung der Verträglichkeit der ECC auch bei langen Unterstützungszeiten durch beschichtete Systeme und ein optimiertes Gerinnungsmanagement auch unter Zuhilfenahme von POCT Monitoring.

Forschungskonzepte im Rahmen des Forschungsschwerpunktes der MHB „Medizin des Alterns“

Extrakorporale Zirkulation (ECC) in der Onkologie

Unsere Expertise mit den verschiedensten ECC Verfahren wird Anlass für ein Forschungsprojekt im Rahmen des Forschungsschwerpunktes der MHB sein. Aktuell werden bei onkologischen Fragestellungen selektive extrakorporale Perfusionsverfahren für den gezielten und damit nebenwirkungsarmen Einsatz von zytostatischen Substanzen evaluiert. Zusammen mit Partnern aus Brandenburg werden Studien für den zielgerichteten Einsatz der ECC hinsichtlich des Applikationsweges aber auch der Auswahl der eingesetzten Komponenten geplant. Die Behandlungsergebnisse werden nach und nach in das umfangreiche Krebsregister Brandenburgs einfließen und die Versorgungsforschung unterstützen.

Herzinsuffizienz – Künstliche Unterstützungssysteme

Einen bedeutsamen Forschungsschwerpunkt in Bernau wird in Kooperation mit dem kardiologischen Partner die Behandlung der Herzinsuffizienz einnehmen, für die wir seit einigen Jahren eine Spezialermächtigungsambulanz nach §116b SGB V betreiben. Dieses Projekt weist ebenfalls große Schnittmengen mit dem Forschungsschwerpunkt der MHB auf. Weiterführende Vernetzung und Kooperationen mit externen Partnern in Brandenburg sind zu erwarten. Von Seiten der Herzchirurgie gilt es, das bereits vorhandene Stufenkonzept der Behandlung der schweren Herzinsuffizienz von unserer Seite durch konventionelle chirurgische Verfahren zur Durchblutungsförderung, zur Ventrikelmodellierung und dem Einsatz verschiedener künstlicher Unterstützungssysteme temporär aber auch als Dauertherapie (destination therapy) weiterzuentwickeln. Dies ist insbesondere im Lichte der zunehmenden Knappheit an geeigneten Spenderherzen von großer Bedeutung.

Neurokognitive Störungen nach Herzoperationen

Der demographische Wandel hat dazu geführt, dass mittlerweile annähernd 14% der herzchirurgischen Patienten über 80 Jahre alt sind. Die hohen Co-Morbiditäten dieser Altersgruppe in Verbindung mit präexistenten zerebralen Funktionsstörungen haben dazu geführt, dass postoperative neurokognitive Störungen, wie Durchgangssyndrome oder Delirium qualitativ und quantitativ deutlich zunehmen. Unsere Erfahrungen mit einem eigenen DFG-Projekt zur perioperativen psychologischen und seelsorgerlichen Begleitung und Betreuung von herzchirurgischen Patienten im Hinblick auf die Angstbewältigung (AL-562/4-1) ermöglicht uns jetzt in einer geplanten Studie die psychischen und physischen Risikofaktoren für das postoperative Delirium zu erfassen, das Ausmaß zu quantifizieren und gegebenenfalls auch geeignete therapeutische Maßnahmen zu entwickeln.

Diese Studie hat großes Potential für eine Vernetzung mit der Psychosomatik der Ruppiner Klinken und kann im Weiteren einen Nukleus für Folgestudien auch bei nicht-herzchirurgischen Patienten und damit eine weitergefächerte Vernetzung mit anderen Klinken in Brandenburg im Sinne der Versorgungsforschung im Rahmen des Forschungsschwerpunktes der MHB generieren.

Behandlung chronischer Wunden

Aufgrund der Größe des Eingriffs, der Co-Morbiditäten der Patienten und der für die Koronarrevaskularisation in Kauf zu nehmenden Durchblutungsminderungen der Thoraxwand nach IMA-Präparation aber auch des Beines im Gefolge der Venenentnahme kommt es trotz sorgfältiger operative Technik in etwa 8% aller Patienten zu postoperativen Wundheilungsstörungen, die einen nicht unerheblichen Raum in der postoperativen Behandlung herzchirurgische Patienten einnehmen. Die langjährige Notwendigkeit der Auseinandersetzung mit diesen Problemen hat zu einer ganz erheblichen Expertise im Umgang mit langwierigen Wundheilungsstörungen geführt, die nunmehr von uns auch seit einiger Zeit ganz generell für Patienten mit chronischen Wunden genutzt wird. Wir behandeln seit einiger Zeit zunehmend auch Diabetiker mit Ulcera und Gangränen im Hinblick auf den Erhalt der betroffenen Extremität aber auch Patienten mit fortgeschrittenen Dekubitalulzera. Zum Einsatz kommen Vakuumverfahren, die Applikation von autologem plättchenreichen Plasma
sowie Spalthautdeckungen.

Dies wird flankiert von geeigneten gefäßinterventionellen Maßnahmen durch unseren kardiologischen Partner und operativen Verfahren mit unserer eigenen gefäßchirurgischen Expertise. Weiterführende plastische Versorgungen führen wir mit Brandenburger Partnern durch. Die Behandlung chronischer Wunden des Diabetikers stellt somit eine interessante interdisziplinäre Querschnittsaktivität unter Einbindung der Chirurgie, der Angiologie, der Inneren Medizin-Diabetologie und der Plastischen Chirurgie im Sinne der Versorgungsforschung dar, in die viele Kliniken Brandenburgs integriert werden können. Der Aufbau eines Wundregisters wäre diesbezüglich ein Schritt in eine flächendeckende Qualitätssicherung der Behandlung von Problemwunden, z. B. auch von Dekubitalgeschwüren von Pflegeheimbewohnern.

 
 
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