Extrakorporale Zirkulation Heute

127 Pages·1991·2.76 MB·German

by  D. Singer, Prof. Dr. med. G. Hellige (auth.), PD Dr. C. J. Preuße, Prof. Dr. H. D. Schulte (eds.)

Extrakorporale Zirkulation - Heute
c.
J. PreuBe, R.D. Schulte (Hrsg.)
Extrakorporale Zirkulation
Heute
~
Steinkopff Verlag Darmstadt
Die Herausgeber:
PD Dr. C. J. PreuBe
Prof. Dr. H.D. Schulte
Chirurgische Klinik und Poliklinik
Abt. Thorax- und Kardiovaskularchirurgie
Heinrich-Heine-V niversiHit
MoorenstraBe 5
4000 Dusseldorf
CIP-Titelaufnahme der Deutschen Bibliothek
ExtrakorporaJe Zirkulation heute / C. J. Preusse ; H. D.
Schulte (Hrsg.). - Darmstadt: Steinkopff, 1991
ISBN-13: 978-3-642-85402-6 e-ISBN-13: 978-3-642-85401-9
DOl: 10.1007/978-3-642-85401-9
NE: Preusse, Claus J. [Hrsg.]
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Copyright © 1991 by Dr. Dietrich Steinkopff Verlag, GmbH & Co. KG, Darmstadt
Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1991
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Gesamtherstellung: Druckerei Laub, Elztal-Dallau
Gedruckt auf saurefreiem Papier
Vorwort
Die Deutsche Gesellschaft ftir Thorax-, Herz-und GefaBchirurgie hat im Rahmen ihrer
bisherigen Jahrestagungen jeweils Fortbildungsveranstaltungen fUr Kardiotechniker in
enger Kooperation mit der Deutschen Gesellschaft ftir Kardiotechnik e.V. durchge
ftihrt. Diese Sitzungen wurden gewohnlich dem Tagungsleiter bzw. einem seiner Mit
arbeiter zur organisatorischen Durchftihrung mit dem leitenden Kardiotechniker der
Abteilung tibertragen. Die bisherigen Sitzungen zeichneten sich durch aktuelle The
men mit kompetenten Referenten aus, so daB sie immer ein ganz auBerordentliches
Interesse nicht nur bei den Kardiotechnikern, sondern auch bei den tibrigen Tagungs
teilnehmern fanden. Infolge dieses groBen Echos haben wir uns entschlossen, die
Beitrage 1990 zu sammeln und mit Hilfe der Referenten zu veroffentlichen.
Das Titelblatt reprasentiert das Plakat zur 19. Jahrestagung 1990. Wir verdanken es
Melissa Mayer-Galbraith und Thomas Sebening, Mtinchen.
Nach einer Ubersicht tiber die Auswirkungen des Einsatzes der Herz-Lungen-Ma
schine mit Perfusat und Hypothermie auf den Organismus, betrachtet unter physiologi
schen Aspekten, wird ein uns heute besser bekannter Funktionskreis mit dem humora
len System und Mediatoren angesprochen.
Erganzt wurde das Kapitel zur extrakorporalen Zirkulation im Erwachsenenalter.
Ein weiterer Beitrag ist der EKZ bei Neugeborenen und Sauglingen vorbehalten und
gibt die wesentlichen Details fUr diese schwierige Altersgruppe wieder. Die unter
Ganzkorper-Hypothermie-Bedingungen eingeleitete und durchgefUhrte Myokardpro
tektion mittels Kardioplegischer Losung nach Bretschneider zeigt einige Ergebnisse
der sogenannten "high volume cardioplegia" auf.
Mit dem EinfluB der Narkose auf die zerebrale Durchblutung und der Primar-Volu
men-Zusammensetzung auf das extrakorporale Lungenwasser werden die praktischen
Aspekte abgerundet. Ein weiteres Kapitel beschliftigt sich mit der akuten Niereninsuf
fizienz und ihrer BeeinfluBbarkeit.
Besondere Anwendungsmoglichkeiten der EKZ ergeben sich zur Reanimation un
terktihlter Patienten, zur langerfristigen Behandlung des akuten Lungenversagens mit
extrakorporalem Gasaustausch und zusatzlicher sekundarer Thrombendarteriektomie
der Pulmonalarterie. Den AbschluB bilden technische und menschliche Gesichtspunkte
sowie die Ausbildung und Gestaltung des Berufsbildes der Kardiotechniker unter dem
Leitgedanken der Sicherheit der EKZ fUr den Patienten. Vor allem die Gestaltung
eines Berufsbildes und eines praktikablen Ausbildungsmodus fUr eine positive zuktinf
tige Entwicklung, der gerade mit dem zustandigen Ministerium in NRW diskutiert
wird, liegt dem Vorsitzenden des Verbandes der Kardiotechniker am Herzen.
Diese Themenkreise reprasentieren den derzeitigen Kenntnisstand zur extrakorpo
ralen Zirkulation und ihren zusatzlichen Anwendungsmoglichkeiten. Wir hoffen sehr,
daB diese Zusammenfassung ein breites Echo findet und die vorgetragenen Details hier
tibersichtlich und in Ruhe nachgelesen werden konnen. Vielleicht entwickelt sich aus
diesem Anfang eine Buchreihe, in der die wesentlichen Aspekte der "Kardiotechniker
Fortbildung" durch die Deutsche Gesellschaft fUr Thorax-, Herz- und GefaBchirurgie
zusammengefaBt und erhalten werden konnen.
v
Ohne die Unterstutzung der Industrie ware das Erscheinen dieses Bandes nicht
rnoglich gewesen. Allen, die zurn Gelingen dieser Zusammenstellung beigetragen ha
ben, sagen wir unseren herzlichen Dank fUr Ihre Mitarbeit.
Dusseldorf, Dezernber 1990 Die Herausgeber
VI
Inhaltsverzeichnis
Vorwort. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. v
Vorbereitung und Steuerung der extrakorporalen Zirkulation aus physiologischer
Sicht
Singer, D., G. Hellige . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1
EKZ - Humorale Systeme und Mediatoren
Dapper,F.,H.Neppl,G.Wozniak,I.Strube,H.Neuhof .............. 31
Grundlagen und Durchfiihrung der extrakorporalen Zirkulation beim Erwachsenen.
Diisseldorfer Verfabren.
Schulte,H.D.,J. Guttier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 37
Die extrakorporale Zirkulation bei Neugeborenen und Siiuglingen
Klovekorn, W.P. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 55
Eintlu8 von Alter, Hypertonus und Narkoseverfahren auf die Autoregulation der
zerebralen Bluttlu8geschwindigkeit wiihrend extrakorporaler Zirkulation
Renz, D., G.F. Karliczek, B. Kraus, A. Hoche, C. Huth. . . . . . . . . . . . . 59
Einleitung des kiinstlichen Herzstillstandes in der Erwachsenen-und Kinder
herzchirurgie
PreuBe, C.J., K. Schad, J. Guttier, G. Muller, H.D. Schulte. . . . . . . . . .. . 71
Extravaskuliires Lungenwasser nach Vorfiillung der Herz-Lungen-Maschine mit
4% Humanalbumin
Korb, H., A. Hoeft, A. Borowski, U. Mehlhorn, H. Stephan, E.R. de Vivie. . .. 81
Aktuelle Aspekte der akuten Niereninsuffizienz unter Beriicksichtigung der Hiimo
mtration und der Hiimodialyse wiihrend der EKZ
Kallerhoff, M.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Extrakorporaler Gasaustausch zur Behandlung des schweren akuten Lungen
versagens
Barth, H. W., K.J. Falke. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 97
Behandlung einer lebensbedrohlichen Hypoxie nach akutem kardiopulmonalem
Versagen bei thromboembolisch bedingter pulmonaler Hypertonie mit dem
"high-tlow"venovenosen extrakorporale Bypass mit anschlie8ender Thromben
arteriektomie der Pulmonalarterien
Knoch, M., S. Iversen, B. Hartel, J. Kussmann, Ch. Sangmeister, H. Lennartz ... 107
VII
Reanimation unterkiihIter Patienten mit der Herz-Lungen-Mascbine
Schistek,R.,J. Albes,F. Chmelizcek, O. Dapunt, R. Hollinger,F. Unger. ..... 115
Sicberbeitsaspekte bei der extrakorporalen Zirkulation (EKZ)
Lauterbach, G. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
VIII
Vorbereitung und Steuerung der extrakorporalen Zirku
lation aus physiologiseher Sieht
D. Singer, G. Hellige*)
Abteilung Vegetative Physiologie und Pathophysiologie und Abteilung Experimentelle
Kardiologie, Physiologisches Institut der Universitat Gottingen
Einleitung
Die extrakorporale Zirkulation (EKZ) erlaubt einen zeitlich befristeten Ersatz der
physiologischen Hauptfunktionen von Herz und Lunge.
Dabei ergeben sich eine Reihe von Wechselwirkungen zwischen der Maschine "an
sich", dem geforderten Perfusat und dem zu versorgenden Organismus (Abb. 1). Die
maschinellen Komponenten konnen einen wirksamen Gasaustausch und eine suffi
ziente Perfusion gewahrleisten, vermogen aber die humoralen Nebenaufgaben des
Herzens (z. B. die Bildung des atrialen natriuretischen Peptids) und der Lunge (z. B.
die Umwandlung von Angiotensin I in Angiotensin II) nicht zu ersetzen. Das Perfusat,
das durch seine Zusammensetzung die Versorgung des Organismus wesentlich beein
fluBt, ist seinerseits durch den maschinellen Transport diversen Schadigungen (z.B.
Hamolyse, Gerinnungsstorungen, Komplementaktivierung) ausgesetzt.
MASCHINE
Pump en, Oxygenator,
Warmeaustauscher,
Schlauchsystem
I I
HVPOTHERM'IE"
./'
PERFUSAT ------...~. ORGANISMUS
Blut + Versorgungsbedarf:
"priming volume" -Gasaustausch
-" Spuleffekt"
Abb. 1. Die extrakorporale Zirkulation als komplexes Wirkungsgefiige aus Maschine, Perfusat und
Organismus; die Hypothermie als zentraler zusatzlicher EinfluBfaktor
1
Bine wichtige Rolle in diesem Wirkungsgeflige spielt femer die Hypothermie, die
einerseits den Versorgungsbedarf des Organismus reduziert und damit eine zusatzliche
Absicherung der EKZ bewirkt. Da jedoch iiber die adaquaten physiologischen Ver
hiiltnisse bei emiedrigten Korpertemperaturen noch kaum verbindliche Richtwerte
vorliegen, stellt die Hypothermie andererseits auch einen "Problemfaktor" hinsichtlich
der Fiillung und Steuerung der Herz-Lungen-Maschine dar. Deshalb, und weil auf
diesem Gebiet in jiingerer Zeit einige neue Einsichten gewonnen werden konnten, solI
die Hypothermie mit ihren Effekten auf das Zusammenspiel "Perfusat - Organismus"
im Mittelpunkt der folgenden Ausflihrungen stehen.
Versorgungsbedarf des Organismns in Normo-nod Hypothermie
Komponenten des Versorgungsbedarfes
Da die Gewebe im menschlichen Organismus - im Gegensatz zu ihren Substratvorra
ten - nur iiber geringe Sauerstoffreserven verfiigen, sind sie von einer kontinuierlichen
OrZufuhr abhiingig. Wird die Durchblutung unterbrochen, setzt binnen weniger Se
kunden die anaerobe Glykolyse (Milchsauregarung) ein. Da diese den Bnergiebedarf
nur teilweise zu decken vermag, sinkt die Stoffwechselrate fortschreitend ab, wodurch
zunachst die Organfunktionen erloschen und schlieBlich - nach Unterschreitung des
sogenannten Strukturerhaltungsumsatzes - irreversible Gewebsschiiden eintreten (22,
41).
Falls nur die 02-Versorgung ungeniigend wird, die Durchblutung jedoch erhalten
bleibt, entwickeln sich diese Schiiden langsamer, weil die sauren "Stoffwechselschlak
ken", deren Anhiiufung im Gewebe anderenfalls wesentlich zur Schadensentwicklung
beitragt, abtransportiert werden. Hieraus folgt, daB der Perfusion - neben ihrer Tra
gerfunktion fiir Sauerstoff - eine wichtige Eigenbedeutung zukommt, die auch als
"Spiileffekt" bezeichnet wird.
Voraussetzung flir dessen dauerhafte Wirksamkeit ist allerdings die erhaltene Funk
tion zentraler Organe - insbesondere der Leber - mit ihrer Fahigkeit, angefallenes
Laktat wieder in Glukose umzuwandeln (Glukoneogenese). Wenn diese Funktion,
beispielsweise infolge eines protrahierten Kreislaufschocks, durch starke Kiihlung oder
in der voriibergehenden "anhepatischen" Phase bei Lebertransplantationen einge
schrankt ist, machen sich zunehmende metabolische StOrungen bemerkbar. Insofem
bleibt die EKZ auf das Zusammenspiel mit "intrakorporalen" Stoffwechselprozessen
angewiesen.
Abhiingigkeit des Sauerstoffverbrauches vom Korpergewicht
Die wichtigste Determinante des Sauerstoffverbrauches unter Ruhebedingungen ist
das K6rpergewicht. Nach der von Kleiber (62) angegebenen Formel steht der Grund
umsatz (~ zur K6rpermasse (M) von Saugetieren in der Beziehung:
E ~ Ml,75.
Wiirde der Exponent nicht 0,75, sondem 1 betragen, so bestiinde eine direkte Propor
tionalitat zwischen Energieumsatz und K6rpergewicht. Der Umstand, daB er kleiner
2
als 1 ist, hat demgegeniiber zur Folge, daB der Grundumsatz mit wachsendem Korper
gewicht relativ abnimmt - und umgekehrt (Abb. 2, links). Dieser Zusammenhang, der
sich im gesamten Tierreich nachweisen laBt, wird fur Warmbliiter im allgemeinen
damit erklart, daB kleinere Organismen wegen ihrer groBeren relativen Korperober
fHiche und des entsprechend hoheren Warmeabstromes eine intensivere endogene
Warmeproduktion benotigen, urn ihre Korperkemtemperatur aufrechtzuerhalten
("Oberflachenregel"). In Wahrheit handelt es sich aber auch nicht urn eine reine
Oberflachenpropo~ionalitat (bei der nach geometrischen Erwagungen der Exponent
0,67 betragen miiBte), sondem eher urn eine Art "KompromiBlosung" zwischen der
Oberflachen- und der Gewichtsproportionalitat; insofem sind auch die in der Praxis
iiblichen oberflachenbezogenen Normalwerte fur verschiedene KreislaufgroBen ledig
lich als Naherungswerte zu verstehen, die den zugrundeliegenden Naturzusammenhang
nur unvollkommen wiedergeben. Unabhangig von der "mathematisch exakten" For
mulierung gilt jedoch die Regel, daB sowohl der Sauerstoffverbrauch als auch das
Herzzeitvolumen - bezogen auf das Korpergewicht - bei kleineren Individuen deutlich
hoher liegen als bei groBeren oder erwachsenen Organismen (Abb. 2, rechts), was
zugleich eine "iiberproportionale" Leistungsfahigkeit der Herz-Lungen-Maschine fur
Kleinkinder erfordert (27, 29,115) .
E[~J Y. o. Gkmg.mloi2nU Q Gkmg·lBmlulfllJ
100 10 200
E"3. MO•75 Vo2" 10. M-o.25
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0 0
10 100 10 100
KORPERMASSE M [kg] KORPERMASSE M [kg]
Abb. 2. Abhangigkeit des "Versorgungsbedarfes" vom Korpergewicht; Forme1n gerundet nach Calder
(29), Kleiber (62) und Schmidt-Nielsen (115).
Auf der linken Seite ist die physiologische Beziehung zwischen Grundumsatz und Korpermasse im
Vergleich zur reinen Gewichts-(bzw. Massen)proportionalitat aufgetragen (im doppeltlogarithmischen
Diagramm wird der Exponent der Potenzfunktion zur Steigung der Geraden). Auf der rechten Seite
wird anhand von Sauerstoffverbrauch und Herzzeitvolumen verdeutlicht, wie die gewichts-(bzw. mas
sen)bezogenen Normalwerte mit sinkender Korpermasse zunehmen.
Wahrend des Schlafes sinkt die Stoffwechselrate infolge der weitgehenden Entspan
nung der Skelettmuskulatur sowie einer leichten Emiedrigung der Korperkemtempe
ratur unter den Grundumsatz ab (64). Demgegeniiber hat die Narkose - einem weit
verbreiteten Vorurteil zum Trotz - keinen zusatzlichen stoffwechselsuppressiven Ef
fekt; auch bei guter Allgemeinanasthesie werden Stoffwechselraten zwischen dem
Grund- und dem Schlafumsatz im allgemeinen nicht unterschritten (83).
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