Die akute Herzinsuffizienz Mechanische Kreislaufunterstützung

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Aktuelle Diagnostik & Therapie | Review article
Die akute Herzinsuffizienz
Mechanische Kreislaufunterstützung
Acute heart failure: mechanical circulatory support
Autoren
M. Ferrari 1
Institut
1 Klinik für Innere Medizin I, Friedrich-Schiller-Universität Jena
Intensivmedizin,
Kardiologie
Einleitung
5
kurzgefasst
Die akute Herzinsuffizienz ist durch eine Minderperfusion lebenswichtiger Organe infolge einer myokardialen Pumpschwäche charakterisiert. Diese ist in über 80% der Fälle Folge einer
Ischämie des Herzmuskels. Als seltene Ursachen
sind u.a. zu nennen die akute Myokarditis auf
dem Boden einer Virusinfektion oder im Rahmen eines Autoimmunprozesses, die toxische
Myokarddepression sowie mechanische Funktionsstörungen (z.B. akute Klappeninsuffizienzen,
prolabierende intrakardiale Tumoren, Perikarderkrankungen mit externer Kompression der
Ventrikel). Bei der ischämiebedingten akuten
Herzinsuffizienz muss zwischen der akuten Dekompensation bei chronisch-ischämischer Herzerkrankung sowie dem akuten Myokardinfarkt
unterschieden werden. Beim akuten Myokardinfarkt manifestiert sich in rund 90% der Fälle die
akute Herzinsuffizienz in Form eines kardiogenen Schocks erst nach Aufnahme in der Klinik
[6]. Nur bei wenigen Patienten zeigt sich meist
infolge mechanischer Infarktkomplikationen oder
akuter Herzrhythmusstörungen das Vollbild einer akuten Herzinsuffizienz in der prästationären Phase. Beim Auftreten eines kardiogenen
Schocks im Rahmen des Myokardinfarktes ist die
Mortalität unbehandelt mit bis zu 80% ausgesprochen hoch und wird in der Prognose durch
das Auftreten eines Multiorgandysfunktionssyndroms (MODS) bestimmt [10]. Das MODS, als
Folge der Organminderperfusion, manifestiert
sich in einem oft letalen Multiorganversagen.
Durch rasche Wiederherstellung der Zirkulation
und kausale Therapie kann die Mortalität im infarktbedingten kardiogenen Schock auf rund
40% gesenkt werden. Dabei ist die Wiederherstellung eines ausreichenden arteriellen Mitteldrucks für die Organperfusion entscheidend,
wobei dies durch den Einsatz von Katecholaminen oder mechanischen Kreislaufunterstützungssystemen erreicht werden kann [2].
Bei 6–8 % der akuten Myokardinfarkte muss
mit einem kardiogenen Schock gerechnet werden. Dieser manifestiert sich meist erst nach
stationärer Aufnahme. Eine frühzeitige Therapie der akuten Herzinsuffizienz und Vermeidung bzw. rasche Beseitigung eines MODS
kann die Mortalität von 80 auf 40% senken.
Schlüsselwörter
Herzinsuffizienz
Mechanische Kreislaufunterstützung
Multiorganversagen
q
q
q
Keywords
q acute heart failure
q mechanical ciculatory
support
q multiorgan failure
eingereicht 26.4.2009
akzeptiert 28.5.2009
Bibliografie
DOI 10.1055/s-0029-1225303
Dtsch Med Wochenschr 2009;
134: 1474–1477 · © Georg
Thieme Verlag KG Stuttgart ·
New York · ISSN 0012-0472
Korrespondenz
PD Dr. med. Dr. disc. pol.
Markus Ferrari
Klinik für Innere Medizin I
Friedrich-Schiller-Universität
Erlanger Allee 101
07747 Jena
Tel. 03641/9324105
Fax 03641/9324102
eMail markus.ferrari@
med.uni-jena.de
Therapieoptionen
5
Die Therapie der akuten Herzinsuffizienz besteht
aus der Sicherung der Vitalfunktionen und einer
kausalen Therapie. Die sofortige Revaskularisation
im akuten Myokardinfarkt ist eine wesentliche
Maßnahme [11]. Für die ausreichende Organperfusion sollte ein arterieller Mitteldruck von 70 mmHg
aufrecht erhalten werden, damit sich kein MODS
manifestiert. Die Gabe von Katecholaminen kann in
der Akutphase hilfreich sein, erhöht jedoch den myokardialen Sauerstoffverbrauch. Klassischerweise
werden im infarktbedingten kardiogenen Schock
Dobutamin und Noradrenalin eingesetzt. In Einzelfällen haben Kalzium-Sensitizer einen, in der Literatur jedoch umstrittenen, Stellenwert [12]. Durch
den Einsatz mechanischer Unterstützungssysteme kann dem insuffizienten Kreislauf in der Phase der akuten Herzinsuffizienz von außen Energie zugeführt werden. Es wird zwischen extraund intrakorporalen Pumpsystemen unterschieden, wobei letztere meist intravaskulär liegen.
Ferner ist eine Einteilung in pulsatile und nichtpulsatile sowie von der Myokardeigenfunktion
abhängige und unabhängige Systeme vorzunehmen. In der kardiochirurgischen Intensivmedizin
differenziert man auch Kurz-, Mittel- und Langzeitunterstützungssysteme.
Während Langzeitunterstützungssysteme mehr als
einen Monat die Herzfunktion unterstützen bzw.
ersetzen, übernehmen Mittelzeitsysteme diese
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Funktion über 1–4 Wochen. Die für wenige Stunden bis Tage im
Rahmen der Reanimation sowie in der Akutphase verwendeten
Kurzzeitunterstützungssysteme dienen der kurzfristigen Wiederherstellung eines Kreislaufes. Hierzu sind im erweiterten Sinne auch
externe mechanische Kompressionssysteme wie das LUCAS-System
oder das AutoPulse-System zu nennen. Diese komprimieren 100×/
min den Brustkorb und ahmen so die externe Herzdruckmassage
nach. Neben den geringen Kosten dieser externen Systeme sind ihre
rasche Verfügbarkeit und der einfache Betrieb von Vorteil [19]. Da
die Systeme in ihrem Wirkungsgrad von Patientengröße und Körperform stark abhängen, sollte ihr Einsatz auf ausgewählte Reanimationssituationen beschränkt bleiben. Daneben ist eine weiterführende Diagnostik und Therapie unter laufenden Kompressionssystemen nur sehr eingeschränkt möglich. In der Akutphase, insbesondere im Kreislaufstillstand, kommen sogenannten Notfallsysteme vom
Typ Lifebridge zum Einsatz, die innerhalb weniger Minuten auch
ohne Röntgendurchleuchtung implantiert werden können.
Intravaskuläre Kreislaufunterstützungssysteme wie die intraaortale
Ballongegenpulsation (IABP) sind zum Teil auf eine Restfunktion des
Myokards angewiesen. Im Falle der axialen Schraubenpumpe vom
Typ Impella oder dem transseptal zu implantierenden TandemHeart-System ist für den Einsatz immer eine entsprechende Bildgebung notwendig – sie können nicht ohne Unterbrechung der Reanimation implantiert werden.
kurzgefasst
Neben Katecholaminen und externen Kompressionssystemen können bei der akuten Herzinsuffizienz auch sogenannte Notfallsysteme, insbesondere im Kreislaufstillstand, rasch implantiert werden. So wird wieder ein Kreislauf mit ausreichender Organperfusion hergestellt und
wertvolle Zeit für Diagnostik und Therapie gewonnen.
Intravaskuläre Pumpsysteme
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Intraaortale Ballongegenpulsation (IABP)
Die IABP ist in der Kardiologie seit über 40 Jahren als Herzunterstützungssystem etabliert. Ein am Ende des Aortenbogens in der A. descendens platzierter Ballonkatheter wird antizyklisch zur Herzaktion mit Heliumgas gefüllt und rasch evakuiert. So steigt in der Diastole
durch die Verdrängung von 40 ml Blut in der A. descendens der Blutdruck mit konsekutiv verbesserter Organ- und Koronarperfusion.
Dies optimiert in Kombination mit einer Reduktion der myokardialen Wandspannung den Sauerstoffverbrauch [1]. Durch das Leersaugen des Ballons in der frühen Systole wird die Nachlast gesenkt und
die linksventrikuläre Ejektionsfraktion (LVEF) um bis zu 10% gesteigert (q Abb. 1). Die Kombination aus Nachlastsenkung und verbesserter Koronarperfusion führt im infarktbedingten kardiogenen
Schock zu einer hämodynamischen Stabilisierung und sinkendem
Bedarf an Katecholaminen, setzt jedoch eine myokardiale Restfunktion voraus. Ein positiver Nutzen der IABP konnte in prospektiv randomisierten Studien und retrospektiven Analysen für herzchirurgische Patienten und Patienten im Myokardinfarkt unter thrombolytischer Therapie gezeigt werden [4, 15, 16]. Hier besteht eine Klasse1-Empfehlung der amerikanischen und europäischen Fachgesellschaften. Der Einsatz der IABP im akuten Myokardinfarkt nach erfolgreicher perkutaner Koronarintervention (PCI) ist dagegen umstritten. In einer Metaanalyse konnte für den routinemäßigen Einsatz der IABP bei sog. Hochrisiko-Myokardinfarkt-Patienten nach
primärer PCI kein wesentlicher Überlebensvorteil nachgewiesen
Abb. 1 Funktionsweise der intraaortalen Ballongegenpulsation (IABP).
Durch die Verdrängung von 40 ml Blut in der A. desendens wird der diastolische Blutdruck gesteigert und so die Organperfusion verbessert (1). Infolge der raschen Evakuation des Ballons zu Beginn der Systole wird die
Nachlast gesenkt und so die Ejektionsfraktion des linken Ventrikels (LV)
gesteigert bei gleichzeitiger Senkung des systolischen Blutdruckes (2).
werden [17]. Während die amerikanischen Leitlinien für die IABP
im infarktbedingten kardiogenen Schock auch nach PCI eine Klasse1-Empfehlung aussprechen, sind die europäischen Fachgesellschaften zurückhaltend. Eine entsprechende prospektiv randomisierte
Studie zum Einsatz der IABP nach PCI wird dringend gefordert. Für
eine Prognoseverbesserung durch die IABP im septischen Schock
gibt es erste Studien, hier wird es möglicherweise ein neues Indikationsgebiet für die mechanische Kreislaufunterstützung geben [18].
kurzgefasst
Die Kreislaufunterstützung mittels IABP setzt eine vorhandene Restfunktion des Myokards voraus. Ihr Einsatz ist bei
Patienten im kardiogenen Schock nach thrombolytischer
Therapie sowie im Rahmen herzchirurgischer Maßnahmen
indiziert, nach PCI kann er in Einzelfällen erwogen werden.
Axiale Schraubenpumpen
Axiale Schraubenpumpen vom Typ Impella werden über der
Aortenklappe positioniert und pumpen das Blut aus der linken
Herzkammer kontinuierlich in die Aorta. Als erstes axiales Pumpensystem dieser Art wurde vor über 20 Jahren die Hemopump
eingeführt, bei der die Pumpturbine am Auslass der Kanüle über
eine lange Welle von extrakorporal angetrieben wurde [9]. Die
Weiterentwicklung der Hemopump führte zur AMED-Pumpe,
die über eine 16F-Pumpkanüle bis zu 3,3 l/min Blut aus dem
linken Ventrikel in die Aorta fördern kann [7].
Derzeit ist von diesen intravaskulären Axialpumpen nur das Impella-System zugelassen. Ein Mikromotor am Ende der Auslasskanüle treibt hier die Turbine an und kann beim 12F-System
Flussraten von bis 2,5 l/min generieren. Durch das kontinuierliche Leersaugen des linken Ventrikels wird über eine Volumen-
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30 %
Wochen
Monate
IABP
Axiale
Pumpen
(Impellaâ)
Tandemheartâ
stillstand
10 %
20 %
Tage
LV-Erholung
Einschränkung der Pumpfunktion
LVEF < 40 %
Stunden
Kreislauf-
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Notfallsystem
Lifebridgeâ
LVAD
BVAD
HTX
Externe
Kompressionssysteme (LUCASâ, AutoPulseâ)
Abb. 2 Extrakorporale und intravaskuläre Pumpsysteme: Das TandemHeart®
fördert das Blut über eine transseptal platzierte Kanüle aus dem linken Vorhof
(LA) in die Aorta. Notfallsysteme vom Typ Lifebridge saugen das Blut aus dem
rechter Vorhof (RA) an. Axiale Schraubenpumpen vom Typ Impella® pumpen
kontinuierlich Blut aus dem linken Ventrikel (LV) in die A. ascendens. Die intravaskulären Unterstützungssysteme arbeiten durch Volumenverschiebung und
Nachlastsenkung: Die IABP pulssynchron am Ende des Aortenbogen, die Cardiobridge® beschleunigt kontinuierlich das Blut in der A. desendens.
entlastung der ventrikuläre Diameter, die Wandspannung und
damit der myokardiale Sauerstoffverbrauch gesenkt [14]. Im
Gegensatz zur IABP arbeitet die Impella unabhängig vom Herzrhythmus und kann kurzzeitig auch stärkere Einschränkungen
der LVEF kompensieren (q Abb. 2). Insbesondere bei Patienten
mit akuter Myokarditis hat sich dieses rein linksventrikuläre
System als Mittel- und Langzeitunterstützung bewährt [8].
Während die IABP in Seldinger-Technik perkutan auch ohne
Röntgendurchleuchtung gelegt werden kann, muss für die Implantation der Impella eine ausreichende Bildgebung mittels
Röntgendurchleuchtung oder transösophagealer Echokardiografie vorgehalten werden. Sie ist folglich nicht unter Reanimationsbedingungen zu favorisieren.
kurzgefasst
Axiale Schraubenpumpen vom Typ Impella können unabhängig vom Herzrhythmus die linke Herzkammer entlasten. Sie
fördern bis zu 2,5 l Blut kontinuierlich in den Aortenbogen
und stabilisieren so den Kreislauf bei stärkerer Einschränkung der LVEF auch über mehrere Tage effektiv.
Neue Entwicklungen intravaskulärer Pumpsysteme
Eine Neuentwicklung im Bereich der intravaskulären Pumpsysteme
ist die „Cardiobridge“. Sie wird mit einem doppelwandigen Pumpkatheter von femoral bis an das Ende des Aortenbogens eingebracht.
Durch Vorschieben des äußeren Katheterschafts gegen die innere
Pumpenwelle wird ein Segelflugzeug-ähnlicher Flügelpropeller im
Aortenlumen aufgestellt. Dieser kann Flussraten von über 10 l/min
bei einem Durchmesser des Pumpkatheters von 14F generieren. Die
Cardiobridge induziert eine Volumenverschiebung aus dem Aortenbogen in die A. abdominalis. So wird eine effektive Nachlastsenkung
Abb. 3 Einsatz der Kreislaufunterstützungssysteme in Abhängigkeit von der
Einschränkung der linksventrikulären Ejektionsfraktion (LVEF). IABP und axiale
Schraubenpumpen benötigen eine geringe Restfunktion des Herzens. Das
TandemHeart® beim isolierten Linksherzversagen und Notfallsysteme vom
Typ Lifebridge® können auch im völligen Kreislaufstillstand zum Einsatz kommen. Bei der Reanimation werden u.U. auch externe Kompressionssysteme
angewendet. Stellt sich im Verlauf nicht eine Erholung des LV ein, so muss die
Implantation eines links- oder biventrikulären Assistenzsystems (LVAD/BVAD)
bzw. eine Herztransplantation (HTX) im Einzelfall erwogen werden.
für den linken Ventrikel und eine deutlich bessere Organperfusion
von Leber und Nieren herbeigeführt. Das sich in Entwicklung befindliche 10F-System könnte zukünftig beim prärenalen Nierenversagen
im Rahmen der akuten Herzinsuffizienz eine Indikation finden.
Extrakorporale Pumpsysteme
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Bei extrakorporalen Pumpsystemen finden sich der eigentliche
Pumpenteil sowie der Antrieb außerhalb des Kreislaufsystems. Damit fallen die Leistung der Systeme begrenzende Größenlimitationen weg und Flussraten bis zu 5 l/min können erzielt werden. Die
derzeit verfügbaren extrakorporalen Pumpsysteme beinhalten
eine Zentrifugalpumpe, die über arterielle und venöse Kanülen mit
dem Patientenkreislauf verbunden werden. Während die sogenante extrakorporale Membranoxygenation (ECMO) als Ersatz der
Lungenfunktion mittels veno-venöser Kanülierung beim isolierten
Lungenversagen zum Einsatz kommt, wird die Integration einer
aktiven Pumpe (pECS = percutaneous extracorporeal circulatory
support) im Sinne einer mobilen Herz-Lungen-Maschine klassischerweise in der Herzchirurgie verwendet. Der Begriff ECMO
wurde in der Vergangenheit auch auf diese Systeme erweitert.
TandemHeart
Im Gegensatz zum pECS beinhaltet das Tandem-Heart™ lediglich
eine Zentrifugalpumpe, die über eine lange Ansaugkanüle transseptal das Blut aus dem linken Vorhof in die Bauchaorta pumpt [20].
Obwohl dieses System mit relativ geringer Fremdoberfläche auskommt und eine sehr effektive Unterstützung gewährleistet, hat es
sich in Europa wegen der Notwendigkeit einer transseptalen Punktion in der Akutphase nicht etablieren können. In den USA erlebt es
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derzeit eine Renaissance, da es kürzlich von der Food and Drug Administration (FDA) erstmalig für diese Region zugelassen wurde.
Autorenerklärung: Der Autor erklärt, dass er für Vortragstätigkeit Honorar von den Firmen Datascope, Abiomed/Impella, Lifebridge und Medtronic entgegengenommen hat.
Portable Nofallsysteme
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Widmung: Dieser Beitrag ist Herrn Prof. Dr. Hans Reiner Figulla
zum 60. Geburtstag gewidmet.
Portable und Computer-gesteuerte Notfallsysteme wie die Lifebridge™ stellen die neuste Entwicklung auf dem Gebiet der mechanischen Kreislaufunterstützung dar. Diese können ohne speziell
ausgebildete Kardiotechniker im Notfall betrieben werden und sind
in weniger als 10 Minuten einsatzbereit [13]. Der Anschluss erfolgt
über eine lange venöse Kanüle mit einem Diameter von 17–21F,
welche bis zum rechten Vorhof vorgeschoben wird, sowie eine kurze arterielle Kanüle mit einer Durchmesser von 15–19F, welche von
der Punktionsstelle in der Leistenbeuge bis zur Aortenbifurkation
reicht. So kann unter ununterbrochener Kardiokompression auch
ohne spezielle Bildgebung im Reanimationsfall der Patient an das
Notfallsystem angeschlossen und die Kreislauf- und Lungenfunktion partiell oder vollständig übernommen werden [3]. Bei wiederhergestellter Organperfusion sind dann weitere diagnostische und
therapeutische Maßnahmen möglich. Interessant ist in diesem Zusammenhang die Möglichkeit zur raschen Kühlung auf 33°C durch
den in den Membranoxygenator integrierten Wärmetauscher. So
kann bei reanimierten Patienten die therapeutische Hypothermie
schneller und sicherer erreicht werden. In der Erholungsphase kann
auf eine IABP oder axiale Schraubenpumpe vom Typ Impella gewechselt werden (q Abb. 3). In einigen Fällen, in denen das Myokard irreversibel hochgradig geschädigt ist, muss die Versorgung
mit einem linksventrikulären (LVAD) oder biventrikulären Assistenzsystem (BVAD), dem sogenannten „Kunstherz“ erwogen werden, falls keine Herztransplantation zeitnah möglich ist [5].
kurzgefasst
Extrakorporale Pumpsysteme ermöglichen eine längerfristige teilweise oder vollständige Übernahme des Kreislaufs. Sie
unterliegen dabei nicht einer Leistungsbegrenzung durch
Größenlimitierung. Portable Notfallsysteme (Typ Lifebridge)
können die Organperfusion unter Reanimationsbedingungen
außerhalb eines Herzkatheterlabors rasch wiederherstellen
und so zügig weitere diagnostische und therapeutische Maßnahmen ermöglichen.
Konsequenz für Klinik und Praxis
3Mechanische Kreislaufunterstützungssysteme können von außen das akut insuffiziente Herz entlasten und den Kreislauf stabilisieren. So kann bei ausgewählten Patienten durch den raschen Einsatz ein Multiorgandysfunktionssyndrom verhindert
oder schnell behandelt werden, wodurch die ansonsten hohe
Mortalität im kardiogenen Schock gesenkt werden kann.
3Der Einsatz aller Kreislaufunterstützungssysteme muss immer im Kontext einer kausalen Therapie der akuten Herzinsuffizienz gesehen werden.
3Neue, minimal-invasive Kreislaufunterstützungssysteme
werden uns in Zukunft zur Verfügung stehen und können bei
Erweiterung des Indikationsspektrums wie z.B. der Sepsis
zum Einsatz kommen.
3Für die meisten Unterstützungssysteme ist die Evidenzlage sehr
beschränkt. Bei der Zulassung neuerer Systeme wie auch für die
Indikationsstellung etablierter Kreislaufunterstützungssysteme
sollten entsprechende prospektive Studien gefordert werden.
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