Neue Entwicklungen zu Herzunterstützungssystemen in der Kardiologie

Einleitung

Bei der Entwicklung mechanischer Herzunterstützungssysteme hat sich in den letzten 50 Jahren ein rascher technologischer Wandel vollzogen.

Intraaortale Ballonpumpe. Während in der Herzchirurgie zum ersten Mal mit einer Herz-Lungen-Maschine operiert wurde, haben parallel die Brüder Kantrowitz ein Verfahren entwickelt, bei dem sie durch diastolische Augmentation den koronaren Perfusionsdruck in der Diastole und damit die Koronarperfusion experimentell steigern konnten. Basierend auf ihren Erkenntnissen wurde das Prinzip der intraaortalen Ballonpumpe (IABP) entwickelt. Dieses Verfahren wurde in den 60er- und 70er-Jahren beim linksventrikulären Pumpversagen vornehmlich in der Kardiochirurgie erfolgreich eingesetzt [1]. Nach Entwicklung von Schleusensystemen, welche eine perkutane Einbringung der IABP erlaubten, begann sich dieses Verfahren auch zunehmend in der Kardiologie zu etablieren. Neben der hämodynamischen Stabilisierung zeigte sich hier eine suffiziente Behandlung von Patienten mit instabiler Angina pectoris. Studien zur Thrombolysebehandlung beim akuten Myokardinfarkt konnten dann auch einen Überlebensvorteil nachweisen, wenn zusätzlich eine IABP eingesetzt wurde [2]. Neben einer Reduktion der Katheterdurchmesser und Miniaturisierung der Pumpkonsole hin zu portablen Systemen wurde die automatische EKG-Analyse und Triggerung durch die Fortschritte in der Computertechnik in den letzten Jahren wesentlich verbessert. Die IABP stellt das heute am häufigsten verwendete Herzunterstützungssystem in der Kardiologie dar. Sie ist an ca. 180 kardiologischen Zentren in Deutschland verfügbar.

Axiale Schraubenpumpen. Zur effektiveren Unterstützung des Kreislaufs wurden die in der Herzchirurgie bereits implantierten axialen Schraubenpumpen weiter miniaturisiert und an die Spitze perkutan einführbarer Kathetersysteme integriert. Der erste Prototyp der in der Kardiologie zum Einsatz kommenden Schraubenpumpen war die sog. Hemopump, die mit bis zu 70 000 Umdrehungen pro Minute mit einer Pumpenschraube das Blut aus dem linken Ventrikel durch eine flexible Hohlkanüle in die Aorta förderte [3]. Die mechanische Entlastung des linken Ventrikels und die Förderung eines relevanten Kreislaufvolumens konnte in mehreren tierexperimentellen Studien dokumentiert werden. Es zeigte sich auch beim Einsatz im kardiogenen Schock und bei sog. Hochrisikopatienten, dass dieses Verfahren der Herzunterstützung Vorteile bietet [4].

Extrakorporale Zentrifugalpumpen. Parallel zur Entwicklung der axialen Turbinenpumpen wurden die früher „schrankgroßen” Herz-Lungen-Maschinen (HLM) zunehmend verkleinert - hin zu mobilen Systemen für den Notfalleinsatz. Dies war vor allem darauf zurückzuführen, dass die Beschichtungen verbessert und Pumpenköpfe und Antriebseinheiten miniaturisiert werden konnten. Mittlerweile ist es auch möglich, die Geräte über mobile Akkusysteme mehrere Stunden netzunabhängig zu betreiben. Dass die HLM über eine periphere Kanülierung der Leistengefäße angeschlossen werden konnten, machte dieses Therapieverfahren auch für Kardiologen verfügbar. Der Einsatz eines Membranoxygenators und einer Zentrifugalpumpe bot dabei die Möglichkeit, vorübergehend die Funktionen von Herz und Lunge vollständig durch die extrakorporale Zirkulation zu übernehmen [5].

Tabelle 1 Für die mechanische Kreislaufunterstützung stehen in der Kardiologie 3 Pumpprinzipien zur Verfügung: Während die intraaortale Ballonpumpe (IABP) das Herz bei eigener Restfunktion unterstützt, können die anderen Systeme temporär eine Augmentation auch bei Stillstand des linken Ventrikels (LV) bzw. im Falle des perkutanen kardiopulmonalen Unterstützungssystem (pCPS) oder dem portablen Notfallsystem (Lifebridge) eine komplette Übernahme der Herz- und Lungenfunktion gewährleisten. Eine Sonderstellung nimmt das Tandemheart ein, welches mittels transseptaler Punktion implantiert wird und ein reines Linksherzunterstützungssystem darstellt Pumpenprinzip System Vor- und Nachteile Gegenpulsation intraaortale Ballonpumpe (IABP) geringer Diameter ≤ 8F (+)lange Pumpdauer > 10 Tage (+)nur bei Eigenaktion des linken Ventrikels wirksam (-) axiale Schraubenpumpe Impella, AMED kontinuierliche Flussraten > 3 l/min (+)Reduktion des linksventrikulären Diameters (+)Hämolyse (-)Schleusen 12 - 16 F (-) Extrakorporale Zentrifugalpumpe pCPS Medtronic, Lifebridge Tandemheart auch unter kardiopulmonaler Reanimation implantierbar (+)Gasaustausch (Oxygenator) (+)Schleusen 14 - 19 F (-)reine linksventrikuläre Unterstützungtransseptale Punktion (-)

Basierend auf den 3 Verfahren der Gegenpulsation, der axialen Schraubenpumpe und der extrakorporal eingesetzten Zentrifugalpumpe (Tab. [1]) haben sich in den letzten Jahren verschiedene Neuentwicklungen in der interventionellen Kardiologie ergeben, die im Folgenden dargestellt werden sollen.

Literatur

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