Lernziele

Nach Absolvieren dieser Fortbildungseinheit …

  • kennen Sie die wesentlichen Operationsschritte für die Behandlung thorakoabdomineller Aortenaneurysmen (TAAA) in Zusammenhang mit deren Morphologie.

  • verwenden Sie die maßgeblichen Strategien zum Erhalt der adäquaten Rückenmarkperfusion und damit zur Prävention einer postoperativen Paraplegie.

  • können Sie die adäquate Technik der extrakorporalen Zirkulation bei TAAA-Operationen bestimmen.

  • können Sie die viszerale Organperfusion und Organprotektion sicherstellen.

Prinzipien der chirurgischen Behandlung thorakoabdomineller Aortenaneurysmen

Die operative Versorgung der thorakoabdominellen Aorta führt zur temporären Unterbrechung der Blutversorgung der Viszeralorgane und des Rückenmarks über die thorakalen und lumbalen Arterien. Daher bedarf es intra- und postoperativer Behandlungsstrategien zur Maximierung der Organperfusion und zur Minimierung der Ischämiedauer. Die spinale Ischämiedauer wird durch folgende chirurgische Maßnahmen minimiert:

  • Anlage einer distalen Aortenperfusion mittels extrakorporaler Zirkulation (Herz-Lungen-Maschine [HLM] oder Linksherzbypass [LHB]).

  • Sequenzielle Aortenklemmung: Mit dieser Technik wird die Perfusion der Bauchaorta erhalten, während die Interkostalgefäße im thorakalen Bereich versorgt (Übernähung oder Vorbereitung zur Reimplantation) werden können.

  • Selektive Perfusion relevanter Interkostalarterien mit geplanter Reimplantation; dies kann mittels Patchanastomose, Loop-Graft oder über einen Seitenarm der Rohrprothese anastomosiert werden.

  • Die frühe Reetablierung eines pulsatilen Blutflusses ist von Bedeutung für die optimale Rückenmarkprotektion.

Die viszerale Organperfusion erfolgt über die jeweils verwendete extrakorporale Zirkulation mit Blut oder mittels separater Perfusion durch spezielle kristalloide Lösungen (vgl. Abschnitt „Techniken der Viszeralperfusion bei TAAA“).

Die operative Strategie wird auch wesentlich von der Ausdehnung der thorakoabdominellen Aortenaneurysmen (TAAA) beeinflusst. Die Einteilung erfolgt gemäß der sog. Crawford-Klassifikation, welche durch Safi ergänzt wurde (vgl. Abb. 1). Das Typ-I-TAAA umfasst die gesamte thorakale Aorta descendens, endet jedoch distal auf Nierenarterienebene (oder kurz darüber). Das Crawford-Typ-II-Aneurysma hat die größte Ausdehnung. Proximal umfasst es die gesamte thorakale Aorta descendens, und distal reicht es bis infrarenal. Dies hat zur Folge, dass Typ-II-TAAA die höchste operative Mortalität und Morbidität unter den TAAA aufweisen. In einem der weltweit erfahrensten Zentren der operativen TAAA-Therapie fanden Coselli et al. folgende Ergebnisse nach chirurgischer Behandlung von Crawford-Typ-II-Aneurysmen [1]:

  • Hospitalmortalität: 9,1 %,

  • jegliche Rückenmarkschädigung: 13,9 %,

  • permanente Paraplegie: 4,7 %,

  • dialysepflichtiges Nierenversagen: 9,6 %,

  • pulmonale Komplikationen mit Notwendigkeit der Tracheostomie: 12,3 %,

  • linksseitige Stimmbandlähmung: 23,3 %,

  • Wundinfektion: 4,8 %.

Abb. 1
figure 1

Einteilung der thorakoabdominellen Aortenaneurysmen anhand der Crawford-Safi-Klassifikation

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Für die chirurgische Behandlung von Typ-II-TAAA stehen Rohrprothesen mit vorgefertigten Seitenarmen für die Anastomosierung der 4 viszeralen Gefäße zur Verfügung (Abb. 2).

Abb. 2
figure 2

Operationssitus nach Ersatz eines Typ-II-TAAA (thorakoabdominelles Aortenaneurysma) mit einer 4‑armigen Rohrprothese für die Anastomosen zu Truncus coeliacus, A. mesenterica sup. und beiden Nierenarterien

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Das Crawford-Typ-III-Aneurysma umfasst die untere Hälfte der thorakalen Aorta descendens bis hin zur infrarenalen Bauchaorta. Typ-IV-Aneurysmen umfassen die gesamte Bauchaorta und reichen kranial bis auf Zwerchfellniveau. Die Typ-V-TAAA reichen vom 6. Interkostalraum bis zur Nierenarterienebene (vgl. Abb. 1).

Merke

Crawford-Typ-II-Aneurysmen umfassen die gesamte Aorta descendens. Dementsprechend weisen sie die höchsten Raten an postoperativer Morbidität und Mortalität auf.

Die grundsätzlichen operativen Schritte in der TAAA-Chirurgie werden in einer bestimmten Reihenfolge durchgeführt. Zuerst erfolgt die proximale Aortenanastomose, danach die distale Aortenanastomose, um so früh wie möglich eine pulsatile Durchblutung im Rückenmarkbereich zu erzielen. Bei Auffälligkeit im Neuromonitoring und in Abhängigkeit von der Gesamtsituation (z. B. Voroperationen oder Pathologien, welche die Kollateralen des spinalen Netzwerks reduzieren) werden Interkostalarterien im Bereich T8 bis T12 reimplantiert. Die Viszeralgefäße (Truncus coeliacus und Arteria mesenterica superior) und die Nierenarterien werden reimplantiert; ggf. werden Lumbalarterien reimplantiert. Es gibt hier jedoch durchaus unterschiedliche Herangehensweisen in verschiedenen Zentren bzw. aufgrund individueller Gegebenheiten von Patientenseite. So kann auch die Reimplantation der Mesenterial- und Nierengefäße vor der distalen Aortenanastomose erfolgen. Dies wird insbesondere bei patchartiger Reimplantation mehrerer Gefäße in die Rohrprothese angewendet.

Merke

Die möglichst rasche Wiederherstellung eines pulsatilen Blutflusses ist ein wichtiger Faktor zur Rückenmarkprotektion.

Die perioperative Neuroprotektion ist ein zentrales Element der Chirurgie von TAAA. Hier sind einerseits Monitoringsysteme wie Near-infrared-Spektrometrie (NIRS) sowie somatosensorische und somatomotorische evozierte Potenziale im Einsatz. Die Liquordrainage geht aber über das Monitoring hinaus und stellt durch die Kontrolle (Regulation) der Liquorflüssigkeitsmenge im System auch eine therapeutische Maßnahme zur Organperfusion des Rückenmarks dar, welche wesentlich durch die Anästhesie und die Kardiotechnik unterstützt wird. Intraoperativ müssen ein ausreichender arterieller Mitteldruck sowie ein distaler Perfusionsdruck aufrechterhalten werden. Dies ist pathophysiologisch erklärbar durch die folgende Formel: spinaler Perfusionsdruck = mittlerer arterieller Blutdruck (MAP) minus zerebrospinaler Liquordruck. Somit kann einerseits durch maximal möglichen Erhalt der Perfusion und eines adäquaten Blutdrucks der Blutstrom zum Rückenmark optimiert werden. Hierbei hat sich der systolische Blutdruck mit einem Zielwert von mindestens 130–140 mm Hg als relevant herausgestellt [2, 3]. Des Weiteren ist auch auf adäquate Oxygenierung (pulmonal und HLM) und ausreichende Anzahl an Sauerstoffträgern (Zielhämoglobin: ≥ 10 mg/dl) zu achten. Andererseits lässt sich durch eine Limitierung des Liquordrucks die Durchblutung des Rückenmarks aufrechterhalten. Eine typische Einstellung ist die obere Druckbegrenzung des Liquorkatheters auf weniger als 15 mm Hg. Aufgrund der Möglichkeit von intrakraniellen Blutungen durch eine zu starke Drainage des Liquorraums wird die Förderrate (Flussrate) in der Routineeinstellung auf maximal 10 ml/h oder alternativ 25 ml pro 4 h begrenzt [1]. Die präoperativen Ausgangswerte des Patienten in punkto Liquordruck und Blutdruck geben auch individuelle Adjustierungsmöglichkeiten der intra- und postoperativen Parameter.

Merke

Die Liquordrainage muss durch Einstellung der oberen Druckbegrenzung und der maximalen Förderrate adäquat eingestellt werden. Bei Hinweis auf eine Rückenmarkschädigung sind Akutmaßnahmen, wie im COPS-Protokoll beschrieben, anzuwenden.

Bei Hinweisen auf eine Rückenmarksschädigung hat sich das sogenannte COPS-Protokoll bewährt [3]. Das C steht für „cerebrospinal fluid (CSF) drain status“; der Liquordruck soll hier unter 5 mm Hg gehalten werden. Das O steht für „oxygen delivery“; es sollen ausreichend Sauerstoffträger im Blut vorhanden sein und ggf. mittels Transfusion substituiert werden. Der Hämoglobinwert sollte zumindest 10 mg/dl betragen. Der Herzindex soll über 2,5 l/min/m2 Körperoberfläche (KOF) gehalten werden. Mit den Buchstaben P und S ist der Patientenstatus gemeint; dieser bezieht sich einerseits auf einen ausreichenden systolischen Blutdruck von mehr als 140 mm Hg, andererseits sollte der Liquorstatus durch klare Flüssigkeit in der Drainage gekennzeichnet sein. Eine blutige Drainage ist ein Alarmzeichen und fordert umgehende neurologische Abklärung.

Techniken der extrakorporalen Zirkulation bei TAAA

Da die Rückenmarkperfusion bei der TAAA-Operation durch den langstreckigen Aortenersatz beeinträchtigt ist und die postoperative Paraplegie eine katastrophale Komplikation darstellt, sollte multifaktoriell an Gegenmaßnahmen gearbeitet werden. Grundsätzlich ist eine distale arterielle Perfusion, also unterhalb der Aortenquerklemmung, mit einem Ziel-MAP von 60–80 mm Hg anzustreben, um die Rückenmarkperfusion von distal her intraoperativ aufrechtzuerhalten. Safi et al. konnten bereits in einer älteren Studie den Nutzen von distaler arterieller Perfusion (in Kombination mit der Anlage einer Liquordrainage) im Hinblick auf eine signifikante Reduktion postoperativer Rückenmarkschädigungen (Paraplegie/Paraparese) bei TAAA-Operationen feststellen [4, 5]. Die Guidelines der European Society of Vascular Surgery (ESVS) empfehlen (Klasse IIa) bei Operationen von Typ-I-, -II- und -III-TAAA die Verwendung extrakorporaler Zirkulation, um eine distale aortale Perfusion und eine Organperfusion durchzuführen und somit ischämische Komplikationen zu reduzieren [6].

Einen Sonderfall stellen die Typ-IV-TAAA dar. Hier gibt es auch Berichte über gute operative Ergebnisse mit der sog. Clamp-and-saw-Technik, wobei unter obliquer Aortenklemmung die Perfusion der thorakalen Interkostalgefäße erhalten bleibt. Patel et al. berichten eine Krankenhausletalität von 2,8 % und eine ischämische Rückenmarkschädigung in 2,2 % der Fälle, die Splenektomierate in dieser Serie betrug jedoch 32 % [7].

Für die Durchführung der distalen arteriellen Perfusion stehen 2 Systeme der extrakorporalen Zirkulation zur Verfügung, nämlich die HLM und der LHB. Ein Schema der extrakorporalen Zirkulation und Organperfusion zeigt Abb. 3.

Abb. 3
figure 3

Schema der extrakorporalen Zirkulation bei Operationen thorakoabdomineller Aortenaneurysmen: Es sind sowohl die Variante mit Herz-Lungen-Maschine (HLM) als auch die Variante mit Linksherzbypass (LHB) dargestellt (rote Pfeile Blutperfusionswege, schwarze Pfeile Organperfusion mit kristalloider Lösung)

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Merke

Die Anlage einer distalen arteriellen Perfusion im Rahmen der offenen TAAA-Operation reduziert das Risiko für ischämische Rückenmarkschädigung.

Kardiopulmonaler Bypass mit Herz-Lungen-Maschine

Grundsätzlich können TAAA-Operationen 1‑zeitig oder mit 2 Eingriffen 2‑zeitig durchgeführt werden („staged repair“). Bei 1‑zeitigen Operationen wird in den meisten Fällen mittels eines partiellen kardiopulmonalen Bypasses am schlagenden Herzen gearbeitet.

Es kann jedoch das volle Spektrum der Hypothermie bis hin zum hypothermen Kreislaufstillstand genutzt werden. Ganz allgemein stellt die kontrollierte Hypothermie einen starken Schutzfaktor für Gehirn und Rückenmark dar. Griepp und di Luozzo berichten über die Zunahme der möglichen Aortenklemmzeit ohne Rückenmarkschädigung von 20 min bei Normothermie auf 50 min bei 32 °C und auf 75 min bei 28 °C. Für das Gehirn liegen die Werte deutlich niedriger; bei Normothermie liegt die Ischämietoleranz zerebral bei etwa 5 min, bei 30 °C bei 9 min, bei 25 °C bei 14 min und bei 20 °C bei 21 min [8]. Wenn bei einem Typ-I- oder Typ-II-TAAA der Aortenbogen von der aneurysmatischen Erkrankung mitbetroffen ist, gibt es grundsätzlich 3 Behandlungsmöglichkeiten:

  • 2‑zeitige chirurgische Behandlung mit einem ersten herzchirurgischen Eingriff über Sternotomiezugang und Aortenbogenersatz mit Anlage eines „(frozen) elephant trunc“: Hierbei wird ein Rohrprothesenstück oder ein Stentgraftanteil in die proximale Aorta descendens eingebracht. Der zweite Eingriff erfolgt dann offen chirurgisch oder endovaskulär, wobei am bereits liegenden Prothesenstück weiterverlängert wird.

  • Bei Patienten mit erhöhtem Risiko (fortgeschrittenes Alter, Komorbiditäten, Gebrechlichkeit) kann ggf. primär endovaskulär behandelt werden.

  • Die dritte Möglichkeit besteht im 1‑zeitigen offenen Vorgehen. Hierfür ist dann ein Vorgehen im hypothermen Kreislaufstillstand notwendig.

Die Standardkanülierung für die HLM im Rahmen der TAAA-Chirurgie ist die linksseitige femorofemorale Kanülierung. Alternativ kann die arterielle Kanülierung auch über einen iliakalen Zugang erfolgen. Eine weitere Alternative wurde von Moriyama et al. beschrieben. Es wurde arteriell die linke A. subclavia von endothorakal her perfundiert. Hierfür wurde eine 8‑mm-Rohrprothese end-zu-seit an die linke A. subclavia genäht [9]. Der Vorteil dieser Technik besteht in der antegraden Perfusion der thorakoabdominellen Aorta, was bei hoher Thrombuslast relevant ist. Voraussetzung für die sichere Durchführung des femorofemoralen Zugangs ist die Verfügbarkeit einer transösophagealen Echokardiographie (TEE), über welche die Lage von Draht und Kanüle (Seldinger-Technik) kontrolliert werden muss (cave: Perforation). Bei Verwendung der HLM ist eine systemische Heparinisierung mit einer Ziel-ACT („activated clotting time“) von mindestens 400 s notwendig, um die Gerinnselbildung im Oxygenator zu verhindern. Der Zielwert für den kompletten HLM-Fluss beträgt 2,4 l/min/m2 KOF. Dieser Fluss wird entsprechend reduziert, um nach der Aortenklemmung einen distalen arteriellen Perfusionsdruck von 60–80 mm Hg zu erreichen. Bei einem Vorgehen am schlagenden Herzen wird die Körpertemperatur oberhalb von 32–33 °C gehalten. Bei einem Vorgehen im hypothermen Kreislaufstillstand ist auf eine etwaige Dilatation des linken Ventrikels zu achten und mittels Linksvents (über Lungenvene oder direktes Einbringen in Ventrikel) zu behandeln. Die viszerale Organperfusion erfolgt bei Verwendung der HLM mit separaten Rollerpumpen.

Ein weiterer Vorteil der HLM-Nutzung ist das Vorhandenseins des Maschinensaugers, welcher große Blutmengen direkt (Vollblut) wieder über die HLM in den Patienten bringt. Nachteile sind die Blutungsneigung durch Verbrauch von Gerinnungsfaktoren und die Ödemneigung durch Komplementaktivierung.

Linksherzbypass

Mithilfe des LHB wird das vom Patienten selbst oxygenierte Blut vom linken Vorhof ins arterielle System distal der Aortenquerklemmung gebracht. Das System wird durch eine Zentrifugalpumpe angetrieben und hat im Gegensatz zur HLM keinen Oxygenator. Der Vorteil des LHB ist die niedrigere Heparindosis, die im Vergleich zur HLM gegeben werden muss. Dies ist durch die geringere Fremdoberfläche, v. a. durch Verzicht auf einen Oxygenator, bedingt. Somit reicht üblicherweise eine Ziel-ACT von 200–300 s aus [3]. Die Kanülierung für den LHB erfolgt im Bereich der linken unteren Lungenvene (Abb. 4). Der Rückstrom des Blutes erfolgt aortal. Der Entzug von Blut aus der Lunge ist auch protektiv in punkto Lungenödem. Ein potenzieller Nachteil ist das Risiko einer Nachblutung aus diesem Bereich. Der Nachteil ist, dass kein Maschinensauger vorhanden ist, sodass hier primär mit dem Cellsaver-Sauger gearbeitet wird. Die Steuerung der Perfusion mit LHB erfolgt durch den Blutdruck der A.-radialis-Linie und der A.-femoralis-Drucklinie. Mit Steuerung der Umdrehungszahl der Zentrifugalpumpe und durch Katecholamingabe intravenös wird ein distaler Perfusionsdruck von 60–80 mm Hg aufrechterhalten.

Abb. 4
figure 4

Kanülierung der Lungenvene für die Operation mit Linksherzbypass

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Tipp: Bei dissezierten TAAA ist die Orientierung der Abgänge wichtiger Gefäße (aus wahrem oder falschem Lumen der Aorta) anhand des präoperativen Computertomographiebildes wichtig. Des Weiteren ist es wichtig zu wissen, wie viel Lumina in den jeweiligen Aortenabschnitten vorhanden sind. Zur generellen Behandlung von komplizierten Typ-B-Aortendissektionen wird auf die aktuelle Leitlinie der Deutschen Gesellschaft für Gefäßchirurgie und Gefäßmedizin (DGG) verwiesen [10].

Techniken der Viszeralperfusion bei TAAA

In der Operationsphase, wo die abdominelle Aorta eröffnet wird, ist die Perfusion der Viszeralarterien von entscheidender Bedeutung. Die Perfusion von Truncus coeliacus und Arteria mesenterica superior erfolgt dabei mittels Blutes. Hierfür wird aus dem Kreislauf der extrakorporalen Zirkulation eine Linie mit 2 Ballonperfusionskathetern gespeist. Die Spitzen der Katheter werden unter direkter Sicht in die Gefäßostien eingebracht und sanft geblockt. Es erfolgt eine kontinuierliche Perfusion mit Blut mit einem Richtwert von 300 (max. 500) ml/min für beide Gefäße zusammen. Die viszerale Organperfusion erfolgt bei Verwendung der HLM mit separaten Rollerpumpen, wohingegen bei Vorgehen mit LHB direkt eine Linie y‑förmig zur Hauptperfusionslinie konnektiert wird.

Das akute postoperative Nierenversagen ist eine wichtige Komplikation im Rahmen der operativen Behandlung von TAAA. Coselli et al. fanden bei 3309 Patienten in 7,6 % der Fälle ein dialysepflichtiges Nierenversagen; in 5,7 % war dieses mit permanenter Dialyse verbunden. Die höchste Rate an Nierenversagen fand sich mit 9,6 % (7,3 % permanente Dialyse) in der Gruppe der Typ-II-Aneurysmen [1]. Zur renalen Protektion im Rahmen der TAAA-Operationen stehen grundsätzlich 2 Optionen zur Verfügung: Es kann entweder kontinuierlich mit Blut oder intermittierend mit kristalloider Lösung perfundiert werden. Wir verwenden an unserer Klinik die vom renommierten Baylor College of Medicine in Houston publizierte Technik der Nierenperfusion mit kristalloider Lösung (Ringerlaktat mit Zusatz von Methylprednisolon 125 mg/l und Mannitol 12,5 g/l) mit einer Temperatur von 4 °C. Initial erfolgt die Bolusgabe mit 200–300 ml pro Niere, gefolgt von einer intermittierenden Gabe von 100–150 ml pro Niere in 10- bis 15-minütigen Abständen [11]. Wenn ein Vorgehen mit Blutperfusion der Nieren gewählt wird, erfolgt diese über eine separate Rollerpumpe und über einen zusätzlichen Wärmetauscher, um eine kontinuierliche Perfusion mit kaltem Blut (10 °C) gewährleisten zu können. Der Vorteil der auch an unserem Zentrum durchgeführten Nierenperfusion mit kristalloider Lösung ist, dass für die Zeit von Anastomosenanteilen der Nierenarterie, in denen ein Ballonkatheter im Gefäß störend ist, kein nachteiliger Perfusionsstopp des Organs durchgeführt werden muss.

In einer rezenten Studie konnten mit der Verwendung von HTK(Histidin-Tryptophan-Ketoglutarat)-Lösung sehr gute Ergebnisse der Nierenprotektion bei TAAA-Operationen erzielt werden [12].

Merke

Die Viszeralgefäße müssen bei Eröffnen der infrarenalen Bauchaorta zur Organprotektion im Rahmen der TAAA-Operation perfundiert werden. Die Nierenarterien können mit kalten kristalloiden Löungen intermittierend perfundiert werden, ansonsten erfolgt die kontinuierliche Perfusion mit kaltem Blut.

Fazit für die Praxis

  • Eine besonders Sorgfältige Operationsplanung ist bei Typ II Aneurysmen gegeben da sie die höchste Morbidität und Mortalität aufweisen. Bei diesem Subtyp ist neben adäquatem Neuromonitoring auch eine Liquordrainage zur Verbesserung der Rückenmarksperfusion indiziert.

  • Die Optimierung der Perfusion, sowohl intra- als auch postoperativ, stellt einen wesentlichen Faktor zur Reduktion der Morbidität und der Mortalität nach thorakoabdominellem Aortenersatz dar.