Linksventrikuläre Kreislaufunterstützungssysteme und ihre Wechselwirkungen mit dem menschlichen Körper

Abstract

Zwischen dem menschlichen Körper und einem LVAD (Left Ventricular Assist Device) finden Wechselwirkungen statt, die sich auf anatomischer, zellulärer und biochemischer Ebene abspielen. Aktuell steht die mechanische Kreislaufunterstützung vor wichtigen Herausforderungen: die durch den kontinuierlichen Kontakt der künstlichen Oberfläche des LVAD mit dem Blut des Patienten hervorgerufene Hämolyse, der möglicherweise auf die arterielle Wand Einfluss nehmende kontinuierliche pulslose Fluss, die Veränderungen der Aortenklappe bei LVAD-Rezipienten und entsprechende therapeutische Möglichkeiten. Drei unabhängige Studien wurden durchgeführt um die oben genannte Probleme zu untersuchen. Es wurden insgesamt 66 Patienten eingeschlossen, bei den ein LVAD, bzw. ein BVAD (biventricular assist device) implantiert wurde. Die prä- und postoperative Laborparameter, klinische Ergebnisse, sowie Gewebeproben wurden retrospektiv analysiert. Es wurden keine statistisch signifikanten Unterschiede der Hämolyseparameter nach 2 und 5 Wochen sowie nach 3 und 6 Monaten zwischen LVAD- und BVAD-Patienten festgestellt mit Ausnahme des Haptoglobin-Spiegels, der in der BVAD-Gruppe bis zum 3. Monat postoperativ signifikant erniedrigt war (p < 0.05). Es wurden keine wesentlichen Unterschiede bei den Veränderungen der Gefäßwände in untersuchten Organen zwischen Patienten mit CF- und mit PF-Kunstherzen festgestellt im Verlauf nach LVAD-Implantation. Die Patienten, die zum Zeitpunkt der LVAD-Implantation Zeichen einer hämodynamischen Instabilität aufwiesen und gleichzeitig einen Aortenklappenersatz benötigten, hatten eine signifikant längere Aufenthaltsdauer auf der Intensivstation (p = 0.025) sowie eine signifikant höhere Krankenhausmortalität (p = 0.038) im Vergleich zu den Patienten, die eine isolierte LVAD-Implantation benötigten. Die Anwendung von kleinen zentrifugalen implantierbaren Pumpen ist eine Alternative zu anderen extrakorporalen Kunstherzsystemen bzw. einem Total Artificial Heart (TAH). Der Einsatz von zwei solchen Pumpen geht nicht mit einer erhöhten Schädigung der Blutbestandteile einher. Die in der ersten Studie gemessenen Werte von Hämoglobin und der LDH-Spiegel könnten als Referenz-Parameter für die spätere ambulante Betreuung und Kontrolle der VAD-Funktion benutzt werden. Ein kontinuierlicher Blutfluss übt keinen relevanten Einfluss auf die Arterienwand verschiedener Endorgane aus. Eine differenzierte Entscheidung über eine Aortenklappenintervention bei LVAD-Kandidaten mit einer Aortenklappenpathologie soll dem jeweiligen hämodynamischen Status entsprechend getroffen werden. Bei hämodynamisch instabilen Patienten sollte eine schnellere chirurgische Technik zur Schonung des rechten Ventrikels zur Anwendung kommen.

An implantable left ventricular assist device (LVAD) interacts with the recipient’s organism on the anatomical, cellular and biochemical levels. Mechanical circulatory support is currently facing the important challenges of LVAD-associated hemolysis due to continuous contact of the patient’s blood with the foreign surfaces of the LVAD, changes in the arterial wall due to the influence of the pulseless continuous flow of an LVAD, and aortic valve pathology in LVAD recipients and its treatment. Three independent studies were performed to explore these problems. 66 LVAD and BVAD (biventricular assist device) recipients were included. Pre- and postoperative laboratory parameters, clinical outcomes and tissue speciments were retrospectively analyzed. No significant differences were observed in hemolysis parameters after 2 and 5 weeks or after 3 and 6 months of support between LVAD and BVAD recipients with the exception of the haptoglobin level, which was significantly lower in the BVAD group after 3 months of support (p<0.05). The histological analysis revealed no differences in arterial wall changes of the end organs between patients with pulsatile and nonpulsatile assist devices. Simultaneous aortic valve replacement in hemodynamically instable patients was followed by a significantly higher incidence of right ventricular failure with the need for mechanical right ventricular support in 43% (p=0.09), longer intensive care unit stay (p=0.025) and a significantly higher in-hospital mortality rate (p=0.038) than in LVAD recipients without simultaneous aortic valve procedure. Modern implantable centrifugal blood pumps can be a good alternative to other extracorporeal assist devices or the Total Artificial Heart. The use of two pumps as a BVAD does not lead to greater blood cell damage. The levels of free hemoglobin and LDH could be used as reference parameters for patient follow-up and VAD-function checks. Continuous blood flow does not seem to significantly influence the changes in the arterial wall of LVAD recipients. An individual treatment strategy for LVAD candidates with aortic valve pathology should be determined according to the hemodynamic condition of the patient at the time of the LVAD implantation. A quicker surgical technique should be used in hemodynamically instable patients in order to prevent right ventricular failure and ensure better outcomes.