Septische Kardiomyopathie – Diagnostik und Schweregradabschätzung

Der septische Schock ist nicht nur Folge eines Kreislaufschocks, sondern auch einer septischen Kardiomyopathie. Zur Quantifizierung dieser Herzschädigung ist die Bestimmung der linksventrikulären Auswurffraktion nicht zielführend; vielmehr muss die Abhängigkeit des Herzzeitvolumens von der septischen Vasoplegie (Nachlastsenkung) berücksichtigt werden. Die Messung der „afterload-related cardiac performance“ (ACP) berücksichtigt diese Abhängigkeit und zeigt an, welchen Prozentsatz das Herz des Septikers im Vergleich zum Herzzeitvolumen eines gesunden Herzens noch leisten kann.

Sepsis¹ und septischer Schock stellen eine der Haupttodesursachen auf Intensivstationen dar mit weiterhin hoher Letalität und ohne nennenswerte Therapiefortschritte in den letzten Jahren. Der septische Schock wird heutzutage immer noch überwiegend als Kreislaufschock gewertet mit Gefäßparalyse und konsekutiver Hypotonie, Gefäß-Leakage und vermindertem Ansprechen auf Vasopressoren. Der Herzschädigung in der Sepsis wird dagegen weit weniger Beachtung geschenkt, obwohl diese zum Teil sehr ausgeprägte Herzfunktionseinschränkung bereits vor mehr als 30 Jahren von Parrillo und Mitarbeitern ausführlich beschrieben worden ist [19]. Diese Herzschädigung in der Sepsis lässt sich als „septische Kardiomyopathie“ klassifizieren, als eine sekundäre Form der Kardiomyopathie mit der Schädigung des Organs Herz im Rahmen der Systemerkrankung Sepsis [15].

Das Schädigungsmuster der septischen Kardiomyopathie ist komplex und individuell unterschiedlich schwer ausgeprägt (Abb. 1; [1, 16, 26]). Es findet sich nicht nur eine systolische, sondern auch eine diastolische Funktionseinschränkung sowohl des linken als auch des rechten Ventrikels. Besteht darüber hinaus initial – noch ohne Katecholamintherapie – eine Sinustachykardiomyopathie mit Herzfrequenzen ≥ 90–95 Schlägen/min, so verschlechtert sich die Prognose weiterhin. Die Sinustachykardiomyopathie ist Ausdruck einer kardialen autonomen Dysfunktion, die man an der hochgradig eingeschränkten Herzfrequenzvariabilität erkennen kann. Dabei ist der koronare Blutfluss blutdruckbezogen nicht vermindert, sondern sogar eher aufgrund der dilatierten Koronargefäße gesteigert. Allerdings muss davon ausgegangen werden, dass auch am Herzen Mikrozirkulationsstörungen vorliegen und ebenso eine zytopathische Hypoxie (gestörte Sauerstoffverwertung aufgrund einer Mitochondrienschädigung durch Sepsimediatoren; [16, 25, 26]).

Erfreulicherweise kann die septische Kardiomyopathie innerhalb von wenigen Tagen reversibel sein [16].

Bei einer so komplexen Organschädigung wie der septischen Kardiomyopathie ist nicht zu erwarten, dass mit einem einzelnen Parameter der Schweregrad der Funktionseinschränkung ausreichend abgeschätzt werden kann. Dementsprechend findet sich weder in der internationalen [7] noch in der nationalen [4] Sepsisleitlinie eine konkrete Angabe dazu. Und auch der SOFA-Score [23] hilft hier nicht weiter: Mit der Punktevergabe der kardiovaskulären Komponente für Blutdruck und Intensität der Vasopressorentherapie lässt sich zwar das Ausmaß des septischen Kreislaufschocks abschätzen, keinesfalls aber der Schweregrad der septischen Kardiomyopathie!

Bedauerlicherweise hilft auch die echokardiographische Bestimmung der linksventrikulären Auswurffraktion (LVEF) nicht weiter (Abb. 2): Nicht eine erniedrigte LVEF war mit einer signifikant höheren Letalität korreliert, sondern eine hyperdynamische LVEF! Als Erklärung dafür schlagen die Autoren der Studie [5] die unkontrollierte Vasoplegie bei den Patienten mit hyperdynamischer LVEF vor, erkennbar an dem stark erniedrigten Gefäßwiderstand (Abb. 2).

Spezifische EKG-Zeichen der septischen Kardiomyopathie gibt es nicht. Im Röntgenbild des Thorax kann sich eine transiente Herzvergrößerung [16] zeigen. Bei 30–85 % der Sepsispatienten finden sich zumindest leicht erhöhte Troponinwerte mit höheren Werten (Troponin I 0–160 ng/ml) bei höhergradiger Herzschädigung als bei fehlender Herzschädigung (Troponin I 0–40 ng/ml), allerdings bei breiter Überlappung [24, 28]. Natriuretische Peptide können in der Sepsis beträchtliche Anstiege zeigen (Median 6000 pg/ml; Interquartilenbereich 1000–16.000 pg/ml); bei systolischer/diastolischer Dysfunktion finden sich höhere Werte (Median 10.000 pg/ml) als bei fehlender kardialer Dysfunktion (Median 1000 pg/ml; [12]).

Sepsis und septischer Schock sind durch eine ausgeprägte Vasoplegie mit Vasodilatation und einem erniedrigten SVR (Normalwert ca. 1000–1100 dyn × cm⁻⁵ × s) mit Blutdruckabfall charakterisiert. Zur Blutdruckstabilisierung kann ein nicht durch die Sepsis geschädigtes Herz bei SVR-Abfall sein HZV beträchtlich steigern (rote Linie in Abb. 4). Für einen bestimmten SVR-Wert findet sich allerdings bei Sepsispatienten eine breite Streuung der HZV-Werte als Ausdruck einer unterschiedlich ausgeprägten Herzfunktionseinschränkung. In Relation zur roten Linie kann für jeden gemessenen HZV-Wert berechnet werden, welchen Anteil in Prozent das sepsisgeschädigte Herz in Relation zum HZV eines gesunden Herzens noch erbringen kann. Dieser prozentuale Anteil wird durch „afterload-related cardiac performance“ (ACP) wiedergegeben. Für einen SVR von 500 dyn × cm⁻⁵ × s liegt das HZV eines gesunden Herzens bei 10 l × min⁻¹. Liegt das HZV des Sepsispatienten bei diesem SVR bei 5 l × min⁻¹, so beträgt der ACP-Wert 5 l × min⁻¹/10 l × min⁻¹ × 100 % = 50 %. Beträgt das gemessene HZV des Sepsispatienten bei diesem SVR dagegen 10 l × min⁻¹, so beträgt der ACP-Wert 10 l × min⁻¹/10 l × min⁻¹ × 100 % = 100 %, sodass bei diesem Patienten keine sepsisbedingte Schädigung der Herzfunktion vorliegen würde (ACP = 100 %).

Auf der Intensivstation wird das HZV üblicherweise invasiv (PiCCO, Pulmonalarterienkatheter) gemessen. Aber auch die nichtinvasive Bestimmung z. B. in der Notaufnahme mittels Task Force® Monitor (CNsystems, Graz, Österreich) ist möglich [27]. Die ACP-Berechnung (Abb. 4; siehe auch Zusatzmaterial online) kann in Patientendatenmanagementsysteme integriert werden, sodass bei Eingabe von Blutdruck (RR), HZV und zentralem Venendruck (ZVD) Werte für HZV, SVR und ACP angezeigt werden.

Neben der Nachlastabhängigkeit des HZV bei Septispatienten beeinflussen sicherlich auch noch weitere Faktoren – vor allem Vorlast, Herzfrequenz, wahrscheinlich auch Alter und Geschlecht – in nicht unerheblichem Maße die Herzleistung des Sepsispatienten. Unser aktuelles ACP-Konzept berücksichtigt derzeit explizit nur die Nachlast. Der Einfluss der Vorlast wird bei einer adäquaten Volumensubstitution abgeschwächt und darüber hinaus geht der zentrale Venendruck in die Berechnung des SVR mit ein (siehe Zusatzmaterial online).

Nach der Validierung und Erstbeschreibung der ACP-Bestimmung [24] haben mittlerweile mehrere Arbeitsgruppen das ACP-Konzept aufgegriffen und dessen prognostische Relevanz bei Sepsis/septischem Schock bestätigt (siehe nächsten Abschnitt; [6, 22, 27, 30]). Und auch bei der chronischen Herzinsuffizienz liefert die ACP-Bestimmung valide Informationen zur Prognose der Patienten [29].

Anhand des ACP-Werts wurde das Ausmaß der Funktionseinschränkung der septischen Kardiomyopathie in der Erstbeschreibung [24] folgendermaßen klassifiziert: ACP > 80 %: keine („no“) Funktionseinschränkung; 60 % < ACP ≤ 80 %: leichte („slight“) Funktionseinschränkung; 40 % < ACP ≤ 60 %: mäßige („moderate“) Funktionseinschränkung; ACP ≤ 40 %: schwere („severe“) Funktionseinschränkung.

Abb. 5 zeigt in 3 Studien Häufigkeit und 28-Tage-Letalität der verschiedenen Funktionseinschränkungen der septischen Kardiomyopathien klassifiziert anhand des ACP-Werts: Bei allen 3 Studien ist die 28-Tage-Sterblichkeit bei Fehlen einer septischen Kardiomyopathie (ACP > 80 %) am geringsten und nimmt mit zunehmender Herzfunktionseinschränkung – abnehmendem ACP-Wert – deutlich zu. Bei Sepsispatienten hat nur jeder zweite Patient keine Herzfunktionseinschränkung (ACP > 80 %). Bei Patienten mit septischem Multiorgandysfunktionssyndrom (MODS; Abb. 5: septisches MODS) und bei Patienten mit septischem Schock (Abb. 5: septischer Schock) liegt der Anteil der Patienten mit fehlender Herzfunktionseinschränkung (ACP > 80 %) weit unter 50 %.

Aktuell besitzt die ACP-Bestimmung bei septischen Patienten die höchste Aussagekraft in Bezug auf die prognostische Bedeutung der septischen Kardiomyopathie, sie ist anderen globalen Parametern wie Herzzeitvolumen oder „cardiac power output“ überlegen [27, 29, 30].

Bei Patienten mit Sepsis noch ohne Organdysfunktion (nach alter Nomenklatur „Sepsis“ im Gegensatz zu „schwere Sepsis“ und „septischer Schock“) – z. B. in der Notaufnahme – haben mehr als drei Viertel der Patienten eine regelrechte Herzfunktion (ACP > 80 %) und die Sterblichkeit selbst der Patienten mit leichter Herzfunktionseinschränkung (60% < ACP ≤ 80%) ist mit etwa 10 % nur gering [25, 27].

In den Arztbriefen von Patienten mit Sepsis und septischem Schock findet sich nur selten die Organdysfunktion „septische Kardiomyopathie“, wohingegen „ARDS“ und „akutes Nierenversagen“ häufig aufgeführt sind. Dies liegt nicht daran, dass die septische Kardiomyopathie seltener auftritt als das ARDS und das akute Nierenversagen, sondern daran, dass die Diagnose „septische Kardiomyopathie“ viel zu selten gestellt wird! Grund dafür ist vor allem, dass diese Diagnose aufgrund der Komplexität dieser Organdysfunktion (Abb. 1) mit einfachen echokardiographischen Parametern wie der linksventrikulären Auswurffraktion nicht abgebildet werden kann (Abb. 2). Erforderlich sind vielmehr globale Herzfunktionsparameter, die die Auswirkungen der massiven Nachlastsenkung im septischen Schock auf das Herzzeitvolumen berücksichtigen (Abb. 3). Hierbei zeigt aktuell die ACP-Bestimmung (Abb. 4) die größte Trennschärfe in Bezug auf Schweregrad und prognostische Relevanz der septischen Kardiomyopathie: ACP gibt das Herzzeitvolumen des Patienten als Prozentsatz des Herzzeitvolumens eines gesunden Herzens wieder unter Berücksichtigung der HZV-Abhängigkeit vom systemischen Gefäßwiderstand (SVR). Damit wird ersichtlich, in welchem globalen Ausmaß das HZV des Sepsispatienten aufgrund der systolischen und diastolischen Dysfunktion von linkem und rechtem Ventrikel sowie einer bestehenden Tachykardiomyopathie (Abb. 1) tatsächlich eingeschränkt ist. Die ACP-Bestimmung verdeutlicht auch in eindrucksvoller Weise, in welchem Ausmaß ein höherer Schweregrad der septischen Kardiomyopathie zur Sterblichkeit der Sepsispatienten beiträgt (Abb. 5).

Der potenzielle Nutzen der ACP-Bestimmung rechtfertigt bei Sepsispatienten mit hoher Sterblichkeit auch den Einsatz einer invasiven HZV-Messung [11] mittels Pulmonalarterienkatheter oder PiCCO zur HZV-Messung und ACP-Bestimmung, wobei zur ACP-Bestimmung bereits auch weniger invasive (FloTrac/Vigileo^TM, Edwards Lifesciences, Irvine, CA, USA) sowie nichtinvasive HZV-Techniken (Task Force® Monitor System, CNsystems, Graz, Österreich) zum Einsatz gekommen sind [27].

Die Quantifizierung des Schweregrads der septischen Kardiomyopathie mittels ACP ist kein Selbstzweck: Im Krankheitsverlauf zeigt die Änderung des ACP-Werts das Ansprechen auf eine eingeleitete Therapie und eine Erholung der Herzfunktion an.

Dass bislang keine relevante medikamentöse Therapie der septischen Kardiomyopathie in Sicht ist, liegt auch daran, dass der Erfolg einer Therapie auf die Besserung der Herzfunktion bisher nicht überzeugend dokumentiert werden konnte, was nun aber mit der ACP-Bestimmung möglich ist. Und auch in bereits publizierten Therapiestudien ließen sich bei Patienten mit vorhandener HZV-Messung mittels nachträglicher ACP-Bestimmung Informationen zur Wirksamkeit der Behandlung auf die Herzfunktion ermitteln.