Expertenkonsensus zum praktischen Einsatz von Herzkreislaufunterstützungssystemen bei Hochrisiko‑Koronarinterventionen

Das Konzept des Einsatzes eines Herzkreislaufunterstützungssystems bei Hochrisikoeingriffen basiert auf der Idee einer stabilen Hämodynamik auch während längerer Phasen von Ischämie, z. B. während der Ballondilatation im Bereich des letzten vorhandenen Gefäßes oder Hauptstammes, mit Minimierung der myokardialen Schädigung [15]. Hämodynamisch wird durch die aktive Volumenentlastung des linken Ventrikels insbesondere in Phasen der Ischämie eine Dilatation des Ventrikels vermieden. Dadurch wird gerade bei vorgeschädigtem Myokard ein Vorwärtsversagen (low-output) und eine weiteren Minderperfusion des koronaren Perfusionsgebietes mit Entwicklung eines Circulus vitiosus, der nicht selten mit akutem Pumpversagen und kardiogenem Schock endet, verhindert. Tatsächlich bewirken die Systeme eine Senkung des enddiastolischen Volumens (LVEDV) und des enddiastolischen Druckes (LVEDP) im linken Ventrikel sowie konsekutiv auch des pulmonal-kapillären Druckes (PCWP). Aufgrund der reduzierten Wandspannung sinken die myokardiale Arbeitslast und der Sauerstoffverbrauch. Durch die verbesserte Auswurfleistung des linken Herzens steigt gleichzeitig der mittlere arterielle Druck mit konsekutiv verbesserter Koronarperfusion und erhaltener peripheren Organperfusion ([16, 17]; Abb. 1).

In der 1:1 randomisierten, kontrollierten PROTECT II-Studie wurde die linksventrikuläre Unterstützung mit dem Impella® 2.5-System im Vergleich zur IABP bei 427 Hochrisikopatienten mit geplanter Hochrisiko-PCI untersucht [1, 3]. Einschlusskriterium war u. a. eine linksventrikuläre Auswurffraktion ≤ 35 %. Der kombinierte Endpunkt der Studie war das Auftreten von intra- und postprozeduralen „major adverse events“ (MAE) zum Zeitpunkt der Entlassung bzw. Tag 30. Die Studie wurde vorzeitig beendet, da in einer vordefinierten Zwischenanalyse kein signifikanter Unterschied zwischen IABP- und Impella®-Gruppe im primären Endpunkt an Tag 30 zu finden war. Eine weitere Auswertung der sekundären Endpunkte ergab, dass nach 90 Tagen die MAE- und MACCE-Raten unter der Impella® 2.5 gegenüber der IABP signifikant seltener auftraten (MAE 40 vs. 51 %; p = 0,023; MACCE 22 vs. 31 %; p = 0,033). Trotz der Unterschiede bei den hämodynamischen Effekten konnten zwischen den beiden Armen keine Unterschiede in den Endpunkten Tod oder Myokardinfarkt nachgewiesen werden. Multivariate Post-hoc-Analysen 90 Tage nach der PCI zeigten, dass der Einsatz der Mikroaxialpumpe ein unabhängiger Prädiktor für ein Überleben ohne MAE (Odds Ratio [OR]: 0,75; p = 0,007) bzw. ohne MACCE war (OR: 0,76; p = 0,02) [3].

Weitere Ergebnisse der Studie zeigten, dass die Mikroaxialpumpe das Risiko für eine erneute Revaskularisierung gegenüber IABP innerhalb von 90 Tagen um 52 % reduzierte (6 vs. 13 %; p = 0,024) und die Dauer des Klinikaufenthalts um 2 Tage verkürzte (7 vs. 9 Tage; p = 0,008).

Kritikpunkte der PROTECT II-Studie sind der vorzeitige Studienabbruch, das Fehlen einer Kontrollgruppe ohne zusätzliche linksventrikuläre Unterstützung und der auf 30 Tage ausgelegte primäre Endpunkt, der nicht erreicht wurde [1]. Eine größere randomisierte Studie, die einen möglichen Überlebensvorteil aufzeigt, fehlt aktuell.

Zwischenzeitlich konnte eine nichtrandomisierte Studie [18] zeigen, dass die Rate an „acute kidney injury“ durch Einsatz der Impella® im Rahmen von „protected PCI procedures“ signifikant gesenkt werden konnte.

Zum iVAC2 L^TM-System liegen bislang nur Fallberichte und keine größeren klinischen Studien vor [12].

Die intraaortale Ballonpumpe (IABP) war über viele Jahre das Standardsystem zur Herzunterstützung bei Hochrisikointerventionen [10]. Der Aufbau des Systems ist relativ einfach und besteht aus 2 Komponenten: dem Katheter, dessen Spitze ein aufblasbarer Polyethylen-Ballon bildet, und der Konsole, welche die Steuerung der IABP übernimmt. Helium als inertes Gas mit niedriger Viskosität wird zur Ballonfüllung verwendet. Der Einstrom erfolgt pulssynchron am Beginn der Diastole, die schnelle Entlüftung ist mit Beginn der Systole abgeschlossen. Die hämodynamischen Effekte der IABP sind gering (ca. 0,5 l/min), und die Studienlage favorisiert derzeit nicht den Einsatz der IABP bei Hochrisikointerventionen [3, 10].

Diese Form der Herzunterstützung mit Umgehung des linken Ventrikels durch Entnahme des Blutes im Bereich des linken Atriums und Rückgabe im Bereich der Iliofemoralgefäße findet zurzeit nur im TandemHeart^TM Anwendung [10]. Das TandemHeart^TM besteht aus 4 Komponenten, einer verstärkten 21 F (French) transseptal in das linke Atrium einzubringende venösen Kanüle, einer Zentrifugalpumpe, einer arteriellen Kanüle (15–19 F) und der Steuerkonsole. Die arteriellen Kanülen determinieren die Unterstützungsleistung des Systems, die bei der Verwendung von 19 F bei bis zu 5 l/min liegt.

Die hämodynamischen Effekte des TandemHeart^TM ergeben sich aus der eigenen Herzleistung und der Herzunterstützung [10]. Die Arbeit des TandemHeart^TM reduziert die Vorlast und erhöht die Nachlast, sodass unter voller Unterstützungsleistung nicht selten das eigene linke Herz keinen Auswurf über die Aortenklappe mehr generiert und sich eine non-pulsatile Blutdruckkurve einstellt. Für die Funktion des TandemHeart^TM ist eine erhaltene Restfunktion des rechten Herzens notwendig.

Komplikationen bei der Anwendung des TandemHeart^TM resultieren insbesondere aus dem Setup der Kanülen: Die sichere Anlage der transseptalen venösen Kanüle erfordert ausgewiesene Erfahrung im Bereich der transseptalen Punktionstechniken, und eine Dislokation der Transseptalkanüle, z. B. auf die rechtsatriale Seite, kann zu einer potenziell gefährlichen Fehlfunktion des Systems führen [10].

Die meisten Erfahrungen existieren hier mit dem Impella^TM-System [5, 10, 21, 22]. Das Unterstützungssystem besteht aus 2 Komponenten, dem Mikroaxialpumpen-Katheter, der transfemoral über die Aortenklappe in den Ventrikel eingebracht und mit der Steuerkonsole verbunden wird. Der miniaturisierte Schraubenmotor (sog. Impeller) ist innerhalb des Katheters montiert und ermöglicht in 3 Systemgrößen eine Herzunterstützung zwischen 2,5 l/min (12 F) über 3–4 l/min (14 F) bis hin zu 5 l/min (21 F).

Ein weiteres Device ist die HeartMate PHP^TM (Abbott Vascular, Santa Clara, CA, USA), deren besonderes Charakteristikum ein von 13 F auf 24 F entfaltbarer Propellerkäfig darstellt. Dieser Mechanismus soll bei kleinen Schleusendiametern (14 F) Unterstützungsflüsse von über 4 l/min ermöglichen [23]. Bei diesem System kann die native Aortenklappe nach Öffnung des Propellerkäfigs keinen Schluss mehr ausführen, sodass eine dauerhaft stabile Funktion der HeartMate PHP^TM für ein suffizientes Herzzeitvolumen zwingend erforderlich ist. Seit Februar 2017 ist das HeartMate-System von einem Rückruf betroffen und aktuell nicht verfügbar.

Eine weitere Option stellt das PulseCath iVAC2 L^TM dar [11]. Dieses System setzt sich aus 3 Komponenten zusammen: einer Membranpumpe, einem bidirektionalem Katheter und einem Ventil. Der Katheter wird perkutan über die Femoralarterie eingeführt und retrograd über die Aortenklappe vorgebracht, dann wird er mit der extrakorporalen Membranpumpe und der IABP-Konsole verbunden. EKG(Elektrokardiogramm)-getriggert wird während der Systole Blut aus dem linken Ventrikel aspiriert und während der Diastole in die Aorta ascendens infundiert. Die iVAC2 L^TM generiert eine pulsatile Unterstützung von etwa 1,5 l/min. Die Schleusengröße beträgt 17 F. Derzeit hat das System in Deutschland NUB(Neue Untersuchungs- und Behandlungsmethoden)-Status 4, was den routinemäßigen Einsatz erschwert.

Kontraindikationen für die Anwendung der transvalvulären Systeme (Impella^TM, iVAC2 L^TM) stellen ein mechanischer Aortenklappenersatz oder Ventrikelthromben dar; Aortenklappenvitien sind relative Kontraindikationen [10].

Venös-arterielle ECMO oder auch ECLS(„extracorporeal life support“)-Systeme erlauben bei venös-arteriellem (va) Anschluss einen vollständigen Ersatz der biventrikulären Herzfunktion und der Lungenfunktion. Die ECLS besteht aus 4 Komponenten, einer venösen Kanüle zwischen 20 F und 24 F im Bereich des rechten Vorhofes am Übergang zur V. cava superior, einer non-pulsatilen Zentrifugalpumpe mit Steuergerät, einem Oxygenator für den Gasaustausch und einer arteriellen Kanüle, die bei perkutaner Anwendung im Herzkatheterlabor in die A. femoralis communis mit einem Durchmesser von 15–19 F je nach gewünschtem Volumenfluss der Herzunterstützung ausgewählt wird.

Die hämodynamische Unterstützung eines ECLS-Systems kann 6 l/min und mehr übersteigen. Auch wenn das rechte Herz durch die Entnahme des Blutes im Bereich des rechten Vorhofes entlastet wird, so führt die retrograde Rückgabe über die A. femoralis mit unphysiologischer Umkehr des Blutflusses in der Aorta zu erhöhter Nachlast mit gesteigerter linksventrikulärer Wandspannung, potenzieller Lungenstauung sowie reduzierter Koronardurchblutung [24, 25]. Eine behutsame ECLS Unterstützung und Oxygenierung kann jedoch bei Patienten mit biventrikulärem Pumpversagen und Oxygenierungsstörung auch bei Hochrisikointerventionen vorteilhaft sein. Eine Aortenklappeninsuffizienz stellt eine Kontraindikation dar.

Der Einsatz von ECLS-Systemen bei der „protected PCI“ ist aufgrund der notwendigen Schleusengröße und damit assoziierter Gefäßkomplikationen eher selten und auf Sondersituationen beschränkt (z. B. simultane kathetergestützte Aortenklappenimplantation plus komplexe Koronarintervention; einen Überblick gibt Tab. 1).

Gefäßkomplikationen werden überwiegend durch ein Mismatch zwischen Schleusendiameter und verkalkten, gekinkten Femoralarterien verursacht [26]. Hierbei entstehen vor allem Perforationen, Dissektionen und arteriovenöse Fisteln [27, 28]. Weitere Komplikationen sind arterielle Blutungen durch unvollständigen Gefäßverschluss nach Entfernung des Unterstützungssystems. Gefäßkomplikationen nach Entfernung der Impella® werden in bis zu 4,9 % beschrieben [29]. In der Zulassungsstudie PROTECT II benötigten ca. 1 % der Patienten eine gefäßchirurgische Operation infolge von Gefäßkomplikationen [1]. Da Blutungskomplikationen und nachfolgende Transfusionen immer einen negativen Effekt auf das Überleben der Patienten haben, sind präventive Maßnahmen zur Vermeidung der beschriebenen Komplikationen unverzichtbar (Infobox 3).

Eine sorgfältige Auswahl der Punktionsstelle durch vorherige Angiographie und Erfahrungen mit der Implantation [30] kann die Komplikationsrate verringern. Die meisten Nachblutungen können konservativ mittels Kompression behoben werden. Bei mäßig ausgeprägten Blutungen reicht im Allgemeinen eine Ballondilatation über 2–3 min mit einem PTA-Ballonkatheter im Bereich der Punktionsstelle, um eine Hämostase zu erreichen. Bei persistierenden Blutungen trotz extra- und intravasaler Kompression oder persistierender flusslimitierender Dissektion ist der Einsatz eines Stents (bei Blutung Membran-gecovert) oder eine gefäßchirurgische Intervention zu erwägen (Infobox 4).

Der AIC (Automated Impella® Controller) dient der Steuerung der Impella® sowie der Überwachung der korrekten Lage. Die Alarmmeldungen des AIC werden abgestuft nach Dringlichkeit eingeteilt in Alarmhinweise, schwere Alarme und kritische Alarme. Alarme können die Impella®-Funktion, die Impella®-Lage, den Spülfluss (sog. Purgefluss), Bauteile der Impella® wie Akku- oder Stromversorgung, Sensoren und den AIC betreffen [5].

Der Purgefluss sorgt für die kontinuierliche Spülung der Impella® und beugt einer Gerinnselbildung und dem Überhitzen des Impeller vor. Die Purgelösung besteht aus einer Glukoselösung (in der Regel 20 % Glukose, maximal 40 %), die mit Heparin versetzt ist (50 IE/ml). Als ausreichende Antikoagulation wird für das Pumpensystem eine ACT >160 s angesehen. Bei Nichterreichen der Ziel-ACT kann eine weitere systemische Heparingabe erwogen werden, bei zu hohen ACT-Werten kann die Heparinkonzentration in der Purgelösung verringert werden. Bei Patienten mit heparininduzierter Thrombozytopenie (HIT) Typ II kann das ACT-gesteuerte systemische Verabreichen eines alternativen Antikoagulans erwogen werden (z.B. Argatroban, Off-label-Use; Infobox 5).

Im Falle eines kompletten Stillstandes oder bei deutlich reduzierter Pumpleistung des Systems muss eine rasche Ursachenforschung (z. B. Echokardiographie) erfolgen, da im Zweifelsfall von einem Thrombus im Impeller ausgegangen werden muss. Ein erneutes Starten des Systems kann zu ausgeprägten systemischen Embolien führen. Das Impella®-System muss unverzüglich in die Aorta descendens zurückgezogen und entfernt werden.

Die Impeller-induzierte Hämolyse ist bei zeitlich meist auf die Prozedur begrenztem Einsatz der Impella® für die „protected PCI“ zu vernachlässigen. Die Rate an Hämolyse wird bei Patienten mit kardiogenem Schock mit 7,5–8 % angegeben [31, 32]. Eine höhere Inzidenz ist bei längerer Liegedauer und bei durch Malposition verursachte Turbulenzen zu verzeichnen [32, 33].