Simulation der retrograden Kanülierung während extrakorporaler Unterstützung im hydraulischen Kreislaufsimulator

Abstract

Die extrakorporale Unterstützung (ECLS) ermöglicht beim akuten Herzversagen eine kardiopulmonale Unterstützung und hämodynamische Stabilität. Die Kollision beider gegenläufigen nativen und extrakorporalen Flüsse führt aber zu einer Wasserscheide in der Aorta mit erhöhter linksventrikulärer Nachlast. Eine pulmonale Gasaustauschstörung resultiert außerdem bei verbleibender linksventrikulärer Aktivität in einer inhomogenen Sauerstoffanlieferung mit reduzierter Sauerstoffversorgung der Endorgane. Eine thorakale Position der arteriellen Kanüle könnte die Wasserscheide proximal verschieben und so die Sauerstoffanlieferung der supraaortalen Äste erhöhen. Auswirkungen auf die linksventrikuläre Mechanik und pulmonale Funktion sind nicht bekannt. Mit einer zweistufigen experimentellen Studie wurde die hydrodynamische Leistung längerer arterieller Kanülen bewertet und mit einer In-vitro-Simulation die Auswirkungen verschiedener aortaler Kanülenpositionen auf die kardiovaskuläre Flussdynamik untersucht. Druckabfall, Turbulenzentwicklung und Energieverlust langer arterieller Kanülen wurden mit einer hydrodynamischen Testkammer bewertet. Die kardiovaskuläre Strömungs-dynamik wurde mit einem Modellkreislauf getestet, der aus zwei aortalen und venösen Gefäßmodellen bestand, die an ein ECLS-System mit femoraler Kanülierung konnektiert waren. Vier Stufen des Herzversagens und der entsprechenden extrakorporalen Unterstützung (kardiogener Schock, frühe und späte Erholung, Entwöhnung) wurden mit einer iliacalen, abdominalen und thorakalen Kanülenposition in der Aorta kombiniert. Die kardiovaskuläre Flussdynamik umfasste die Messung der aortalen Flussverteilung, der Flussgeschwindigkeit, der Druckänderungen und der Druckvolumenschleifen zur Beschreibung der Herzmechanik. Obwohl eine längere Kanüle zu einem erhöhten Druckabfall führte, waren Turbulenzentwicklung und Energieverlust akzeptabel. Eine thorakale Kanülenposition erhöhte signifikant den Anteil des ECLS-Flusses in den supraaortalen Ästen, erhöhte aber auch den linksventrikulären enddiastolischen sowie den pulmonalvenösen Druck. Der positive Effekt einer proximal verschobenen Wasserscheide durch eine thorakale Kanülenposition könnte mit einer höheren Sauerstoffzufuhr in den supraaortalen Ästen zusammenhängen und die ECLS-assoziierte Mortalität und Morbidität deutlich beeinflussen. Die verbesserte Flussverteilung im Oberkörper geht jedoch mit einer erhöhten linksventrikulären Nachlast und höheren Füllungsdrücken einher. Der höhere pulmonalvenöse Druck kann mit einer verstärkten pulmonalen Stauung verbunden sein. Klinisch muss sorgfältig abgewogen werden, ob eine verbesserte Sauerstoffversorgung eine erhöhte ventrikuläre Nachlast und pulmonale Stauung rechtfertigt.