Interaktion von extrakorporaler und humaner Zirkulation in einem In vitro Modell – Untersuchung und Messung von Strömungsphänomenen mittels Doppler- und Duplexsonographie

Abstract

Ziel: Der Einsatz einer ECLS kann im kardiogenen Schock dafür sorgen, dass es zu einer Stabilisierung der hämodynamischen Instabilität kommt. Des Weiteren kann die Oxygenierung und Decarboxylierung des Blutes sichergestellt werden. Während das rechte Herz weiter Blut in die Lungenstrombahn pumpt, kommt es aufgrund der verminderten linken Herzfunktionalität zu einem erhöhten intraventrikulären Druck mit der Folge einer erhöhten myokardialen Wandspannung und einer Steigerung der linksventrikulären Nachlast. Zudem treffen sich der physiologische Auswurf des Herzens und der maschinell erzeugte Fluss des ECLS-Systems in der Aorta. Diese Phänomene sind am Patientenbett nur äußerst schwer messbar. Ziel der Arbeit ist es, mittels eines in vitro Modells diese Flussphänomene zu messen und zu visualisieren. Hierüber sollen Rückschlüsse auf die Perfusion des Körperkreislaufs gezogen werden. Methoden und Ergebnisse: Das in vitro Modell besteht aus zwei lebensgroßen Gefäßmodellen, welche mittels zwei Membranpumpen betrieben werden. Weiters werden Widerstände und Compliancegefäße benutzt, um den Gefäßwiederstand zu simulieren. Über einen großen Zugang wird eine femorale ECLS implantiert. Es werden vier Szenarien definiert, der kardiogene Schock, die erste Phase der Erholung, die zweite Phase der Erholung und die Weaningsituation. Mit einem Ultraschallgerät ermittelten wir die Flussgeschwindigkeiten, die Volumenflüsse und visualisierten Mischzonen mittels Farbduplexsonographie an 15 definierten Messpunkten. Im kardiogenen Schock zeigte sich weiterhin ein Auswurf des Herzens, der die Perfusion der Koronarien und der supraaortalen Äste gewährte. Es fand sich eine Wasserscheide im Aortenisthmus. Die cerebrale Perfusion zeigte sich im kardiogenen Schock vermindert, ebenso die Perfusion der Nierenarterien. Mit steigender Herzleistung verbesserte sich die cerebrale Perfusion. Ebenso wanderte die Wasserscheide vom Aortenisthmus bis vor die Abgänge der Nierenarterien. Zusammenfassung: Anhand unserer Messungen konnten wir zeigen, dass unter femoraler ECLS-Therapie die Versorgung mit gut oxygeniertem Blut im kardiogenen Schock in den Koronarien und den supraaortalen Ästen deutlich reduziert sein kann. Eine Lösung wäre die Eskalation der bestehenden vaECMO auf eine vavECMO, womit die Oxygenierung sichergestellt werden kann. Ebenso bilden sich Wasserscheiden in Abhängigkeit von der Herzeigenleistung und dem ECLS-Fluss. Diese können, je nach Lokalisation, Einfluss auf die Endorganperfusion haben.