Neuropsychologische Effekte der Koronararterienbypass-Operation unter Einsatz von Mikroembolie-Filtern

Abstract

Intraoperative Mikroembolien gelten als Ursachen für neuropsychologische Veränderungen nach Koronararterienbypass-Operationen. Zur Neuroprotektion soll eine dynamic bubble trap (DBT) Gasblasen aus der Herz-Lungen-Maschine entfernen und zerebrale Mikroembolien reduzieren. Embol-X-Aortenkanülen sind mit einer Fangvorrichtung ausgestattet, um arteriosklerotische Plaques von den hirnversorgenden Arterien abzuschirmen. In dieser randomisierten Studie wurden eine DBT-Gruppe (n = 50) und eine Embol-X-Gruppe (n = 43) mit einer gemeinsamen Referenzgruppe (n = 50) ohne Filter verglichen. Die Patienten wurden vor sowie drei Monate nach elektiver Koronararterienbypass-Operation mit einer umfangreichen neuropsychologischen Testbatterie und mit einer verkürzten Testung zwei bis vier Tage postoperativ untersucht. In der Magnet-Resonanz-Tomografie wurde postoperativ nach frischen ischämischen Läsionen gesucht. Neurodestruktionsmarker S100B und NSE wurden analysiert. Während der Operation lief eine transkranielle dopplersonografische Aufzeichnung zur Bestimmung der zerebralen Mikroembolisation (MES). Intraoperativ konnte die MES-Gesamtanzahl in der DBT-Gruppe verglichen mit der Kontrollgruppe reduziert werden (z = -2,079; p = 0,019, einseitig), nicht jedoch in der Embol-X-Gruppe (z = -0,483; p = 0,315). Frische ischämische Läsionen wurden zu 13,6% festgestellt. Alle Gruppen verschlechterten sich kurzfristig in allen kognitiven Testbereichen im Vergleich zur Ausgangsuntersuchung (p < 0,001). S100B korrelierte mit frühen Beeinträchtigungen. Drei Monate später zeigte die DBT-Gruppe im Vergleich mit den Kontrollen bessere Ergebnisse in zwei kognitiven Bereichen: Exekutivfunktionen (Buchstaben-Interferenz-Test aus dem Syndromkurztest: t = 2,525; p = 0,007, einseitig) und verbales Gedächtnis (Listenlernen aus dem Verbalen Lern- und Merkfähigkeitstest: t = 2,420; p = 0,009, einseitig). Die Embol-X-Gruppe zeigte keine besseren Ergebnisse. Alle Gruppen waren in den meisten Gedächtnistests auch drei Monate postoperativ beeinträchtigt verglichen mit Baseline (p < 0,001). Beurteilung: Gedächtnisverschlechterungen stellen Nebenwirkungen der Koronararterienbypass-Operation dar. Zerebrale Mikroembolien, sowohl gasförmiger als auch solider Natur, sind mit neuropsychologischen Beeinträchtigungen verbunden. Kein Filterverfahren schützt vollständig neuroprotektiv. Die Reduktion von Gasblasen aus der HLM trägt jedoch zu besseren neuropsychologischen Ergebnissen bei. Depression und Angst erklären postoperative Verschlechterungen nicht. Beeinträchtigungen sind mit höherem Alter, zerebrovaskulären Risikofaktoren, thorakaler Aortenarteriosklerose und zerebralen Vorschäden assoziiert.

Cerebral microemboli in coronary artery bypass grafting (CABG) have been reported to contribute to postoperative neuropsychological impairment. In a randomized controlled trial 143 consecutive patients undergoing CABG received either an intra-aortic filter (Embol-X, n = 43), designed to reduce solid microemboli, a dynamic bubble trap (DBT, n = 50), designed to reduce gaseous microemboli, or no additional device (control group, n = 50). Cognitive functioning was assessed before and 2-4 days/ 3 months after CABG. Cerebral MRI was carried out before and after surgery. Biomarker S100B and NSE in serum were analyzed. Microembolic signals (MES) were detected during surgery using transcranial Doppler-sonography. As compared to controls, the total MES-rate was significantly reduced in the DBT-group (z = -2.079; p = 0.019, single-tailed), but not in the Embol-X-group (z = -0.483, p = 0.315). The rate of new ischemic lesions amounted to 13.6% with equal distribution between the groups. All tests revealed cognitive impairment in the early phase after surgery (p < 0.001). S100B was correlated with early decline. Three months afterwards the DBT-group showed improved performance in executive functioning (t = 2.525; p = 0.007, single-tailed) and verbal short-term memory (t = 2.420; p = 0.009, single-tailed), as compared to controls. However, in most memory tests all groups deteriorated from baseline performance (p < 0.001). The Embol-X-group did not show any better outcome as compared to controls. Conclusions: Memory impairment is a side-effect of CABG. Cerebral microemboli of gaseous and solid origin contribute to postoperative decline. No filter-device could protect the brain during CABG completely. However, reduction of gaseous MES has a neuroprotective effect. Cognitive decline is not associated with depression or anxiety but with higher age, cerebrovascular risk factors, aortic arteriosclerosis and previous cerebral damages.