Journalclub 04-2023

Impact of Drainage Cannula Size and Blood Flow Rate on the Outcome of Patients Receiving Venovenous Extracorporeal Membrane Oxygenation for Acute Respiratory Distress Syndrome: An ELSO Registry Analysis

T. Mauri, E. Spinelli, Q. Ibrahim, B. Rochwerg, R. Lorusso, J. E. Tonna, S. Price, G. MacLaren, A. Pesenti, A. S. Slutsky, D. Brodie Am J Respir Crit Care Med. 2023 Jul 1;208(1):105-107. doi: 10.1164/rc- cm.202303-0369LE

Statistische Zusammenhänge können vielfältiger Natur sein. Durch sie lassen sich unbekannte Strukturen in Daten aufdecken und mögliche Hypothesen für die Grundgesamtheit erstellen. Dennoch gilt es, hier bedachtsam vorzugehen. Selbst bei einem mathematischen Zusammenhang, wie dem zunehmenden Genuss tropischer Früchte und der ebenfalls zunehmenden Sterblichkeit an bösartigen Neubildungen, beeinflussen sich die beiden Faktoren nicht. Der direkte Zusammenhang beider Größen wurde nur statistisch hergestellt, auf eine Kausalität kann man nicht zwingend schließen.

Die Autoren der vorliegenden Studie haben einen wichtigen Aspekt der extrakorporalen Membranoxygenation thematsiert. Durch die Anordnung der Kanülen im Hohlvenensystem ergibt sich durch die Rezirkulation ein Effektivitätsverlust des ECMO-Flusses bzw. der Sauerstoffanlieferung. Dadurch führt die präpulmonale Oxygenierung anfänglich zu nicht komplett aufgesättigtem arteriellem Blut. Deswegen gilt es, den ECMO-Fluss bzw. die indirekt entstehende Sauerstoffanlieferung zu maximieren, damit die Beatmung frühzeitig deeskaliert werden kann. Dies könnte die Mortalität reduzieren. Die Autoren haben deswegen über das Register der internationalen ECMO-Gesellschaft (ELSO – Extracorporeal Life Support Organization) Daten von 4236 Patienten während vv ECMO bezüglich Mortalität und Größe der drainierenden Kanüle untersucht. Dabei wurde ein möglicher Zusammenhang zwischen Mortalität, Komplikationen und dem Verhältnis von Blutfluss und Quadrat des Kanülenquerschnitts nach 24 h ECMO vermutet. Als Verfahren wurde eine Regressionsanalyse verwendet, die einen Zusammenhang zweier unabhängiger Variablen und vor allem die Aufstellung eines Kausalzusammenhangs ermöglicht. Die Autoren konnten zeigen, dass das Fluss-Querschnittsverhältnis ein unabhängiger und hochsignifikanter Vorhersagewert der Krankenhausmortalität ist. Ein höherer Wert des Verhältnisses senkt die Mortalität und ist nicht mit vermehrten Komplikationen assoziiert. Die Autoren schlussfolgerten, dass ein höheres Fluss-Querschnittsverhältnis ein höheres Überleben ermöglichen kann. Sie sehen sich durch eine Studie während der COVID 19-Pandemie bestätigt, in der ein Zusammenhang zwischen Kanülengröße und Überleben bestand.

Sicherlich kann man aus Blutfluss und Kanülenquerschnitt mathematische Quotienten bilden und Zusammenhänge herstellen. Praktisch ermöglichen größere Kanülen (mit größerem Querschnitt) einen höheren Blutfluss und damit eine höhere Sauerstoffanlieferung. Dieser direktere Zusammenhang würde vermutlich einen vergleichbar signifikanten Einfluss auf die Mortalität zeigen und den Zusammenhang ohne indirekt berechnete Quotienten herstellen.

Johannes Gehron, Gießen

Acute Type A Aortic Dissection in Adolescents and Young Adults under 30 Years of Age: Demographics, Aetiology and Post- operative Outcomes of 139 Cases

M. Luehr, M. Yildiz, W.-G. Ma, R. Heck, A. Polycarpou, A. Jassar et al. Eur J Cardiothorac Surg 2023, doi:10.1093/ejcts/ezad112

Die akute Typ A-Dissektion der thorakalen Aorta nach Stanford-Klassifikation ist ein herzchirurgischer Notfall und stellt für die betroffene Person unabhängig vom Lebensalter mit einer Mortalität von 50 % innerhalb der ersten 48 h nach dem Akutereignis eine lebensbedrohliche Situation dar [1].

Das Krankheitsbild tritt überwiegend im fortgeschrittenen Lebensalter zwischen 60 und 70 Jahren auf, wobei zu den Risikofaktoren ein arterieller Hypertonus, morphologische Befunde der Aorta wie auch das Vorhandensein einer angeborenen Bindegewebserkrankung zählen [2].

Ziel der vorliegenden retrospektiven multizentrischen Studie war es, erstmals mögliche dominante Ursachen und die als selten empfundene Häufigkeit für das Auftreten einer akuten Typ A-Dissektion bei Patient:innen im jungen Alter von ≤ 30 Jahren zu ermitteln, wie auch das postoperative Überleben dieser Zielgruppe zu evaluieren. Anhand eines Erhebungsbogens wurden Patient:innen mit einer chirurgisch versorgten akuten Typ A-Dissektion aus 16 internationalen Aortenzentren identifiziert und retrospektiv für den Zeitraum 1997–2021 ausgewertet. Aus einer Gesamtanzahl von 7914 Fällen waren 139 Patient*innen ≤30 Jahre alt, was einer Prävalenz von 1,8 % entspricht.

Innerhalb der Studiengruppe wurden zwei Subgruppen definiert. Diese unterschieden sich durch das gesicherte Vorhandensein einer Bindegewebserkrankung (CTD) (n = 51) oder das nicht Vorhandensein einer CTD (n = 88). Die Patientengruppe mit CTD war mit 86,2 % überwiegend am Marfan Syndrom erkrankt (n = 44). Innerhalb dieser Subgruppe war die proximale Aorta signifikant häufiger von der Dissektion betroffen, wodurch sich auch das Behandlungsausmaß von der Vergleichsgruppe signifikant unterschied. Ein Aortenwurzelersatz fand mit 68,6 % vs. 30,7 % signifikant häufiger statt. Eine klappenerhaltende Operationstechnik wurde ebenfalls häufiger durchgeführt, jedoch ohne statistische Signifikanz.

In der Patientengruppe ohne CTD war ein arterieller Hypertonus mit 46,6 % ein dominanter Risikofaktor. Patient:innen dieser Gruppe waren signifikant häufiger nierenerkrankt und hatten zudem mit 14,8 % versus 5,8 % häufiger bikuspide Aortenklappen.

Ohne signifikanten Unterschied ergibt sich eine Mortalität während des Krankenhausaufenthalts von 8,6 % für beide Patientengruppen. Internationale Studien beschreiben eine Krankenhaussterblichkeit zwischen 10–25 % für chirurgisch behandelte akute Typ A-Dissektionen [3].

Die Autoren nennen die chirurgische Herausforderung, den jungen Patient:innen durch das Operationsergebnis nicht nur das unmittelbare Überleben zu ermöglichen, sondern auch eine an die Lebenserwartung angepasste Versorgung zu gewährleisten. Die postoperative Ein- und Fünfjahresmortalität mit 2,2 % beziehungsweise 1,4 % stellt ein exzellentes mittelfristiges Outcome für junge Patient:innen ≤30 Jahre dar. Langfristige Ergebnisse gilt es, zukünftig in der Weiterentwicklung der chirurgischen Behandlungsmöglichkeiten dieses Krankheitsbildes zu untersuchen.

Zudem empfehlen die Autoren ein gezieltes Screening von Patient:innen mit Merkmalen wie dem Vorhandensein einer CTD, einer bikuspiden Aortenklappe und einer positiven Familienanamnese hinsichtlich einer Aortenerkrankung, womit dem plötzlichen Eintritt einer akuten Typ A-Dissektion möglicherweise frühzeitig vorgebeugt werden kann.

Marius Schimmel, Freiburg

1. Erbel R, 2014 ESC Guidelines on the Diagnosis and Treatment of Aortic Diseases: Document Covering Acute and Chronic Aortic Diseases of the Thoracic and Abdominal Aorta of the Adult. The Task Force for the Diagnosis and Treatment of Aortic Diseases of the European Society of Cardiology (ESC). Eur. Heart J. 35, 2873–2926, doi: 10.1093/eurheartj/ehu281.
2. Gesellschaft für Thorax-, Herz- und Gefäßchirurgie (DGTHG). Behandlung der Thorakalen Aortendissektion Typ A, Leitlinie AWMF-Register Nr. 011/018, Klasse S2k, Versions-Nummer 1.1. Erstveröffentlichung 02/21, https://register.awmf.org/assets/guidelines/011-018l_S2k_Behandlung-der-thorakalen-Aortendissektion-Typ-A_2021-02_1.pdf, Zugriff am 08.09.2023.
3. Aalberts JJJ, In-hospital mortality and three-year survival after repaired acute type A aortic dissection, Neth Heart J. 2009 Jun; 17(6): 226–231, doi: 10.1007/BF03086252.

Efficacy of a Single-day Task Trainer Based Extracorporeal Membrane Oxygenation Training Course

J. K. Maddry, R. M. Paredes, T. Abdurashidov et al. AEM Education Training, 2022; 6:e10806; doi: 10.1002/aet2.10806

Die Therapie von Herz- und Lungenversagen mittels extrakorporaler Membranoxygenation (ECMO) stellt heute ein in vielen Kliniken angewendetes Verfahren dar. Bedingt durch die Coronavirus-Pandemie ist die Anzahl an Kliniken, die ein ECMO-System am Patienten einsetzen, deutlich gestiegen. Aufgrund der weltweit gestiegenen Fallzahlen hat sich auch der Bedarf an einem spezialisierten Training zum Thema ECMO deutlich erhöht.

Die Autoren der hier vorgestellten Studie haben aus diesem Grund ein ECMO-Trainingsprogramm entwickelt. Neben dem theoretischen Unterricht fand bei diesem Training auch immer ein praktisches Training am Schweinemodell statt. Da sich nicht an jeder Klinik ein vergleichbarer Kurs etablieren lässt, haben die Autoren dieser Studie ihr Trainingsprogramm um das Training an einem Patientensimulator erweitert, um zu überprüfen, ob ein Training am Simulator die gleichen Ergebnisse wie ein Training am Schweinemodell liefert.

Die Schulungsergebnisse der Partizipant:innen wurde durch Fragebögen evaluiert, die jeweils vor und nach den Schulungsmaßnahmen ausgefüllt werden mussten. Hierbei zeigte sich, dass von den 17 Teams, die an dem Training teilgenommen haben, 16 Teams die ECMO am Schweinemodell erfolgreich etablieren konnten. Der überprüfte Wissensstand und das abgefragte Sicherheitsgefühl innerhalb der Teams stieg dabei um 24,3 % in der Vor-Testabfrage (Median 65,3 %, SD 14,4 %) zur Post-Testabfrage (Median 89,6 %, SD 10,3 %; p < 0,0001).

Mit der Auswertung der Daten konnten die Autor:innen zeigen, dass das Training sowohl an einem Schweinemodell, als auch an einem Patientensimulator eine deutliche Verbesserung im Wissensstand und der praktischen Anwendung der ECMO mit sich bringt. Jedoch hat das Training an einem Patientensimulator auch seine Limitationen. Eine durchgeführte Punktion der femoralen Gefäße kann aufgrund der mangelnden Anatomie des Simulators zu einer falschen Sicherheit des Anwenders bei der Gefäßpunktion führen.

Die Fehlpunktion und die daraus resultierende Verletzung eines arteriellen Gefäßes stellte innerhalb des durchgeführten Trainings die häufigste Ursache für Probleme während der ECMO-Anlage dar.

Marc Wollenschläger, Kerckhoff-Klinik, Bad Nauheim

Clinical Practice Guidelines for the Prevention of Adult Cardiac Surgery – Associated Acute Kidney Injury

J. R. Brown, R. A. Baker, L. Shore-Lesserson, A. A. Fox, L. B. Mongero, K. W. Lobdel S. A. LeMaire, M. J. J. De Somer, M. Wyler von Ballmoos, V. Barodka, R. C. Arora, S. Firestone, R. Solomon, C. R. Parikh, K. G. Shann and J. Hammon Ann Thorac Surg. 2023 Jan;115(1):34-42. doi: 10.1016/ j.athoracsur.2022.06.054.

Die akute Nierenschädigung (engl: acute kidney injury, AKI) ist eine häufige und schwerwiegende Komplikation nach herzchirurgischen Eingriffen. Eine AKI beeinflusst sowohl das Kurz- wie auch das Langzeitüberleben [1] und ist mit hohen Kosten für das Gesundheitssystem verbunden [2]. Zur Prävention der AKI nach herzchirurgischen Eingriffen hat daher eine Gruppe der Society of Thoracic Surgeons, der Society of Cardiovascular Anesthesiologists und der American Society of Extracorporeal Technology auf Grundlage einer Literaturrecherche eine Guideline erstellt. Für das Management der Herz-Lungen-Maschine (HLM) arbeitete die Gruppe drei Empfehlungen aus: Mit einer Klasse I-Empfehlung (Level of Evidence B-R) wird die Vermeidung der hyperthermen Perfusion (>37 °C) während der extrakorporalen Zirkulation (EKZ) genannt. Mehrere Studien konnten zeigen, dass bei einer Bluttemperatur größer 37 °C postoperativ die Patient:innen häufiger eine AKI entwickeln.

Eine weitere Klasse I-Empfehlung (Level of Evidence: B-R) ist die Anwendung der sogenannten „goal-directed DO2“-Strategie, bei welcher das arterielle Sauerstoffangebot während der Perfusion über einem gewissen Grenzwert (i. d. R. >280 ml/min/m2) gehalten wird. Im Gegensatz zum klassischen Ansatz, bei welchem der arterielle Fluss über die Körperoberfläche und einen festgelegten Herzindex bestimmt wird, wird bei der goal-directed Perfusion der arterielle Fluss an den Hämoglobinwert angepasst, damit der Grenzwert des Sauerstoffangebots eingehalten wird. Dass ein niedriges Sauerstoffangebot während der EKZ vermehrt mit einer AKI einhergeht, konnten diverse retrospektive Studien zeigen [3–5]. Auch in zwei prospektiven randomisierten Studien war die goal-directed Perfusion-Strategie dem klassischen Ansatz überlegen und die Inzidenz der AKI fiel in der Interventionsgruppe geringer aus [6,7].

Der Einsatz der minimalinvasiven extrakorporalen Zirkulation (MiECC) zur AKI-Prävention wird mit IIB (Level of Evidence: B–R) bewertet. Die Studienlage zu diesem Thema ist laut den Autoren widersprüchlich. Während eine Meta-Analyse keine Unterschiede in Bezug auf eine Nierenschädigung zwischen MiECC und konventioneller EKZ fand [8], zeigte eine neuere Metaanalyse, dass die Wahrscheinlichkeit einer AKI bei MiECC um 50 % geringer gegenüber der konventionellen EKZ ausfiel [9].

Weiterhin bewerteten die Autoren drei pharmakologische Strategien: Eine Klasse IIB-Empfehlung (Level of Evidence B–R) enthält die Gabe von Fenoldopam zur AKI-Prävention, solange eine Hypotension vermieden wird. Dies steht im Gegensatz zu den Empfehlungen der Kidney Disease: Improving Global Outcome (KDIGO) Organisation, welche die Fenoldopamgabe nicht empfiehlt. Allerdings verweisen Brown et al. auf zwei randomisierte Doppelblindstudien in der Herzchirurgie, bei welchen die Fenoldopamgabe mit einem besseren renalen Outcome verbunden war [10,11].

Nicht empfohlen werden dagegen die Dopamin- (Klasse III, Level of Evidence: A) und Mannitolgabe (Klasse III, Level of Evidence B-R) zur Vermeidung der AKI. Mehrere Studien untersuchten die Gabe von Dopamin [12–14] oder Mannitol [15–17], allerdings konnte keine Studie einen positiven Effekt bezüglich der Nierenprotektion für das jeweilige Medikament belegen.

Bei herzchirurgischen Patient:innen mit hohem Risiko für eine postoperative AKI werden mit einer Klasse IIA-Empfehlung (Level of Evidence B–R) die Interventionen der KDIGO für die Verringerung der AKI empfohlen. Diese beinhalten sofern möglich das Absetzen nephrotoxischer Medikamente, das Absetzen von ACE-Hemmern und in den ersten 2 Tagen nach der Operation, die engmaschige Überwachung von Serum-Kreatinin und Urinausscheidung, die Vermeidung einer Hyperglykämie, Alternativen zu Kontrastmitteln sowie die hämodynamische Überwachung und Optimierung nach einem hämodynamischen Algorithmus. In einer Single-Center-Studie, bei der die Interventionen der KDIGO mit einer Kontrollgruppe verglichen wurden, konnte eine statistisch signifikante Verringerung der AKI in der Interventionsgruppe nachgewiesen werden [18].

Simon Mayer, Stuttgart

1. J. R. Brown, R. S. Kramer, S. G. Coca, und C. R. Parikh. Duration of Acute Kidney Injury Impacts Long-Term Survival After Cardiac Surgery. Ann. Thorac. Surg., Bd. 90, Nr. 4, S. 1142–48, Okt. 2010, doi: 10.1016/ j.athoracsur.2010.04.039.
2. S. S. Waikar und W. C. Winkelmayer. Chronic on Acute Renal Failure: Long-term Implications of Severe Acute Kidney Injury. JAMA, Bd. 302, Nr. 11, S. 1227, Sep. 2009, doi: 10.1001/jama.2009.1364.
3. M. Ranucci et al. Oxygen Delivery During Cardiopulmonary Bypass and Acute Renal Failure After Coronary Operations. Ann. Thorac. Surg., Bd. 80, Nr. 6, S. 2213–20, Dez. 2005, doi: 10.1016/j.athoracsur.2005.05.069.
4. H. Mukaida et al. Time-dose response of oxygen delivery during cardiopulmonary bypass predicts acute kidney injury. J. Thorac. Cardiovasc. Surg., Bd. 158, Nr. 2, S. 492–499, Aug. 2019, doi: 10.1016/j.jtcvs.2018.10.148.
5. R. F. Newland, R. A. Baker. Low Oxygen Delivery as a Predictor of Acute Kidney Injury during Cardiopulmonary Bypass. J. Extra. Corpor. Technol., Bd. 49, Nr. 4, S. 224–230, Dez. 2017.
6. M. Ranucci et al., Goal-directed perfusion to reduce acute kidney injury: A randomized trial. J. Thorac. Cardio- vasc. Surg., Bd. 156, Nr. 5, S. 1918-1927.e2, Nov. 2018, doi: 10.1016/j.jtcvs.2018.04.045.
7. H. Mukaida et al. Oxygen delivery-guided perfusion for the prevention of acute kidney injury: A randomized controlled trial. J. Thorac. Cardiovasc. Surg., S. S0022522321005110, März 2021, doi: 10.1016/j.jtcvs.2021.03.032.
8. Y. Sun et al. What We have Learned about Minimized Extracorporeal Circulation versus Conventional Extracorporeal Circulation: An Updated Meta-Analysis. Int. J. Artif. Organs, Bd. 38, Nr. 8, S. 444–453, Aug. 2015, doi: 10.5301/ijao.5000427.
9. M. Kowalewski et al. Safety and efficacy of miniaturized extracorporeal circulation when compared with off-pump and conventional coronary artery bypass grafting: evidence synthesis from a comprehensive Bayesian-framework network meta-analysis of 134 randomized controlled trials involving 22 778 patients. Eur. J. Cardiothorac. Surg., Bd. 49, Nr. 5, S. 1428–40, Mai 2016, doi: 10.1093/ejcts/ezv387.
10. M. Ranucci et al. Effects of fenoldopam infusion in complex cardiac surgical operations: a prospective, randomized, double-blind, placebo-controlled study. Minerva Anestesiol., Bd. 76, Nr. 4, S. 249–259, Apr. 2010.
11. A. A. Cogliati et al. Fenoldopam Infusion for Renal Protection in High-Risk Cardiac Surgery Patients: A Randomized Clinical Study, J. Cardiothorac. Vasc. Anesth., Bd. 21, Nr. 6, S. 847–850, Dez. 2007, doi: 10.1053/ j.jvca.2007.02.022.
12. A. Lassnigg, E. Donner, G. Grubhofer, E. Presterl, W. Druml, und M. Hiesmayr, „Lack of Renoprotective Effects of Dopamine and Furosemide during Cardiac Surgery“, J. Am. Soc. Nephrol., Bd. 11, Nr. 1, S. 97–104, Jan. 2000, doi: 10.1681/ASN.V11197.
13. S. Yavuz, N. Ayabakan, M. T. Goncu, und I. A. Ozdemir. Effect of combined dopamine and diltiazem on renal function after cardiac surgery. Med. Sci. Monit. Int. Med. J. Exp. Clin. Res., Bd. 8, Nr. 5, S. PI45-50, Mai 2002.
14. M. Park, S. G. Coca, S. U. Nigwekar, A. X. Garg, S. Garwood, und C. R. Parikh. Prevention and Treatment of Acute Kidney Injury in Patients Undergoing Cardiac Surgery: A Systematic Review. Am. J. Nephrol., Bd. 31, Nr. 5, S. 408–418, 2010, doi: 10.1159/000296277.