La thérapie cellulaire et l'ingénierie tissulaire constituent de nouvelles stratégies à évaluer dans le traitement de la cardiopathie ischémique. Dans le cas particulier de l'infarctus chronique (IDMc), la possibilité de réhabiliter une zone cicatricielle à partir de cellules souches mésenchymateuses de moelle osseuse (CSMs), ainsi que la potentialité de remodeler l'architecture ventriculaire pariétale, sont particulièrement discutées. La première partie est un rappel des principaux concepts à l'origine des espoirs fondés sur ces nouvelles voies thérapeutiques. Dans la deuxième partie, nous présentons nos travaux concernant (1) l'injection cellulaire myocardique directe par voie épicardique chez le rat et chez l'homme souffrant d'IDMc et (2) l'application chirurgicale épicardique directe chez le rat IDMc, d'un patch tissulaire fabriqué à l'aide de CSMs incluses dans un réseau de collagène de type I. Les résultats montrent que l'injection cellulaire directe est responsable d'une réaction inflammatoire immédiate non spécifique. Néanmoins, ces travaux soutiennent aussi que (1) les CSMs stimulent l'angiogénèse locale en fonction de l'activité métabolique résiduelle et (2) le patch de CSMs favorise le remodelage ventriculaire inverse chez les rats infarcis. Dans la dernière partie, nous revenons, d'une manière plus générale, sur ces résultats qui restent encore trop limités pour espérer soigner une défaillance myocardique sévère. Néanmoins, bien que ces expériences ne confirment pas la potentialité cardiogénique des CSMs, elles suggèrent fortement la possibilité, par ces méthodologies, d'inverser le cours naturel de l'IDMc / Cellular therapy and tissue engineering are new strategies to be tested in the treatment of ischemic cardiopathy. In chronic infarction (MI) specifically, the possibility of rehabilitating a cicatricial zone using bone marrow mesenchymal stem cells (BMSC) as well as the feasibility of remodeling parietal ventricular architecture are especially discussed. The first part reviews the main concepts which have led to these new promising avenues of treatment. In the second part we present our work concerning (1) direct myocardial cellular injection via the epicardium in rats and in humans suffering from MI, and (2) direct epicardial surgical application of a tissular patch consisting of BMSC in a type I collagen network. The results show that direct cellular injection is responsible for an immediate non-specific inflammatory reaction. Nevertheless, the work also supports the notions that (1) BMSCs stimulate local angiogenesis on the basis of residual metabolic activity, and (2) the BMSC patch stimulates inverse ventricular remodeling in infarcted rats. The final part is devoted to a wider discussion of these results which are as yet too limited to hope to heal severe myocardial failure. However, despite the fact that these experiments do not confirm the cardiogenic potential of BMSCs, they do strongly hint at the possibility of using this methodology to invert the natural course of MI

In der vorliegenden Arbeit wurde die venöse Revaskularisation bei Vorliegen einer Mikro- und Makroangiopathie untersucht. Die Zielgruppe dieser Methodik sind Patienten, die aus kardiologischer und herzchirurgischer Sicht austherapiert sind, für die weder ein Stent noch eine konventionelle Bypassoperation in Frage kommt. Das betrifft Patienten mit disseziierten Gefäßen, mit schwerer diffuser koronarer Herzerkrankung oder small vessel disease. Für diese Patienten ist derzeit keine optimale Therapie vorhanden. Es handelt sich somit um eine ultima ratio-Therapie. Zur Prüfung der Effektivität der Methode bei beschriebenem Krankheitsbild wurde in Minipigs eine Mikroangiopathie durch Injektion von Mikrosphären (Durchmesser 100µm) in den linken Hauptstamm erzeugt. Nach 7 Wochen Krankheitsentwicklung der Mirkoangiopahtie wurde eine hochgradige Stenose des Ramus interventricularis anterior (RIVA) hervorgerufen, welches die Makroangiopathie simulieren sollte. Anschließend wurden die Tiere der Therapiegruppe mit einem Bypass von der Arteria mammaria auf die Begleitvene des RIVA versorgt. Dabei wurde die Begleitvene proximal der Anastomose ligiert. Die Kontrollgruppe blieb ohne Therapie. Die Stenose und der Bypass wurden angiographisch dargestellt. Nach 17 Wochen wurde bei allen Tieren eine Herzkatheteruntersuchung durchgeführt, um die Stenose und den Bypass zu beurteilen. Als Maß für die Herzleistung wurde zu allen 3 Versuchsteilen die Ejektionsfraktion bestimmt. Anhand der Ejektionsfraktion konnte die Überlegenheit der venösen Revaskularisation als Therapie gezeigt werden. 7 Wochen nach Injektion der Mikrosphären fielen die Werte der Ejektionsfraktion beider Gruppen ab. Nach 17 Wochen nahm die Ejektionfraktion der Therapiegruppe, die in der Zwischenzeit mit einem Bypass versorgt wurden, wieder deutlich zu und die der Kontrollgrupppe sank weiter ab. Zusätzlich wurden die entnommenen Herzen histologisch untersucht. Dabei zeigte sich ein Umbau des Gefäßsystems im Bereich der angeschlossenen Vene. / Objective: Many patients with significant arterioclerosis of the heart cannot benefit from a coronary artery bypass and other methods because they have macroangiopathy combined with microangiopathy. We evaluated the efficiency of venous revascularization in minipigs with macroangiopathy combined with microangiopathy in a chronic model of 3 months. Histological analysis of arterial and venous vessels of the heart was conducted. Methods: In left anterior descending artery (LAD) microspheres (diameter 100µm) were injected in 24 minipigs (12 control group, 12 therapy group). 7 weeks later a stenosis of the LAD was performed in both groups with an average of 84,6 ± 4,3%. In therapy group left internal thoracic artery was anastomosed to the concomitant vein of the LAD in beating heart surgery. The flow of bypass was proved in angiography and the flow rate was measured by ultrasound. 10 weeks later bypass of therapy group and stenosis of both groups were verified in angiography. At the beginning of every part of the experiment the ejection fraction in both groups was evaluated with echocardiography. Hemodynamic monitoring was performed throughout the experiment. In histological analysis arterial and venous vessels in left atrium, right atrium, septum and area of anastomosis were evaluated in the thickness of wall and area of lumen. Results: In ejection fraction a significant difference between control and therapy group was seen. After performing the bypass, the ejection fraction in therapy group increased, while it decreased in control group in the same period of time of 10 weeks. In the histological analysis a non-classifiable type of vessel was found only in the area of the anastomosis. The vessel had a a large area of lumen and a thick wall due to media hyperplasia. Conclusion: Venous revascularization of the concomitant vein of the LAD via bypass of the left thoracic artery in a chronic model improves cardiac funcion and is therefore an effective method when having microangiopathy and macroangiopathy combined. The non-classifiable type of vessel are most likely arterialized veins which underwent a structural change of the wall due to the arterial blood pressure.

The purpose of this study was to identify the strengths and weaknesses of a pre-operative health education programme provided to cardiac surgery patients at a private hospital in Gauteng. A questionnaire was used to collect data and indicated that most patients were satisfied with the pre-operative education that they received before their cardiac surgery procedure, and therefore felt well prepared for the operation. It is, however, evident that family involvement with pre-operative education was not satisfactory. This lack of family involvement is a limitation in the present programme. The study also noted that patients must be informed about visiting hours, and the intense feeling of the endotracheal tube post-operatively should be emphasised. / Health Studies / M.A. (Health Studies)

La coagulopathie induite par la circulation extracorporelle (CEC) chez les enfants porteurs d’une cardiopathie congénitale et bénéficiant d’une chirurgie cardiaque est complexe et multifactorielle. La prise en charge de ces enfants est délicate et doit être spécifique aux caractéristiques de cette population. De plus, cette prise en charge doit être multimodale, basée sur la prévention et le traitement précoce et ciblé. <p>Dans la première partie de ce mémoire, nous avons étudié la place de l’acide tranexamique, agent antifibrinolytique, dans la prévention de la fibrinolyse chez les enfants bénéficiant d’une chirurgie cardiaque avec CEC. Nous avons évalué les propriétés pharmacocinétiques et pharmacodynamiques de la molécule dans cette population particulière. Notre hypothèse étant que l’utilisation de schémas adaptés pourrait permettre d’optimaliser la balance bénéfice/risque de l’utilisation prophylactique de l’acide tranexamique. <p>Nous avons également développé un modèle expérimental susceptible d’améliorer la sensibilité des tests viscoélastiques pour la détection de la fibrinolyse et qui pourrait être utilisé pour estimer la concentration minimale d’acide tranexamique nécessaire pour inhiber la fibrinolyse. <p>Dans la seconde partie de ce mémoire, nous avons étudié l’importance de l’implémentation d’une prise en charge adaptée de la coagulopathie, en utilisant un algorithme défini en tenant compte des caractéristiques de la population cible. Si le ROTEM® s’avère être un outil important, son utilisation doit être limitée aux enfants qui présentent un saignement anormal afin de guider l’administration de produits hémostatiques. L’ensemble de nos travaux contribue à l’amélioration de nos connaissances dans la prise en charge de l’enfant à risque de saignement en période péri-opératoire de chirurgie cardiaque. / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

The work involves comparingethical values in the general population without serious damage to the general health, and in pacients within overal disease where i tis clear that the scale of values of the two groups are different. From futher examinations came some additional insights /see Chapter 4 d/ and chapter 5 work/. Results and conclusions are in line with Anglo-Saxon literature/ European and overseas/ and our own experience with treating pacients. No medical industry can not fully ensure full health of pacients. There is a set of values focused on specific medical professions and their own core values. These parameters set values based on many aspects of professional decision meking. And those serve to assess the pacientś needs. How to treat and the doctorś own medical approach to the pacient with severe overal ilness correspondens to the hierarchy of ethical values in Ozar-Sokol scheme. Proposal of six major ethical values concerning dentistry and access to treatment and justice in distribution and alocation of resources in surgical pacients with variety of serious medical interventions: heart surgery, transplants, etc./ ethical values contribute to the proces of decision- making in case of conflict. Not all Ozar-Sokol scheme recognizes those. From the perspective of pacients with serious...

The work involves comparingethical values in the general population without serious damage to the general health, and in pacients within overal disease where i tis clear that the scale of values of the two groups are different. From futher examinations came some additional insights /see Chapter 4 d/ and chapter 5 work/. Results and conclusions are in line with Anglo-Saxon literature/ European and overseas/ and our own experience with treating pacients. No medical industry can not fully ensure full health of pacients. There is a set of values focused on specific medical professions and their own core values. These parameters set values based on many aspects of professional decision meking. And those serve to assess the pacientś needs. How to treat and the doctorś own medical approach to the pacient with severe overal ilness correspondens to the hierarchy of ethical values in Ozar-Sokol scheme. Proposal of six major ethical values concerning dentistry and access to treatment and justice in distribution and alocation of resources in surgical pacients with variety of serious medical interventions: heart surgery, transplants, etc./ ethical values contribute to the proces of decision- making in case of conflict. Not all Ozar-Sokol scheme recognizes those. From the perspective of pacients with serious...

Herzinfarkt und Tod stellen häufige Folgen der koronaren Herzerkrankung dar, die durch eine rechtzeitige aortokoronare Bypassoperation vermieden werden können. Im Gegensatz zur klassischen offenen Operation bieten minimal invasive Verfahren entscheidende Vorteile. Die erschwerte Orientierung stellt jedoch eine große Herausforderung in der minimal invasiven Herzchirurgie dar, insbesondere bei der Verwendung telemanipulatorischer Systeme, wie bei der total endoskopischen Bypassoperation (TECAB). Die Entwicklung des „Surgical Cartographic Navigation System“ (SCNS) verspricht eine deutliche Verbesserung der Orientierung des Chirurgen mithilfe der Nutzung modernster Techniken der Augmentierten Realität. Hierbei wird auf der Basis von CT-Datensätzen ein virtuelles Herzmodell geschaffen, welches als Grundlage der assistierten Navigation dient. Im Speziellen wird bei der durch das SCNS unterstützten TECAB Operation die aufzufindende Koronararterie in das Sichtfeld des Endoskopes projiziert („augmentiert“). Ziel dieses Dissertationsvorhabens war die Evaluation der klinischen Anwendbarkeit des SCNS während einer Simulation einer Inzision mit dem da Vinci™-System auf fünf individuell angefertigten Herzphantomen. Es sollte überprüft werden, ob der Chirurg mit Hilfe der Unterstützung durch die SCNS Sicht mit eingeblendeter Koronararterie einen direkten Kontakt zur LAD (Left Anterior Descending), der häufigsten Zielarterie der TECAB, herstellen kann. In einem Studienkollektiv, bestehend aus zehn medizinisch unerfahrenen Personen und zehn Herzchirurgen, wurde die Treffergenauigkeit der SCNS-gestützten Auffindung der LAD in insgesamt 300 Testversuchen überprüft. Insgesamt konnte die Arterie in 58 % der Fälle korrekt identifiziert werden. Dabei lag kein signifikanter Unterschied zwischen den beiden Gruppen vor. Hiermit konnte die klinische Anwendbarkeit des SCNS für die TECAB erstmals gezeigt werden. Des Weiteren wurden zwei Faktoren als vordringliche Ziele für zukünftige Fortentwicklungen identifiziert: Die Optimierung von Landmarken für die Registrierung des Herzens sowie die verbesserte optische Darstellung der Augmentierten Realität im Endoskopiesichtfeld. Zusammengefasst konnte in diesem Dissertationsvorhaben in einer umfassenden Studie gezeigt werden, dass das SCNS einen erfolgversprechenden Lösungsansatz für die Behebung kritischer Orientierungsprobleme der minimal invasiven Herzchirurgie bei der TECAB bietet. Die hier gewonnenen Erkenntnisse stellen die Grundlage für weitergehende Studien zur Fortentwicklung des SCNS dar, die vor einem klinischen Ersteinsatz erfolgen müssen. / In the therapy of coronary heart disease minimally invasive and endoscopic methods offer considerable benefits to the patient, while for the surgeon difficult orientation and missing haptic feedback are still the leading problems in Endoscopic Bypass Grafting with telemanipulative systems. To support the surgeon with improved vision, a three dimensional model of the coronary artery tree based on CT scans is integrated into the view of the endoscope. The “Surgical Cartographic Navigation System” (SCNS) is a tool which provides this feature called Augmented Reality (AR). Aim of this study was the first technical analysis of the SCNS during a simulation of an incision with the da Vinci™ surgical system on an electronic heart phantom. The hypotheses was that with the guidance of the SCNS augmented reality view, the surgeon can perform a direct contact to the Left Anterior Descending Coronary Artery (LAD). Five anatomically correct heart phantoms were created using the rapid prototyping technology. The heart models were covered with an electrical conducting layer for the detection of the contact with the coronary artery or with the surrounding tissue. A 3D model of the coronary artery tree based on a CT scan was registered to the heart phantom and overlaid into the video screen of the da Vinci™ robot master console. Ten inexperienced medical students and ten experienced heart surgeons used the SCNS in a surgery simulation with the goal of finding the LAD artery and contacting the LAD with robot instruments. In 300 test runs 58 % of both groups hit the LAD correctly. The overlaid information created with the SCNS enables the surgeon to correctly identify the coronary artery. The clinical applicability of the SCNS for the TECAB Operation is hereby demonstrated. These findings are the basis for further studies on the further development of the SCNS, that is necessary before a clinical first-use.

Herzinfarkt und Tod stellen häufige Folgen der koronaren Herzerkrankung dar, die durch eine rechtzeitige aortokoronare Bypassoperation vermieden werden können. Im Gegensatz zur klassischen offenen Operation bieten minimal invasive Verfahren entscheidende Vorteile. Die erschwerte Orientierung stellt jedoch eine große Herausforderung in der minimal invasiven Herzchirurgie dar, insbesondere bei der Verwendung telemanipulatorischer Systeme, wie bei der total endoskopischen Bypassoperation (TECAB). Die Entwicklung des „Surgical Cartographic Navigation System“ (SCNS) verspricht eine deutliche Verbesserung der Orientierung des Chirurgen mithilfe der Nutzung modernster Techniken der Augmentierten Realität. Hierbei wird auf der Basis von CT-Datensätzen ein virtuelles Herzmodell geschaffen, welches als Grundlage der assistierten Navigation dient. Im Speziellen wird bei der durch das SCNS unterstützten TECAB Operation die aufzufindende Koronararterie in das Sichtfeld des Endoskopes projiziert („augmentiert“). Ziel dieses Dissertationsvorhabens war die Evaluation der klinischen Anwendbarkeit des SCNS während einer Simulation einer Inzision mit dem da Vinci™-System auf fünf individuell angefertigten Herzphantomen. Es sollte überprüft werden, ob der Chirurg mit Hilfe der Unterstützung durch die SCNS Sicht mit eingeblendeter Koronararterie einen direkten Kontakt zur LAD (Left Anterior Descending), der häufigsten Zielarterie der TECAB, herstellen kann. In einem Studienkollektiv, bestehend aus zehn medizinisch unerfahrenen Personen und zehn Herzchirurgen, wurde die Treffergenauigkeit der SCNS-gestützten Auffindung der LAD in insgesamt 300 Testversuchen überprüft. Insgesamt konnte die Arterie in 58 % der Fälle korrekt identifiziert werden. Dabei lag kein signifikanter Unterschied zwischen den beiden Gruppen vor. Hiermit konnte die klinische Anwendbarkeit des SCNS für die TECAB erstmals gezeigt werden. Des Weiteren wurden zwei Faktoren als vordringliche Ziele für zukünftige Fortentwicklungen identifiziert: Die Optimierung von Landmarken für die Registrierung des Herzens sowie die verbesserte optische Darstellung der Augmentierten Realität im Endoskopiesichtfeld. Zusammengefasst konnte in diesem Dissertationsvorhaben in einer umfassenden Studie gezeigt werden, dass das SCNS einen erfolgversprechenden Lösungsansatz für die Behebung kritischer Orientierungsprobleme der minimal invasiven Herzchirurgie bei der TECAB bietet. Die hier gewonnenen Erkenntnisse stellen die Grundlage für weitergehende Studien zur Fortentwicklung des SCNS dar, die vor einem klinischen Ersteinsatz erfolgen müssen.:1 Bibliographische Beschreibung 2 2 Inhaltsverzeichnis 3 3 Einleitung und theoretischer Hintergrund 7 3.1 Entwicklung der Herzchirurgie 8 3.2 Behandlungskonzepte der koronaren Herzerkrankung 8 3.3 Minimal invasive operative Verfahren 10 3.3.1 OPCAB 10 3.3.2 MIDCAB 11 3.3.3 TECAB 12 3.3.3.1 Entwicklung der telemanipulatorischen Verfahren 12 3.3.3.2 Das da Vinci™-System 13 3.3.3.3 Operationstechnik der TECAB 15 3.3.3.4 Aktueller Stand 16 3.4 Orientierungsprobleme während der TECAB Operation 17 3.5 Augmentierte Realität als Orientierungshilfe 17 3.6 SCNS (Surgical Cartographic Navigation System) 19 4 Material und Methoden 21 4.1 Materialliste 21 4.2 Methoden 22 4.2.1 Modellentstehung 22 4.2.1.1 Segmentierung 22 4.2.1.2 Landmarken 26 4.2.1.3 Rapid Prototyping 27 4.2.1.4 Elektronisches Herzphantom 28 4.2.2 Versuchsaufbau 30 4.2.2.1 Intrinsische Kalibrierung 30 4.2.2.2 Tracking 31 4.2.2.3 Extrinsische Kalibrierung 32 4.2.2.4 Registrierung 33 4.2.2.5 Overlay 34 4.2.2.6 Testpersonen 37 4.2.2.7 Das da Vinci™ Telemanipulationssystem 37 4.2.3 Das Experiment 37 5 Ergebnisse 41 5.1 Herstellung der Herzphantome 41 5.2 Korrekte Identifikation der LAD 43 5.3 Einfluss der Herzmodelle auf die LAD-Identifikation 47 6 Diskussion 49 7 Zusammenfassung der Arbeit 56 8 Literaturverzeichnis 59 9 Anhang 64 9.1 Abbildungsverzeichnis 64 9.2 Tabellenverzeichnis 66 9.3 Abkürzungsverzeichnis 67 9.4 Ergebnistabellen 68 9.5 Danksagung 70 9.6 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 71 9.7 Lebenslauf 72 / In the therapy of coronary heart disease minimally invasive and endoscopic methods offer considerable benefits to the patient, while for the surgeon difficult orientation and missing haptic feedback are still the leading problems in Endoscopic Bypass Grafting with telemanipulative systems. To support the surgeon with improved vision, a three dimensional model of the coronary artery tree based on CT scans is integrated into the view of the endoscope. The “Surgical Cartographic Navigation System” (SCNS) is a tool which provides this feature called Augmented Reality (AR). Aim of this study was the first technical analysis of the SCNS during a simulation of an incision with the da Vinci™ surgical system on an electronic heart phantom. The hypotheses was that with the guidance of the SCNS augmented reality view, the surgeon can perform a direct contact to the Left Anterior Descending Coronary Artery (LAD). Five anatomically correct heart phantoms were created using the rapid prototyping technology. The heart models were covered with an electrical conducting layer for the detection of the contact with the coronary artery or with the surrounding tissue. A 3D model of the coronary artery tree based on a CT scan was registered to the heart phantom and overlaid into the video screen of the da Vinci™ robot master console. Ten inexperienced medical students and ten experienced heart surgeons used the SCNS in a surgery simulation with the goal of finding the LAD artery and contacting the LAD with robot instruments. In 300 test runs 58 % of both groups hit the LAD correctly. The overlaid information created with the SCNS enables the surgeon to correctly identify the coronary artery. The clinical applicability of the SCNS for the TECAB Operation is hereby demonstrated. These findings are the basis for further studies on the further development of the SCNS, that is necessary before a clinical first-use.:1 Bibliographische Beschreibung 2 2 Inhaltsverzeichnis 3 3 Einleitung und theoretischer Hintergrund 7 3.1 Entwicklung der Herzchirurgie 8 3.2 Behandlungskonzepte der koronaren Herzerkrankung 8 3.3 Minimal invasive operative Verfahren 10 3.3.1 OPCAB 10 3.3.2 MIDCAB 11 3.3.3 TECAB 12 3.3.3.1 Entwicklung der telemanipulatorischen Verfahren 12 3.3.3.2 Das da Vinci™-System 13 3.3.3.3 Operationstechnik der TECAB 15 3.3.3.4 Aktueller Stand 16 3.4 Orientierungsprobleme während der TECAB Operation 17 3.5 Augmentierte Realität als Orientierungshilfe 17 3.6 SCNS (Surgical Cartographic Navigation System) 19 4 Material und Methoden 21 4.1 Materialliste 21 4.2 Methoden 22 4.2.1 Modellentstehung 22 4.2.1.1 Segmentierung 22 4.2.1.2 Landmarken 26 4.2.1.3 Rapid Prototyping 27 4.2.1.4 Elektronisches Herzphantom 28 4.2.2 Versuchsaufbau 30 4.2.2.1 Intrinsische Kalibrierung 30 4.2.2.2 Tracking 31 4.2.2.3 Extrinsische Kalibrierung 32 4.2.2.4 Registrierung 33 4.2.2.5 Overlay 34 4.2.2.6 Testpersonen 37 4.2.2.7 Das da Vinci™ Telemanipulationssystem 37 4.2.3 Das Experiment 37 5 Ergebnisse 41 5.1 Herstellung der Herzphantome 41 5.2 Korrekte Identifikation der LAD 43 5.3 Einfluss der Herzmodelle auf die LAD-Identifikation 47 6 Diskussion 49 7 Zusammenfassung der Arbeit 56 8 Literaturverzeichnis 59 9 Anhang 64 9.1 Abbildungsverzeichnis 64 9.2 Tabellenverzeichnis 66 9.3 Abkürzungsverzeichnis 67 9.4 Ergebnistabellen 68 9.5 Danksagung 70 9.6 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 71 9.7 Lebenslauf 72

In der vorliegenden Arbeit wurde die venöse Revaskularisation bei Vorliegen einer Mikro- und Makroangiopathie untersucht. Die Zielgruppe dieser Methodik sind Patienten, die aus kardiologischer und herzchirurgischer Sicht austherapiert sind, für die weder ein Stent noch eine konventionelle Bypassoperation in Frage kommt. Das betrifft Patienten mit disseziierten Gefäßen, mit schwerer diffuser koronarer Herzerkrankung oder small vessel disease. Für diese Patienten ist derzeit keine optimale Therapie vorhanden. Es handelt sich somit um eine ultima ratio-Therapie. Zur Prüfung der Effektivität der Methode bei beschriebenem Krankheitsbild wurde in Minipigs eine Mikroangiopathie durch Injektion von Mikrosphären (Durchmesser 100µm) in den linken Hauptstamm erzeugt. Nach 7 Wochen Krankheitsentwicklung der Mirkoangiopahtie wurde eine hochgradige Stenose des Ramus interventricularis anterior (RIVA) hervorgerufen, welches die Makroangiopathie simulieren sollte. Anschließend wurden die Tiere der Therapiegruppe mit einem Bypass von der Arteria mammaria auf die Begleitvene des RIVA versorgt. Dabei wurde die Begleitvene proximal der Anastomose ligiert. Die Kontrollgruppe blieb ohne Therapie. Die Stenose und der Bypass wurden angiographisch dargestellt. Nach 17 Wochen wurde bei allen Tieren eine Herzkatheteruntersuchung durchgeführt, um die Stenose und den Bypass zu beurteilen. Als Maß für die Herzleistung wurde zu allen 3 Versuchsteilen die Ejektionsfraktion bestimmt. Anhand der Ejektionsfraktion konnte die Überlegenheit der venösen Revaskularisation als Therapie gezeigt werden. 7 Wochen nach Injektion der Mikrosphären fielen die Werte der Ejektionsfraktion beider Gruppen ab. Nach 17 Wochen nahm die Ejektionfraktion der Therapiegruppe, die in der Zwischenzeit mit einem Bypass versorgt wurden, wieder deutlich zu und die der Kontrollgrupppe sank weiter ab. Zusätzlich wurden die entnommenen Herzen histologisch untersucht. Dabei zeigte sich ein Umbau des Gefäßsystems im Bereich der angeschlossenen Vene.:1. Einleitung 7 1.1. Patienten ohne therapeutische Option 7 1.2. Das therapeutische Dilemma bei gleichzeitigem Vorliegen einer Mikro- und Makroangiopathie 8 1.3. Therapieoption - venöse Revaskularisation 10 1.4. Vorversuch 12 1.5. Fragestellung 14 2. Methodik 15 2.1. Versuchskonzept 15 2.2. Versuchsbeschreibung 16 2.2.1. Vorgehensweise vor der Operation 16 2.2.1.1. Vorbereitung 16 2.2.1.2. Narkose 17 2.2.2. Medikation 17 2.2.3. Versuchsprotokoll 19 2.2.3.1. Versuchsteil 1: Induktion der Mikroangiopathie durch Mikropsphären 19 2.2.3.2. Versuchsteil 2: Herzinfarkt, venöse Revaskularisation (Therapiegruppe) 20 2.2.3.3. Versuchsteil 3: Herzkatheteruntersuchung, Herzexplantation 24 2.3. Erhobene Parameter und Untersuchungen 26 2.3.1. Echokardiographie 26 2.3.2. Herzkatheteruntersuchung 27 2.3.3. Ultraschallflussmessung 28 2.3.4. Bestimmung der Enzyme 29 2.3.5. Elektrokardiographie 29 2.3.6. Messung des mittleren arteriellen Blutdrucks 29 2.3.7. Blutgasanalyse 30 2.3.8. Entnahme Herz 30 2.4. Histologische Methodik und Auswertung 30 2.4.1. Herstellung der histologischen Schnitte 30 2.4.2. Protokoll der Hämatotoxilin Eosin- Färbung für Paraffinschnitte 31 2.4.3. Auswertung Histologie 31 2.5. Lyse 32 2.6. Statistik 33 3. Materialien 34 3.1. Versuche 34 3.1.1. Minipigs 34 3.1.2. Medikamente 34 3.1.3. Materialien 35 3.1.4. Geräte 35 3.2. Histologische Aufarbeitung 36 3.2.1. Materialien 36 3.2.2. Geräte 36 3.3. Lyse 37 3.3.1. Materialien 37 3.3.2. Geräte 37 3.4. Statistische Datenanalyse 37 4. Ergebnisse 38 4.1. Allgemeine Charakteristika der Versuchstiere 38 4.1.1. Vergleich Therapiegruppe und Kontrollgruppe 38 4.1.2. Komplikationen/Ausfälle 39 4.2. Funktionelle Ergebnisse 40 4.2.1. Auswertung Mikroangiopathie 40 4.2.1.1. Herzkatheteruntersuchung 40 4.2.1.2. Funktionelle Befunde 43 4.2.1.3. Ergebnisse Lyse 43 4.2.2. Echokardiographie - Ejektionsfraktion 44 4.2.3. Herzkatheteruntersuchung - Auswertung Makroangiopathie 45 4.2.4. Ultraschallflussmessung 45 4.2.5. Enzymbestimmung 45 4.2.6. Elektrokardiographie und hämodynamische Parameter 47 4.2.6.1. Elektrokardiographie – ST-Veränderungen 47 4.2.6.2. Herzfrequenz 48 4.2.6.3. Mittlerer arterieller Blutdruck 49 4.2.6.4. Systolischer und diastolischer Blutdruck 49 4.3. Histologische Ergebnisse 51 4.3.1. Vergleich Gefäße in verschiedenen Bereichen des Herzens 51 4.3.2. Nicht klassifizierter Gefäßtyp 53 5. Diskussion 58 5.1. Versuchsmodell 58 5.1.1. Auswahl der Versuchstiere 58 5.1.2. Mikroangipathie 58 5.1.3. Makroangiopathie 59 5.1.4. Operationskonzept 60 5.1.4.1. Auswahl des Bypassgrafts 60 5.1.4.2. Beating heart Chirurgie 61 5.1.5. Auswertung der Ergebnisse 62 5.2. Umbau des Gefäßsystems 67 5.3. Limitationen des Modells 71 5.3.1. Anzahl Versuchstiere 71 5.3.2. Methodik und funktionelle Parameter 72 5.4. Mögliche klinische Anwendungen der Operationstechnik 74 6. Zusammenfassung der Arbeit 77 7. Literaturverzeichnis 79 8. Anhang 87 9. Danksagung 92 / Objective: Many patients with significant arterioclerosis of the heart cannot benefit from a coronary artery bypass and other methods because they have macroangiopathy combined with microangiopathy. We evaluated the efficiency of venous revascularization in minipigs with macroangiopathy combined with microangiopathy in a chronic model of 3 months. Histological analysis of arterial and venous vessels of the heart was conducted. Methods: In left anterior descending artery (LAD) microspheres (diameter 100µm) were injected in 24 minipigs (12 control group, 12 therapy group). 7 weeks later a stenosis of the LAD was performed in both groups with an average of 84,6 ± 4,3%. In therapy group left internal thoracic artery was anastomosed to the concomitant vein of the LAD in beating heart surgery. The flow of bypass was proved in angiography and the flow rate was measured by ultrasound. 10 weeks later bypass of therapy group and stenosis of both groups were verified in angiography. At the beginning of every part of the experiment the ejection fraction in both groups was evaluated with echocardiography. Hemodynamic monitoring was performed throughout the experiment. In histological analysis arterial and venous vessels in left atrium, right atrium, septum and area of anastomosis were evaluated in the thickness of wall and area of lumen. Results: In ejection fraction a significant difference between control and therapy group was seen. After performing the bypass, the ejection fraction in therapy group increased, while it decreased in control group in the same period of time of 10 weeks. In the histological analysis a non-classifiable type of vessel was found only in the area of the anastomosis. The vessel had a a large area of lumen and a thick wall due to media hyperplasia. Conclusion: Venous revascularization of the concomitant vein of the LAD via bypass of the left thoracic artery in a chronic model improves cardiac funcion and is therefore an effective method when having microangiopathy and macroangiopathy combined. The non-classifiable type of vessel are most likely arterialized veins which underwent a structural change of the wall due to the arterial blood pressure.:1. Einleitung 7 1.1. Patienten ohne therapeutische Option 7 1.2. Das therapeutische Dilemma bei gleichzeitigem Vorliegen einer Mikro- und Makroangiopathie 8 1.3. Therapieoption - venöse Revaskularisation 10 1.4. Vorversuch 12 1.5. Fragestellung 14 2. Methodik 15 2.1. Versuchskonzept 15 2.2. Versuchsbeschreibung 16 2.2.1. Vorgehensweise vor der Operation 16 2.2.1.1. Vorbereitung 16 2.2.1.2. Narkose 17 2.2.2. Medikation 17 2.2.3. Versuchsprotokoll 19 2.2.3.1. Versuchsteil 1: Induktion der Mikroangiopathie durch Mikropsphären 19 2.2.3.2. Versuchsteil 2: Herzinfarkt, venöse Revaskularisation (Therapiegruppe) 20 2.2.3.3. Versuchsteil 3: Herzkatheteruntersuchung, Herzexplantation 24 2.3. Erhobene Parameter und Untersuchungen 26 2.3.1. Echokardiographie 26 2.3.2. Herzkatheteruntersuchung 27 2.3.3. Ultraschallflussmessung 28 2.3.4. Bestimmung der Enzyme 29 2.3.5. Elektrokardiographie 29 2.3.6. Messung des mittleren arteriellen Blutdrucks 29 2.3.7. Blutgasanalyse 30 2.3.8. Entnahme Herz 30 2.4. Histologische Methodik und Auswertung 30 2.4.1. Herstellung der histologischen Schnitte 30 2.4.2. Protokoll der Hämatotoxilin Eosin- Färbung für Paraffinschnitte 31 2.4.3. Auswertung Histologie 31 2.5. Lyse 32 2.6. Statistik 33 3. Materialien 34 3.1. Versuche 34 3.1.1. Minipigs 34 3.1.2. Medikamente 34 3.1.3. Materialien 35 3.1.4. Geräte 35 3.2. Histologische Aufarbeitung 36 3.2.1. Materialien 36 3.2.2. Geräte 36 3.3. Lyse 37 3.3.1. Materialien 37 3.3.2. Geräte 37 3.4. Statistische Datenanalyse 37 4. Ergebnisse 38 4.1. Allgemeine Charakteristika der Versuchstiere 38 4.1.1. Vergleich Therapiegruppe und Kontrollgruppe 38 4.1.2. Komplikationen/Ausfälle 39 4.2. Funktionelle Ergebnisse 40 4.2.1. Auswertung Mikroangiopathie 40 4.2.1.1. Herzkatheteruntersuchung 40 4.2.1.2. Funktionelle Befunde 43 4.2.1.3. Ergebnisse Lyse 43 4.2.2. Echokardiographie - Ejektionsfraktion 44 4.2.3. Herzkatheteruntersuchung - Auswertung Makroangiopathie 45 4.2.4. Ultraschallflussmessung 45 4.2.5. Enzymbestimmung 45 4.2.6. Elektrokardiographie und hämodynamische Parameter 47 4.2.6.1. Elektrokardiographie – ST-Veränderungen 47 4.2.6.2. Herzfrequenz 48 4.2.6.3. Mittlerer arterieller Blutdruck 49 4.2.6.4. Systolischer und diastolischer Blutdruck 49 4.3. Histologische Ergebnisse 51 4.3.1. Vergleich Gefäße in verschiedenen Bereichen des Herzens 51 4.3.2. Nicht klassifizierter Gefäßtyp 53 5. Diskussion 58 5.1. Versuchsmodell 58 5.1.1. Auswahl der Versuchstiere 58 5.1.2. Mikroangipathie 58 5.1.3. Makroangiopathie 59 5.1.4. Operationskonzept 60 5.1.4.1. Auswahl des Bypassgrafts 60 5.1.4.2. Beating heart Chirurgie 61 5.1.5. Auswertung der Ergebnisse 62 5.2. Umbau des Gefäßsystems 67 5.3. Limitationen des Modells 71 5.3.1. Anzahl Versuchstiere 71 5.3.2. Methodik und funktionelle Parameter 72 5.4. Mögliche klinische Anwendungen der Operationstechnik 74 6. Zusammenfassung der Arbeit 77 7. Literaturverzeichnis 79 8. Anhang 87 9. Danksagung 92