Qualitätsmanagementsysteme haben ihren Stellenwert in allen Bereichen der Industrie, der Dienstleistung und der Verwaltung bewiesen. Mittlerweile stellt der Nachweis über Qualitätsmanagementsysteme neben der Verpflichtung zur externen Qualitätssicherung für alle stationären Einrichtungen des Gesundheitswesens eine gesetzliche Verpflichtung dar. Trotzdem ist das Bewusstsein über Notwendigkeit und Nutzen von Qualitätsmanagementsystem im medizinischen Bereich noch eher gering ausgeprägt. Mit der DIN EN ISO 9001:2000 steht nach ihrer Revision ein universeller Leitfaden für ein modernes prozess- und kundenorientiertes Qualitätsmanagementsystem auch für die Anwendung im Gesundheitswesen zur Verfügung. Gegenüber speziell für das Gesundheitswesen entwickelten Qualitätsmanagementmodellen, die überwiegend auf Strukturqualität ausgerichtet sind, berücksichtigt die Norm nach ihrer Revision neben Aspekten der Strukturqualität und einem Schwerpunkt auf der Prozessqualität jetzt auch die Ergebnisqualität. Zudem ist mit der DIN EN ISO 9001:2000 als derzeit einzigem Verfahren auch eine Zertifizierung von Einzeleinrichtungen komplexer Großkliniken wie z.B. Universitätskliniken möglich. In einem 18 Monate währenden Prozess konnte in der Klinik für Kardiovaskuläre Chirurgie der Charité als medizinischer Fakultät der Humboldt-Universität Berlin ein Qualitätsmanagementsystem eingerichtet werden und schließlich als erste universitäre herzchirurgische Klinik für den Geltungsbereich "Patientenbehandlung und Klinische Forschung" nach DIN EN ISO 9001:2000 zertifiziert werden. Dieses setzte eine umfassende Revision der Strukturen, der Prozesse sowie der Ressourcenzuordnung unter Mitwirkung aller Mitarbeiter voraus. Durch die Einführung des Qualitätsmanagementsystems und die anschließende Zertifizierung konnten neben qualitativen Verbesserungen auf vielen Ebenen messbare Qualitätsverbesserungen und signifikante Einsparungen erreicht werden. Exemplarisch handelt es sich um: - Verbesserungen der Zufriedenheit zuweisender Ärzte mit der Erreichbarkeit der Klinik durch Umstrukturierungen und Verbesserung der Infrastruktur sowie Information der zuweisenden Ärzte. - Steigerung der Kodierqualität durch Anstieg der verschlüsselten Diagnosen um 135,3 % zwischen 2000 und 2002; hierdurch würden bei Anwendung des DRG-Systems durchschnittlich 78 % der Patienten in der höher vergüteten Fallpauschale des höchsten Schweregrades eingruppiert. - Reduktion des medizinischen Sachbedarfs um 3,3 % pro Operation mit Herz-Lungenmaschine durch geplante Ressourcenverteilung unter Bildung einer Schnittstelle zu einem externen Berater und monatlicher Analyse der aufgewandten Kosten für medizinischen Sachbedarf. - Reduktion der Laborkosten der Klinik um 35 % durch Einführung verbindlicher Laborstandards für die perioperative Anforderung von Laboruntersuchungen. Die Kosten, die mit der Einführung des Qualitätsmanagementsystems verbunden waren konnten alleine durch die Reduktion der Ausgaben im Bereich des medizinischen Sachbedarfs sowie der Laborleistungen bereits innerhalb der ersten zwei Jahre eingespart werden; dies deckt sich mit den Erfahrungen an-derer Kliniken. Die Einführung eines Qualitätsmanagementsystems und dessen Zertifizierung nach DIN EN ISO 9001:2000 in einer herzchirurgischen Universitätsklinik ist somit möglich und kann zu messbaren Qualitätsverbesserungen sowie zu signifikanten Einsparungen durch geplanten Einsatz von Ressourcen führen. Sie schafft ein Bewusstsein für Qualität und kann den Weg zu einem Qualitätsmanagementsystem für die Gesamtklinik erleichtern. Die erforderlichen Maßnahmen zum Erhalt des Qualitätsmanagementsystems können in einen kontinuierlichen Verbesserungsprozess münden. / Quality management systems have proven to be effective tools in all areas of industry, service and administration. Although there is a legal obligation for the proof of a quality management system as well as for the participation in external quality assurance programs for all units of health care the consciousness for their need and usefulness ist low. After revision of EN ISO 9001:2000 there is a universal standard for a modern process and customer oriented quality management system for the application in all fields of health care. In contrast to quality modells especially designed for health care with focus on structure quality this standard integrates aspects of process quality and results. EN ISO 9001:2000 is the only standard which allows certification of part units of complex clinics like university hospitals. In a process of 18 months a quality management system could be introduced in the Department of Cardiovascular Surgery of the Charit頲epresenting the medi-cal faculty of Humboldt University Berlin leading to certification according to EN ISO 9001:2000 with the scope "Patient treatment and clinical research". Prior to this a comprehensive revision of structures, processes and the allocation of ressources with participation of all employees was necessary. By the introduction of this quality management system and the following certifi-cation quality improvements could be achieved: - Improvement of satisfaction of advising physicians with respect to the ac-cessibility of the department by modification of the structure and communica-tion systems as well as information of cooperating partners. - Improvement of the quality of the medical documentation by increase of coded side diagnoses by 135.3 % from 2000 to 2002. In the new DRG-system 78 % of all patients would be classified in the group of highest reim-bursement. - Reduction of medical goods by 3.3 % per operation with heart lung machine by means of planned allocation of ressources using an interface to external advisors and monthly analysis of costs for medical goods. - Reduction of laboratory costs by 35 % after introduction of panels for perio-perative routine laboratory investigations. In agreement with the experience of other clinics the costs for the introduction of the quality management system could be saved within the first years by the reduction of costs for medical goods and laboratory investigations. In conclusion the introduction of a quality management system and certification according to EN ISO 9001:2000 in a university cardac surgery department is possible and may lead to measurable quality improvements as well as to signifi-cant reduction of costs. It creates a consciousness for quality and may lead to a quality management system for the complete university clinic. The measures necessary for preservation of the quality management system may lead to a process of continuous quality improvement.

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Rolle der intraoperativen transösophagealen Echokardiografie während herzchirurgischer Eingriffe mit Schwerpunkt Mitralklappenrekonstruktion. Ziel ist die Beschreibung der Aufgaben und Möglichkeiten dieses Verfahrens im klinischen Alltag und das Aufzeigen möglicher neuer Einsatzgebiete, wie die bildgestützte Größenbestimmung der Annuloplastieringe. Die intraoperative Echokardiografie hat sich seit den Anfängen in den achtziger Jahren des letzten Jahrhunderts zu einem Standardverfahren während herzchirurgischer Eingriffe entwickelt. Sie dient zum einen zur kardialen Diagnostik und zum anderen als Monitorverfahren. Trotz in der Regel gut vordiagnostizierter Patienten führt die intraoperativ durchgeführte transösophageale Echokardiografie während herzchirurgischer Eingriffe nicht selten zur Diagnose vorher nicht bekannter Pathologien und somit zu einer Änderung im chirurgischen Vorgehen. Speziell während der Mitralklappenrekonstruktion ermöglicht diese Methode die Diagnostik und Lokalisation der pathologischen Segmente, die Bestätigung des Schweregrades und dem Erkennen möglicher Risikofaktoren. Hierfür ist jedoch eine umfassende, standardisierte Untersuchung notwendig. Der Einsatz moderner Operationstechniken, wie z.B. der kathetergestützten Implantation der Aortenklappe ohne Einsatz der Herz-Lungen-Maschine, ohne Eröffnung des Sternums, macht eine direkte visuelle Einschätzung der Herzfunktion unmöglich. Sowohl zur Evaluierung der Herzfunktion als auch zur Größenbestimmung der zu implantierenden Klappenprothesen ist ein bildgebendes Verfahren unabdingbar. Die dreidimensionale transösophageale Echokardiografie ermöglicht nun in Echtzeit die komplette Darstellung z.B. der Mitralklappe. Dies erleichtert nicht nur die Verständigung zwischen Echokardiographeur und Chirurgen bei der Darstellung der Befunde, sondern ermöglicht nun erstmals auch die bildgestützte Planung des operativen Vorgehens, wie, z.B. die Visualisierung und Größenbestimmung der zu implantierenden Annuloplastieringe, die als Computermodelle auf die dreidimensionale Darstellung der Mitralklappe projiziert werden können. In der postoperativen TEE-Untersuchung ist die Evaluierung des rekonstruierten Mitralklappenapparates, die Quantifizierung einer eventuell bestehenden residualen Mitralinsuffizienz, sowie deren genaue Lokalisation primäres Ziel. Weiterhin sollten iatrogen aufgetretene Komplikationen in einer umfassenden postoperativen TEE-Untersuchung diagnostiziert werden wie z.B. der Verschluss des Ramus circumflexus, Aortendissektion, etc. Zusammenfassend wird in dieser Habilitationsarbeit die Rolle der intraoperativen Echokardiografie bei herzchirurgischen Eingriffen dargestellt. Ein besonderer Schwerpunkt in dieser Arbeit ist die transösophageale Echokardiographie bei Mitralklappenoperationen im Hinblick auf die Darstellung der bestehenden Pathologie, der Quantifizierung der Mitralinsuffizienz und dem Erkennen bestehender Risikofaktoren präoperativ bzw das Erkennen der Komplikation postoperativ.:1. Einführung in die Thematik 5 1.1. Einführung 5 1.2. Grundlage der vorliegenden Habilitationsarbeit 5 1.3. Intraoperative Echokardiografie in der Kardioanästhesie 5 1.4. Intraoperative Echokardiografie bei chirurgischer Mitralklappenrekonstruktion 8 1.5 .Die dreidimensionale transösophageale Echokardiographie zur bildgestützten Größenbestimmung des Annuloplastieringes während Mitralklappenrekonstruktion 9 2. Habilitationsschrift 11 2.1. Geschichte der Echokardiographie 11 2.2. Geschichte der Entwicklung der transösophagealen Echokardiographie 11 2.3. Einsatz der intraoperativen transösophagealen Echokardographie 12 2.3.1 Eigene Arbeit im Original: 13 2.3.2. Eigene Arbeit im Original 13 2.3.4. Echokardiographische Kontrolle von mechanischen Unterstützungssystemen 14 2.3.5. Transösophageale Echokardiografie bei kathetergestützter Aortenklappen- Implantation 15 2.3.5.1. Eigene Arbeit im Original: 16 2.3.5.2. Eigene Arbeit im Original: 16 2.3.6. Einfluss der intraoperativen Echokardiografie bei herzchirurgischen Eingriffen. 17 2.3.6.1. Eigene Arbeit im Original: 17 2.3.6.2. Eigene Arbeit im Original: 18 2.4. Intraoperative Echokardiographie bei Mitralklappenrekonstruktion 20 2.4.1. Einführung 20 2.4.2. Aufgabe der intraoperativen Echokardiographie bei Mitralklappenrekonstruktion 20 2.4.2.1. Beurteilung der Morphologie und Funktion des Mitralklappenapparates 21 2.4.2.1. Eigene Arbeit im Original: 30 2.4.2.2. Erkennen der Ursachen der Mitralinsuffizienz 31 2.4.2.2.1. Eigene Arbeit im Original: 34 2.4.2.2.2 Eigene Arbeit im Original: 35 2.4.2.3. Bestimmung des Schweregrades der Mitralinsuffizienz mittels intraoperativer Echokardiografie 36 2.4.2.4. Beurteilung der systolischen Funktion bei vorhandener Mitralinsuffizienz 38 2.4.2.4.1. Hilfestellung bei der chirurgischen Planung 39 2.4.2.4.2. Eigene Arbeit im Original: 39 2.4.2.4.3. Eigene Arbeit im Original: 40 2.4.2.4.4 Eigene Arbeit im Original: 41 2.4.3. Die dreidimensionale transösophageale Echokardiographie zur bildgestützten Größenbestimmung des Annuloplastieringes während Mitralklappenrekonstruktion 42 2.4.3.1. Eigene Arbeit im Original: 43 2.4.3.2. Eigene Arbeit im Original: 44 2.4.4. Postoperative TEE- Untersuchung 45 2.4.4.1. Darstellung des Ramus circumflexus 45 2.4.4.2. Kontrolle der Entlüftung des Herzens 45 2.4.4.3. Detektion einer residualen Mitralinsuffizienz 45 2.4.4.4 Ausschluss einer Mitralstenose 46 3. Erklärung über die eigenständige Anfertigung der Habilitationsschrift 62 Lebenslauf 63 Danksagung 65

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

EINLEITUNG: Die externe Stabilisierung von Venengrafts soll die Scherkräfte auf die Venenwand vermindern und dadurch die Ausbildung einer Neointimaproliferation reduzieren. In experimentellen Modellen wurde diese Hypothese im Kurzzeitversuch überprüft. Es fanden sich in diesem Zeitraum widersprüchliche Ergebnisse. Ziel unserer Untersuchung war es, in einem neuen Modell der arterialisierten segmentalen Vena-jugularis-Transposition auf die infrarenale Aorta den Einfluss einer externen Fibrinkleberstabilisierung auf die Neointimabildung des Venengrafts im Langzeitversuch darzustellen. MATERIAL UND METHODEN: Männlichen Wistar-Ratten wurden Segmente der Vena jugularis entnommen und in Flussrichtung, nach Entfernen eines Aortensegmentes, in die infrarenale Aorta eingebracht. Somit entspricht dieses einem Venenbypassmodell mit komplett arterialisiertem Venengraft. Vor

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Kardiochirurgische Eingriffe unter Einsatz der Herzlungenmaschine führen über die Sekretion proinflammatorischer Mediatoren im allgemeinen zu einer systemischen Entzündung (SIRS). Um das Ausmaß zu begrenzen, wird diese von einer systemischen Gegenregulation (CARS) begleitet, die mit zunehmender Ausprägung den Organismus anfällig für sekundäre Infektionen macht. Septische Krankheitsbilder zählen zu den häufigsten Todesursachen auf operativen Intensivstationen mit jährlichen Kosten in Milliardenhöhe. Gerade die Früherkennung ist klinisch von größter Wichtigkeit. Bei der Suche nach neuen Infektionsmarkern ist das Verständnis der immunologischen Grundlagen eine Grundvoraussetzung. In dieser Studie sollte untersucht werden, ob das Modell "systemische Immunaktivierung - Gegenregulation mit Immundepression - hohe Infektanfälligkeit" auf Risikopatienten nach Herzchirurgie übertragen werden kann. Außerdem sollte untersucht werden, ob ein standardisiertes Immunmonitoring in der Lage ist, bei diesen Patienten Infektionen frühzeitig vor klinischer Manifestation vorherzusagen, und ob diese neuen Immunparameter konventionellen Routine-Infektionsmarkern (SIRS-Kriterien, CRP) in ihrer diskriminativen Aussagekraft überlegen sind. Die Ergebnisse zeigen, dass das Modell an diesem Patientenkollektiv bestätigt werden kann. Die Immunaktivierungsmarker total-IL-8 (nach Erythrozytenlyse), PCT und ex vivo Elastase, sowie das antiinflammatorische IL-10 im Plasma und der Immunkompetenzmarker HLA-DR auf Monozyten zeigten am 1. postoperativen Tag ein hohes diskriminatives Potential, Infektionen im 6-tägigen postoperativen Verlauf vorherzusagen. Analysen der ROC-Kurven ergaben für HLA-DR eine AUC von 0,75, die AUC von total-IL-8 betrug 0,73, ex vivo Elastase erreichte 0,72, und PCT und IL-10 kamen jeweils auf 0,68. Dagegen konnten konventionelle Infektionsmarker nicht signifikant zwischen Patienten mit versus ohne postoperativer Infektion unterscheiden (CRP), beziehungsweise errechnete sich für 2 positive SIRS-Kriterien eine AUC von nur 0,66. Durch die bei einem solchen Patientenkollektiv erstmalige Verwendung hochstandardisierter Messverfahren (exakte Quantifizierung von Oberflächenmolekülen, semi-automatisches ELISA-System) wurde neben einer besseren Quantifizierung der gestörten Homöostase zwischen Inflammation und Antiinflammation eine wichtige Voraussetzung für die klinische Etablierung dieser neuen Marker geschaffen. Auf dieser Basis lassen sich früh identifizierte Risikopatienten adjuvanten Therapieversuchen zuführen. / Basically, cardiac surgery involving cardiopulmonary bypass leads to systemic inflammation (SIRS) by the secretion of proinflammatory mediators. In order to limit its extend, systemic inflammation is associated with systemic counter-regulation (CARS), which, under some circumstances, may lead to high susceptibility of the organism to secondary infections. Septic disease is among the most common causes of death in surgical ICUs, the costs are estimated at several billion Euros per year. The early diagnosis in particular is of great importance clinically. Understanding of the immunologic principles is a basic assumption with regard to finding new markers of infection. This study was performed to determine whether the model "systemic immune activation - counter-regulation and immune depression - high susceptibility to infections" could be transferred to risk patients after cardiac surgery. In addition, a standardized immune monitoring program should be examined regarding its ability to predict infection in this patient population before clinical manifestation. It should also be determined if these new parameters have more discriminative power than conventional routine markers of infection (SIRS, CRP). The results show that this model can be confirmed in this patient collective. On the 1st postoperative day markers of immune activation, total-IL-8 (after lysis of erythrocytes), PCT and ex vivo elastase, as well as anti-inflammatory IL-10 in plasma and the marker of immune competence, HLA-DR on monocytes, have high discriminative potential to predict infections during the 6-day postoperative course. AUCs of the ROC were 0.75 for HLA-DR, 0.73 for total-IL-8, 0.72 for ex vivo elastase, 0.68 for both PCT and IL-10. On the other hand, conventional markers of infection were not able to discriminate significantly between patients with infection versus those without (CRP), or they only had an AUC of 0.66 (for 2 positive SIRS criteria). By using well-standardised laboratory methods (exact quantification of surface molecules, semi-automatic ELISA-system), which were used for the first time in such a patient collective, an important basis for clinical establishing these new markers was created, in addition to a better quantification of the immunologic unbalance (inflammation versus anti-inflammation). Thus, it is possible to supply early identificated risk patients for adjuvant therapy trials.

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