Die im Rahmen dieser Arbeit vorgestellten Studien führen zu einer Erweiterung der Indikationen der kardiovaskulären Magnetresonanztomographie bei der Diagnostik der koronaren Herzerkrankung. Die Methoden zur schnellen Erfassung der Myokardbewegung bis hin zu Echtzeittechniken, zur Bestimmung der Myokardperfusion, zur Quantifizierung von hibernating Myokard und zur Unterdrückung von Atemartefakten bei der Koronararteriendarstellung oder Koronarflussmessung wurden optimiert und in klinischen Studien evaluiert. Die Magnetresonanztomographie ist der Echokardiographie bei Dobutamin-Stress-Untersuchungen zur Erkennung einer koronaren Herzerkrankung signifikant überlegen, was sich insbesondere durch die bessere Bildqualität erklärt. Dabei kann zur Überwachung der Patienten während der Stressuntersuchung auf Echtzeitverfahren zurückgegriffen werden, die sowohl für eine quantitative Analyse der linksventrikulären Funktion, als auch für die Erkennung von stressinduzierten Wandbewegungsstörungen geeignet ist. Für die Beurteilung der Myokardperfusion ist die Magnetresonanztomographie mit herkömmlichen Techniken wie SPECT oder PET vergleichbar. Dabei ist insbesondere die Analyse der Einwaschgeschwindigkeit eines Kontrastmittelbolus in Ruhe und unter Vasodilatation geeignet, ischämische und normal perfundierte Myokardabschnitten zu differenzieren. Für die Abbildung der Koronararterien haben sich insbesondere Navigatortechniken als sinnvoll erwiesen. Dabei kann die Anwendung optimierter Korrekturverfahren der Zwerchfellposition zu einer Verringerung von ateminduzierten Bewegungsartefakten führen. Mit Hilfe diese Navigatortechnik können auch Koronarflussmessungen optimiert und ihre Genauigkeit im Vergleich zur intravaskulären Doppler-Sonographie durch Verbesserung der räumlichen und zeitlichen Auflösung gesteigert werden. Damit steht die kardiovaskuläre Magnetresonanztomographie an der Schwelle zum breiten Einsatz in der klinischen Routine. Das derzeitige Indikationsspektrum ist für eine integrative und genaue Untersuchung geeignet und kann in den nächsten Jahren durch weitere Aspekte (z.B. Darstellung von Gefäßplaques, Anwendung spezifischer Kontrastmittel) noch erweitert werden. / The studies compiled in the following manuscript lead to a broadening of indications for cardiovascular magnetic resonance imaging for the diagnosis of coronary artery disease Methods for rapid assessment of myocardial motion including real-time techniques, for the determination of myocardial perfusion, for the quantification of hibernating myocardium, and for the reduction of artefacts from breathing motion for the visualization of the coronary arteries and coronary flow measurements were optimised and evaluated in clinical studies. Dobutamin stress magnetic resonance imaging is superior to dobutamine stress echocardiography for the detection of coronary artery disease, which is mainly due to the superior image quality. For patient monitoring real-time techniques can be used which allow quantitative assessment of left ventricular function and detection of stressinduced wall motion abnormalities. The accuracy of perfusion measurements with magnetic resonance imaging is comparable to conventional techniques such as SPECT of PET. Especially the analysis of the wash-in of a contrast agent bolus at rest and during vasodilation allows a differentiation of ischemic and normal myocardium. For coronary artery imaging especially navigator techniques have been shown to be useful. The application of optimised correction techniques for the position of the diaphragm can lead to a reduction of breathing induced artefacts. Thus, cardiovascular magnetic resonance is on its way towards broad clinical application. The current spectrum of indications allows an integrative and accurate examination and can be expanded with additional aspects (e.g. plaque imaging, use of specific contrast agents) in the next years

Für die dilatative Kardiomyopathie gibt es bisher keine kausalen Therapiemöglichkeiten. Verschiedene kardiale Autoantikörper sind an der Pathogenese der Erkrankung beteiligt. Diese können durch eine Immunadsorptionsbehandlung entfernt werden. Das Ziel dieser Studie war es, die hämodynamischen Effekte einer Immunadsorption mit nachfolgender Immunglobulin-G-Substitution zu untersuchen. Dazu wurden 18 Patienten (NYHA III-IV, linksventrikuläre Ejektionsfraktion < 30 %) eingeschlossen und zufällig der Behandlungs- oder Kontrollgruppe zugeteilt. An drei aufeinanderfolgenden Tagen erfolgte eine Immunadsorptionsbehandlung. Abschließend wurde polyklonales Immunglobulin-G substituiert. Die Behandlung wurde insgesamt viermal in monatlichen Abständen durchgeführt. Die hämodynamischen Messungen erfolgten mit Hilfe eines Swan-Ganz Thermodilutionskatheters. Nach drei Monaten waren der Herzindex und der Schlagvolumenindex in der Behandlungsgruppe signifikant angestiegen. Der systemvaskuläre Widerstand wurde signifikant gesenkt. Außerdem wurde ein Anstieg der echokardiographischen linksventrikulären Ejektionsfraktion sowie eine Reduktion des linksventrikulären endsystolischen und enddiastolischen Durchmesser Index beobachtet. Die echokardiographischen Veränderungen waren auch im Verlauf nach einem halben Jahr stabil nachweisbar. Die günstige Beeinflussung der hämodynamischen Parameter wurde zudem von einer Verbesserung der klinischen Beschwerdesymptomatik - repräsentiert durch die Einteilung nach der NYHA-Klassifikation - begleitet. Hingegen wurden in der Kontrollgruppe für alle genannten Parameter keine signifikanten Veränderungen beobachtet. Die Effekte der Immunadsorption werden hauptsächlich auf die Elimination der Autoantikörpern zurückgeführt, wenngleich andere Einflüsse - wie ein Einfluss der Immunglobulinsubstitution oder anderer immunmodulatorischer Komponenten - nicht ganz ausgeschlossen werden können. Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass Immunadsorptionsbehandlungen bei dilatativer Kardiomyopathie als Ergänzung zur medikamentösen Basistherapie zur Verbesserung der Herzfunktion und zur Linderung der Beschwerdesymptomatik beitragen. / There is no causal therapy for the treatment of dilated cardiomyopathy. Various cardiac antibodies have been detected. These antibodies are extractable by immunoadsorption. The aim of the study was to assess the hemodynamic effects of immunoadsorption and subsequent immunoglobulin G substitution. 18 patients with dilated cardiomyopathy (New York Heart Association III-IV, left ventricular ejection fraction < 30%) were randomly assigned either to the treatment group or to the control group. The patients were treated by immunoadsorption on three consecutive days. After the final session polyclonal immunoglobulin G was substituted. The procedure was repeated four times at one-month intervals. Hemodynamic mesurements were made by Swan-Ganz-catheterization. After three months cardiac index and stroke volume index increased significantly. Systemic vascular resistence decreased. Although, the echocardiographic ejection fraction increased, while there was a reduction of the left ventricular endsystolic and enddiastolic diameter index. The echocardiographic changes persisted after six months. The hemodynamic changes were accompanied by an improvement regarding the New York Heart Association classes in the treatment group. In contrast, all parameters did not change throughout the six months in the control group. Presumably the hemodynamic effects result from elimimation of cardiac antibodies. Although there may be an influence of different immunmodulatory components or of the immunoglobulin G substitution, too. In conclusion, Immunoadsorption and subsequent immunoglobulin G substitution improves cardiovascular function in addition to conventional drug therapy.

Die nicht-invasive bildgebende Diagnostik hat bei koronarer Herzkrankheit einen wichtigen Stellenwert für die Diagnosestellung und Therapieplanung. In diesem Zusammenhang liefern nuklearmedizinische Verfahren wichtige Daten zur Gewebsperfusion und erlauben die bildliche Darstellung und Quantifizierung relevanter Details des kardiomyozytären Stoffwechsels. Die quantitativ bedeutendste Methode der nuklearmedizinischen Herzdiagnostik ist die Perfusionsszintigraphie mit Tl-201 oder einem der Tc-99m-markierten Tracer (Sestamibi, Tetrofosmin). Die Perfusionsszintigraphie gibt eine Darstellung der Perfusionsverhältnisse auf zellulärem Niveau während Belastung und Ruhe und erlaubt zusätzlich die Einschätzung der myokardialen Vitalität. Neben der Darstellung der Myokard-Perfusion ist die Untersuchung des myokardialen Energiestoffwechsels von besonderem Interesse, da jegliche Kontraktion auf der Bereitstellung einer ausreichenden Menge energiereicher Phosphate beruht und Störungen des Energiestoffwechsels zu unmittelbaren Konsequenzen für die Kontraktion führen. In der klinischen Diagnostik hat sich die Darstellung des myokardialen Glukosestoffwechsels mit F-18-Fluorodesoxyglukose (FDG) durchsetzen können und gilt als Goldstandard für den Vitalitätsnachweis. Jede Perfusionsstörung wirkt sich unmittelbar auf den myokardialen Energiehaushalt aus. Als Indikator für die Störung des Energiehaushalts kann die veränderte Nutzung unterschiedlicher energieliefernder Substrate dienen. Die Folgen von Koronarstenosen für den kardiomyozytären Energiehaushalt lassen sich demnach durch die veränderte Nutzung radioaktiv markierter Substrate erfassen und bildlich mittels nuklearmedizinischer Methoden darstellen. Während die Darstellung des myokardialen Glukosestoffwechsels bereits Eingang in die klinische Diagnostik gefunden hat, ist die Analyse des kardialen Lipidmetabolismus aufgrund der Komplexität der möglichen Stoffwechselwege schwieriger und bislang ohne klinische Bedeutung. Lipide sind aber - zumindest theoretisch - von besonderem Interesse, da ihre Oxidation einerseits für den Hauptteil der ATP-Produktion verantwortlich ist und andererseits Abbauprodukte aus dem Lipidstoffwechsel zu einer Schädigung des Herzens beitragen können. Das Ziel dieser Arbeit war dementsprechend die Bestimmung der Extraktion langkettiger Fettsäuren in (chronisch) ischämischem (hibernierendem) und in reperfundiertem ("stunned myocardium") Myokard. Als Fettsäure wurde I-123-Iodophenyl-Pentadekansäure verwendet, die vergleichbar mit Palmitinsäure in die Zellen aufgenommen und dann entweder der beta-Oxidation zugeführt oder in intrazelluläre Lipidpools integriert wird. Im ersten Teil der Arbeit erfolgten Experimente mit isolierten Rattenherzen, die flußkonstant nach Langendorff perfundiert wurden. Der Fettsäuremetabolismus wurde mittels Indikator-Verdünnungsmethode untersucht, wobei Tc-99m-Albumin als intravaskulärer Referenztracer diente. Es erfolgten Experimente zur Charakterisierung der Fettsäure-Extraktion während unterschiedlicher Flußraten und während 90minütiger Reperfusion nach 20minütiger Ischämie (Flußreduktion auf 25% des Kontrollwertes). Als Perfusat diente eine modifizierte Krebs-Henseleit-Lösung, der entweder 10 mmol/l Glukose oder 10 mmol/l Glukose + 5 I.E./l Alt-Insulin zugesetzt wurden. Die Ergebnisse der Untersuchungen am isolierten Rattenherz zeigen, daß die Extraktion von Fettsäuren auch in (akut) minderperfundiertem Myokard erhalten ist. Die I-123-IPPA-Extraktion stieg bei Reduktion des Blutflusses zunächst exponentiell und bei Reduktion unter 25% des Kontrollflusses mehr als exponentiell an. Bei Zusatz von Insulin zum Perfusat war die Beziehung zwischen Fluß und Fettsäure-Extraktion qualitativ nicht verändert. Quantitativ ergaben sich Differenzen, die insbesondere das Ausmaß der Nettoextraktion bei hohen Flußraten betrafen (höher bei Zusatz von Insulin). Während Reperfusion hing die Fettsäureextraktion von der Zusammensetzung des Perfusats ab. Bei Insulinzusatz (gute intrazelluläre Glukoseverfügbarkeit) war die Fettsäureextraktion reduziert, ohne Insulinzusatz diskret gesteigert. Die Erholung der Wandbewegung ging der Normalisierung der Fettsäureextraktion zeitlich voraus. Das kapilläre Permeabilitäts-Oberflächen-Produkt (PS-Produkt) für I-123-IPPA war in beiden Perfusatgruppen während Reperfusion deutlich auf 20-30% des Kontrollwerts vermindert. Der Abfall des PS-Produkts ist primär Ausdruck einer Ischämie- (oder Reperfusions-) assoziierten Endothelschädigung mit verminderter Permeabilität für I-123-IPPA. Im zweiten Teil der Arbeit wurden Patienten mit koronarer Herzkrankheit untersucht. Dabei handelte es sich einerseits um Patienten nach akutem Myokardinfarkt mit effektiver Reperfusion ("stunning") und andererseits um Patienten mit chronischer KHK und eingeschränkter linksventrikulärer Funktion ("hibernation"). Die Ergebnisse der Patientenuntersuchungen zeigen (ähnlich wie die Daten der Experimente am isolierten Herzen), daß sich myokardiales stunning und hibernation durch unterschiedliche Muster der Fettsäureverwertung unterscheiden. Chronisch minderperfundiertes Myokard zeigte eine erhaltene Fettsäureextraktion, während die Fettsäureaufnahme in reperfundiertem Myokard vermindert war. In reperfundiertem Myokard überdauerte die Reduktion der Fettsäureextraktion die Störung der regionalen Wandbewegung. Insgesamt zeigen die Ergebnisse der Experimente am isolierten Herzen wie auch der Patientenstudien, daß durch Szintigraphie mit radioaktiv markierten Fettsäuren unterschiedliche ischämische Syndrome (stunning, hibernation) differenziert werden können. Allerdings ist die Störung der Fettsäureextraktion unspezifisches Zeichen einer Myokardschädigung und auch nach Beseitigung des schädigenden Einflußes noch über einen relativ langen Zeitraum nachweisbar. Der potentielle klinische Nutzen der Fettsäureszintigraphie wird erheblich davon abhängen, inwieweit es gelingt, unterschiedliche Fettsäure-Verwertungsmuster mit der individuellen Prognose eines Patienten zu korrelieren. / The most important single procedure in nuclear cardiology is myocardial perfusion imaging with Tl-201 or one of the Tc-99m labeled tracers (sestamibi, tetrofosmin). Perfusion scintigraphy allows the assessment of perfusion on a cellular level during stress and at rest, and of myocardial viability. Besides the assessment of myocardial perfusion, the examination of myocardial energy metabolism is of special interest, because every contraction relies on a sufficient amount of high-energy phosphates and every disturbance of energy metabolism is directly followed by a disturbance of myocardial contraction. In clinical cardiology, imaging of myocardial glucose metabolism with F-18 fluoro-deoxyglucose (FDG) is the accepted gold standard for myocardial viability. Every disturbance of perfusion exerts direct influence on energy metabolism. The altered use of the different energy-yielding substrates can be regarded as an indicator of the degree of metabolic disturbance. Therefore, the consequences of coronary stenoses on energy metabolism can be assessed with radioactive substrates and imaged with nuclear medicine methods. Whereas imaging of glucose metabolism is part of today's clinical cardiology, the analysis of lipid metabolism is - due to the complexity of possible metabolic pathways - more difficult and so far without clinical relevance. However, lipids are of special importance, because (1) their oxidation is responsible for the major part of ATP production and (2) degradation products from the lipid metabolism contribute to cardiac damage. The aims of these studies were to examine the extraction of long-chain fatty acids in chronically ischemic ("hibernating") and in reperfused ("stunned") myocardium. In the experiments, I-123 iodophenylpentadecanoic acid (IPPA) served as labeled long-chain fatty acid. Cellular uptake of IPPA is comparable to palmitic acid and - after uptake - IPPA undergoes either beta-oxidation or is integrated into intracellular lipid pools. The first part of these studies deals with experiments in isolated rat hearts which were subjected to retrograde perfusion according to Langendorff. Fatty acid metabolism was analyzed in these hearts using the indicator-dilution technique with Tc-99m albumin as intravascular reference. Fatty acid extraction was assessed at different flow rates and during reperfusion after flow reduction to 25% of control for 20 min. All hearts were perfused with a modified Krebs-Henseleit solution with the addition of either 10 mmol/l glucose or 10 mmol/l glucose + 5 IU insulin. The results of the isolated rat heart experiments show that the extraction of long-chain fatty acids is preserved in myocardium subjected to (acute) low flow ischemia. IPPA extraction increased exponentially with reduction of blood flow and even showed a more than exponential increase at flow rates below 25% of control. After adding insulin to the perfusate the relation between flow and fatty acid extraction was not altered qualitatively. Quantitatively, differences were detected which primarily refer to a higher net extraction at high flow rates. Fatty acid extraction during reperfusion depended on the composition of the perfusate. After addition of insulin (high intracellular glucose availability) fatty acid extraction was reduced, whereas it was increased without insulin. Recovery of wall motion preceded the normalization of fatty acid extraction. The capillary permeability-surface product (PS product) for IPPA was reduced in both perfusate groups to 20-30% of control. The decrease of the PS product can be primarily attributed to ischemia- and/or reperfusion-associated endothelial damage. The second part of these studies deals with the examination of (1) patients after acute myocardial infarction with effective reperfusion (clinical model of "stunning") and (2) patients with chronic coronary artery disease and reduced left ventricular function ("hibernation"). The results in these patient groups show (comparable to the data of the isolated heart experiments) that myocardial stunning and hibernation can be distinguished by different patterns of fatty acid utilization. Fatty acid extraction was preserved in chronically hypoperfused myocardium, whereas it was reduced in reperfused segments. In reperfused myocardium, the reduction of fatty acid extraction outlasted the wall motion abnormality. In conclusion, the results show that scintigraphy with radio-labeled long chain fatty acids can distinguish between different ischemic syndromes (stunning, hibernation). However, the alteration of fatty acid extraction is an unspecific sign of cardiac damage which persists after removal of the harmful stimulus. The potential clinical benefit of fatty acid scintigraphy will largely depend on the definition of different fatty acid utilization patterns and the correlation of these utilization patterns with the prognosis of individual patients.

Das auch gegenwärtig noch mit einer hohen Letalität behaftete Krankheitsbild des akuten Lungenversagens (ARDS) wird heutzutage mit einer Vielzahl von einzelnen oder kombinierten Therapieansätzen wie drucklimitierter Beatmung mit PEEP, permissiver Hyperkapnie, ECMO oder NO-Inhalation behandelt. Die partielle Flüssigkeitsbeatmung (PLV) mit PFC, ein tierexperimenteller und vereinzelt am Patienten erprobter Therapieansatz, wurde in dieser Studie in Kombination mit additiver NO-Inhalation zur Behandlung des ARDS evaluiert. Bei 12 Schweinen wurde mittels saliner Lungenlavagen ein akutes Lungenversagen (ALI) induziert und eine PLV mit 30 ml PFC/kgKG initiiert. Im Anschluß wurden - jeweils zwischen zwei Kontrollphasen - 1 und 10 ppm NO dem Inspirationsgas zugemischt. Bezüglich der Effekte auf das Gesamtkollektiv kam es unter PLV zu einem signifikanten Anstieg des arteriellen Sauerstoffpartialdruckes, des pulmonalarteriellen und des arteriellen Mitteldruckes, des arteriellen Sauerstoffgehaltes, des arteriellen Kohlendioxidgehaltes und der arteriellen Sauerstoffsättigung des Hämoglobins. Signifikant gesenkt wurden die venöse Beimischung und das Herzzeitvolumen. Die additive NO-Therapie bewirkte bezogen auf das Gesamtkollektiv lediglich zwei signifikante Veränderungen; so wurde die venöse Beimischung unter 10 ppm NO signifikant gesenkt und der inspiratorische Spitzendruck stieg bei den letzten drei Meßzeitpunkten signifikant an. Alle übrigen untersuchten Parameter änderten sich innerhalb des Gesamtkollektives nicht signifikant. Bei Betrachtung der einzelnen Tiere fiel auf, daß 7 Tiere mit einer deutlichen Verbesserung des Gasaustausches unter PLV reagierten (Responder) und 5 Tiere diese Optimierung nicht zeigten (Nonresponder). So stiegen bei den Tieren der Responder-Gruppe der arterielle Sauerstoffpartialdruck, Sauerstoffgehalt und die Sauerstoffsättigung des Hämoglobins sowie der pulmonalarterielle Mitteldruck signifikant an; die venöse Beimischung fiel signifikant ab. Bei den Nonrespondern stieg der pulmonalarterielle Mitteldruck signifikant und deutlich stärker als bei den Respondern an, der Gasaustausch blieb unverändert schlecht. Bei den Tieren der Responder-Gruppe führten die NO-Gaben zu einer weiteren, abermals signifikanten Steigerung des arteriellen Sauerstoffpartialdruckes sowie zu einer signifikanten Senkung des pulmonalarteriellen Mitteldruckes unter 10 ppm NO. In der Nonresponder-Gruppe kam es unter den NO-Inhalationen zu keinen Veränderungen, die signifikant waren. Alle weiteren Parameter zeigten in den beiden Untergruppen keine signifikanten Veränderungen. Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß die partielle Flüssigkeitsbeatmung nicht bei allen Tieren mit lavageinduziertem Lungenversagen die arterielle Oxygenierung bessert. Eine additive NO-Inhalation verbessert jedoch bei den Tieren, die unter PLV einen Anstieg des PaO2 zeigen, den Gasaustausch und reduziert die pulmonale Hypertension. Somit ermöglicht die Kombination zweier experimenteller Therapieansätze - partielle Flüssigkeitsbeatmung und additive NO-Inhalation - ein neues, vielversprechendes therapeutisches Konzept. Allerdings erscheinen weitere Untersuchungen notwendig, um mehr über Wechselwirkungen mit anderen Organsystemen, chemische Reaktionen der beiden Substanzen sowie über Kurz- und Langzeitnebenwirkungen dieses kombinierten Therapieansatzes herauszufinden. / Background: Partial liquid ventilation (PLV) can improve PaO2 and pulmonary arterial pressure (PAP) in acute lung injury (ALI). To determine whether NO can further augment this effect we combined PLV and NO in a saline lung lavage model of ALI. Methods: ALI was induced in twelve pigs (25±5kg BW). After instillation of FC 3280®, 1 and 10 ppm NO were administered for 20 minutes each (on-phase), interrupted by 20 minutes without NO inhalation (off-phase). Changes due to NO were calculated as the difference between the on-phase values and the mean of the off-phase values. Results: Following PLV PaO2 increased from 52.1±16.9 mmHg to 134.7±107.8 mmHg (P£ 0.05). Subsequent inhalation of NO led to a significant improvement in PaO2 only in 7 animals who had responded to PLV with an increase in PaO2 ³ 25 mmHg (responder - 1 ppm NO: 181.4±110.5 mmHg vs. 217.5±123.8 mmHg, P£ 0.05; 10 ppm NO: 160.4±115.4 mmHg vs. 209.5±110.9 mmHg, P£ 0.05). Mean PAP increased from 24.8±5.1 mmHg to 32.0±7.4 mmHg (P£ 0.05) following initiation of PLV and decreased during inhalation of both NO doses (1 ppm NO: 32.4±6.8 mmHg vs.30.6±6.0; 10 ppm NO: 34.3±6.8 mmHg vs. 30.0±6.8 mmHg) with a significant improvement only after inhalation of 10 ppm NO when analyzing the responder group separately. Conclusions: PLV may not always improve PaO2 in ALI. Additional inhalation of NO can decrease PAP and further increase oxygenation in animals which demonstrated an improvement in PaO2 with PLV alone.

Mikroprozessorgesteuerte Implantate haben sich in zahlreichen Bereichen der Medizin etabliert. Physiologische, korpereigene Parameter werden erfasst, abgespeichert und konnen durch Telemetriesysteme weitergeleitet werden. Zusatzlich stehen Therapieoptionen zur Verfugung. Dazu zahlen Neurostimulatoren, welche im Bereich der Schmerztherapie und des fortgeschrittenen Morbus Parkinson erfolgreich angewendet werden ebenso wie Systeme zur Medikamentenapplikation. Beispielhaft hat sich die Entwicklung aktiver Implantate jedoch im Bereich der Herzschrittmacher- und Defibrillatortherapie vollzogen. Die vorliegende Arbeit beschaftigt sich mit der Erforschung physiologischer kardialer Parameter und ihrer Erfassung mit Hilfe von implantierbaren Sensoren. Dabei werden grundlegende technische Aspekte, die spezielle Sensorik zur Erfassung verschiedener Parameter und die Signalverarbeitung dargestellt. Es werden die bereits heute vielfaltigen Moglichkeiten implantierbarer kardialer Monitoringsysteme diskutiert. Neue Moglichkeiten wie das Monitoring ischamischer Ereignisse werden eroffnet. / Mikroprocessor controlled implantable systems are standard in many medical specialities. Physiological parameters can be recorded, stored and transfered via telemetry systems. In addition different therapeutic options are available: neurostimulation to treat patients with refractory pain and morbus parkinson, drug pumps for infusion of insulin etc.. Cardiac pacemakers and implantable cardioverter defibrillators were the driving force in the development of implantable sensors. We investigated different physiological cardiac parameters via implantable sensors. In this paper we discuss basic technical aspects, sensors, signal conditioning and signal analysis. The spectrum of available implantable sensors is shown. New options like the monitoring of transient myocardial ischemia are presented.

In den letzten Jahren haben sich die Empfehlungen für eine Antibiotikaprophylaxe in der Herzchirurgie bezüglich Antibiotikawahl und Applikationsdauer verändert und gehen nicht speziell auf die Kinderherzchirurgie ein. Im Deutschen Herzzentrum Berlin wurde seit 1988 bei Operationen aufgrund angeborener Herzfehler die Kombinationsprophylaxe mit Piperacillin und Cefotaxim angewandt. Neue internationale Empfehlungen schlagen jedoch ein Cephalosporin der I. oder II. Generation vor. Fragestellung dieser prospektiven Beobachtungsstudie ist deshalb, ob eine Umstellung der im DHZB üblichen Kombinationsprophylaxe auf eine Monoprophylaxe mit Cefotiam gerechtfertigt ist. Vom 1.3. - 31.8. 1995 wurden 180 Patienten mit Operationen am offenen Herzen in die Studie eingeschlossen. 99 Patienten erhielten die bisher im DHZB etablierte Kombinationsprophylaxe mit Cefotaxim und Piperacillin (Cx/P-Gruppe). 81 Patienten bekamen eine Monoprophylaxe mit Cefotiam (Ct-Gruppe). Die postoperative Infektionsrate betrug in der Ct-Gruppe 14,8 % und in der Cx/P-Gruppe 17,2 %. Die Prophylaxe erfolgte für beide Gruppen durchschnittlich 103 Stunden bzw. 110 Stunden. Die Studie konnte aufgrund geringer Patientenanzahl aus statistischer Sicht keinen Beweis für einen Unterschied erbringen. Dafür zeigte die Metaanalyse, daß auch bei einer großen Patientenanzahl (n=4177) kein statistischer Unterschied zwischen einer Schmalspektrum- und einer Breitspektrumprophylaxe besteht. Es wurde ferner gezeigt, daß Cefotiam den Anforderungen einer effektiven Prophylaxe gerecht wird und Vorteile gegenüber der Kombinationsprophylaxe aufweist. Die Studie hat dazu beigetragen, daß seit 1996 in der Kinderherzchirurgie im DHZB eine Monoprophylaxe mit einem Cephalosporin der I. Generation - Cefazolin - durchgeführt wird und hat weiterhin eine Verkürzung der Prophylaxedauer bewirkt. / Perioperative antibiotic prophylaxis for patients with congenital heart diseases Recommendations for antimicrobial prophylaxis regarding the choice of antibiotics and the application time have changed and do not include cardiac surgery for infants. A combination of piperacillin and cefotaxim has been used since 1988 in the German Heart Institute of Berlin. Updated recommendation now propose the use of a I. or II. generation cephalosporin. The purpose of this prospective study was to evaluate whether a change from the so long used combined prophylaxis towards a monoprophylaxis with cefotiam is justified. From 1st of March until 31st of August 1995 a total number of 180 patients with an open heart surgery were included into the study. 99 patients received a combination with cefotaxim and piperacillin (cx/p-group), which was the standard combination in the German Heart Institute of Berlin. 81 patients received a monoprophylaxis with cefotiam (ct-group). The postoperative rate of infections was 14,8 % in the ct-group and 17,2 % in the cx/p-group. For both groups the duration of prophylaxis was on average 103 respectively 110 hours. Due to a relatively small number of patients the study could not show a statistically significant difference between both prophylactic regimes. The performed meta-analysis comparing the postoperative infections in small spectrum and broad spectrum prophylaxis in the open heart surgery did not find a significant difference in a large group of patients (n=4177). Our study supports the fact, that cefotiam meets the criteria of an effective antibiotic prophylaxis and has additional benefits compared to the combined prophylaxis scheme. The results of this study have led to a replacement of the old perioperative prophylaxis regime by cefotiam for open heart surgery for infants in the German Heart Institute of Berlin since 1996 and have led to a reduction of the application time during the prophylaxis.

Die Rationale für immuntherapeutische Ansätze zur Behandlung maligner Neoplasien geht davon aus, daß Tumore über spezifische Tumorantigene verfügen. Dendritische Zellen als die wichtigsten antigenpräsentierenden Zellen sind in der Lage, Tumorantigene naiven T-Zellen zu präsentieren und spezifische zytotoxische T-Zellen zu stimulieren. In der vorliegenden Arbeit wurden dendritische Zellen durch Stimulation mit Interleukin-4 (IL-4) und Granulozyten/ Makrophagen Koloniestimulierender Faktor (GM-CSF) aus peripheren mononukleären Blutzellen gesunder Spender und an Tumoren des gastroenteropankreatischen Systems erkrankter Patienten generiert. Mit den dendritischen Zellen cokultivierte immunologische Effektorzellen (Zytokin- induzierte Killerzellen, CIK-Zellen) wurden im Zytotoxizitätstest gegen kolorektale und pankreatische Karzinomzellen eingesetzt. CIK-Zellen sind zytototoxische Zellen, die durch Stimulation mit Zytokinen aus peripheren Blutlymphozyten erzeugt werden. Durch die Cokultivierung der Effektorzellen mit dendritischen Zellen konnte eine signifikante Steigerung der unspezifischen zytotoxischen Wirkung der CIK-Zellen bewirkt werden. Zur Steigerung der spezifischen Zytotoxizität wurden dendritische Zellen mit dem Gesamtprotein der tumor- assoziierten Antigene cancer associated antigen (CA 19-9) und carcinoembryonic antigen (CEA) gepulst. Effektorzellen zeigten nach der Cokultur mit gepulsten dendritischen Zellen zytotoxische Wirkung gegen Targetzellen, die das zum Pulsen verwendete Tumorantigen auf der Zelloberfläche exprimieren. Die Antigenspezifität der zytotoxischen Wirkung konnte durch eine signifikant verminderte Zellyse nach Blockade des Tumorantigens auf den Targetzellen belegt werden. Erstmals beschrieben ist hier das Pulsen dendritischer Zellen mit sowohl autologen als auch allogenen Seren von Patienten mit erhöhten Tumormarkerspiegeln. Eine Kultivierung dendritischer Zellen in tumormarkerhaltigem Serum bewirkte dosisabhängig eine verstärkte zytotoxische Wirkung cokultivierter Effektorzellen gegen Tumorzellen. Die verstärkte Zellyse zeigte sich unabhängig vom allogenem oder autologem Charakter des Serums. Der immunstimulierende Effekt des Patientenserums konnte durch eine vorhergehende Hitzeinaktivierung des Serums neutralisiert werden. Die höchsten Zellysen wurden durch eine Kultivierung dendritischer Zellen in tumormarkerhaltigem Serum und zusätzlichem Pulsen mit exogenem Tumorantigen erreicht. Untersuchungen an komplett autologen Systemen reproduzierten die an Zellkulturen erhobenen Befunde. Hierfür wurden erfolgreich Primärkulturen kolorektaler Tumore etabliert.Aus dem Blut von Tumorpatienten wurden dendritische Zellen generiert, die mit autologem Serum kultiviert wurden. Die cokultivierten autologen Effektorzellen erwiesen sich im Zytotoxizitätstest gegen autologe Tumorzellen als zytotoxisch. Die Cokultivierung der Effektorzellen mit den dendritischen Zellen bewirkte bei beiden Zellpopulationen Veränderungen. Dendritische Zellen zeigten nach der Cokultur eine verstärkte Expression antigenpräsentierender und costimulatorischer Moleküle. Bei den CIK-Zellen kam es zu einem Anstieg der Proliferationsrate. Bei Untersuchungen zur Antigenspezifität von T-Zellrezeptoren konnte vermehrt antigenspezifischer T-Zellrezeptor nachgewiesen werden. Des weiteren stieg das Verhältnis zwischen zytotoxischen T-Zellen und T-Helferzellen zugunsten der zytotoxischen T-Zellen. In ELISpot-Untersuchungen wurde eine Zunahme Interferon-gamma sezernierender CIK-Zellen nachgewiesen. Dendritische Zellen ließen sich erfolgreich mit inaktiviertem Adenovirus, an das kovalent Poly-L-Lysin gekoppelt ist, transfizieren. Die für den adenoviralen Gentransfer benötigten Oberflächenstrukturen konnten auf dendritischen Zellen nachgewiesen werden. Zur Verbesserung der Zytotoxizität wurden dendritische Zellen erfolgreich mit dem Gen für den Transaktivator CIITA transfiziert. CIITA- transfizierte dendritische Zellen exprimierten vermehrt MHC Klasse II-Moleküle. Die transduzierten dendritischen Zellen induzierten bei cokultivierten Effektorzellen eine erhöhte unspezifische Zytotoxizität. Mit Tumorantigen gepulste dendritische Zellen können bei der Entwicklung immuntherapeutischer Protokolle bei malignen Neoplasien von Bedeutung sein. / The immunotherapeutic approach against malignant neoplasias appreciates that tumours encode tumour rejection antigens, that enable them to induce protective immunity. Dendritic cells are major antigen-presenting cells and are able to present tumour antigens to naive T-cells and stimulate cytotoxic T-cells in a specific manner. In the present graduation-manuscript dendritic cells were generated in the presence of Interleukin-4 and granulocyte/macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) from peripheral mononuclear blood cells of healthy donors and tumour-patients. Immunological effector cells termed cytokine-induced killer cells (CIK cells) were co-cultured with dendritic cells and tested for their cytotoxic capacity against colorectal and pancreatic cancer cell-lines in a LDH-release assay. CIK cells are cytotoxic lymphocytes generated by incubation of peripheral blood lymphocytes with different cytokines. Co-culture of effector cells with dendritic cells led to a significant increase of the cytotoxic effect of CIK cells. For a further increase of specific cytotoxicity dendritic cells were pulsed with total protein of the tumour-associated antigens cancer associated antigen CA 19-9 and carcinoembryonic antigen (CEA). Co-cultured effector cells showed an increase in cytotoxicity against tumour-antigen expressing target cells, after co-culture with pulsed dendritic cells. The specificity of the cytotoxic effect could be shown by blocking the tumour-antigens with a monoclonal antibody. Autologous and allogenec untreated serums from patients with elevated tumour-marker levels were also used for pulsing of dendritic cells. Similar to the results when using total protein for pulsing, a cultivation in serum of patients with elevated tumour marker levels caused an intensified cytotoxic effect of effector cells against tumour cells in a dose-dependent manner. The intensified cytotoxicity was seen independent of the allogenec or autologous character of the serum. The immuno-stimulating effect of the patient serum could be neutralized by preceding heat inactivating. The highest cytotoxicity was achieved by a cultivation of dendritic cells in serum from patients with elevated tumour marker levels and additional pulsing with exogenous tumour antigen. Experiments with completely autologous systems reproduced the results made with cell-lines. Primary cultures of colorectal tumours were established. Dendritic cells were generated from the blood of tumour patients and were cultivated in autologous serum. Co-cultured autologous effector cells showed cytotoxicity when used against autologous tumour cells. Co-culturing of effector cells with dendritic cells caused modifications at both cell populations. Dendritic cells showed an increase expression of antigen-presenting and co-stimulatory molecules. CIK cells showed a higher proliferation-rate when co-cultured. They express more antigen-specific T-cell receptor, and the cytotoxic T-cells to T-helper cells ratio increased. ELISpot-assays showed an increase of interferon gamma producing cells. Dendritic cells were successfully transduced by using an inactivated adenovirus, which covalently binds poly-L-lysine. Dendritic cells express the molecules that enables adenoviral gene delivery on their surface. For the improvement of cytotoxicity dendritic cells were transduced with the gene encoding for the transactivator CIITA. CIITA transduced dendritic cells increases expression of MHC class II molecules. Cytotoxicity experiments with transduced dendritic cells resulted in an increased induction of non-specific cytolysis from co-cultured effector cells. DC pulsed with tumour-antigens may have a major impact on immunotherapeutic protocols for cancer patients.

Es wurden Studien zur biochemischen Evaluierung des akuten Koronarsyndroms unter drei Aspekten unternommen: (1) Die klinische Anwendung der biochemischen Marker zur Diagnosesicherung und Risikostratifizierung bei Patienten mit akutem Koronarsyndrom, (2) die Bedeutung kardialer Troponine unter besonderen physiologischen und pathophysiologischen Bedingungen und (3) die tierexperimentelle Evaluierung passagerer Ischämie mit der Fragestellung, ob eine Erhöhung kardialer Troponine im Plasma bei reversibler Myokardschädigung auftreten kann. Die klinische Anwendung der kardialen Marker kann zuverlässig nach aktuellen Richtlinien erfolgen und sollte immer auch die Messung eines kardialen Troponins beinhalten. Troponin-Testsysteme sollten in klinischen Studien hinsichtlich des diagnostischen und prognostischen Nutzens evaluiert worden sein. Die in dieser Arbeit untersuchten Systeme wiesen nachweisbare Unterschiede auf, die jedoch für den klinischen Einsatz nicht bedeutsam sind. Geringe Troponin T-Erhöhungen bei Patienten mit akutem Koronarsyndrom und eher geringer oder atypischer Symptomatik haben eine eindeutige prognostische Aussagekraft und ergänzen damit signifikant die klinische Einschätzung und das EKG. Kardiale Troponine können bei herzgesunden Probanden unter extremer körperlicher Leistung gering erhöht sein. Die prognostische Bedeutung dieser Befunde ist unklar. Kardiales Troponin kann bei kardial asymptomatischen Patienten mit Niereninsuffizienz ohne sichere prognostische Bedeutung erhöht sein. Tierexperimentell ergeben sich Hinweise darauf, daß es bei reversibler Ischämie im Sinne eines "continuous release" zur Freisetzung von kardialem Troponin bzw. zumindest von Degradationsprodukten desselben kommen kann. Die zukünftige Entwicklung von Richtlinien zum Einsatz biochemischer Marker wird entscheidend davon abhängen, ob auf den erhobenen Befunden therapeutische Strategien mit nachgewiesenem Nutzen im Sinne einer "evidence based medicine" aufbauen. / Three studies with respect to the biochemical evaluation of acute coronary syndromes were undertaken : (1) The clinical application of biochemical markers for diagnosis and risk stratification in patients with acute coronary syndroms. (2) The value of cardiac troponins under different physiological and pathophysiological conditions. (3) Experimental transient myocardial ischemia in an animal model with respect to the question, whether elevation of cardiac troponins in plasma perhaps occur after reversible myocardial damage. The clinical appilication of cardiac markers is sufficiently possible following actual guidelines and should include cardiac troponin measurement. The troponin test-system has to be evaluated in clinical studies with respect to its diagnostic and prognostic properties. In this study significant differences between two cardiac troponin I test-systems could be shown. The differences were below clinical relevance. Mild to moderate elevations of cardiac troponin T in patients with acute coronary syndromes and low grade Braunwald class angina are of prognostic value and add on information obtained by history and ECG. Cardiac troponins may be found elevated in apparently healthy athletes after exhaustive exercise. The prognostic significance of these findings remains unclear. Cardiac troponins are frequently elevated in renal insufficiency patients without cardiac symptoms. These elevations had no prognostic value in our study. The experimental data suggest that troponins are released in reversible myocardial damage during transient ischemia. This adds evidence on the continuous release hypothesis of cardiac troponins and degradation products. The future development of guidelines for the use of cardiac markers in daily routine will strictly depend on therapeutic consequences which base on the analytical results in the sense of evidence based medicine.

Ziel: Ermittlung von rechts- und linksventrikulären Herzparametern sowie von Zeitparametern, welche die größte Beziehung zum Auftreten von ventrikulären Arrhythmien bei Patienten nach chirurgisch korrigierter Fallotscher Tetralogie haben. Methoden: 67 Patienten, davon 22 weiblich und 45 männlich, mit einem mittleren Alter von 20 a (Spanne von 3,5 bis 54 a) wurden in einem MRT Gyroscan ACS-NT (Philips, Best, The Netherlands) untersucht. Das mittlere Alter zum Zeitpunkt der Korrekturoperation war 6,8 a (mit einer Spanne von 1 Monat bis 40 a). Bei 39 Patienten wurde als Operationsmethode ein transannulärer oder subvalvulärer Patch gewählt, bei 28 Patienten die Anlage eines Conduits. Bei 31 Patienten erfolgten eine oder zwei Reoperationen. Die Volumetrie der Ventrikel erfolgte mit einer SSFP-Sequenz in Multislice-Multiphasen-Technik entweder in Atemstop oder mit Hilfe der Navigatortechnik. Es wurden links- und rechtsventrikuläre Volumina, Ejektionsfraktionen (RV-EF und LV-EF) und Muskelmassen erhoben. Zur Ermittlung der pulmonalen Regurgitationsfraktion (RF) wurde eine MR-Flußmessung in Phasenkontrast-Technik im Pulmonalarterienhauptstamm senkrecht zum Gefäßverlauf durchgeführt. Alle erhobenen Daten wurden sowohl in einer univariaten Regressionsanalyse zueinander, als auch in einer multiplen Regressionsanalyse zur Dauer des QRS-Komplexes in Beziehung gesetzt. Ergebnisse: 58 Patienten hatten einen RSB. Die mittlere Dauer des QRS-Komplexes betrug 132 ms (+/- 29 ms). Die Flußmessung wurde bei 58 Patienten durchgeführt und zeigte 42 milde bis moderate sowie 12 schwere Pulmonalinsuffizienzen. In der univariaten Regressionsanalyse fand sich eine Korrelation zwischen RF und QRS-Dauer (r=0,49; p / Objective - to evaluate those right and left ventricular parameters which have the greatest effect on genesis of cardiac arrhythmias in patients after surgical repair of tetralogy of fallot (TOF). Methods - 67 patients, 22 female and 45 male, with a mean age of 20.0 years (range 3 ½ to 54 years) were studied using a Gyroscan ACS-NT (Philips, Best, The Netherlands). Mean age at surgical repair was 6,8 years (range 1 month to 40 years). Valveless repair with a transannular or subvalvular patch was performed in 39 patients whereas in 28 patients a conduit was used. 31 patients underwent two or three surgical interventions. Measurements of the ventricles were performed with a multislice multiphase gradient echo sequence either with a breathhold technique or with respiratory gating. We obtained left and right ventricular volumes, ejection fractions (EF) and myocardial masses. To quantify the regurgitation fraction (RF) of the pulmonary insuffiency (PI) we performed a velocity encoded gradient echo measurement in the main pulmonary artery in a transverse section. Acquired data was evaluated in an univariate logistic regression analysis on all factors assessed and in a multi variate data analysis with backward selection. Results - 58 patients had a right bundle branch block. Mean QRS duration was 132 ms (+/-29 ms). Flow velocity mapping could be performed in 58 patients and showed 42 mild to moderate and 12 severe cases of PI. In the univariate analysis a significant correlation was found between RF and QRS duration (r=0,49; p

Barorezeptorsensitivität, Herzfrequenzvariabilität und Blutdruckvariabilität bei Patienten mit einem mild-moderaten Schlafapnoe Syndrom und bei gesunden Probanden Die Behandlung von Patienten mit einem mild-moderaten obstruktiven Schlafapnoe Syndrom (OSAS) wird von der klinischen Symptomatik und dem Herzkreislaufrisiko bestimmt. Wir konnten nachweisen, dass bei einem mild-moderaten OSAS unter der Beatmungstherapie neben der Beseitigung der nächtlichen Atmungsstörung auch eine Änderung der Mikrostruktur des Schlafes (Arousal) und der Müdigkeit am Tage zu verzeichnen ist. Das Herzkreislaufrisiko untersuchten wir anhand noninvasiver Parameter der sympathovagalen Balance. Dazu wurden die Herzfrequenzvariabilität (HRV), die Blutdruckvariabilität (BDV) und die Barorezeptorsensitivität (BRS) im Zeit- und Frequenzbereich bestimmt und diese Größen bei Patienten mit einem mild-moderaten OSAS im Vergleich zu gesunden Probanden als auch der Effekt einer CPAP-Therapie - im Schlaf als auch am Tage - analysiert. Bei gesunden Probanden fanden wir eine HRV- und BRS-Abnahme sowie eine BDV-Zunahme im REM- gegenüber dem NREM-Schlaf. OSAS Patienten haben im Vergleich zu Gesunden eine niedrigere BRS im NREM und eine erhöhte BDV sowohl im REM- als auch NREM-Schlaf. CPAP führt beim OSAS zu einer Abnahme der Herzfrequenz und Zunahme der BRS, vornehmlich im NREM Schlaf und bei zusätzlich bekannter Hypertonie. Die HRV nimmt ab und die BDV zu, jeweils unabhängig vom Schlafstadium bzw. einer bestehenden Hypertonie. Am Tage zeigt sich nur ein Kurzzeiteffekt hinsichtlich Zunahme der BRS und HRV. Dieser Effekt ist vom Ausmaß des OSAS und dem Vorhandensein einer Hypertonie abhängig und nach 4 Wochen Therapie nicht mehr nachweisbar. Untersucht man den Effekt der Beatmungstherapie auf HRV, BDV und BRS bei gesunden Probanden im Akutversuch, dann findet man eine Erhöhung des Blutdruckes bei Abnahme der Herzfrequenz und Zunahme der BRS. HRV, BDV und BRS als Parameter für das kardiovaskuläre Risiko zeigen nachweisbare Veränderungen bei Schlafapnoe Patienten, auch wenn nur ein mild-moderates OSAS vorliegt. Ein Therapieeffekt lässt sich anhand dieser Parameter auch nachweisen, wobei ein vorhandener Akuteffekt von Überdruckbeatmung auf HRV, BDV und BRS unabhängig von einem OSAS zu berücksichtigen ist. / Baroreceptor sensitivity, heart-rate variability, and blood-pressure variability in patients with mild to moderate sleep apnoea syndrome, and in healthy controls The treatment of patients with mild to moderate obstructive sleep apnoea syndrome, OSAS, is determined by the clinical symptom complex and by the cardiovascular risk. In patients with mild to moderate OSAS who received therapy in the form of assisted ventilation, we succeeded in evidencing that it is possible to influence the microstructure of sleep (i.e., of arousal) as well as fatigue experienced during the day, in addition to eliminating nocturnal respiratory disturbance. We investigated the cardiovascular risk by examining non-invasive parameters for sympathovagal balance. Therefore we analyzed heart-rate variability (HRV), blood-pressure variability (BPV), and baroreceptor sensitivity (BRS) over time and frequency ranges in patients with mild to moderate OSAS, in comparison to healthy controls. We likewise assessed the effects of CPAP therapy on these parameters, both during sleeping as well as non-sleeping hours. Among healthy test subjects, we determined decreases in HRV and BRS, as well as increase in BPV, during REM sleep, in comparison to NREM sleep. In comparison to healthy controls, OSAS patients have lower BRS during NREM and increased BPV in both REM and NREM sleep. In OSAS patients, CPAP leads to a decrease in heart rate and increase in BRS, especially in NREM sleep and in patients for whom hypertension is also known. HRV diminishes and BPV increases, in both cases regardless of the sleep stage or presence or absence of hypertension. During the day, only a short-term effect becomes apparent with respect to increases in BRS and HRV. This effect depends on the extent of OSAS and on the existence of hypertension; after four weeks of therapy, the effect is no longer in evidence. Acute testing of the effect of assisted ventilation on HRV, BPV, and BRS among healthy controls discloses increase in blood pressure, accompanied by decrease in heart rate and increase in BRS. HRV, BPV, and BRS as parameters for cardiovascular risk reveal evidence of alterations in sleep-apnoea patients, even for those suffering only from mild to moderate OSAS. Therapeutic effects are also in evidence on the basis of these parameters, whereby an existing acute effect of positive-pressure ventilation on HRV, BPV, and BRS regardless of OSAS must also be taken into account.