In der vorliegenden Studie wurden die prä- und postoperativen transthorakalen echokardiographischen Untersuchungen von 31 Patienten mit Mitralklappenrekonstruktion im Zeitraum von 2007 bis 2011 retrospektiv analysiert. Es wurden die Untersuchungen eingeschlossen, bei denen sowohl vor als auch nach dem operativen Eingriff das Bilddatenmaterial komplett zur Verfügung stand. Die echokardiographische Dokumentation der im klinischen Alltag durchgeführten Untersuchungen ermöglichte die Evaluation der Dimensionen von rechten und linken Ventrikel sowie beider Vorhöfe, der systolischen und diastolischen linksventrikulären Funktion, der Morphologie der Herzklappen sowie der pulmonalarteriellen Drücke. Die Patientenkohorte wurde zusätzlich in Subgruppen nach Symptomatik, nach additiven chirurgischen Interventionen und nach dem Vorliegen von chronischem Vorhofflimmern analysiert. Die Ergebnisse der Mitralklappenrekonstruktion zeigten erwartungsgemäß postoperativ eine signifikante Reduktion des Schweregrades der Mitralklappenregurgitation, eine Verkleinerung der linksseitigen Herzhöhlen, eine Normalisierung der linksventrikulären Pumpfunktion und der pulmonalarteriellen Drücke. Asymptomatische Patienten im Sinusrhythmus mit isolierter Mitralklappenrekonstruktion hatten die günstigsten postoperativen echokardiographischen Ergebnisse. Weiterhin war eine postoperativ eingeschränkte rechtsventrikuläre und linksventrikuläre diastolische Funktion zu postulieren. Ein mit fast 20% beträchtlicher Anteil der Patienten mit einer postoperativen Vena contracta der Mitralklappenregurgitation ≥ 3mm war vermutlich auf eine Vorselektion der Patienten zurückzuführen. Schlussfolgernd sollte eine Mitralklappenrekonstruktion möglichst vor Eintreten irreversibler kardialer Schädigungen durchgeführt werden.

Die Mitralklappeninsuffizienz als zweithäufigstes Klappenvitium der entwickelten Länder ist eine unbehandelt letal verlaufende Krankheit. Die bevorzugte operative Therapie der primären Mitralklappeninsuffizienz besteht in der chirurgischen Mitralklappenrekonstruktion. Die Vorteile gegenüber dem prothetischen Mitralklappenersatz bestehen im Erhalt des Gewebes der Patientenklappe sowie einer geringeren Morbidität und Mortalität im Langzeitverlauf. Gegenstand dieser vorliegenden Dissertation ist die Entwicklung inklusive der internen und externen Validierung eines Scores zur präoperativen Vorhersage des Operationserfolges von Mitralklappenrekonstruktionen anhand der echokardiographisch erhobenen, patientenspezifischen Klappenmorphologie. Der Score besitzt eine hohe Trennschärfe und gute Kalibration mit hoher Vorhersagekraft. Somit stellt der Leipzig MVRS ein hilfreiches Mittel zur präoperativen Therapieplanung für die chirurgische Therapie bei primärer Mitralklappeninsuffizienz dar.

Die perkutane Behandlung der sekundären Mitralklappeninsuffizienz (MI) ist eine Therapieoption für Patienten mit hohem Operationsrisiko. Der Einfluss der perkutanen Edge-to-edge-Mitralklappenrekonstruktion (PMKR) mittels MitraClip® auf die Geometrie der Mitralklappe ist noch nicht gänzlich verstanden. In der vorliegenden Arbeit wurde ein neuartiges 4-dimensionales Mitralklappenmodell, das auf Real Time 3-dimensionaler transösophagealer Echokardiographie (RT3DTEE) basiert, dazu genutzt, die morphologischen Veränderungen der Mitralklappe während des gesamten Herzzyklus vor und nach PMKR zu bestimmen. Dazu wurden retrospektiv prä- und postprozedurale RT3DTEE-Datensätze von 28 Patienten mit sekundärer MI analysiert, an denen eine elektive PMKR vorgenommen wurde. Mit Hilfe einer halb-automatischen Mitralklappen-Modellierungssoftware wurde die Mitralklappenmorphologie über den gesamten Herzzyklus in 10%-Schritten quantifiziert. Es wurden signifikante Veränderungen in der Mitralklappengeometrie der Segel und des Anulus nachgewiesen: Nach PMKR zeigten die Patienten eine sofortige signifikante Reduktion der Mitralklappenöffnungsfläche und des anteroposterioren Durchmessers über den gesamten Herzzyklus, sowie eine signifikante Vergrößerung des anterolateral-posteromedialen Durchmessers und des kommissuralen Durchmessers ausschließlich in der Diastole. Nach bestem Wissen wird in dieser Arbeit die erste 4D-Analyse der Mitralklappe über den gesamten Herzzyklus vor und nach PMKR vorgelegt. Die Ergebnisse ermöglichen ein besseres Verständnis der funktionellen und anatomischen Mechanismen der Mitralklappe.

Im Rahmen dieser Dissertation wurde in einer prospektiven klinischen Studie bei 110 kardiochirurgischen Patienten, welche sich einer Mitralklappenrekonstruktion [MKR] unterzogen, untersucht, ob mittels transösophagealer Echokardiographie [TEE] die Durchblutung der Koronarien zu Beginn, während und nach der Operation dargestellt werden kann und ob die anatomischen Gegebenheiten gut abzugrenzen sind. Dabei wurden der Ramus Circumflexus [RCX] und der Sinus Coronarius [SC] im gesamten Verlauf verfolgt, der Diameter proximal (nach Abgang der Aorta), im Verlauf (bei Überkreuzung der arteriellen und venösen Gefäße) und distal bestimmt und der Blutfluss mittels Dopplersonographie dargestellt. Ein weiterer Punkt war die Untersuchung, ob anhand des Kalibers der Gefäße verlässliche Rückschlüsse auf den Versorgungstyp geschlossen werden können, was sonst nur mittels Koronarangiographie [CA] unter Einsatz von Kontrastmittel invasiv darzustellen war. Zuletzt wurde beim sich noch in Narkose befindlichen Patienten untersucht, ob evtl. erst postoperativ durch iatrogenen Verschluss aufgetretene Wandbewegungsstörungen mittels TEE minimalinvasiv diagnostiziert werden können, sodass ggf. eine sofortige Intervention erfolgen konnte. In der Phase der Datenerhebung kam es bei drei Patienten zu Komplikationen im Sinne einer Obstruktion bzw. Stenose der RCX, wobei die Befunde der TEE-Untersuchungen zusammenmit den klinischen Symptomen in einer anschließenden Koronarangiographie bestätigt wurden. Die Ergebnisse dieser Studie wurden im Jahr 2010 in „The annals of thoracic surgery“ unter dem Titel „Echocardiographic Identification of Iatrogenic Injury of the Circumflex Artery During Minimally Invasive Mitral Valve Repair“ veröffentlicht (1).

In der vorliegenden Studie wurden die prä- und postoperativen transthorakalen echokardiographischen Untersuchungen von 31 Patienten mit Mitralklappenrekonstruktion im Zeitraum von 2007 bis 2011 retrospektiv analysiert. Es wurden die Untersuchungen eingeschlossen, bei denen sowohl vor als auch nach dem operativen Eingriff das Bilddatenmaterial komplett zur Verfügung stand. Die echokardiographische Dokumentation der im klinischen Alltag durchgeführten Untersuchungen ermöglichte die Evaluation der Dimensionen von rechten und linken Ventrikel sowie beider Vorhöfe, der systolischen und diastolischen linksventrikulären Funktion, der Morphologie der Herzklappen sowie der pulmonalarteriellen Drücke. Die Patientenkohorte wurde zusätzlich in Subgruppen nach Symptomatik, nach additiven chirurgischen Interventionen und nach dem Vorliegen von chronischem Vorhofflimmern analysiert. Die Ergebnisse der Mitralklappenrekonstruktion zeigten erwartungsgemäß postoperativ eine signifikante Reduktion des Schweregrades der Mitralklappenregurgitation, eine Verkleinerung der linksseitigen Herzhöhlen, eine Normalisierung der linksventrikulären Pumpfunktion und der pulmonalarteriellen Drücke. Asymptomatische Patienten im Sinusrhythmus mit isolierter Mitralklappenrekonstruktion hatten die günstigsten postoperativen echokardiographischen Ergebnisse. Weiterhin war eine postoperativ eingeschränkte rechtsventrikuläre und linksventrikuläre diastolische Funktion zu postulieren. Ein mit fast 20% beträchtlicher Anteil der Patienten mit einer postoperativen Vena contracta der Mitralklappenregurgitation ≥ 3mm war vermutlich auf eine Vorselektion der Patienten zurückzuführen. Schlussfolgernd sollte eine Mitralklappenrekonstruktion möglichst vor Eintreten irreversibler kardialer Schädigungen durchgeführt werden.

Die perkutane Behandlung der sekundären Mitralklappeninsuffizienz (MI) ist eine Therapieoption für Patienten mit hohem Operationsrisiko. Der Einfluss der perkutanen Edge-to-edge-Mitralklappenrekonstruktion (PMKR) mittels MitraClip® auf die Geometrie der Mitralklappe ist noch nicht gänzlich verstanden. In der vorliegenden Arbeit wurde ein neuartiges 4-dimensionales Mitralklappenmodell, das auf Real Time 3-dimensionaler transösophagealer Echokardiographie (RT3DTEE) basiert, dazu genutzt, die morphologischen Veränderungen der Mitralklappe während des gesamten Herzzyklus vor und nach PMKR zu bestimmen. Dazu wurden retrospektiv prä- und postprozedurale RT3DTEE-Datensätze von 28 Patienten mit sekundärer MI analysiert, an denen eine elektive PMKR vorgenommen wurde. Mit Hilfe einer halb-automatischen Mitralklappen-Modellierungssoftware wurde die Mitralklappenmorphologie über den gesamten Herzzyklus in 10%-Schritten quantifiziert. Es wurden signifikante Veränderungen in der Mitralklappengeometrie der Segel und des Anulus nachgewiesen: Nach PMKR zeigten die Patienten eine sofortige signifikante Reduktion der Mitralklappenöffnungsfläche und des anteroposterioren Durchmessers über den gesamten Herzzyklus, sowie eine signifikante Vergrößerung des anterolateral-posteromedialen Durchmessers und des kommissuralen Durchmessers ausschließlich in der Diastole. Nach bestem Wissen wird in dieser Arbeit die erste 4D-Analyse der Mitralklappe über den gesamten Herzzyklus vor und nach PMKR vorgelegt. Die Ergebnisse ermöglichen ein besseres Verständnis der funktionellen und anatomischen Mechanismen der Mitralklappe.

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.

Im Rahmen dieser Dissertation wurde in einer prospektiven klinischen Studie bei 110 kardiochirurgischen Patienten, welche sich einer Mitralklappenrekonstruktion [MKR] unterzogen, untersucht, ob mittels transösophagealer Echokardiographie [TEE] die Durchblutung der Koronarien zu Beginn, während und nach der Operation dargestellt werden kann und ob die anatomischen Gegebenheiten gut abzugrenzen sind. Dabei wurden der Ramus Circumflexus [RCX] und der Sinus Coronarius [SC] im gesamten Verlauf verfolgt, der Diameter proximal (nach Abgang der Aorta), im Verlauf (bei Überkreuzung der arteriellen und venösen Gefäße) und distal bestimmt und der Blutfluss mittels Dopplersonographie dargestellt. Ein weiterer Punkt war die Untersuchung, ob anhand des Kalibers der Gefäße verlässliche Rückschlüsse auf den Versorgungstyp geschlossen werden können, was sonst nur mittels Koronarangiographie [CA] unter Einsatz von Kontrastmittel invasiv darzustellen war. Zuletzt wurde beim sich noch in Narkose befindlichen Patienten untersucht, ob evtl. erst postoperativ durch iatrogenen Verschluss aufgetretene Wandbewegungsstörungen mittels TEE minimalinvasiv diagnostiziert werden können, sodass ggf. eine sofortige Intervention erfolgen konnte. In der Phase der Datenerhebung kam es bei drei Patienten zu Komplikationen im Sinne einer Obstruktion bzw. Stenose der RCX, wobei die Befunde der TEE-Untersuchungen zusammenmit den klinischen Symptomen in einer anschließenden Koronarangiographie bestätigt wurden. Die Ergebnisse dieser Studie wurden im Jahr 2010 in „The annals of thoracic surgery“ unter dem Titel „Echocardiographic Identification of Iatrogenic Injury of the Circumflex Artery During Minimally Invasive Mitral Valve Repair“ veröffentlicht (1).

Die chirurgische Mitralklappenrekonstruktion (MKR) ist der konservativen Therapie bei signifikanter Mitralklappeninsuffizienz (MI) überlegen. Bisher fehlen sensitive präoperative Parameter zur Detektion latenter linksventrikulärer Funktionsstörungen. Aufgrund der pathophysiologisch bedingten Nachlastreduktion und Vorlaststeigerung bei MI bergen die konventionell verwendeten Ejektionsindices, Ejektionsfraktion (EF) und Fractional Area Change (FAC), die Gefahr der Überschätzung der effektiven Pumpfunktion des linken Ventrikels (LV). Der dopplersonographisch erhobene Tei Index gilt als ein Marker globaler myokardialer Funktion. Ziel der vorliegenden Studie war es, mit dem Tei Index (bzw. dem Myokardialen Performance Index, MPI) einen sensitiveren präoperativen Parameter zur Prädiktion der postoperativen linksventrikulären Funktion zu finden. Hierzu wurden im Rahmen einer prospektiven klinischen Studie 130 Patienten mit signifikanter MI am Herzzentrum Leipzig entsprechend den ASE/SCA Leitlinien vor und nach kardiopulmonaler Bypass-Operation mittels transösophagealer echokardiographischer (TEE) Bildgebung untersucht. Die Quantifizierung der MI erfolgte durch Messung der Vena contracta (VC). Die FAC wurde in der transgastrischen midpapillären kurzen Achse und die EF im midösophagealen Zwei- sowie Vier-Kammer-Blick erfasst. Die Zeitintervalle zur Berechnung des Tei Index wurden im tiefen transgastrischen und midösophagealen Vier-Kammer-Blick erfasst. Eine statistische Korrelation zwischen präoperativen Tei Index und postoperativer EF und FAC konnte zur Validierung unserer Hypothese nicht detektiert werden. Folgend kann der Tei Index nicht als Prädiktor der effektiven linksventrikulären Funktion vor MKR gewertet werden.

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