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1. Ischämische Mitralklappeninsuffizienz

Die ischämische Mitralklappeninsuffizienz ist eine komplexe und häufige Folge der koronaren Herzerkrankung, welche von der Funktion verschiedener anatomischer Strukturen wie Papillarmuskeln, Mitralannulus und Klappensegel, und von der Veränderung der Ventrikelgeometrie abhängig ist. Die Auswahl der therapeutischen Optionen für die ischämische Mitralklappeninsuffizienz ist noch umstritten. Folgende chirurgische Maßnahmen stehen zur Verfügung: (1) Klappenerhaltende Maßnahmen (am häufigsten Annulusreduktionsplastik); (2) Ersatz der Mitralklappe mittels Prothese; (3) aortokoronarer Bypass zur Revaskularisierung von signifikant stenotischen Gefäßen, um die Kontraktion des Herzmuskels zu verbessern, welche zur Wiederherstellung der Mitraklappenfunktion führen kann; (4) Wiederherstellung der linksventrikulären Geometrie (Ventrikelreduktionsplastik) (Abb. 1)

 

Abbildung 1. Ischämische Mitralinsuffizienz: Pathomechanismen und diagnostische Methoden.

Ziele:

Trotz der großen Anzahl an Studien über die ischämische Mitralklappeninsuffizienz, bleibt die Auswahl der verschiedenen chirurgischen Optionen für diese komplexe Fehlfunktion der Mitralklappe noch umstritten, weil bisher keine akkurate Differenzierung der verschiedenen etiopathologischen Faktoren im klinischen Bereich möglich war. Um eine Aussage über die Wirksamkeit der verschiedenen chirurgischen Interventionen auf die ischämische Mitralinsuffizienz zu treffen, braucht man ein Patientenkollektiv, in dem alle etiologischen Faktoren und deren Veränderungen nach der chirurgischen Behandlung exakt erfasst werden können. Mit den innovativen, im ehemaligen SFB 414 entwickelten Methoden wird es erstmals möglich, den Einfluss der einzelnen Pathomechanismen der ischämischen Mitralinsuffizienz und deren Veränderungen nach verschiedenen Interventionen zu trennen und separat zu untersuchen (Abb. 2).

Abbildung 2. Ischämische Mitralklappeninsuffizienz: Studienplan.

​​​​​​​Methoden:

Innerhalb des 2006 beendeten SFBs 414 wurden im Teilprojekt H1 verschiedene diagnostische Verfahren entwickelt:

1. zur Visualisierung und Quantifizierung von Regurgitationsflüssen (Abb. 3)

Abbildung 3. Quantifizierung der Regurgitationsflüsse.

2. zur 3D-Profildarstellung der winkelkorrigierten Flussgeschwindigkeit und zur zeitlichen Integration der instantanen Flussrate (Abb. 4) resultierend in Herzschlagvolumen und Herzzeitvolumen (Abb. 5),

Abbildung 4. Zeitliche Integration der instantanen Flussrate.
Abbildung 5. Berechnung des Herzschlagvolumens und der Regurgitationsfraktion.

3. zur dreidimensionalen Segmentierung und Messung des Mitralannulus (Abb. 6),

Abbildung 6. 3D Messung des Mitralannulus.

4. zur Segmentierung und Messung des Volumens des linken Ventrikels (Abb. 7),

 

Abbildung 7. 3D-Herzvolumetrie.

5. zur interaktiven Messung intrakavitärer Strukturen in dreidimensionalen Datensätzen (Abb. 8),

 

Abbildung 8. 3D-Interaktive Messungen.

6. Kontraktilitätsanalyse des Myokards (Abb. 9).

 

Abbildung 9. Kontraktilitätsanalyse (3D-Tissue Doppler).

Alle diese Verfahren ermöglichen im klinischen Bereich die Analyse folgender anatomischer und funktioneller Eigenschaften, die von äußerst wichtiger Bedeutung für die Erforschung der verschiedenen Pathomechanismen der ischämischen Mitralinsuffizienz sind:

  1. die Größe, Form und Funktion des Mitralklappenannulus (Abb. 6),
  2. die Größe der Mitralinsuffizienz (Abb. 3, 4, 5),
  3. die Abstände zwischen intrakavitären Strukturen (z. B. Papillarmuskeln und Klappensegeln) (Abb. 8);
  4. das Volumen, die Geometrie und Funktion des linken Ventrikels (Abb. 7); und
  5. die Effekte des Mitralklappenvitiums auf den rechten Ventrikel (Abb. 7).

Der rechte Ventrikel ist von entscheidender Bedeutung bei der ischämischen Mitralinsuffizienz, da eine reduzierte rechtsventrikuläre Funktion zu einer verschlechterten Prognose bei Patienten nach Herzoperationen führt.

Die von uns entwickelte „Coons-Patches“-Methode (Abb. 10) zur Segmentierung des rechten Ventrikels, welche die Messungen sowohl der links- als auch der rechtsventrikulären Volumina und Auswurffraktionen (Abb. 5) ermöglicht, wird zur Beurteilung der rechtsventrikulären Funktion, als prognostischer Index nach den verschiedenen operativen Verfahren verwendet.

Abbildung 10. "Coons-Patches"-Methode zur Segmentierung des linken Ventrikels.

Fragestellung:

Eine multivariate Analyse der verschiedenen pathogenetischen Faktoren der ischämischen Mitralklappeninsuffizienz, welche mit den neuen 3D Verfahren bestimmt wurden und der verschiedenen operativen Maßnahmen wird in Bezug auf die funktionellen und strukturellen Ergebnisse in den verschiedenen Patientengruppen (nach unterschiedlichen, spezifischen Fragestellungen geordnet) durchgeführt. Ziel ist, das operative Verfahren auszuwählen, welches bei einem bestimmten vorliegenden Pathomechanismus der Mitralklappeninsuffizienz die besten Ergebnisse liefert. Bisher wurden die unterschiedlichen Pathomechanismen nur getrennt in klinischen und experimentellen Studien untersucht. In unserer Studie wird es im klinischen Bereich erstmals möglich sein, eine differenzierte Zuordnung der funktionellen und strukturellen Ergebnisse der verschiedenen operativen Verfahren zu den unterschiedlichen, komplexen Pathomechanismen der ischämischen Mitralklappeninsuffizienz vorzunehmen.