Im Rahmen sepsisbedingter Organdysfunktionen bezeichnet der Begriff septische Kardiomyopathie (SCM) eine akut durch Sepsis ausgelöste Beeinträchtigung der Herzfunktion. Trotz der hohen klinischen Relevanz dieses Krankheitsbildes bei Patient:innen mit Sepsis bestehen weiterhin offene Fragen zu Ausprägung, Verlauf und zugrunde liegenden Mechanismen. Ziel des Bereichs „Septische Kardiomyopathie“ ist die umfassende Charakterisierung des Krankheitsbildes mithilfe modernster echokardiographischer Verfahren. Ergänzend werden innovative Ansätze aus den Bereichen Künstliche Intelligenz und Multiomics eingesetzt, um die pathophysiologischen Grundlagen besser zu verstehen. Hierdurch sollen neue Erkenntnisse zu Ursachen und potenziellen Therapieoptionen gewonnen werden, die eine individualisierte Versorgung kritisch kranker PatientInnen ermöglichen.

Sepsis stellt immer noch eine der häufigsten Todesursachen weltweit dar, sodass neue Diagnostik- und Therapieansätze dringend von Nöten sind. Mögliche Targets für diagnostische und therapeutische Verfahren sind Biomarker, die entweder eine Stratifizierung der Sepsis-Patienten erlauben oder Ansatzpunkte für neue innovative medikamentöse Therapien bieten. Unser stetiges Ziel ist es die Sepsis-Diagnostik und Therapie zu personalisieren und so das Patient:innen-Outcome zu verbessern.

Hämodynamische Instabilität stellt eine der größten Herausforderungen in der Versorgung kritisch kranker dar. Das Team „Hämodynamisches Management bei Hochrisikopatienten“ untersucht kardiovaskuläre Mechanismen, hämodynamische Reaktionsmuster sowie die Interaktion zwischen Beatmung und Kreislaufregulation bei Sepsis, septischem Schock und perioperativen Hochrisikosituationen. Im Sinne einer translationalen Forschung sollen pathophysiologische Erkenntnisse in klinisch anwendbare Strategien überführt werden: „from bench to bedside“.

Die Prädiktion und Prävention von perioperativen Komplikationen sind ein zentrales Forschungsfeld der Anästhesiologie. Denn trotz zahlreicher Fortschritte sterben rund 1% der Patientinnen und Patienten in den ersten 30 Tagen nach einer Operation. Neben der Sepsis sind perioperative Organschäden, wie Myokardschaden, Delir und akuter Nierenschädigung, eine Hauptursache. Organschäden entstehen durch perioperative Ischämie und Inflammation, welchen häufig Mikrozirkulationsstörungen zugrunde liegen. Durch unsere Projekte sollen Pathomechanismen besser verstanden, Komplikationen früher entdeckt, und Organschäden vermieden werden.

Die Blutgerinnung ist sowohl im perioperativen als auch im intensivmedizinischen Kontext ein entscheidender Baustein für die erfolgreiche Therapie verschiedenster Krankheitsbilder. Dies kann sowohl die gezielte Antikoagulation, zur Vermeidung von Thrombosen und Embolien, als auch die Wiederherstellung der physiologischen Gerinnungssituation im Rahmen einer Hämorrhagie oder eine septischen Koagulopathie beinhalten. Vor allem die Fibrinolyse und der Faktor-XIII sind Ziel unserer Forschung. Letztere soll zum besseren Verständnis von gerinnungsassoziierten Behandlungsergebnissen beitragen und eine individualisierte Therapie vorantreiben.

Künstliche Intelligenz (KI) eröffnet neue Möglichkeiten, komplexe Zusammenhänge in der Medizin sichtbar zu machen. Durch Analyse umfangreicher klinischer Datensätze und den Einsatz maschineller Lernalgorithmen können Risiken früh erkannt und Therapieentscheidungen gezielt unterstützt werden. Unser Ziel ist es, KI-gestützte Ansätze auf vielfältige Forschungsfragen anzuwenden – von der Sepsisforschung bishin zu vielfältigen weiteren Themen der Intensiv- und Perioperativmedizin. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen systematisch in den klinischen Alltag übertragen werden, um die Versorgung von Patient:innen sicherer, präziser und individueller zu gestalten.

Verantwortlich: Dr. med. Hans-Thomas Hölzer

Doktorandin: Sina Ratz

Partnerschaften: Lena Maier-Hein, Christoph Bender, IMSY, DKFZ Heidelberg

Förderung: Investigator Initiated Study: Forschungsförderung durch die Heidelberger  Stiftung Chirurgie (48.720€)

Patientinnen und Patienten mit Kreislaufinstabilität erhalten zur Kreislaufaufrechterhaltung häufig Infusionen. Jedoch ist unklar, welche Menge in der individuellen Situation optimal ist. Mit hyperspektraler Bildgebung soll untersucht werden, welche Faktoren zu einer Verbesserung der Gewebeoxygenierung beitragen.

Verantwortlich: Dr. med. Hans-Thomas Hölzer

Doktorand: Leander Berg

Während einer Sepsis kann es zu einer Störung der Gefäßwände kommen, sodass es zu einer Zunahme der extravasalen Flüssigkeit kommt, was sich negativ auf die Organfunktion auswirken kann. In diesem Projekt soll erforscht werden, ob der Vascular Leak Index auf unser Patient:innen-Kollektiv übertragbar ist und welchen Einfluss ein Vascular Leak Syndrome auf Therapie und Outcome hat.

Verantwortlich: Dr. med. Vivienne Theobald

Partnerschaften: Prof. Dr. Thorsten Brenner

Der „Triggering receptor expressed on myeloid cells-1 (TREM-1)” ist einer der in letzter Zeit häufiger beschriebenen Biomarker für Sepsis und aktuell von großem Interesse, da ein spezifischer Inhibitor (Nangibotide) in einer klinischen Phase-3-Studie an septischen Patienten getestet wird. Diverse Studien zeigen ermutigende Ergebnisse, dass TREM-1 als ein Biomarker für die Outcome-Vorhersage geeignet ist. Sein Nutzen in bestimmten Subgruppen der Sepsis und der Cut-Off, an dem Patienten in Zukunft von einer gezielten Therapie profitieren könnten, ist jedoch bisher nicht klar.  Ziel dieser Studie ist daher die weitere Erforschung dieser für die weitere Entwicklung einer gezielten und personalisierten Therapie wichtigen Aspekte. Grundlage hierfür ist das Next GeneSiS-Studienkollektiv (DRKS00011911) mit 500 septischen Patienten bei Einschluss.

Partnerschaften: Prof. Dr. Thomas Luft, Prof. Dr. Martin Zeier

Sepsis und das zugehörige Sepsis-assoziierte Nierenversagen sind Syndrome, welche durch tiefgreifende endotheliale Dysfunktion gekennzeichnet sind. Der endotheliale Aktivierungs- und Stressindex (EASIX) reflektiert endotheliale Vulnerabilität und lässt sich mit ubiquitär verfügbaren Routinelaborparametern messen. Ziel dieser Studie ist es in einem großen Sepsis-Kollektiv die Assoziation zwischen EASIX und klinischer Krankheitsschwere, weiteren Markern der vaskulären Dysfunktion und kardiovaskulären Instabilität sowie der Notwendigkeit einer Nierenersatztherapie in sieben Tagen nach Sepsis-Beginn alleine oder in Kombination mit Mortalität zu überprüfen. Grundlage hierfür bietet das PredARRT-Sep Studienkollektiv (DRKS00012446) mit 200 septischen Patienten bei Einschluss.

Partnerschaften:

• Prof. Dr. Lena Maier-Hein (DKFZ, Division of Intelligent Medical Systems)
• PD Dr. med. Hartmut Nowak, M. Sc., DESAIC (ärztl. Leitung ZKIMED, Knappschaft Kliniken Bochum)

Das Projekt Microcirculatory Endotypes in Sepsis untersucht mikrovaskuläre Veränderungen bei PatientInnen mit Schock und Sepsis auf Basis einer Sekundäranalyse der prospektiven HySpecICU-Kohorte. Da die Sepsis ein hochgradig heterogenes Syndrom darstellt und uniforme Therapieansätze häufig ineffektiv bleiben, rückt die Identifikation klar definierter Phänotypen und Endotypen zunehmend in den Fokus. Ziel ist es, mikrozirkulatorische Endotypen abzuleiten, welche spezifische Muster der Gewebeperfusion und vaskulären Dysfunktion widerspiegeln. Hierfür werden Hyperspektral-Imaging-Daten systematisch mit klinischen Merkmalen, Laborparametern und longitudinalen Verlaufsdaten verknüpft. Ergänzend kommen statistische Modellierungen und KI-gestützte Methoden zur Mustererkennung zum Einsatz. Die Analyse dieser multimodalen Datensätze soll reproduzierbare und klinisch relevante Subgruppen kritisch kranker PatientInnen offenlegen.

Förderung: Stiftung Chirurgie (40.000€)

Doktorand: Albijon Krasniqi

Die septische Kardiomyopathie kann bei Sepsis Patienten zu einer erheblichen hämodynamischen Instabilität führen. Bisher ist dieses Krankheitsbild noch unzureichend definiert. Ziel dieser Studie ist daher eine genauere Charakterisierung mittels Echokardiografie und Biomarkeranalysen.

Doktorand: Aaron Flühr

Die Narkoseführung bei herzchirurgischen Eingriffen mit Herzlungenmaschine hat erheblichen Einfluss auf die Hämodynamik. In dieser multizentrischen Analyse soll untersucht werden, ob es Vorteile von Sevoflurane gegenüber Propofol zur Aufrechterhaltung der Narkose unter HLM in Bezug auf Outcomes und hämodynamische Parameter gibt.

Auf Intensivstationen werden routinemäßig Blutkulturen abgenommen, um Blutstrominfektionen zu diagnostizieren und die auslösenden Erreger zu identifizieren, was für die gezielte Therapie bei Verdacht auf schwere Infektionen und Sepsis entscheidend ist. Die mikrobiologische Auswertung dauert jedoch oft mehrere Tage, was eine große klinische Herausforderung darstellt. In der Zwischenzeit erfolgt häufig der Einsatz von Breitbandantibiotika, was wiederum zur Resistenzentwicklung beitragen kann. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines maschinellen Lernmodells, welches anhand klinischer und laborchemischer Daten in der Lage ist, Ergebnisse von Blutkulturen sowie Erregertyp und Infektfokus vorherzusagen.

Projektverantwortlicher: Dr. Maik von der Forst

Doktoranden: Sarah Höwelhaus, Lukas Gilles

DRKS-ID: DRKS00028547

Ein sogenannter „milder“ Faktor XIII Mangel wurde bei herzchirurgischen Operationen mit einer erhöhten Rate an Revisionseingriffen assoziiert und bei Interventionen an der Speiseröhre schien der Wert von Faktor XIII mit der Häufigkeit von Wundheilungsstörungen im Sinne von Nahtundichtigkeiten zu korrelieren. Insgesamt planen wir den Einschluss von 200 Patienten in 4 Gruppen à 50, welche sich einem Speiseröhren- oder Bauchspeicheldrüsen-Eingriff in unserer Klinik unterziehen. Primäres Ziel ist die Untersuchung eines Zusammenhanges von FXIII und Blutungsereignissen und/ oder einem Anhalt für Wundheilungsstörungen im Verlauf nach der Operation. Wir erhoffen uns durch die geplante Analyse der so gewonnenen Daten neue Erkenntnisse über die Relevanz von Faktor XIII in Bezug auf verschiedene Operationsmethoden und den richtigen Zeitpunkt, um Faktor XIII zu ersetzen. Es sollen beispielsweise die Frage nach der Häufigkeit und der Schwere eines Mangels, aber auch die klinische Relevanz und die Sinnhaftigkeit einer routinemäßigen Testung der Faktor XIII Aktivität weiter erforscht werden.

Projektverantwortlicher: Dr. Maik von der Forst
Weitere Studienärzte: Patrick Adler, Dr. Sebastian Decker
DRKS-ID: DRKS00023236

Patienten mit schweren Lebererkrankungen sind häufig durch Gerinnungsstörungen gekennzeichnet. Sowohl schwer beherrschbare Blutungen, als auch thrombotische Ereignisse durch die difficilen Gefäßanastomosen und damit die Gefährdung des Spenderorgans sind möglich. Die vorliegende prospektive Beobachtungsstudie hat das Ziel die klinische Relevanz des Faktor XIII in den ersten 10 Tagen nach Lebertransplantation bei 50 Patienten näher zu untersuchen. Dies erfolgt sowohl durch Faktoren-Messungen, als auch Point-of-Care Verfahren und das Erfassen von klinischem Verlaufsparametern und Komplikationen.

Projektverantwortlicher: Dr. Maik von der Forst
Weiterer Studienarzt: Dr. Kevin Tourelle
Doktorand: Andreas Dannecker
DRKS-ID: DRKS00017587

Diese prospektive, monozentrische Studie soll weitere Informationen über die Inzidenz des FXIII Mangels nach großen viszeralchirurgischen Operationen liefern. Hierfür werden 300 Patienten rekrutiert, welche sich einer viszeralchirurgischen Operation unterziehen. Es wird an mehreren Zeitpunkten Blut untersucht, wobei die FXIII Aktivität und ebenso Global- und Spezialparameter zur Gerinnungsdiagnostik analysiert werden. Zudem wird der klinische Verlauf ausgewertet, um Hinweisen über den Einfluss der FXIII Aktivität auf perioperative Blutungsereignisse bzw. Wundheilungsstörungen nachzugehen.