Kardiale Vorerkrankungen im translationalen Ansatz

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Normalbefund (SAX)

In der täglichen Versorgung kritisch kranker Patienten im OP und auf der Intensivstation nimmt der Anästhesist eine Schlüsselstellung ein. In diesem Zusammenhang konnten Studien der letzten Jahre zeigen, dass eine individualisierte und zielgerichtete Herz-Kreislauf-Therapie („hämodynamische Therapie“) den Behandlungsverlauf solcher Patienten günstig beeinflusst. Das Ziel einer solcher Therapie ist die Sicherstellung des globalen Sauerstoffangebotes an die Gewebe durch Optimierung der Herz-Kreislauffunktion. Dies gilt vor allem bei Operationen mit erhöhtem (Blutungs-)Risiko (z.B. große Brustkorb-, Bauch-, Gefäß- und Extremitäten-Operationen) sowie bei älteren und gebrechlichen Patientinnen und Patienten. Insbesondere Patienten mit einer Herzschwäche („Herzinsuffizienz“) sind gefährdet, dass eine nicht adäquate Herz-Kreislauftherapie im OP und auf der Intensivstation zu der Entstehung von Komplikationen beiträgt. 

Hierzu stehen eine Vielzahl an Überwachungsverfahren („Monitoring“) zur Verfügung. Häufig kann hiermit jedoch nur die Einschränkung verschiedener Herz-Kreislauf- Funktionsparameter gemessen werden, ein Rückschluss auf die pathophysiologische Ursache der Einschränkung ist nicht immer unmittelbar möglich. Für eine zielgerichtete hämodynamische Therapie ist dies jedoch unabdingbar, da sich hiervon unmittelbar unterschiedliche Therapieformen ableiten lassen, z. B. Gabe von Flüssigkeit oder Steigerung der Herzkraft. 

In diesem Rahmen gewinnt die transthorakale (TTE) und transösophageale (TEE) Echokardiographie zunehmend an Bedeutung („Perioperative fokussierte Echokardiographie – PFE“). Eine hämodynamisch fokussierte Echokardiographie könnte hier neben den gewonnenen Informationen auch einen Zeitvorteil gegenüber anderen (invasiven) Monitoringverfahren bedeuten, so dass rascher und zielgerichteter eine hämodynamische Therapie begonnen werden könnte.

Die AG Herz/Kreislauf (Leitung: Univ.-Prof. Dr. Sascha Treskatsch) beschäftigt sich daher seit einigen Jahren mit der klinischen Aus-/Weiterbildung in der Echokardiographie und der Implementierung Echokardiographie-basierter hämodynamischer Therapiekonzepte im OP und auf der Intensivstation. Neben einer Vielzahl an Publikationen, Gremien-Arbeiten, (inter-)nationalen Echokardiographie-Zertifikaten ist die Klinik für Anästhesiologie mit Schwerpunkt operative Intensivmedizin darüber hinaus als nationale PFE-Fortbildungsstätte seitens der Deutschen Gesellschaft für Anästhesiologie und Intensivmedizin (DGAI) zertifiziert. 

Ein weiterer Schwerpunkt der AG Herz/Kreislauf bildet die Untersuchung des kardialem Opioidsystems und dessen adaptiven Veränderungen im Rahmen einer Herzinsuffizienz. Opioide gelten bislang als Eckpfeiler der (kardio-) anästhesiologischen Versorgung, ihre genaue Wirkung am Herzen insbesondere im Rahmen einer Herzinsuffizienz ist jedoch bis heute nur unzureichend untersucht wurden. In tierexperimentellen Untersuchungen konnten nun Opioidrezeptoren und dessen endogene Botenstoffe in Kardiomyozyten des linken Ventrikels nachgewiesen werden. Darüber hinaus konnte u.a. eine Kolokalisation des Kappa-Opioidrezeptors (KOR) (s. Abbildung) mit den für die elektromechanische Kopplung wichtigen Kalzium-Kanälen sowie mit Mitochondrien gezeigt. Während der Progression einer Herzinsuffizienz kam es schließlich zur einer Aktivierung von Teilen des kardialen Opioidsytems, welche durch die AG erstmalig beschrieben wurde. Eine Blockade dieser Aktivierung führte schließlich zu einer Verbesserung der Herzfunktion. Aufgrund dieser adaptiven Veränderungen könnte das kardiale Opioidsystem eine regulatorische Funktion in der Kalzium-Homöostase sowie einen direkten Einfluss auf die mitochondriale Funktion der Kardiomyozyten innehaben.

Abbildung 1: Piezokapazitiv gemessene Druckverteilung, Signalverarbeitung.
Abbildung 2: Piezokapazitiv gemessene Druckverteilung, Signalmessung.
Abbildung 3: Sensorarray als Stirnband.

Im Rahmen der Erforschung neuer Monitoringkonzepte kooperiert die AG mit der SectorCon Ingenierugesellschaft für System- und Softwaretechnik zur Erforschung eines neuartigen nichtinvasiven und belastungsfreien Verfahrens für das Monitoring der zerebralen Autoregulation (AuReLia). In diesem Projekt wird eine neue Methode zur nicht-invasiven Überwachung der zerebralen Perfusion und Autoregulation durch den Einsatz von piezoelektrischen Druckfluktuationsmessungen eingesetzt (Abbildung 1 und 2). Das Unternehmen SectorCon entwickelt hierzu ein Gerät, das als Stirnband intraoperativ zur Erfassung der Rohsignale getragen werden kann (Abbildung 3).  Zu diesem Zweck ist ein iteratives Entwicklungsverfahren mit sukzessiver Verbesserung der Sensorik und Messreihen an Patienten vorgesehen. Hierbei sollen auch Ansätze des Machine und Deep Learning unter Einsatz künstlicher neuronaler Netze (KNN) zum Einsatz kommen.

Dieses Projekt wird durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) kofinanziert.

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