Gefäßreaktivität des Gehirns bei hypothermem Kreislaufstillstand mit antegrader zerebraler Perfusion während einer Aortenbogenoperation

Kinder, die sich einer Herzoperation unterzogen haben, haben ein hohes Risiko einer neurologischen Behinderung. Eine ausreichende Gehirndurchblutung während der Operation ist von größter Bedeutung, um das Risiko einer Hirnverletzung zu minimieren, die eine gut dokumentierte Komplikation darstellt. Während dies durch postoperative Bildgebung des Gehirns leicht erkennbar ist, ist weniger über die intrazerebrale Gefäßreaktivität bekannt, die aufgrund einer unzureichenden zerebralen Durchblutung während und unmittelbar nach der Operation entsteht und zu langfristigen neurologischen Defiziten führen kann. Einige dieser Veränderungen wurden ausschließlich durch Langzeitbeurteilung kindlicher Verhaltensweisen beobachtet, wie im Boston Circulatory Arrest Trial zu sehen ist.

Eine chirurgische Reparatur des Aortenbogens wird bei azynotischen Patienten mit Erkrankungen wie einem hypoplastischen Aortenbogen oder einem unterbrochenen Aortenbogen oder bei zyanotischen Patienten zur Diagnose eines hypoplastischen Linksherzsyndroms durchgeführt, bei dem eine einzelne Ventrikelreparatur mittels einer Norwood-Operation durchgeführt wird.

Eine Aortenbogenoperation wird mit Hilfe eines kardiopulmonalen Bypasses durchgeführt und erfordert eine Unterbrechung der Körperzirkulation für die Zeit, die zur Reparatur des Aortenbogens benötigt wird. Um den Körper und das Gehirn zu schützen, wird die Temperatur des Patienten auf 18–25 °C gesenkt, um den Stoffwechselbedarf zu minimieren. Dies ist besonders wichtig für das Gehirn, damit die Durchblutung bei Operationen am Aortenbogen in einem blutleeren Bereich gestoppt werden kann. In den letzten Jahren wurden Techniken entwickelt, die darauf abzielen, die Hirndurchblutung während eines Kreislaufstillstands aufrechtzuerhalten. Die antegrade zerebrale Perfusion von kaltem Blut (18–25 °C) über die rechte innere Halsschlagader wurde erfolgreich eingesetzt und wird routinemäßig im Alder Hey Children's Hospital eingesetzt. Dennoch beeinflussen die Zieltemperatur des Gehirns, die Abkühlungsrate, der Perfusionsdruck und der PCO2 im arteriellen Blut die zerebrale Gefäßreaktivität und Perfusion erheblich. Die optimale Temperatur zur Gewährleistung der Neuroprotektion ist derzeit unbekannt und die Temperatur für die Kühlung basiert eher auf der Präferenz des Chirurgen als auf soliden Beweisen.

Derzeit wird in der klinischen Praxis im Vereinigten Königreich die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) als Index für die zerebrale Perfusion eingesetzt. Obwohl es sich dabei um ein einfaches und nicht-invasives Instrument handelt, misst es nur den Sauerstoffgehalt in den Frontallappen und ist lediglich ein Indikator für die Sauerstoffversorgung, nicht für die Sauerstoffaufnahme durch das Gehirngewebe. Ein verletztes Gehirn zeigt trotz der durch Hypoxie (Sauerstoffmangel) verursachten Verletzung weiterhin normale Sättigungswerte bei NIRS. Mittlerweile stehen neuartige bildgebende Verfahren zur Verfügung, die detailliertere Informationen über die zerebrale Perfusion in Echtzeit liefern und das Ausmaß der Veränderungen während und nach einer Operation bei Kindern quantifizieren können. In einer Forschungsstudie wurde der transkranielle Doppler eingesetzt, um die Gehirngeschwindigkeit während einer Aortenbogenoperation während eines kardiopulmonalen Bypasses zu überwachen, mit dem Ziel, die Gehirngeschwindigkeit während der Operation auf einem ähnlichen Niveau wie vor der Abkühlung zu halten. In jüngerer Zeit wurde Duplex-Ultraschall zur Abbildung der Hirngefäße durch die Fontanelle eingesetzt, um während einer Aortenbogenoperation Perfusionsdaten aus beiden Gehirnhälften zu erhalten. Zusammengenommen liefern diese Messtechniken einzigartige neue Einblicke in die zerebrovaskulären Veränderungen, die während der chirurgischen und postoperativen Phase auftreten.