Pulswellengeschwindigkeit als Prädiktor für postoperative kardiovaskuläre Ereignisse

Hintergrund: 1894 sagte William Osler, MD: „Sie sind so alt wie Ihre Arterien.“ Eine Reihe neuerer Studien haben diese vorausschauende Proklamation bestätigt. Das vaskuläre und nicht das chronologische Alter ist der beste Prädiktor für unerwünschte kardiovaskuläre Ereignisse und Mortalität durch Koronarinsuffizienz, Ischämie, Myokardinfarkt, Herzinsuffizienz, zerebrovaskuläre Insuffizienz oder Schlaganfall und Niereninsuffizienz oder -versagen. Wir glauben, dass dies wahrscheinlich auch für das perioperative Risiko kardiovaskulärer Komplikationen aufgrund der zahlreichen Stressfaktoren gilt, die mit großen Operationen verbunden sind.

Gefäßalterung führt zu zentraler Aortendilatation, Arterienwandverdickung der Media und Adventitia mit sklerotischen Veränderungen und erhöhter Gefäßsteifigkeit. Diese Veränderungen führen zu einer Erhöhung des zentralen Blutdrucks (BP), einem erhöhten systolischen und Pulsdruck sowie einem erniedrigten diastolischen BP. (1) Zentrale elastischere Gefäße polstern und dämpfen Druckoszillationen mit linksventrikulärem (LV) Auswurf und übertragen diese gespeicherte Energie in kontinuierliche antegrade Pulswellen entlang des arteriellen Baums während der Diastole. (2) Die Pulswelle wird auch zentral zurückreflektiert, wenn sie an Hauptarterienverzweigungspunkten und Muskelarterien auf einen höheren Strömungswiderstand trifft, was zu einer zentralen Aortenkombinationswelle führt. In einer jüngeren nachgiebigen zentralen Aorta kommen die reflektierten Wellen nach dem Schließen der Aortenklappe an und erhöhen den frühdiastolischen Perfusionsdruck und den koronaren Blutfluss. Ältere steife Aorta- und Hauptarteriengefäße übertragen sowohl antegrade als auch retrograde Pulswellen schneller. Wenn die Herzfrequenz langsam genug und die Asystolie lang genug ist, wird diese Kombinationswelle während der späten Systole an der zentralen Aorta ankommen. Dies erhöht die LV-Arbeitsbelastung, was zu einer kompensatorischen linksventrikulären Hypertrophie (LVH) führt. Darüber hinaus senkt das Verschwinden der diastolischen Kombinationswelle den koronaren Perfusionsdruck, wodurch das Risiko einer koronaren Insuffizienz für die hypertrophierte LV-Wand erhöht wird.

Unglücklicherweise sind Koronar- und Nierenarterien mit hohem Blutfluss nicht so muskulös, dass sie die Auswirkung von Wellenformen mit hohem kombiniertem systolischem Druck verringern können. Dies induziert eine chronische kinetische Verletzung dieser stark durchbluteten Gefäße und Organe. Erhöhte Pulsatilität führt zu Arterienumbau und Mikrozirkulationsschäden in Gehirn und Niere, kleinen lakunären Infarkten, Läsionen der weißen Substanz in Verbindung mit kognitiver Dysfunktion und Demenz, während eine endotheliale Dysfunktion den zerebralen Blutfluss, die Blut-Hirn-Schranke und die Nierendurchblutung beeinträchtigt. Auch hier führt LVH durch erhöhten Kombinationswellenformdruck zu diastolischer Dysfunktion und Herzinsuffizienz. Somit sind erhöhte Pulswellengeschwindigkeit (PWV) und zentrale Aortenpulsaugmentationsindizes unabhängige Prädiktoren für KHK, Schlaganfall, Nierenfunktionsstörung und Gesamtmortalität. (1) Es ist verantwortlich für das steigende Risiko von Myokardinsuffizienz, Ischämie, LVH und Herzinsuffizienz, zerebrovaskulärer Insuffizienz oder Verletzung sowie Nierenverletzung und -beeinträchtigung mit vaskulärer Alterung.

Die Geschwindigkeit der Gefäßalterung ist multifaktoriell, einschließlich genetischer Anfälligkeiten sowie Beschleunigung durch Gefäßerkrankungen wie Bluthochdruck, Atherosklerose und Diabetes. Kürzlich durchgeführte Studien haben gezeigt, dass ACE-Hemmer, Angiotensin-II-Blocker (ARBs) und Ca++-Kanalblocker günstige Auswirkungen auf die Compliance der zentralen Aorta haben, LVH reduzieren und das Risiko von Herzinsuffizienz, Schlaganfall und Nierenfunktionsstörung verringern. Im Gegensatz dazu verstärken Betablocker die Erhöhung des Blutdrucks in der zentralen Aorta, indem sie die LV-Ejektionszeit verlängern. Somit kommen die reflektierten Pulswellen während der späten Systole an, was die kombinierte Amplitude der zentralen Aortenwelle und die LV-Arbeitslast erhöht.

Die Pulswellengeschwindigkeit (PWV) ist zu einem sehr guten Maß für die Steifigkeit der Aorta geworden. PWV steigt von 6 m/s bei einem jungen Menschen auf 10 m/s bei einem 65-Jährigen. Sie nimmt von 20-80 Jahren aufgrund einer 4-fachen Verringerung der Dehnbarkeit der Aorta um das Zweifache zu. (3) Die CAFE-Studie zeigte eine signifikante Reduktion des zentralartischen Blutdrucks und unerwünschter kardiovaskulärer Ereignisse sowie Nierenfunktionsstörungen mit Ca++-Kanalblockern, aber nicht mit Atenolol plus Thiazid Rx. (4) Die REASON-Studie zeigte, dass ARBs die Gefäßsteifigkeit, Wellenreflexionen, den zentralen Aortenpulsdruck, den Gefäßwiderstand, die Remodellierung und die Dicke von Widerstandsgefäßen reduzierten. (5) Methode/Design: Die Studie wird eine nicht-randomisierte Beobachtungsstudie am Menschen sein. In diese Studie werden etwa 500 Patienten aufgenommen. Dies wurde durch eine vorläufige Analyse von 140 Patienten ermittelt, von denen 19 unerwünschte kardiovaskuläre Ereignisse innerhalb einer Woche nach der Operation hatten. Die Ergebnisse dieser vorläufigen Studie ergaben, dass die durchschnittliche PWV bei Patienten, die postoperative kardiovaskuläre Ereignisse entwickelten, signifikant höher war als bei Patienten, die einen komplikationslosen postoperativen Verlauf hatten. (p-Wert 0,024). Daher wurde festgestellt, dass 500 Patienten ausreichen sollten, um einen statistisch signifikanten Unterschied zu sehen, falls es einen gibt. Diese Studie wird in den Krankenhäusern und Kliniken der University of Iowa im Verwaltungsbereich am Tag der Operation und im Hauptoperationssaal durchgeführt. Die Arteriensteifigkeit wird am Tag der Operation im Verabreichungsbereich vor der Operation gemessen. Karotis-femorale Pulswellengeschwindigkeit (Aortensteifigkeit).

Die Karotis-femorale Pulswellengeschwindigkeit (cfPWV) wird durch Applanationstonometrie unter Verwendung des Sphygmocor-Systems bestimmt, indem sequentiell EKG-gesteuerte Karotis- und Oberschenkelarterienwellenformen aufgezeichnet werden. Pulswellensignale werden von Tonometern aufgezeichnet, die an der Basis der rechten Halsschlagader und über der rechten Oberschenkelarterie positioniert sind. Die Zeit (t) zwischen den Füßen gleichzeitig aufgezeichneter Wellen wird als Mittelwert von 10 aufeinanderfolgenden Herzzyklen bestimmt. PWV wird von der Systemsoftware aus der Entfernung zwischen den Messpunkten (D) und der gemessenen Zeitverzögerung (t) wie folgt berechnet: cfPWV = D/Δt (m/s) wobei D die Entfernung in Metern und t das Zeitintervall in ist Sekunden.

Nach Zustimmung wird der Proband in einen privaten Untersuchungsraum gebracht, wo eine nicht-invasive Untersuchung von PWV und zentralem Aorten-BP in Rückenlage mit dem SphygmoCor-Sensor durchgeführt wird, der über der Pulswellenform der Halsschlagader und der Femoral- oder Radialarterie positioniert ist, zusammen mit 3 Ableitungen EKG für QRS-Timing des Beginns der Systole. Der SphygmoCor-Pulswellensensor wird mit einer Oberarm-Blutdruckmanschette BP kalibriert. Die Gefäßalterungsmessungen werden nicht verwendet, um die medizinische Entscheidungsfindung in der Studie zu leiten oder zu ändern. Die Studie dauert ungefähr 30 Minuten. Sie werden für dieses Protokoll weder während noch nach der Operation wiederholt.

Die prä- und intraoperative Datenerfassung umfasst: ASA-Status, Vorgeschichte von peripheren Gefäßerkrankungen, Vorgeschichte von ischämischen Gefäßerkrankungen, Vorgeschichte von dekompensierter Herzinsuffizienz und Vorgeschichte von zerebrovaskulären Erkrankungen, intraoperativ: alle routinemäßigen Vitalzeichen, Einzelheiten zu Anästhetika, Flüssigkeiten, Blutverlust und Urinausscheidungsdaten, die für den chirurgischen Eingriff relevant sind. Alle signifikanten klinischen UE wie Brady- oder Tachykardie (HF < 50 oder > 100 für > 10 min), Hyper- oder Hypotonie (BD > 30 % über oder > 30 % unter dem Wachzustand), EKG-Rhythmus- oder ST-Strecken-Anomalie, abnormaler BIS (Anästhesietiefe) oder andere EEG-Probleme während der Anästhesie oder Operation sowie Aufwachschwierigkeiten werden in der elektronischen Aufzeichnung der klinischen Anästhesie dokumentiert. Alle anderen relevanten Überwachungsdaten wie Hypoxämie (Pulsoximeter), Hypo- oder Hyperventilation (Kapnographie oder arterielle Blutgaswerte) werden in einer klinischen Datendatei für jeden Probanden aufgezeichnet.

Die postoperative Datenerfassung umfasst Vitalfunktionen und alle klinischen kardialen, neurologischen oder renalen unerwünschten Ereignisse oder andere Komplikationen, insbesondere in den ersten 30 Tagen, und alle späteren Ereignisse, einschließlich der Gesamtmortalität bis zu einem Jahr nach der Operation. Postoperative Ergebnisinformationen werden in erster Linie über die Überprüfung der Krankenakte gesammelt. Wir beabsichtigen nicht, Studienteilnehmer am Krankenbett zu besuchen, während sie sich stationär von einer Operation erholen, und planen keine zusätzlichen ambulanten Nachsorgeuntersuchungen zu Forschungszwecken ein. Wir planen jedoch auch, eingeschriebene Probanden 1, 6 und 12 Monate nach der Operation anzurufen, um sie zu fragen, ob sie postoperative Komplikationen wie Schlaganfall, Myokardinfarkt, Rhythmusstörungen wie Vorhofflimmern, Herzinsuffizienz, Atemstillstand, Nierenfunktionsprobleme hatten , Nierenversagen oder Tod.