Hintergrund: In Deutschland werden pro Jahr beinahe 1 000 permanente ventrikuläre Herzunterstützungssysteme (VAD) bei Patienten mit schwerer Herzinsuffizienz implantiert. VAD sind miniaturisierte Zentrifugalpumpen, die kontinuierlichen Blutfluss produzieren und durch ein über die Haut ausgeleitetes Kabel gesteuert und mit Strom versorgt werden. Selten und vor allem bei Kindern werden parakorporale Systeme eingesetzt.
Methode: Es erfolgte eine selektive Literaturübersicht unter Berücksichtigung von Leitlinien und Registerdaten, um Indikationen, Therapieeffekte und Komplikationen von permanent implantierbaren Herzunterstützungssystemen darzustellen.
Ergebnisse: Der optimale Zeitpunkt zur VAD-Implantation ist nicht eindeutig zu definieren. Eine vergleichende Beurteilung der Systeme ist kaum möglich, weil hierzu keine randomisierten Studien vorliegen. Registerdaten zeigen ein Ein-Jahres-Überleben nach VAD-Implantation von 69–81 % auf, was deutlich über dem natürlichen Verlauf der schweren Herzinsuffizienz liegt. Die Implantation ist – je nach System – nach sechs Monaten mit einer Verbesserung der Laufstrecke von 129–220 m verbunden. Der mit dem Fragebogen EQ-5D erhobene Gesundheitsstatus verbesserte sich nach sechs Monaten um 28–37 Punkte. Mögliche schwere Komplikationen sind Infektionen, Rechtsherzversagen, Blutung, Pumpenthrombose, Schlaganfall oder Tod.
Schlussfolgerung: Die Implantation eines VAD-Systems kann als Alternative zur Herztransplantation oder zur Überbrückung bis zur Listung und Transplantation erfolgen. Der Organmangel in Deutschland führt dazu, dass nur noch eine Minderheit der VAD-Patienten transplantiert wird.
Die Prävalenz der Herzinsuffizienz wird aufgrund der demografischen Entwicklung und der besseren Überlebensraten bei kardialen Erkrankungen weiter ansteigen. In Deutschland nimmt die Zahl der Krankenhausaufnahmen wegen Herzinsuffizienz insbesondere bei den über 65-Jährigen stetig weiter zu. Dem entgegen steht eine deutliche Verringerung der Sterberate bei Herzinsuffizienz von 63,7 im Jahr 2006 auf 42,8 pro 100 000 Einwohner im Jahr 2016. Dies wird insbesondere mit den verbesserten Therapiemöglichkeiten begründet (1, 2), wobei auch die permanente mechanische Kreislaufunterstützung eine Rolle spielt.
Unter Berücksichtigung aktueller Leitlinien, Register und klinischer Studien soll im Folgenden eine Übersicht der gegenwärtigen Versorgungsrealität mit permanent implantierbaren mechanischen Kreislaufunterstützungssystemen gegeben werden.
Permanent implantierbare mechanische Kreislaufunterstützungssysteme
Die Entwicklung der mechanische Kreislaufunterstützung („mechanical circulatory support“, MCS) vom ersten voll implantierbaren Kunstherzsystem, hin zu den modernen ventrikulären Unterstützungssystemen („ventricular assist devices“, VAD), adressierte Aspekte wie Pumpengröße, Biokompatibilität, Haltbarkeit, Effektivität und Infektionsanfälligkeit (3). Moderne VAD erzeugen kontinuierlichen Blutfluss (CF) und implantierte Patienten profitierten durch verbesserten funktionellen Status und höhere Lebensqualität. Das Überleben nach LVAD-Implantation verbesserte sich auf über 80 % (68–81 %) nach einem Jahr und war besser im Vergleich zu den frühen pulsatilen Systemen (4, 5). Die Sterblichkeit am laufenden System begründet sich im Wesentlichen durch behandlungsbedingte Komplikationen.
Momentan werden vorwiegend CF-Zentrifugalpumpen zur linksventrikulären Unterstützung implantiert. Das erste System dieser Art ist das HeartWare ventricular assist device (HVAD). Das jüngere HeartMate 3 besitzt einen frei magnetisch aufgehängten Flügelrotor (6, 7).
Biventrikuläre mechanische Kreislaufunterstützung
Das parakorporale Berlin Heart GmbH Excor ist das klinisch am häufigsten verwendete und zugelassene System zur biventrikulären Unterstützung. Diese extrakorporale Verdrängungspumpe ist sowohl für die links- beziehungsweise rechts- als auch für die biventrikuläre Unterstützung zugelassen. Es ist das einzige zur Verfügung stehende System für den pädiatrischen Einsatz (8, 9).
Klinisch wurden jeweils zwei CF LVAD-Systeme zur biventrikulären Unterstützung implantiert (10). Diese Geräte sind aber für die alleinige oder zusätzliche rechtsventrikuläre Unterstützung nicht zugelassen.
Das Syncardia TAH (total artificial heart) kann bei ausgewählten Patienten als Vollherzersatz eingesetzt werden. Die pulsatilen, pneumatischen Verdrängungspumpen ersetzen beide Herzkammern. Durch die relativ niedrigen Fallzahlen spielt hier für das Überleben der Patienten die Erfahrung der Zentren eine entscheidende Rolle (11).
Obwohl noch nicht zugelassen oder in klinischen Studien getestet, könnte das Carmat TAH durch die Imitation einer Autoregulation mit variablen Füllungsdrücken (12) einen großen Entwicklungsschritt in der TAH-Technologie verkörpern. Das Ziel, ein voll implantierbares, biokompatibles TAH mit physiologischer Modulation der Herzleistung und transkutanem Energietransfer zu entwickeln, ist bisher unerreicht.
Der optimale Zeitpunkt für die Implantation eines VAD/TAH zur permanenten mechanischen Kreislaufunterstützung ist nicht eindeutig anhand klinischer Parameter zu definieren. Das Deutsche Zentrum für Herz- und Kreislaufforschung (DZHK) vergleicht in einer laufenden multizentrischen Studie die Ergebnisse nach frühzeitiger, elektiver gegenüber der notfallmäßigen VAD-Implantation bei Patienten auf der Warteliste zur Herztransplantation (13). Die VAD/TAH-Therapie ist effizient bei Patienten mit terminaler Herzinsuffizienz mit eingeschränkter Pumpfunktion (HFrEF, EF ≤ 25 %) und Inotropika-Abhängigkeit oder permanentem NYHA (New York Heart Association)-Stadium IIIb–IV unter optimierter medikamentöser Therapie (14). Eine eingeschränkte maximale Sauerstoffaufnahme von unter 12 mL/kg/min ist ein möglicher Indikator. Die Register Interagency Registry for Mechanically Assisted Circulatory Support (INTERMACS) und European Registry for Patients with Mechanical Circulatory Support (EUROMACS) stratifizieren herzinsuffiziente Patienten in sieben Stufen, die bei der Evaluation einer VAD/TAH-Therapie helfen (Tabelle 1 ):
Aufgrund des dramatischen Organmangels in Deutschland ist die avisierte Herztransplantation nach VAD/TAH-Implantation bei der BTC/BTT-Indikation (BTC, „bridge-to-candidacy“) ein eher theoretisches Behandlungsziel und viele Patienten verbleiben mit der VAD-Unterstützung auf der Warteliste. Mittlerweile werden die knapp 1 000 VAD/TAH- Implantationen in Deutschland pro Jahr aufgrund einer ATT/DT-Indikation durchgeführt. Die European Association for Cardio-Thoracic Surgery (EACTS) hat konsentiert, nicht mehr zwischen den unterschiedlichen Strategien zu differenzieren, sondern spricht allgemein von dauerhafter Unterstützung (14).
Generell gilt, dass die VAD/TAH-Therapie eines multi-disziplinären Ansatzes bedarf, vorzugsweise in erfahrenen Transplantationszentren. Eine frühzeitige Vorstellung erlaubt es, gemeinsam mit dem Patienten und idealerweise mit den betreuenden niedergelassenen Ärzten eine mögliche Listung zur primären Herztransplantation, eine VAD/TAH-Therapie oder auch eine zunächst weiterhin ambulante Führung zu planen. Die kontinuierliche Beteiligung der verschiedenen Disziplinen geht dabei weit über das perioperative Zeitfenster hinaus in die engmaschige und zumeist lebenslange ambulante Betreuung über. Eine optimale Versorgung benötigt rund um die Uhr zur Verfügung stehende spezialisierte Kardiologen, Chirurgen, Psychologen, Techniker und Physiotherapeuten. Nicht zuletzt muss eine langfristige psychologische Betreuung für das gesamte soziale Umfeld der Patienten zur Verfügung stehen (16, 17).
Die „Randomized Evaluation of Mechanical Assistance for the treatment of Congestive Heart Failure”(REMATCH)-Studie von 2001 zeigte erstmalig, dass die Implantation eines pulsatilen LVAD bei terminal herzinsuffizienten Patienten zu einem bedeutenden Überlebensvorteil (52 % versus 25 % Ein-Jahres-Überleben) und einer verbesserten Lebensqualität gegenüber optimierter medikamentöser Therapie führte (18). In einer nicht kontrollierten, prospektiven Multicenterstudie wurden Patienten auf der Warteliste zur Herztransplantation mit dem damals moderneren HeartMate II, einer CF-Axialpumpe versorgt. Diese LVAD-Patienten zeigten beim Sechs-Minuten-Gehtest eine verbesserte Belastbarkeit (Gehstrecke 250 ± 232 m nach drei Monaten) und Lebensqualität (5). Ein weiterer Meilenstein war die ROADMAP-Studie, eine prospektive, nichtrandomisierte Observationsstudie bei 200 ambulanten Patienten mit Herzinsuffizienz im NYHA-Stadium IIIb/IV. Es wurden die Ergebnisse einer LVAD versus optimierter medikamentöser Therapie (OMT) verglichen (19). Das Ein- und Zwei-Jahres-Überleben mit verbessertem funktionellen Status bei Patienten mit laufender Originaltherapie war besser nach LVAD-Implantation. Die „intention-to-treat“-Analyse zeigte ein vergleichbares Überleben, da 22 % der OMT-Patienten im Studienverlauf mit einem LVAD versorgt wurden. In Abhängigkeit von der Rechtsherzfunktion erreicht die LVAD-Therapie eine bereits drei Monate nach Implantation messbare Verbesserung der klinischen Belastbarkeit und Lebensqualität, die der OMT überlegen ist.
Der klinische Zustand eines Patienten hat maßgeblichen Einfluss auf die Ergebnisse nach VAD/TAH-Implantation (Tabelle 1 ), unabhängig von der Implantationsstrategie (1, 4). Die aktuellen INTERMACS-Registerdaten zeigen allgemein ein Ein-Jahres-Überleben nach LVAD-Implantation von 81 % (20). Im EUROMACS Register ist ein Ein-Jahres-Überleben von 69 % belegt (21). Bisher kann mit verschiedenen Rechenmodellen nur versucht werden, das individuelle Risiko vorherzusagen, beispielsweise mit dem HeartMate II Risiko Score, dem Destination Therapy Risiko Score oder dem nicht LVAD-spezifischen Seattle Heart Failure Model (22).
Links- bzw. rechtsventrikuläre Unterstützung
Eine vergleichende Beurteilung der Systeme ist kaum möglich, weil im Bereich der VAD/TAH-Therapie keine belastbaren randomisierten Untersuchungen vorliegen. Einige spezifische Charakteristika der gegenwärtig in Deutschland verwendeten VAD/TAH-Therapie-Systeme sind in Tabelle 2 zusammengefasst.
Die nichtrandomisierte Multicenterstudie ADVANCE untersuchte die Ergebnisse der LVAD-Therapie bei BTT-Indikation und zeigte die Nichtunterlegenheit der intraperikardial implantierbaren CF-Zentrifugalpumpe HVAD im Vergleich zu damals gängigen Systemen (23). ADVANCE zeigte ein Ein-Jahres-Überleben nach HVAD-Implantation von 86 % und deutliche Verbesserungen von funktioneller Kapazität und Lebensqualität. Das HVAD erhielt die FDA-Zulassung für die BTT-Indikation 2012 und wurde in der vom Hersteller finanzierten randomisierten, Multicenterstudie ENDURANCE im Vergleich zum damaligen Standard LVAD, der CF-Axialpumpe HeartMate II, für die DT-Indikation untersucht (6). Dabei war das kleinere HVAD nach zwei Jahren nicht unterlegen hinsichtlich des Überlebens frei von Schlaganfällen oder Pumpenwechsel (55 % versus 57 %). Weniger häufig führten Gerätefehlfunktionen zu einer chirurgischen Intervention (8,8 % versus 16,2 %). Jedoch zeigte das Studiendevice HVAD höhere Raten von Schlaganfällen (29,7 % versus 12,1 %), Rechtsherzversagen (38,5 % versus 36,8 %) und Sepsis (23,6 % versus 15,4 %). Die einarmige Multicenterstudie LATERAL bestätigt gute Ergebnisse nach HVAD-Implantation über eine weniger invasive anterolaterale Thorakotomie (24).
Für das HeartMate 3 zeigte die randomisierte Multicenterstudie MOMENTUM 3 ein gutes Ein- und Zwei-Jahres-Überleben frei von schweren Komplikationen von 84 % und knapp 78 %. Dies lag in der Kontrollgruppe der mit dem älteren HeartMate II versorgten Patienten bei etwa 74 % und 56 % (7). Nach 2 Jahren musste bei keinem der HeartMate-3-Patienten aufgrund Pumpenthrombose das System gewechselt werden, wohl begründet durch das moderne Pumpendesign. Dies war bei 12,2 % der Kontrollpatienten der Fall. Auch in der Versorgungsrealität attestieren die europäischen Registerdaten dem HeartMate 3 hohe Zuverlässigkeit, beinahe Thrombosefreiheit, niedrige Schlaganfallraten und verbesserte Funktionalität und Lebensqualität (25) (Tabelle 2 ). Einen direkten randomisierten Vergleich zwischen HeartMate 3 und HVAD gibt es bisher nicht.
Generell wird die Indikation zur Implantation einer dauerhaften, biventrikulären Unterstützung (BVAD oder TAH) selten gestellt. Belastbare Studienergebnisse für die einzelnen in Deutschland zugelassenen und verwendeten Systeme (Berlin Heart Excor, SynCardia TAH) liegen nicht vor (Tabelle 2 ). Das Überleben mit einem BVAD ist laut Registerdaten mit gerade 50 % nach einem Jahr deutlich eingeschränkt (20). Die Ergebnisse stehen der grundsätzlichen Idee der biventrikulären Unterstützung mit kompletter Entlastung des Herzens und effizienter Endorganperfusion entgegen. Bei der Betrachtung der ernüchternden Überlebensdaten nach BVAD/TAH-Implantation muss aber die besondere Schwere des fortgeschrittenen biventrikulären Herzversagens dieser besonders kranken Patienten berücksichtigt werden. Eventuell werden die bisherigen biventrikulären Unterstützungssysteme zu zögerlich eingesetzt.
Schwere Komplikationen der dauerhaften mechanischen Kreislaufunterstützung sind Infektionen, Blutungen (gastrointestinal), Pumpenthrombosen, Schlaganfälle oder Tod nach LVAD-Implantation (3, 20, 22). Allgemein sind die Komplikationsraten in der frühen Phase nach der VAD/TAH-Implantation am höchsten und nehmen nach etwa 30 Tagen ab (Tabelle 2 ).
Ein Rechtsherzversagen kann insbesondere den frühen postoperativen Verlauf nach LVAD-Implantation komplizieren. Zudem zeigen die INTERMACS-Daten für LVAD-Patienten mit präoperativen, sekundären Organfunktionsstörungen auch im langfristigen Verlauf nach Implantation eine deutlich höhere Morbidität und Letalität (20). Die Notwendigkeit, aufgrund eines schweren Rechtsherzversagens ein zusätzliches RVAD-System (RVAD, „right ventricular assist device“) gleichzeitig oder im Verlauf implantieren zu müssen, ist abhängig vom INTERMACS-Status zum Zeitpunkt der LVAD-Implantation. Es gibt bisher keinen prospektiv prädiktiven Indikator für ein perioperatives Rechtsherzversagen. Somit bleibt es unklar, welcher Patient von einer direkten Versorgung mit einem permanenten BVAD-System profitiert. Auch in den Zentren der Autoren wird daher im klinischen Alltag zunächst die isolierte LVAD-Implantation angestrebt (22). Sollte periprozedural ein Rechtsherzversagen auftreten, wird zumeist eine extrakorporale Zentrifugalpumpe mit oder ohne Oxygenator als temporäres RVAD verwendet. Mit dieser Überbrückung bis zu einer möglichen Erholung der Rechtsherzfunktion haben die Patienten die Chance, mit reiner LVAD-Unterstützung in die ambulante Betreuung entlassen zu werden. Ob dieses Konzept allerdings dieselben Langzeitergebnisse liefert, wie es die alleinige und unkomplizierte LVAD-Implantation bietet, ist weiterhin unklar. Sollte jedoch die Entwöhnung von einem temporären RVAD nicht möglich sein, können entweder eine zweizeitige Implantation eines permanenten RVAD-Systems, die Implantation eines sogenannten „total artificial heart“ (TAH) oder eine dringliche Herztransplantation angestrebt werden.
Die Thrombosierung eines VAD-Systems ist eine schwere Komplikation, die entweder systemische Thrombolyse oder den Austausch des Systems erfordert. Letzteres ist zwar technisch möglich, doch ist das Überleben nach VAD-Austausch im Vergleich zur primären Implantation deutlich eingeschränkt (20). Pumpenthrombosen sind bei HeartMate-II-Patienten umfangreich untersucht worden und vergleichbare Raten von 4 % innerhalb der ersten sechs Monate nach Implantation wurden auch in der ADVANCE-Studie für das HVAD dokumentiert (6, 23). Das Risiko für die Entwicklung einer Pumpenthrombose ist erhöht bei hohem Body-Mass-Index, Non-Compliance, Rechtsherzinsuffizienz und Infektion. Ein Pumpenwechsel zum HeartMate 3 kann bei Pumpenthrombosen oder Rezidiven durchgeführt werden. Durch Pumpenthrombosen bedingte Systemwechsel sind beim HeartMate 3 in den zur Verfügung stehenden Studien nicht aufgetreten (7).
Blutungskomplikationen, vorrangig gastrointestinal, sind ein besonderer Risikofaktor für Sterblichkeit nach LVAD-Implantation (3, 20, 22). Schwere Blutungen können bei bis zu 23 % (20–26 %) der Patienten auftreten und sich bei bis zu 9,3 % (7,1–12 %) wiederholen. Es ist bisher nicht bekannt, warum VAD-Systeme mit kontinuierlichem Blutfluss das Auftreten von arterio-venösen Malformationen und Blutungen begünstigen. Ein artifizieller Pulsmodus, wie beispielsweise im HeartMate 3, scheint die Rate von Blutungskomplikationen nicht günstig zu beeinflussen (7). Der Einsatz von CF-Systemen ist zusätzlich mit der Entwicklung eines erworbenen von-Willebrand-Syndroms assoziiert (26).
Die Antikoagulationstherapie von Patienten mit einem VAD/TAH wird in Deutschland üblicherweise mit dem Vitamin-K-Antagonisten Phenprocoumon durchgeführt. Neue orale Antikoagulanzien (NOAK) sind nicht zugelassen. Der therapeutische Zielbereich liegt bei einer International Normalized Ratio (INR) von 2,0–3,0. Die Selbstbestimmung der INR im häuslichen Umfeld erreicht dabei eine effektive therapeutische Einstellung bei 70 % (45–90 %) der Patienten (27).
Systeminfektionen stellen eine häufige Komplikation bei VAD-Patienten dar. Häufig sind diese durch aufsteigende und zumeist durch Staphylokokkus dominierte Driveline-Infektionen verursacht. Berichtete Inzidenzraten schwanken zwischen 13 % und 80 % in Abhängigkeit von der Definition (6, 7, 20). Neben der transkutan aufsteigenden Infektion können Keime ein VAD-System auch über den Blutstrom im Sinne einer System-Endokarditis besiedeln. Die Diagnose einer Systeminfektion ist schwierig, da eine positive Blutkultur nicht beweisend, eine Echokardiografie wegen Artefakten nicht verlässlich und eine Positronen-Emissions-Tomografie in Kombination mit einer Computertomografie (PET-CT) häufig falsch-positiv sein kann. Wenn eine antibiotische Therapie nicht effektiv ist, kann ein Systemwechsel notwendig sein oder eine dringliche Herztransplantation angestrebt werden. Die Indikation zur Herztransplantation muss aber mit Blick auf den komparativen Nutzen des zu transplantierenden Organs regelmäßig kritisch überprüft werden.
Das Risiko für zerebrale Komplikationen, das heißt Schlaganfall oder Blutung, beträgt in Abhängigkeit der zugrunde gelegten Definition bis zu 20 % in den ersten zwei Jahren nach Implantation eines LVAD-Systems (7, 20). Die klinische Manifestierung reicht von einer transitorisch ischämischen Attacke bis hin zu einem lebensbedrohlichen Schlaganfall oder einer Blutung. Das Auftreten wird begünstigt durch eine vormalige neurologische Komplikation, eine Hyponatriämie, niedriges Albumin, erhöhte rechtsatriale Drücke, Vorhofflimmern, Infektionen und Schwankungen der Antikoagulation (28). Der INTERMACS-Status zum Zeitpunkt der Implantation eines VAD/TAH hat keinen kausalen Bezug zum Auftreten von neurologischen Komplikationen (20).
Etwa 50 % der Patienten mit einem permanenten Kreislaufunterstützungssystem erfahren innerhalb des ersten Jahres eine Gerätefehlfunktion, die nicht auf einer Thrombose des Systems beruht (22). Aufgrund des berichteten Ein-Jahres-Überlebens nach VAD/TAH-Implantation von etwa 70–80 %, beeinflussen solche Gerätefehlfunktionen die Morbidität und Letalität aber nur unwesentlich. Fehlfunktionen der extrakorporalen Systemkomponenten können häufig einfach beherrscht werden und nur selten ist ein operativer Systemwechsel erforderlich.
Interessenkonflikt Prof. Jan Gummert erhielt Honorare für Beratertätigkeit und Reisekostenerstattung von der Firma Medtronic. Vortragshonorare sowie Reisekostenerstattung erhielt er von der Firma Abbott.
Prof. Jan D. Schmitto erhielt Honorare für Beratertätigkeit von den Firmen Abbott und Medtronic. Er verantwortete Drittmittel von den Firmen Abbott und Medtronic für die Durchführung klinischer Studien.
PD Evgenij Potapov erhielt als Proctor Honorare von den Firmen Abbott und Medtronic. Reisekostenerstattung, Teilnahmegebühren und Vortragshonorare erhielt er von den Firmen Medtronic, Abbott und Abiomed. Er verantwortete Drittmittel von den Firmen Abbott, Medtronic und Abiomed für die Durchführung klinischer Studien.
Prof. René Schramm erhielt Vortragshonorare und Reisekostenunterstützung von der Firma Abbott.
Prof. Volkmar Falk erhielt Honorare für Beratertätigkeit von den Firmen Abbott, Medtronic und Berlin Heart. Teilnahmegebühren und Reisekosten wurden ihm erstattet von den Firmen Abbott, Medtronic, Boston Scientific, Edwards Lifesciences. Er verantwortete Drittmittel für klinische Auftragsstudien der Firmen Venus MedTech, Bentley Innomed GmbH, Novartis AG, Somahlution (USA). Er hält ein Patent für ein „Implantierbares Pumpsystem“.
Prof. Axel Haverich erklärt, dass kein Interessenkonflikt vorliegt.
Manuskriptdaten eingereicht: 11. 4. 2019, revidierte Fassung angenommen: 25. 9. 2019
Anschrift für die Verfasser Prof. Dr. med. Jan F. Gummert
Klinik für Thorax- und Kardiovaskularchirurgie
Zitierweise Gummert JF, Haverich A, Schmitto JD, Potapov E, Schramm R, Falk V: Permanent implantable cardiac support systems. Dtsch Arztebl Int 2019; 116: 843–8. DOI: 10.3238/arztebl.2019.0843
►Die englische Version des Artikels ist online abrufbar unter: www.aerzteblatt-international.de
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