W. Hepp � M. Koch � K. Konner � (Hrsg.)

Dialyseshunts� Grundlagen� Chirurgie� Komplikationen

W. Hepp M. Koch K. Konner (Hrsg.)

In Zusammenarbeit mit S. Langer, Aachen

Dialyseshunts� Grundlagen� Chirurgie� Komplikationen

Zweite, überarbeitete und erweiterte Auflage,mit 164 zum Teil farbigen Abbildungenin 215 Einzeldarstellungen und 30 Tabellen

Prof. Dr. med. Wolfgang HeppHaaner Straße 11442719 Solingen

Priv.-Doz. Dr. med. Michael KochNephrologisches Zentrum MettmannGartenstraße 840822 Mettmann

Dr. med. Klaus KonnerSchau ins Land 2451429 Bergisch Gladbach

ISBN 978-3-7985-1571-0 Steinkopff Verlag

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Redaktion: Dr. Annette Gasser Herstellung: Klemens SchwindUmschlaggestaltung: WMX Design GmbH, HeidelbergSatz: K+V Fotosatz GmbH, Beerfelden

SPIN 11557258 85/7231-5 4 3 2 1 0 – Gedruckt auf säurefreiem Papier

Dieses Buch ist unsererunvergessenen sympathischen Kollegin

Prof. Dr. med.Barbara Nonnast-Daniel

*21. 9. 1948 �20. 11. 2008

gewidmet

Vor einem Jahrzehnt erschien die 1. Auflage der „Dialyse-shunts“ als interdisziplinäres Buch. Seither konnte vieles aufdiesem Gebiet verbessert werden. Wenn durch das erstmaligeErscheinen des Buchs das eine oder andere davon angestoßenwurde, wären wir sehr zufrieden. Insbesondere aber konnte sodas generelle Interesse an Dialyseshunts erhöht werden; nichtmehr der kleinste Assistent operiert den Shuntpatienten. Einige,stets ausgesprochen gut besuchte Tagungen wurden durch-geführt und die Zahl der Publikationen zu den Dialyseshuntsstieg. Auch renommierte Zeitschriften erkannten den Wert die-ses einst schmählich vernachlässigten Gebiets. Von wesentlicherBedeutung erscheint uns jedoch, dass vor Jahren eine Europäi-sche Gesellschaft für Shuntchirurgie ins Leben gerufen wurde.Und gerade vor wenigen Monaten wurde am Kölner Univer-sitätsklinikum beispielhaft ein „Interdisziplinäres Shunt-Zen-trum“ gegründet. Dennoch besteht weiterhin Bedarf auch anLiteratur zu dieser Thematik. Nach der Durchführung des gro-ßen Symposiums „Gefäßzugänge für die Hämodialyse“ vor vierJahren in Haan und dem beobachteten zunehmenden Interessean der Shuntchirurgie reifte rasch der Entschluss zur über-arbeiteten Neuauflage der „Dialyseshunts“. Deren wiederum in-terdisziplinäres Konzept schlägt sich bereits in der Zusammen-setzung der Herausgeber, deutlicher aber noch in jener der Auto-ren nieder. Wir sind glücklich, viele renommierte Fachleute ausdem Gebiet der Dialyseshunts zur Mitarbeit gewonnen zu haben.Wie schon bei der Vorauflage wurden alle Bereiche von der His-torie, den Grundlagen über die Chirurgie bis hin zu den Kompli-kationen und der Nachsorge dargestellt, weshalb die aktuelle Auf-lage etwas umfangreicher geworden ist.

Wir danken hier allen Mitautoren für die Zusammenarbeit,insbesondere aber auch dem Dr. Dietrich Steinkopff Verlag, na-mentlich Sabine Ibkendanz und Dr. Annette Gasser sowie derenMitarbeiterinnen und Mitarbeitern, für die Unterstützung undihre Geduld. Auch bei diesem Projekt hat sich die bereits seit

Vorwort zur 2. Auflage

beinahe zwei Jahrzehnten bestehende Zusammenarbeit mit demVerlag erneut erfreulich bewährt.

Wir hoffen, dass auch die 2. Auflage der „Dialyseshunts“ denan der Behandlung niereninsuffizienter Patienten beteiligtenÄrzten, dem Pflegepersonal und vor allem den betroffenen Pa-tienten eine Hilfe ist.

Solingen, Mettmannund Bergisch Gladbach, Mai 2009

Wolfgang HeppMichael KochKlaus Konner

� Vorwort zur 2. AuflageVIII

Die Anzahl termial niereninsuffizienter Patienten, die einendauerhaften Dialysezugang benötigen, hat durch eine hohejährliche Zahl von neu hinzugekommenen Dialysepatienten undeine deutlich verbesserte Lebenserwartung dieser Patienten-gruppe unter Dialysebehandlung in den letzten zwei Jahrzehn-ten drastisch zugenommen.

Unter Mithilfe namhafter Autoren wird eine komplette Darstel-lung des weiten Gebietes der Dialyseshunts hinsichtlich Grund-lagen, chirurgischer Möglichkeiten und der Behandlung derKomplikationen gegeben. Dies umfaßt ebenfalls Methoden zurPlanung und Kontrolle, die manchmal etwas unzureichend einge-setzt werden, wie auch ein kleines, aber immens wichtiges Kapi-tel über Shuntpflege und Shuntpunktionen. Auch die modernenendovaskulären Verfahren wurden besprochen, wobei derenendgültiger Stellenwert heute noch nicht sicher abgeschätzt wer-den kann. In der Tat können die Herausgeber daher ein wirklichinterdisziplinäres Werk vorlegen. Sie hoffen, damit eine Lücke inder deutschsprachigen Literatur geschlossen zu haben.

Die Herausgeber danken allen Autoren für ihre bereitwilligeund spontane Mitarbeit. Gleichfalls danken die Herausgeberdem Dr. D. Steinkopff Verlag in den Personen von Frau SabineIbkendanz und Frau Heidrun Schoeler für ihre konstruktivenVerbesserungsvorschläge, ihre ausgezeichnete Unterstützungund ihren persönlichen Einsatz bei der Realisierung dieses Wer-kes. Den Erstherausgeber verbindet mit Frau Ibkendanz einelangjährige partnerschaftliche Kooperation, die sich auch mitdiesem Buch wieder bestens bewährt hat.

Möge dieses Werk die erhoffte Lücke in der Literatur wirk-lich schließen und darüber hinaus allen an der Behandlung derschwerkranken terminal niereninsuffizienten Patienten Beteilig-ten eine Hilfestellung geben können.

Haan und Berlin, März 1998 W. HeppM. Hegenscheid

Vorwort zur 1. Auflage

Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1E. Ritz

1 Eine kurze Geschichte der Dialysetechnik . . . . . . 3J. Vienken

1.1 Prolog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.2 Die Suche nach den physikalischen Grundlagen . . . . . . . 4

1.3 Technologieführer ist der, der die Begriffe definiert . . . . . 5

1.4 Anfänge des extrakorporalen Blutkreislaufs . . . . . . . . . . 8

1.5 Entfernung von nierentoxischen Substanzenoder Dialyse als experimentelle Therapie . . . . . . . . . . . . 9

1.5.1 Das optimale Membranmaterial . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.5.2 Das optimale Antikoagulanz

für den extrakorporalen Blutkreislauf . . . . . . . . . . . . . . 121.5.3 Erste extrakorporale Blutreinigung am Menschen . . . . . . 131.5.4 Erste Blutpumpen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.6 Extrakorporale Blutkreisläufe zur Behandlungdes akuten Nierenversagens oder Dialyseals Standardtherapie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

1.7 Schlussfolgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Inhaltsverzeichnis

2 Dialysemethoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2.1 Hämodialyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25M. Milchsack, J. Silomon, F. Keller

2.1.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252.1.2 Definitionen und Funktionsprinzipien . . . . . . . . . . . . . . 252.1.3 Technik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262.1.4 Indikationen zur Hämodialyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292.1.5 Voraussetzungen für den extrakorporalen Kreislauf . . . . . 322.1.6 Festlegung des Soll-Trockengewichts . . . . . . . . . . . . . . . 392.1.7 Festlegung der ausreichenden Dialyseeffizienz . . . . . . . . 402.1.8 Komplikationen der Hämodialysebehandlung . . . . . . . . . 402.1.9 Dialyseassoziierte Begleiterkrankungen und ihre Therapie . 42

2.2 Chronische Peritonealdialyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48M. Nebel

2.2.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482.2.2 Indikationen, Kontraindikationen und Patientenwahl . . . . 492.2.3 Pathophysiologie der Peritonealdialyse . . . . . . . . . . . . . 512.2.4 Vorteile der Peritonealdialyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542.2.5 Nachteile des Verfahrens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562.2.6 Komplikationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 572.2.7 Behandlungsqualität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 592.2.8 Probleme der Langzeitbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . 602.2.9 Maschinelle Peritonealdialyse: APD . . . . . . . . . . . . . . . . 622.2.10 Schlussfolgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

3 Dialyse und Nierentransplantation . . . . . . . . . . . 67M. Kohnle, M. Koch

3.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

3.2 Dialyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

3.3 Grunderkrankung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

3.4 Voraussetzung für die Transplantation . . . . . . . . . . . . . . 70

3.5 Warteliste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

3.6 Vorbereitung des Dialysepatientenwährend der Wartezeit auf die Transplantation . . . . . . . . 71

� InhaltsverzeichnisXII

3.7 Formen der Nierentransplantation . . . . . . . . . . . . . . . . 72

3.8 Leichennierentransplantation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

3.9 Lebendnierentransplantation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 723.9.1 Verwandte Spender . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 733.9.2 Nichtverwandte Spender . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

3.10 Kombinierte Transplantationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

3.11 Immunsuppression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

3.12 Komplikationen/Probleme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

3.13 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

4 Methoden zu Planung und Kontrolle . . . . . . . . . 77

4.1 Nephrologischer Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77M. Koch

4.1.1 Einleitung und Problemstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 774.1.2 Charakteristik des Dialysepatienten 2007 . . . . . . . . . . . . 794.1.3 Klinische Implikationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 854.1.4 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen . . . . . . . . . . 88

4.2 Klinische Planung von Dialysefisteln . . . . . . . . . . . . 93W. Hepp

4.2.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 934.2.2 Präoperatives Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 944.2.3 Operative Planung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 954.2.4 Postoperatives Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

4.3 Farbkodierte Duplexsonographie . . . . . . . . . . . . . . . 98B. Nonnast-Daniel�, P. Wiese

4.3.1 Untersuchungsvorbereitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 984.3.2 Präoperative farbkodierte Duplexsonographie

vor Shuntanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 994.3.3 Farbkodierte Duplexsonographie des Hämodialyseshunts . 1024.3.4 Fazit für die Praxis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

XIIIInhaltsverzeichnis �

4.4 Präoperative Gefäßevaluation mittels Angiographie . 109L. Kamper, P. Haage

4.5 Die präoperative CO2-Phlebo- und Shuntographiein der Shuntchirurgie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111G. Krönung

4.5.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1114.5.2 Standardisierte Technik der CO2-Phlebographie . . . . . . . . 1114.5.3 Technik der CO2-Shuntographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1144.5.4 Gefäßkartographie für viele Jahre . . . . . . . . . . . . . . . . . 1154.5.5 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

5 Dialyseshuntchirurgie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

5.1 Autologe Gefäßzugänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

5.1.1 Brescia-Cimino-Fistel und Gefäßzugang beim Diabetiker . . 119K. Konner

5.1.2 Ulnarisfistel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142F. Keller, C. Cetto

5.1.3 Brachialisfistel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146S. Langer, W. Hepp

5.1.4 Subkutanverlagerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154P. Thon

5.1.5 Revisionseingriffe bei Dysfunktionvon autologen Gefäßzugängen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160W. Hepp

5.2 Arteriovenöse Interponate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

5.2.1 Übersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167M. Haug

5.2.2 Der Shunt am Oberschenkel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182S. Langer, W. Hepp

5.2.3 Arteriovenous vein interpositionsfor haemodialysis vascular access . . . . . . . . . . . . . . . . . 187J.H.M Tordoir, M.W. de Haan,F.M. van der Sande

� InhaltsverzeichnisXIV

5.2.4 Alternative Shuntmodifikationenam Oberarm- und im Schultergürtelbereich . . . . . . . . . . 196W.D. Brittinger, W.-D. Twittenhoff

5.2.5 Seltene Varianten arteriovenöser Interponate . . . . . . . . . 202M. Haug

5.2.6 Funktionslimitierende Faktoren arteriovenöser Interponate 208M. Schneider, W. Hepp

5.2.7 Zweizeitige Operationsverfahren in der Shuntchirurgie . . . 218G. Krönung

5.2.8 Reeingriffe bei Dysfunktionenvon arteriovenösen Interponaten . . . . . . . . . . . . . . . . . 224J. Schäfer, E. Zanea-Wangler

5.2.9 Arterioarterielle Interponate als Dialysezugang . . . . . . . . 238J. Zanow

5.3 Alternative Dialysezugänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

5.3.1 Zentralvenöse Katheter zur Akut- und Dauerbehandlung . 245M. Hollenbeck, R. Schindler

5.3.2 Katheterimplantation und Systeme für die Peritonealdialyse 255M. Nebel

5.3.3 Endoskopische Implantation des CAPD-Katheters . . . . . . . 266J. Neumann

5.4 Ambulante Dialyseshuntchirurgie . . . . . . . . . . . . . . . 269

5.4.1 Voraussetzungen und Möglichkeiten . . . . . . . . . . . . . . . 269H. Felcht

5.4.2 Abrechnung ambulanter und stationärer Kosten –Gegenwart und Zukunft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274H. Böhner

6 Diagnostik und Therapie bei Komplikationen . . 277

6.1 Chirurgische Therapie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277

6.1.1 Pathophysiologie des Steal-Syndroms . . . . . . . . . . . . . . 277J. Kalder, S. Langer

XVInhaltsverzeichnis �

6.1.2 DRIL als Therapieoption des Steal-Syndroms . . . . . . . . . 287J. Kalder, S. Langer

6.1.3 Verfahren der Proximalisierung des arteriellen Einstromszur Behandlung der distalen Ischämie . . . . . . . . . . . . . . 294J. Zanow

6.1.4 Dialyseshuntaneurysmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300H. Hauser, M. Tomka, H. Fruhwirth,K. Tiesenhausen, T. Cohnert

6.1.5 Septische Komplikationenbei arteriell-venösen Interponaten . . . . . . . . . . . . . . . . 309E.P.M. Lorenz, A.K. Wagner, K.E. Lorenz,J.P. Schmalfeldt

6.1.6 Die Infektion verschlossener arteriovenöser Shuntgrafts . . 315P. Thon

6.1.7 Perigraftreaktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318M. Naundorf

6.1.8 Nervenläsionen durch Dialyseshuntanlage . . . . . . . . . . . 328W.D. Brittinger, W.-D. Twittenhoff

6.2 Endovaskuläre Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331

6.2.1 Perkutane Therapie bei insuffizienten Hämodialyseshunts . 331L. Kamper, P. Haage

6.2.2 Hybridprozeduren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343V. Mickley

7 Gefäßzugänge zur Hämodialysebehandlungbei Kindern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353W.D. Brittinger, G. Walker,W.-D. Twittenhoff, N. Konrad, E.U. Metzler

7.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353

7.2 Shuntformen zur chronischen Hämodialysebehandlung . . 355

7.3 Shuntkomplikationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363

7.4 Anschluss an die künstliche Nieremittels Hämodialysekatheter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367

� InhaltsverzeichnisXVI

8 Shuntpflege und Shuntpunktionen . . . . . . . . . . . 371

8.1 Aspekte der Shuntpflege . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371G. Schönweiss

8.1.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3718.1.2 Prädialysephase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3718.1.3 Postoperative Shuntpflege . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3748.1.4 Shuntpflege und Shuntpunktion nach Dialysebeginn . . . . 375

8.2 Aspekte zur Punktion von Dialysezugängen . . . . . . . 379G. Krönung

8.2.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3798.2.2 Generelle Folgen der Einzelpunktion . . . . . . . . . . . . . . . 3808.2.3 Variable Parameter der Einzelpunktion . . . . . . . . . . . . . 3818.2.4 Variable Parameter der Vielfachpunktion . . . . . . . . . . . . 3848.2.5 Klinische Aspekte der Einzelpunktion . . . . . . . . . . . . . . 3868.2.6 Klinische Aspekte der Vielfachpunktion . . . . . . . . . . . . . 3878.2.7 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389

9 Kardiovaskuläres Risikodes urämischen Patienten . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391

9.1 Ursache und Behandlung kardiovaskulärerKomplikationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391M. Ketteler

9.1.1 Kardiovaskuläres Risiko in der Urämie:Epidemiologie und reverse Epidemiologie . . . . . . . . . . . 391

9.1.2 Besonderheiten der kardiovaskulären Pathologiein der Urämie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392

9.1.3 Spektrum der klassischenund nichtklassischen urämischen Risikofaktoren . . . . . . . 393

9.1.4 Klinische Manifestationender kardiovaskulären Erkrankungen in der Urämie . . . . . . 397

9.1.5 Kardiovaskuläre Diagnostik und Differenzialdiagnosein der Urämie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399

9.1.6 Behandlung und Präventionkardiovaskulärer Erkrankungen in der Urämie . . . . . . . . . 401

XVIIInhaltsverzeichnis �

9.2 Terminale Niereninsuffizienzund arterielle Verschlusskrankheit . . . . . . . . . . . . . . 405F. Sigala, W. Hepp

9.2.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4059.2.2 Revaskularisation oder Amputation? . . . . . . . . . . . . . . . 4069.2.3 Postoperative Komplikationen bei Patienten

mit terminaler Niereninsuffizienz . . . . . . . . . . . . . . . . . 4089.2.4 Offenheitsrate der arteriellen Rekonstruktion

bei dialysepflichtigen Patienten . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4099.2.5 Überlebensraten bei pAVK und Dialyse . . . . . . . . . . . . . 4099.2.6 Ergebnisse infrainguinaler Rekonstruktionen

beim diabetologischen Patientenmit kritischer Beinischämie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 410

9.2.7 Schlussfolgerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412

9.3 Infektionen bei Dauerdialyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415M. Girndt

9.3.1 Bakterielle Infektionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4159.3.2 Endokarditis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4189.3.3 Risikofaktoren für bakterielle Infektionen

beim Dialysepatienten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4189.3.4 Prophylaxe bakterieller Infektionen . . . . . . . . . . . . . . . . 4239.3.5 Virale Infektionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4249.3.6 Immunologische Veränderungen beim Nierenkranken . . . 4259.3.7 Ursachen der Immunfunktionsstörung . . . . . . . . . . . . . . 4279.3.8 Therapieansätze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429

Nachruf auf Prof. Dr. med. Barbara Nonnast-Daniel . 435

Sachverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437

� InhaltsverzeichnisXVIII

Autorenverzeichnis

Dr. Hinrich BöhnerKath. KrankenhausDortmund-WestChirurgische Klinik IZollernstraße 4044379 Dortmund

Prof. Dr. Wolf D. BrittingerHermann-Löns-Weg 2469245 Bammental

Dr. Claudia CettoFürstenwalder Allee 31812589 Berlin

Prof. Dr. Tina CohnertLKH-Univ. Klinikum GrazUniv. Klinik für GefäßchirurgieAuenbruggerplatz 29A-8036 Graz

Dr. Michiel W. de HaanMaastricht UniversitairMedisch CentrumPostbus 5800NL-6202 AZ Maastricht

Dr. Holger FelchtMarienkrankenhausSchwerte gem. GmbHAbt. ChirurgieGoethestraße 1958239 Schwerte

Prof. Dr. Johannes FruhwirthLKH-Univ. Klinikum GrazUniv. Klinik für GefäßchirurgieAuenbruggerplatz 29A-8036 Graz

Prof. Dr. Mathias GirndtUniversitätsklinikum HalleUniversitätsklinik und Poliklinikfür Innere Medizin IIErnst-Grube-Straße 4006120 Halle (Saale)

Prof. Dr. Patrick HaageKlinik für diagnostischeund interventionelle RadiologieHELIOS Klinikum WuppertalHeusnerstraße 4042283 Wuppertal

Dr. Manfred HaugSANA-Klinikum RemscheidAbteilung für GefäßchirurgieBurgerstraße 21142859 Remscheid

Prof. Dr. Hubert HauserUniv.-Klinik für ChirurgieAbteilung für Allgemein-chirurgieAuenbrugger Platz 29A-8036 Graz

Prof. Dr. Wolfgang HeppHaaner Straße 11442719 Solingen

� AutorenverzeichnisXX

Prof. Dr. Markus HollenbeckKlinik für NephrologieKnappschaftskrankenhausOsterfelder Straße 15746242 Bottrop

Dr. Johannes KalderUniv.-Klinikum RWTH AachenKlinik für GefässchirurgiePauwelsstraße 3052074 Aachen

Dr. Lars KamperKlinik für diagnostischeund interventionelle RadiologieHELIOS Klinikum WuppertalHeusnerstraße 4042283 Wuppertal

Prof. Dr. Frieder Keller,Sektion NephrologieAbteilung Innere Medizin IUniversitätsklinikumAlbert-Einstein-Allee 2389081 Ulm

Prof Dr. Markus KettelerNephrologische AbteilungKlinikum CoburgKetschendorfer Straße 3396450 Coburg

PD Dr. Michael KochNephrologisches ZentrumMettmannGartenstraße 840822 Mettmann

Dr. med. Matthias KohnleNephrologisches ZentrumMettmannGartenstraße 840822 Mettmann

Dr. Klaus KonnerSchau Ins Land 2451429 Bergisch Gladbach

Dr. N. KonradFachkrankenhaus NeckargemündIm Spitzerfeld 2569151 Neckargemünd

Prof. Dr. Gerhard KrönungDeutsche Klinik für DiagnostikFachbereich ShuntchirurgieAukammallee 3365191 Wiesbaden

Dr. Stephan LangerUniv.-Klinikum RWTH AachenKlinik für GefässchirurgiePauwelsstraße 3052074 Aachen

Dr. Eric P.M. LorenzKlinik für Viszeral-und Gefäßchirurgie– Minimal Invasive Chirurgie –St. Hedwig KrankenhausGroße Hamburger Straße 5–1110115 Berlin

Karlotta Elsa LorenzKlinik für Viszeral-und Gefäßchirurgie– Minimal Invasive Chirurgie –St. Hedwig KrankenhausGroße Hamburger Straße 5–1110115 Berlin – Mitte

Dr. Ernst Ulrich MetzlerNephrologisches ZentrumNiedersachsenVogelsang 10534346 Hannoversch Münden

XXIAutorenverzeichnis �

Dr. Volker MickleyKreiskrankenhaus RastattFachbereich GefäßchirurgieKlinikum Mittelbaden gGmbHEngelstraße 3976437 Rastatt

Dr. Michael MilchsackMVZ für Innere Medizinund DialyseRobert-Weixler-Straße 987439 Kempten

Dr. Michael NaundorfDRK-Kliniken KöpenickKlinik für vaskuläreund endovaskuläre ChirurgieSalvador-Allende-Straße 2–812559 Berlin

Dr. Michael NebelNephrologische PraxisOstmerheimer Straße 21251109 Köln

Dr. Jürgen NeumannSt. Josef KrankenhausHaan GmbHChirurgische AbteilungRobert-Koch-Straße 1642781 Haan

Prof. Dr.Barbara Nonnast-Daniel�ehem. Medizinische Klinik 4Nephrologie/HypertensiologieKrankenhausstraße 1291054 Erlangen

Prof. Dr. Dr. h.c.Eberhard RitzTurnerstraße 2469126 Heidelberg

Dr. Frank M. van der SandeMaastricht UniversitairMedisch CentrumPostbus 5800NL-6202 AZ Maastricht

Dr. Jürgen SchäferStädtisches Klinikum-KemperhofGefäßchirurgische KlinikKoblenzer Straße 115–15556065 Koblenz

Prof. Dr. Ralf SchindlerCampus Virchow-KlinikumCharité Centrum 13Med. KlinikAbt. Nephrologie,IntensivmedizinAugustenburger Platz 113353 Berlin

Dr. med.Jens Peter SchmalfeldKlinik für Viszeral-und Gefäßchirurgie– Minimal Invasive Chirurgie –St. Hedwig KrankenhausGroße Hamburger Straße 5–1110115 Berlin – Mitte

Dr. Mathias SchneiderHELIOS-Klinikum ErfurtGefäßzentrumNordhäuserstraße 7499089 Erfurt

Dr. Günther SchönweißSteinstraße 297588 Bad Kissingen

Dr. Fragiska SigalaLecturer in Vascular SurgeryUniversity of AthensMedical SchoolEtheros 7–911364 Athens, Greece

Dr. J. SilomonAugusta-KrankenanstaltenKlinik für Nieren-und HochdruckkrankheitenBergstraße 2644791 Bochum

� AutorenverzeichnisXXII

Dr. Peter ThonKreiskrankenhausDialysezentrumAm Wendeberg 236251 Bad Hersfeld

Prof. Dr. Kurt TiesenhausenLKH-Univ. Klinikum GrazUniv. Klinik für GefäßchirurgieAuenbruggerplatz 29A-8036 Graz

Dr. Maurice TomkaLKH-Univ. Klinikum GrazUniv. Klinik für GefäßchirurgieAuenbruggerplatz 29A-8036 Graz

Dr. Jan H.M. TordoirMaastricht UniversitairMedisch CentrumPostbus 5800NL-6202 AZ Maastricht

Dr. Wolf-Dieter TwittenhoffAm Fürstenweiher 6169118 Heidelberg

Prof. Dr. Ing. Jörg VienkenBioScience DeptFresenius Medical CareElse-Kroenerstraße 161346 Bad Homburg

Dr. med. Armin Karl WagnerKlinik für Allgemein-und Viszeralchirurgie– Minimal Invasive Chirurgie –Krankenhaus HedwigshöheHöhensteig 112526 Berlin – Grünau

Dr. Gottfried WalkerAlleestraße 7–966953 Pirmasens

Dr. Patrick WieseInternistischeGemeinschaftspraxisZweibrückenstraße 65584028 Landshut

Dr. Eugen Zanea-WanglerStädtisches Klinikum-KemperhofGefäßchirurgische KlinikKoblenzer Straße 115–15556065 Koblenz

Dr. Jürgen ZanowUniv.-Klinik für Allgemein-Viszeral- und GefäßchirurgieErlanger Allee 10107747 Jena Lobeda-Ost

Warum sind Dialyseshunts und im besonderen deren Chirurgie ein sogrundlegend wichtiger Bestandteil der umfassenden Betreuung des nieren-insuffizienten Patienten? Um dies zu illustrieren, ist nichts anschaulicherals ein Blick in die Geschichte der Hämodialyse. Mit der grundlegendenEntdeckung effektiver Hämodialysegeräte durch Wilhelm Kolff (1943 inKampen) und unabhängig davon Nils Alwall (1945 in Lund) war die Be-handlung des akuten Nierenversagens möglich, nicht jedoch die Behand-lung der chronischen Niereninsuffizienz. Warum? Der Zugang zum Gefäß-system machte gefäßchirurgische Operationen zur Schaffung eines Gefäß-zuganges nötig, die zunehmend Gefäße „aufbrauchten“. Die Tragik diesesVorgehens wird illustriert durch den Bericht von Eli Friedman, der vor1960 einen weltbekannten Wissenschaftler der Harvard University betreute,welcher an Niereninsuffizienz infolge von Zystennieren litt. Der Patient wardamit befasst, als Krönung seines Lebenswerks ein „Handbuch“ heraus-zugeben, als er terminal niereninsuffizient wurde. In großen Zeitabständenwurden, jeweils unter Opferung peripherer Gefäße, einzelne Hämodialyse-sitzungen durchgeführt, bis (nach Abschluss des Werks) die Dialysebe-handlung wegen fehlender Gefäßzugangsmöglichkeiten eingestellt werdenmusste.

Der große Durchbruch in der Behandlung der chronischen Niereninsuf-fizienz kam dementsprechend auch mit der Einführung des chronischenShunts durch Quinton und Scribner in Seattle 1960. Die häufig problembe-hafteten Gefäßzugänge mit Hilfe von Kunststoffimplantaten wurden erfreu-licherweise abgelöst durch die Einführung der a.v.-Fisteln durch Ciminound Hurwitz 1967. Diese Technik verdankt, der Fama zufolge, ihre Entste-hung einer nicht immer freundlichen Konversation zwischen Gefäßchirur-gen und Nephrologen in der Cafeteria eines New Yorker Hospitals. Ein Ge-fäßchirurg mit genialen Ideen, aber nicht gerade geschliffenen Umgangs-formen, warf den Nephrologen vor, sie seien zu dumm, das viel einfachereVerfahren der a.v.-Fistel zu wählen, welches den Chirurgen viel Arbeit er-sparen könnte. Gesagt, getan! Dieser kleine Eingriff revolutionierte für unsNephrologen die Technik der chronischen Hämodialyse.

Warum ist es dann so verdienstvoll, das Gebiet der Dialyseshuntchirur-gie so ausführlich in einem Buch darzustellen? Wir alle wissen, dass leiderauch heute noch Problemfälle vorkommen, bei denen Standardverfahren

EinführungE. Ritz

erfolglos bleiben oder Komplikationen wie Thrombose, Infektion usw. zurSchaffung alternativer Zugangswege zwingen. Ein wichtiger Aspekt zur Ver-meidung solch unerfreulicher Situationen ist es, dass in der prädialytischenPhase die Gefäße geschont werden – eine Aufgabe, die erhebliche Aufklä-rungs- und Informationsarbeit bei Nichtnephrologen erforderlich macht.Ein zweiter Aspekt ist die Erkenntnis, dass die Anlage von Gefäßzugängeneine verantwortungsvolle Aufgabe ist, die häufig über die Langzeitprognosevon Dialysepatienten entscheidet. Mit ihr darf deshalb nicht – gar im Rah-men der Abarbeitung eines Facharztkatalogs – der jüngste und unerfah-renste Assistent einer Chirurgischen Einheit betraut werden.

Es ist daher zu begrüßen, dass sich qualifizierte Chirurgen mit diesemProblem befassen, welches hochverantwortungsvoll, dabei aber keineswegseintönig ist und bei der Planung alternativer Wege oft Kreativität und Inge-nuität herausfordern.

Herr Professor Dr. W. Hepp hatte sich vor Jahren der verdienstvollen,jedoch nicht einfachen Aufgabe gestellt, eine umfassende Darstellung desDialyseshunts in deutscher Sprache herauszugeben. Angesichts seiner lang-jährigen Erfahrung war er wie selten Jemand geeignet, ein ausgewogenesund vollständiges Buch zu diesem wichtigen und schwierigen Thema zukonzipieren. Die Tatsache, dass jetzt eine zweite Auflage notwendig wird,unterstreicht, dass gerade auf diesem Gebiet großer Bedarf an Infomationbesteht.

Es ist erfreulich zu sehen, dass das komplette Spektrum der Problemedes Gefäßzugangs fachkundig und erschöpfend abgehandelt wird: das In-haltsverzeichnis umfasst die interdisziplinäre Vorbereitung von der klini-schen Planung bis zur Gefäßuntersuchung mithilfe der Farbduplexsonogra-phie, die Diskussion der unterschiedlichen Möglichkeiten der direkten Ge-fäßzugänge, speziell auch bei den notorisch schwierigen Diabetikern. ImGegensatz zu den USA wird in unseren Breiten Gott sei Dank die Mehrzahlder Patienten noch immer über a.v.-Fisteln dialysiert, während in den USAzentrale Katheter und Gefäßprothesen bei der Mehrzahl der Patienten ver-wendet werden – mit vorhersagbaren Ergebnissen. Selbstverständlich wer-den aber auch diese bei Problempatienten nicht immer zu umgehendenAlternativeingriffe detailliert dargestellt.

Der Ball wird wieder in den Strafraum des Nephrologen getreten mitdem Hinweis auf die Wichtigkeit der Shuntpflege und der korrektenDurchführung der Shuntpunktionen.

Auch diese zweite Auflage ist eine geglückte Darstellung des schwierigenGebiets, dem man nur im Interesse unserer Patienten weite Verbreitungwünschen kann.

� Einführung2

1.1 Prolog

William Harvey (1578–1657) präsentierte im Jahr 1628 in London zum ers-ten Mal seine Vorstellung des Blutkreislaufs einem staunenden, aber skepti-schen Publikum. Seine Ideen waren so ungewöhnlich und im Kontrast zurherrschenden Lehrmeinung, dass seine Anhänger kurz darauf von den wis-senschaftlichen Zeitgenossen mit dem Spitznamen „Circulatores“ verspottetwurden. Circulatores waren Hausierer, Streuner und Landstreicher und da-mit ein Inbegriff für Spekulation und Mangel an Seriosität. Man konnte da-mals einfach nicht glauben, was Harvey und vor ihm bereits Giordano Bru-no behaupteten, dass nämlich das Blut den Organismus in einem Kreislaufdurchströmt. Dass das Herz das Blut bei hohem Druck auswirft, hatteschon Leonardo da Vinci berichtet, allerdings ohne auf die Idee zu kom-men, dass die Konsequenz dieser Beobachtung ein Blutkreislauf sein müsse.Dies war William Harvey vorbehalten. Ausgangspunkt seiner Vorstellungwar die wenige Jahre zuvor berichtete Beobachtung, daß das Herzseptumkeine Poren aufweist.

Bis dahin folgte man noch immer dem Dogma der Viersäftetheorie undeiner auf festen Bestandteilen des Körpers basierenden Anatomie, wie esschon von Galenus (ca. 129–216 n. Chr.) vertreten wurde. Objektive Gelehr-te der Zeit schreckten vor den unübersehbaren Konsequenzen der Blutzir-kulationstheorie für die gesamte Physiologie und Pathologie zurück. Mankonterte die Thesen Harveys mit dem Hinweis, „ . . . bei dem von Harveybehaupteten Tempo des Blutkreislaufs würden assimilierbare und schädli-che Materie chaotisch durcheinander gebracht!“. In einem letzten Versuchzur Rettung der Lehre von Galenus gestand man einem Blutumlauf die Zeitvon 12 bis 15 Stunden zu [8].

Eine kurze Geschichteder DialysetechnikJ. Vienken

1

1.2 Die Suche nach den physikalischen Grundlagen

Wie können Körpergifte aus dem Blut entfernt werden? Bei einem Kreislaufdes Bluts sollte das einfacher möglich sein, denn dann ist der Zugriff aufdas Blut zur Entgiftung unabhängig vom Ort. Allerdings fehlte immer nochdas heute so bekannte physikalische Grundprinzip der Diffusion. Bereits zuBeginn des 18. Jahrhunderts hatte René Dutrochet (1776–1847), unabhän-gig von den früheren Beobachtungen von Jean Antoine Nollet (1700–1770)und George Frédérique Parrot (1767–1852), erste Grundlagenuntersuchun-gen zum Transport von Wasser durch „biologische Scheidewände“, wirwürden diese heute als Membranen bezeichnen, unternommen. Man sprachdamals allgemein von „Hydrodiffusion“. Den eigentlichen Fortschritt aberbrachten die Arbeiten von Thomas Graham (1805–1869) in Glasgow überdie „osmotische Kraft“. Graham, Gründer der ersten Chemischen Gesell-schaft der Welt, der Chemical Society London, kann man getrost als daschemische Universalgenie des 19. Jahrhunderts bezeichnen. Schon derdeutsche Chemiker Justus von Liebig erkannte früh dessen Talent undförderte ihn, soweit er konnte. Graham beschrieb beispielsweise die Ad-sorption von Gasen an Metallen und legte damit die Grundlagen für dieEntwicklung der Brennstoffzelle. Er definierte „Kolloide“ über die Größeder Teilchen und prägte erstmals die Begriffe „Dialyse“ und Dialysator[10]. Grahams Experimente gelangen 1854 mit Hilfe von Membranen ausOchsenblasen, die er später durch Membranen aus Pergamentpapier ersetz-te. Solche Membranen waren jedoch vielfach brüchig, ungleichmäßig hin-sichtlich Dicke und Größe, oft bakteriell kontaminiert und damit für präzi-se wissenschaftliche Untersuchungen ungeeignet.

In Zürich und parallel zu Graham arbeitete Adolph Fick aus dem hessi-schen Kassel an der mathematischen Beschreibung der Transportprozessedurch Membranen. Diese Untersuchungen führten zu den heute berühmten„Fick-Gesetzen“. Sie wurden 1855 publiziert und beschreiben den selekti-ven Stofftransport durch eine semipermeable Membran als Folge einesKonzentrationsgradienten [6]. Ficks Gesetze sind auch heute noch dieGrundlage für die Beschreibung der Bewegung von Molekülen durchMembranen und damit die Basis für die Clearanceeigenschaften von Dia-lysemembranen.

� 1 Eine kurze Geschichte der Dialysetechnik4

1.3 Technologieführer ist der, der die Begriffe definiert

Die Frage nach dem optimalen Membranmaterial für Transportuntersu-chungen war schon sehr früh notwendig zu stellen, denn Membranen ausbiologischem Material waren nie reproduzierbar herzustellen. Die Lösungersann der Agrarchemiker Wilhelm Schumacher aus Bonn. Er führte mitKollodium ein neuartiges Membranmaterial ein. Kollodium ist eine si-rupöse Flüssigkeit, die nach dem Verdampfen des Lösungsmittels – Azeton,Äther oder Alkohol – und einem darauf folgendem Trocknen einen Mem-branfilm ausbildet [28]. Chemisch gesehen ist Kollodium ein Zellulosenitratund damit ein Ester der Salpetersäure. Wegen seiner chemischen Konfigu-ration und dem Gehalt an Nitratgruppen explodiert es bereits bei einerTemperatur von 186�C und wird daher auch als Schießbaumwolle bezeich-net. Kollodium war im Jahr 1833 zuerst von Henry Branconnot in Frank-reich synthetisiert worden. Auch der Schweizer Chemiker Carl FriedrichSchönbein (1799–1868) hatte die explosive Kraft der Schießbaumwolle ent-deckt und später mit deren Hilfe den Istein-Tunnel bei Basel aus dem Felssprengen können [20]. Wilhelm Schumacher war ein guter Chemiker. Ihmgelang das Gießen von extrem dünnen Membranhäutchen aus Kollodium,mit denen er die Prozesse studieren konnte, die für den Transport von Mo-lekülen durch Membranen wesentlich sind. Seine Arbeit von 1860 trug denTitel „Über Membrandiffusion“ [28]. Es war das erste Mal, dass dieser Be-griff in der wissenschaftlichen Literatur erschien und er sollte sich danachals Motor für viele Entwicklungen in Biochemie und Medizin bis hin zurUmkehrosmose durchsetzen. Schumacher schrieb in seiner Arbeit: „Mitden Häuten, welche sich aus Kollodium bilden, beim Verdampfen desÄthers und Alkohols, habe ich ausgezeichnete Erfolge gehabt und habe siebei allen Versuchen in Anwendung gebracht. Sie besitzen eine ausgezeich-nete Permeabilität, besonders wenn sie vor dem Verdampfen des Äthers un-ter Wasser gebracht werden. Sie erleiden durch Wasser, die meisten Salze,verdünnte Säuren bei gewöhnlicher Temperatur keine Veränderungen undsind in beliebige Form zu bringen.“ Später gelang es dann Arnold Eggerthim Jahr 1921 von den Hoagland Laboratories in New York durch Verwen-dung verschiedener Konzentrationen des Lösungsmittels Alkohol Membra-nen aus Kollodium mit unterschiedlichen Permeabilitäten herzustellen [5].Viele der von Schumacher und Eggerth angegebenen Details für Membra-nen, mit denen Stoffe getrennt werden können, bestimmen auch heutenoch die Technik der modernen Membranproduktion, sowohl für die Her-stellung von in der Dialyse gebräuchlichen Low-flux-, als auch High-flux-Membranen.

Zellulosenitrat in der Form von Kollodium und nach 1945 die reine ausBaumwolle regenerierte Zellulose sind bis zum Ende des 20. Jahrhundertszu den dominierenden Membranmaterialien für die Hämodialyse zu zäh-len.

51.3 Technologieführer ist der, der die Begriffe definiert �

Der Schweizer Emil Abderhalden (1877–1950) hatte Ende des 19. Jahr-hunderts versucht, Substanzen aus dem Blut von Schwangeren durch Dia-lyse abzutrennen. Offenbar hatte ein Amerikaner mit deutschen Vorfahren,John Jacob Abel (1857–1938) in Baltimore, Kenntnis von diesen Versuchenund begann mit der Entwicklung eines Dialysierapparats, den er später lauteinem Bericht vom Montag, dem 11. August 1913 in der Times in Londonals erster als „künstliche Niere“ bezeichnete (Abb. 1.1). Abel wird wegender von ihm eingeführten Bezeichnung „Artificial Kidney“ gemeinhin alsder Erfinder der Dialyse mit einer künstlichen Niere bezeichnet, obwohl ernachweislich die Therapie von Nierenkranken oder des Nierenversagensnicht beabsichtigt hatte. Vielmehr wollte er im Tierversuch am Hund einen„künstlichen Urin“ produzieren, um daraus Substanzen wie Salizilate, Phe-nolsulphthalein oder aromatische Aminosäuren per Dialyse zu entfernenund dann aufreinigen zu können [9]. In jedem Fall gebührt John JacobAbel aber der Respekt für die technische Entwicklung eines ersten repro-duzierbaren Dialysierapparats, den er Vividiffusionsapparat nannte [1].

� 1 Eine kurze Geschichte der Dialysetechnik6

Abb. 1.1. Die Times in London veröffentlicht am 11. August 1913 einen Bericht über den Vor-trag von John Jacob Abel aus Baltimore, in dem dieser über seine Versuche mit der „künstli-chen Niere“ berichtet und dabei zum ersten Mal den Begriff „Artificial Kidney“ verwendet

Dieser hatte bereits 1913 viel Ähnlichkeit mit den heute üblichen Kapillar-dialysatoren (Abb. 1.2). Abels „künstliche Niere“ bestand aus einem Hohl-zylinder, in dem das einströmende Blut über einen Kopf mit acht, bzw. 32gläsernen Verteilungsröhrchen durch etwa 20 cm lange Membranschläucheaus Kollodium strömte, die einen Querschnitt von etwa 2 cm hatten. DasEnde des Dialysators bestand aus einem zweiten wie beim Bluteingang ge-formten gläsernen Verteilungskopf, mit dem das Blut aus den Kollodi-umröhrchen wieder zusammengeführt wurde. Die perfekte Gestaltung dergläsernen Verteilungsköpfe ist dem Biochemiker Benjamin Bernard Turner(1871–1945) zuzuschreiben, der auch einer der drei Koautoren der Arbeitenvon Abel war.

Abel ist anzurechnen, dass er schon damals Untersuchungen über mögli-cherweise extrahierbare Substanzen aus den von ihm hergestellten Memb-ranen aus Zelloidin (Kollodium) durchführte. Er wollte beweisen, dassunter Umständen Extrakte aus Zelloidin den Blutdruck beeinflussen, unddamit das Experiment erschweren könnten. Keines dieser Experimentezeigte allerdings Unterschiede im Vergleich zu Kontrollversuchen mit Koch-salzlösung [1]. Untersuchungen zu extrahierbaren Substanzen werden heuteroutinemäßig durchgeführt und sind sogar Gegenstand von ISO-Normen[17].

71.3 Technologieführer ist der, der die Begriffe definiert �

Abb. 1.2. Die von John Jacob Abel verwendete „künstliche Niere“ hat bereits 1913 viel Ähnlich-keit mit den heutigen Kapillardialysatoren. Abel setzte sie jedoch zu Anfang ausschließlich inTierversuchen mit Kaninchen und Hunden ein, um biochemische Analysen durchzuführen. Er-fahrungen mit dem extrakorporalen Kreislauf konnte er zur Optimierung der Geometrie des Dia-lyseapparats und zur Verbesserung des Blutdruckabfalls einsetzen [1]

1.4 Anfänge des extrakorporalen Blutkreislaufs

Zum Ende des 19. Jahrhunderts begann man mit ersten Untersuchungenzur Organperfusion, um am isolierten Organ Organfunktionen in vitro zubestimmen. Führend auf diesem Gebiet war das Laboratorium von FranzHofmeister am Physiologischen Institut der Universität Straßburg. Straß-burg war auch Station in der wissenschaftlichen Karriere von zwei Wissen-schaftlern, die später für die Entwicklung des extrakorporalen Blutkreis-laufs eine große Rolle spielen sollten. John Jacob Abel erhielt seinenDoktorhut in Straßburg bereits im Jahr 1888. Der zweite, Georg Haas(1886–1971), war ein enger Mitarbeiter von Hofmeister, dem er später auchan die Universität Kiel folgen sollte, um sich dann 1916 in Gießen zu habi-litieren.

Man kann mit Fug und Recht behaupten, dass im Laboratorium inStraßburg die Grundlagen für Theorie und Praxis des extrakorporalenBlutkreislaufs gelegt wurden, von denen später auch Georg Haas in Gießenprofitieren sollte. Schon seit dem Jahre 1907 hatte sich im Straßburger Phy-siologisch-Chemischen Institut der Mandel-Durchblutungsapparat für expe-rimentelle Organdurchblutungen bewährt (Abb. 1.3). Dieser Durchblutungs-

� 1 Eine kurze Geschichte der Dialysetechnik8

Abb. 1.3. Die ersten Erfahrungen mit einem Blutkreislauf außerhalb des Körpers gewann GeorgHaas mit dem Durchblutungsapparat von Franz Mandel im physiologsichen Institut von FranzHofmeister in Straßburg. Eine kleine Rollerpumpe saugte das zur Untersuchung bestimmte Blutaus einem geschlossenen Vorratsgefäß (Wulff-Flasche) und drückte es unter rhythmischer Flüs-sigkeitsbewegung durch einen Windkessel und eine Luftfalle. Von hier floss das Blut in das ineinem Wasserbad unter konstanter Temperatur gehaltene Organ und zurück zum Vorratsbehäl-ter (nach [22])

apparat war völlig auf die Erfordernisse physiologisch-chemischer Unter-suchungen abgestimmt, und hatte nach den Angaben seines Erfinders, desHilfsdieners Franz Mandel, den Vorteil, dass er selbsttätiges Arbeiten er-möglichte [22]. Eine kleine Pumpe saugte das zur Untersuchung bestimmteBlut aus einem geschlossenen Vorratsgefäß (Wulff-Flasche) und drückte esunter rhythmischer Flüssigkeitsbewegung durch einen Windkessel und eineLuftfalle. Von hier floss das Blut in das, in einem Wasserbad unter konstan-ter Temperatur gehaltene Organ und zurück zum Reservoir. Der Druck imSystem ist mit Hilfe eines Manometers zu steuern. Ein im System ange-brachtes Thermometer zeigt die Experimenttemperatur kontinuierlich an.Zur Analyse wird das Blut am Ende des Versuchs aus dem durchblutetenOrgan abgezogen und dann mit den üblichen, laborchemischen Methodenanalysiert. Auch heute noch sind ähnliche experimentelle Anordnungenz.B. zur Messung der Blutverträglichkeit von Biomaterialien üblich.

1.5 Entfernung von nierentoxischen Substanzen oder Dialyseals experimentelle Therapie

Studierte Abel noch die Dialyse ausschließlich am Tier, so setzte ein deut-scher Dialysepionier als erster dieses Verfahren am Menschen ein [11].Der Mediziner Georg Haas hatte bei Franz Hofmeister in Straßburg stu-diert und dort zu Beginn des Ersten Weltkriegs 1914 mit seinen Unter-suchungen zur Dialyse begonnen. Gedanklich hat Haas die Möglichkeit, inden Blutkreislauf des Mandel-Apparats Dialyseschläuche einzuschalten,schon in den Jahren 1912 bis 1914 durchgespielt, da er die Möglichkeit er-wog, während der Durchblutungsversuche die herkömmlichen Isolierungs-methoden für Stoffwechselprodukte durch die Dialyse zu ersetzen. Zweifel-los wurde hier in Hofmeisters Institut bei Georg Haas die Leitidee zurHämodialyse, zur selektiven Diffusion kristalliner Blutinhaltsstoffe durchkünstliche Austauschflächen geboren [4]. Allerdings galt es zur Verbesse-rung des Verfahrens ein reproduzierbar herzustellendes Membranmaterialzu finden.

1.5.1 Das optimale Membranmaterial

Die Suche nach dem optimalen Membranmaterial erwies sich dabei alsausgesprochen schwierig. Philippson hatte einige Jahre vorher gezeigt [27],dass die Schilfmembran für den gerinnungshemmenden Bestandteil des

91.5 Entfernung von nierentoxischen Substanzen oder Dialyse als experimentelle Therapie �

Blutegelextraktes Hirudin undurchlässig ist. Er hatte mit diesem Anti-koagulanz die Untersuchung von Blut in einem Dialyseverfahren ermög-licht.

Haas musste jedoch schon bald feststellen, dass solche Schilfdialysatorenzu empfindlich für Untersuchungen an einem lebenden Organismus waren.Bei der von ihm zu Beginn favorisierten Dialyse am Hund hätten außer-dem eine große Anzahl dieser maximal zehn Milliliter Blut fassenden Dia-lysatoren hintereinandergeschaltet werden müssen, um eine wirkungsvolleBlutreinigung zu erreichen. Dialysatoren aus Pergamentpapier, wie sie seitThomas Graham in Gebrauch waren, schieden aus der engeren Wahl aus,weil die Diffusion dialysabler Stoffe zu langsam vor sich ging. Auch tieri-sche Membranen, insbesondere das Peritoneum vom Kalb, das schon vonJ. von Liebig zu Diffusionsversuchen herangezogen worden war, erwiesensich als weniger geeignet [26]. Heinrich Necheles (1897–1979) hatte daherbei seinen Versuchen am Hund in Peking, die er im Chinese Journal ofPhysiology publizierte [26], Membranen aus dem Kälberblinddarm in Formder Goldschlägerhaut benutzt. Aus ihnen formte er kleine Röhrchen, die erin ein rechteckiges Glasgefäß auf einem Gitter platzierte. Aber auch diesebiologischen Membranen lieferten keine zufrieden stellenden Ergebnisse.Schwierigkeiten bei den natürlichen Membranen traten besonders deshalbauf, da die Beschaffung von großen Peritonealstücken und Blinddärmenschwierig war. Vor allem aber war die Herstellung langer Schläuche ausdiesen Materialen zu umständlich. Überdies zeigten die Membranen ausdem Peritoneum häufig feine Risse, durch die während der Dialyse Blut indie Dialysierflüssigkeit übertrat. Haas kannte leider zur Zeit seiner Experi-mente die von Necheles verwendete Methode zur Stabilisierung der Perito-nealmembran mit Hilfe von Gelatine-Bichromatlösungen noch nicht, dennNecheles hatte diese erst in seiner Arbeit von 1927 publiziert [26].

Es soll hier festgehalten werden, dass beide, Necheles und Haas, wäh-rend ihrer ersten Experimente keine Kenntnis von den Arbeiten Abels inAmerika hatten [11, 14, 25].

Schon bald stellte Haas fest, dass sich Dialysatoren aus Kollodium vonallen Membranen am besten bewährten. Haas kommentierte diese Zeit inseiner Arbeit von 1928 wie folgt: „Ich möchte sagen, es war ein Leidens-weg, denn kaum, dass ein Hindernis beseitigt war, so folgte sofort ein wei-teres auf dem Fuß.“ [. . .] „Zunächst galt es, die geeignete Dialysemembranzu finden. Ich habe eine Reihe von Dialysatoren aus dem verschieden-artigsten Material, tierische Membranen, pflanzliche Membranen, papierneDialysatoren, ausprobiert. Weitaus am besten, sowohl mit Rücksicht auf dieHerstellung, die sichere Sterilisierung und den Dialyseeffekt, bewährtensich mir die Dialysatoren aus Kollodium, denen man jede gewünschteForm zu geben in der Lage ist“ (Abb. 1.4) [12]. Als Ausgangsmaterial dien-te Haas dafür eine 6%ige Kollodiumlösung. Lange Glasröhren von 1,20 bis1,80 m Länge und 8 mm Durchmesser, die von einem Gießener Glasbläserin Spezialanfertigung bezogen wurden, gaben den späteren Dialysatorenihre Form.

� 1 Eine kurze Geschichte der Dialysetechnik10

Zur Herstellung der Membranen aus Kollodium wurden diese zylindri-schen Röhren mit Hilfe von Klammern in vertikaler Lage eingespannt, dieunteren Öffnungen mit einem Gummistöpsel verschlossen und die Kollodi-umlösung eingegossen. Nach Entweichen aller Luftblasen aus der Lösung,wurde das Kollodium durch Entfernung des Stöpsels abgelassen. Nachdemdas Kollodium abgetropft war und die an der Glaswand haftende Schichteine feste Konsistenz angenommen hatte, wurden die Zylinder mit 70%alkoholischer Lösung gefüllt und damit die Kollodiummembran stabilisiert.Die Glaszylinder konnten nun in einem Zinkblechkasten für etwa 10 mingewässert und dann die Kollodiumschläuche vorsichtig unter drehendemZug aus ihnen herausgezogen werden. Auf solche Weise hergestellte Kol-lodiumschläuche zeigten eine gleichmäßige Opaleszenz, waren gegen Zugziemlich widerstandsfähig und hielten immerhin einem Druck von180 mmHg anstandslos stand [4].

111.5 Entfernung von nierentoxischen Substanzen oder Dialyse als experimentelle Therapie �

Abb. 1.4. Das Kabinensystem von Georg Haas zur Blutdialyse bestand aus acht seriell geschal-teten Glaszylindern, die jeweils eine U-förmige Schlauchmembran aus Kollodium enthielten. DieKabinenanordnung erlaubte die sichere Durchführung einer Blutreinigung, bei der möglicheBlutlecks im System lokalisiert und durch Unterbinden des Blutzulaufs zur Kabine unterbrochenwerden konnten. Der Beck-Apparat, von Haas als „peripheres Herz“ bezeichnet, wurde mit Hilfeeines Elektromotors betrieben und gilt als die erste Blutpumpe in der Geschichte des extra-korporalen Blutkreislaufs [13]. A arterieller Zustrom des Bluts zum Dialyseapparat; B Glasgefäß;C Beck-Apparat (Blutpumpe); D Kabinensystem für die Dialyse; E Glasgefäß zur Blutaufnahmenach dem Dialysiersystem; F Elektromotor; G elektrischer Widerstand zur Regelung des Motors