Zweidimensionsale Strain Echokardiographie zur Analyse vor ...

Zweidimensionsale Strain Echokardiographie zur Analyse der regionalen linksventrikulären Funktion bei Aortenklappenvitien

vor und nach operativem Aortenklappenersatz

Von der Medizinischen Fakultät der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen

zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Medizin genehmigte Dissertation

vorgelegt von

Rafael Johannes Thomas Kramann

aus

Euskirchen

Berichter Herr Professor Dr. med. Rainer Hoffmann Herr Universitätsprofessor Dr. med. Andreas Lückhoff Tag der mündlichen Prüfung: 19. Mai 2008 „Diese Dissertation ist auf den Internetseiten der Hochschulbibliothek online

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Meinen Eltern

Inhaltsverzeichnis

I

Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis ........................................................................................................ I

Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen ............................................................... V

1. Einleitung...........................................................................................1

1.1 Aortenklappenvitien ......................................................................................... 2

1.1.1 Aortenklappenstenose.................................................................................... 2

1.1.2 Aortenklappeninsuffizienz............................................................................... 4

1.2 Linksventrikuläre Funktion nach Aortenklappenersatz..................................... 5

1.2.1 Linksventrikuläre Funktion nach Aortenklappenersatz bei Aortenstenose ...... 5

1.2.2 Linksventikuläre Funktion nach Aortenklappenersatz bei Aorteninsuffizienz... 6

2. Grundlagen und Fragestellung ........................................................8

2.1 Strain und Strain Rate...................................................................................... 8

2.2 Verschiedene Achsen der myokardialen Verformung.....................................10

2.3 Global Longitudinal Strain...............................................................................11

2.4 Möglichkeiten zur Messung der regionalen linksventrikulären Funktion .........12

2.4.1 Tissue Velocity Imaging (TVI) und Strain Rate Imaging (SRI) .......................12

2.4.2 Zweidimensionsale Strain Analyse mit Hilfe der EchoPAC PC Software .......13

2.4.3 Vergleich zwischen TVI und der zweidimensionalen Strain-Analyse .............14

2.5 Fragestellungen und Ziel der Studie ...............................................................15

Inhaltsverzeichnis

II

3. Methoden und Studienplanung......................................................16

3.1 Patientenkollektiv ............................................................................................16

3.2 Verwendete Klappentypen: .............................................................................16

3.3 Einschlusskriterien ..........................................................................................16

3.4 Ausschlusskriterien .........................................................................................17

3.5 Zeitpunkte der Untersuchung..........................................................................17

3.6 Subgruppen ....................................................................................................17

3.7 Unterteilung des linken Ventrikels in 16 myokardiale Segmente ....................18

3.8 Parameter .......................................................................................................19

3.8.1 Erhobene Parameter .....................................................................................19

3.8.2 Einteilung der Herzinsuffizienz nach der NYHA Klassifikation .......................20

3.8.3 Subjektive Beurteilung der myokardialen Kinetik anhand von 2D-

Echokardiographie Aufnahmen......................................................................21

3.8.4 Ejektionsfraktion............................................................................................21

3.8.5 Linksventrikulärer endsystolischer meridionaler wall stress ...........................23

3.9 Durchführung der Echokardiographie und Auswertung der

echokardiographischen Schnittbilder ..............................................................24

3.9.1 Durchführung der Echokardiographie ............................................................24

3.9.2 Schnittbilder ..................................................................................................24

3.9.3 Auswertung der echokardiographischen Schnittbilder ...................................25

3.10. Statistische Auswertung der erhobenen Parameter........................................27

Inhaltsverzeichnis

III

4. Ergebnisse.......................................................................................28

4.1 Messergebnisse..............................................................................................28

4.1.1 Circumferential Strain....................................................................................28

4.1.2 Radial Strain..................................................................................................30

4.1.3 Circumferential Strain Rate ...........................................................................32

4.1.4 Radial Strain Rate .........................................................................................34

4.1.5 Global Longitudinal Strain .............................................................................36

4.1.6 Subjektive Bewertung der myokardialen Kinetik (UKG-Score).......................38

4.1.7 NYHA-Klassifikation ......................................................................................40

4.1.8 Ejektionsfraktion............................................................................................41

4.1.9 Linksventrikuläres endsystolisches und enddiastolisches Volumen...............43

4.1.10 linksventrikulärer endsystolischer meridionaler wall stress (LV-ESMWS) ......45

4.2 Korrelationen ..................................................................................................47

4.2.1 Korrelationen im Gesamtkollektiv ..................................................................47

4.2.1.1 Korrelation zwischen Ejektionsfraktion und Radial Strain......................48

4.2.1.2 Korrelation zwischen der Veränderung des meridional wall stress und

der Veränderung des Radial Strain und der Radial Strain Rate ............49

4.2.1.3 Korrelation zwischen der Veränderung der Ejektionsfraktion und der

Veränderung des Radial Strain und der Radial Strain Rate ..................49

4.2.2 Korrelationen innerhalb der Subgruppen AS, AI und KVI...............................51

4.2.2.1 Korrelationen zwischen der Veränderung der Ejektionsfraktion und der

Veränderung der myokardialen Verformungsparameter. ......................52

4.2.2.2 Korrelation zwischen der Veränderung des LV-ESMWS und den

Veränderungen des Radial Strain und der Radial Strain Rate ..............54

4.3. Unterscheidung zwischen Patienten mit präoperativer Ejektionsfraktion von

< 50% von Patienten mit präoperativer Ejektionsfraktion �50%......................56

4.4. Unterscheidung der präoperativen Messungen zwischen Patienten mit einer

Ejektionsfraktionsverbesserung zwischen präoperativ und sechs Monaten

postoperativ von � 4% von Patienten mit einer Ejektionsfraktions-

verbesserung von > 4% im gleichen Zeitraum. ...............................................58

Inhaltsverzeichnis

IV

5. Diskussion:......................................................................................61

5.1 Aortenstenose, Aorteninsuffizienz und kombiniertes Aortenvitium..................62

5.1.1 Veränderungen der myokardialen Verformungsparameter ............................63

5.1.2 Veränderung des UKG-Scores und der NYHA Einteilung..............................66

5.1.3 Veränderung der Ejektionsfraktion und der linksventrikulären Volumina........67

5.1.4 Veränderung des LV-ESMWS.......................................................................69

5.2 Korrelationen ..................................................................................................71

5.2.1 Korrelationen im Gesamtkollektiv ..................................................................71

5.2.2 Korrelationen in den Subgruppen AS, AI und KVI..........................................71

5.3 Unterscheidung zwischen Patienten mit präoperativer Ejektionsfraktion von

<50% von Patienten mit präoperativer Ejektionsfraktion �50%.......................72

5.4 Unterscheidung der präoperativen Messungen zwischen Patienten mit einer

Ejektionsfraktionsverbesserung zwischen präoperativ und sechs Monate

postoperativ von � 4% von Patienten mit einer Ejektionsfraktionsverbesserung

von > 4% im gleichen Zeitraum.......................................................................73

6. Zusammenfassung .........................................................................74

7. Limitationen.....................................................................................76

8. Literaturverzeichnis ........................................................................77

9. Anhang.............................................................................................85

Danksagung ..............................................................................................................89

Publikationen 90

Erklärung ...................................................................................................................91

Abkürzungsverzeichnis

V

Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen

Abb

AI

Abbildung

Aorteninsuffizienz

AS Aortenstenose

CS

CSR

EDV

Circumferential Strain

Circumferential Strain Rate

linksventrikuläres enddiastolisches Volumen

EF linksventrikuläre Ejektionsfraktion

ESD

ESMWS

endsystolischer linksventrikulärer Durchmesser

linksventrikulärer endsystolischer meridionaler wall stress

ESV linksventrikuläres endsystolisches Volumen

GLS

hEF

h�EF

HF

Global longitudinal Strain

Patientengruppe mir präoperative Ejektionsfraktion �50%

Patientengruppe mit einer Ejektionsfraktionsverbesserung

zwischen präoperativ und sechs Monaten postoperativ von >4%

Herzfrequenz

kdyn

KVI

kilo dyn

kombiniertes Aortenklappen Vitium

LV linksventrikulär

LVEDVI linksventrikulärer endsystolischer Volumen-Index

LVMVI linksventrikulärer Muskelvolumen-Index

nEF

n�EF

NYHA

Patientengruppe mir präoperative Ejektionsfraktion <50%

Patientengruppe mit einer Ejektionsfraktionsverbesserung

zwischen präoperativ und sechs Monaten postoperativ von � 4%

Klassifikation der klinischen Herzinsuffizienzsymptomatik

präop

postop

PWTs

nach der New York Heart Association

präoperativ

postoperativ

Durchmesser der linksventrikulärem Posterolateralwand

RS

RSR

RR

SAP

Radial Strain

Radial Strain Rate

Blutdruck

endsystolischer linksventrikulärer Druck

Abkürzungsverzeichnis

VI

SAX-AP

SAX-MV

SAX-PAP

Schallrichtung in kurzer Achse links Parasternal in Höhe des

apikalen linken Ventrikels

Schallrichtung in kurzer Achse links Parasternal in Höhe der

Mitralklappe

Schallrichtung in kurzer Achse links Parasternal in Höhe der

Papillarmuskeln

SRI Strain Rate Imaging

UKG-Score

2D

Subjektive Bewertung der myokardialen Kinetik

zweidimensional

Tab

TVI

Tabelle

tissue velocity imaging

Einleitung

1

1. Einleitung Die exakte Bestimmung der regionalen linksventrikulären Funktion hat bedeutende

therapeutische und prognostische Auswirkungen. Die Messung myokardialer

Verformungsparameter wie Strain und Strain Rate wurde bereits in verschiedenen

Arbeiten als zuverlässiges Mittel zur Messung der lokalen linksventrikulären

Kontraktilität vorgeschlagen (Edvardsen et al. 2002; Edvardsen et al. 2002;

Greenberg et al. 2002; Pellerin et al. 2003). Sie bleibt im Gegensatz zum Tissue-

Velocity-Imaging (TVI) unbeeinflusst von baso-apikalen Gradienten und Zugeffekten

angrenzender myokardialer Segmente (Urheim et al. 2000). Die

Weiterentwicklungen der Bildauflösung in der zweidimensionalen Echokardiographie

hat die Detektion einzelner akustischer Marker und deren dynamische Zuordnung

von Bild zu Bild in der echokardiographischen Bildsequenz ermöglicht. Durch einen

Berechnungs-Algorithmus ist die Deutung von 2D-Strain und Strain Rate mittels

dieser akustischer Marker möglich (Leitman et al. 2004; Langeland et al. 2005). Die

fehlende Winkelabhängigkeit und weniger Geräuschartefakte sind ein Vorteil im

Vergleich zu der Doppler-basierten Strain und Strain Rate Messung. So ermöglicht

diese neue Bildgebungs-Modalität eine bessere Analyse der regionalen

myokardialen Kontraktilität. Allerdings stellt sich unabhängig von der Methode zur

Messung der myokardialen Verformung die Frage, inwieweit die myokardialen

Verformungsparameter von der linksventrikulären Vor- und Nachlast beeinflusst

werden. Diese Studie soll am Modell des Aorten-Vitiums die Auswirkungen einer

veränderten linksventrikulären Belastung auf die myokardialen

Verformungsparameter untersuchen. Bei vorliegender Aortenklappenstenose kommt

es zu einer stark erhöhten linksventrikulären Nachlast, dass Vorliegen einer

Aorteninsuffizienz geht mit einer stark erhöhten linksventrikulären Vorlast einher.

Demnach führt der operative Aortenklappenersatz je nach vorliegendem Vitium zu

einer sofortigen Abnahme der linksventrikulären Vor- bzw Nachlast. Ebenfalls soll

untersucht werden, ob Änderungen der myokardialen Verformungsparameter mit

Änderungen von etablierten Parametern der linksventrikulären Herzleistung (wie z.B.

der Ejektionsfraktion) korrelieren.

Einleitung

2

1.1 Aortenklappenvitien Patienten mit Aortenklappenvitien sind meist einer erhöhten Druck- oder Volumen-

Belastung des linken Ventrikels ausgesetzt, diese führt zu einer konzentrischen oder

exzentrischen linksventrikulärer Hypertrophie (Kumpuris et al. 1982; Monrad et al.

1988; Orsinelli et al. 1993). Diese resultierende linksventrikuläre Hypertrophie ist mit

systolischen und/oder diastolischen kardialen Funktionsstörungen assoziiert

(Hanrath et al. 1980; Eichhorn et al. 1982; Murakami et al. 1986; Lorell et al. 1987;

Carroll et al. 1992; Villari et al. 1995; Lund et al. 1997). Eine Vielzahl von

veränderten Parametern der Herzleistung bei Patienten mit Aortenklappenvitien

wurde bereits beschrieben. Erhöhte linksventrikuläre endsystolische und

enddiastolische Volumina führen zusammen mit erhöhten linksventrikulären

Druckkurven trotz einer Hypertrophie bedingten linksventrikulären

Wandstärkenzunahme zu einem erhöhten linksventrikulären wall stress (Sutton et al.

1987). Chronische Druck- oder Volumenbelastungen des linken Ventrikels führen

langfristig, bei Erschöpfung der Kompensationsmechanismen, zu einer Abnahme

der Ejektionsfraktion und zu den klinischen Zeichen einer Linksherzinsuffizienz.

Der operative Aortenklappenersatz führt zu signifikanten Änderungen von

Hämodynamik, Ejektionsfraktion und LV-ESMWS (Sutton et al. 1987; Orsinelli et al.

1993; Villari et al. 1995; Lund et al. 1997; Kuhl et al. 2002; Lamb et al. 2002; Bauer et

al. 2004). Auch Umbauvorgänge im linksventrikulären Myokard, die mit einer

signifikanten Abnahme der linksventrikulären Wanddicke und Muskelmasse

einhergehen, konnten nach einem Aortenklappenersatz bereits nachgewiesen

werden (Lamb et al. 2002). Inwieweit diese Veränderungen der Hämodynamik,

linksventrikulärer Herzleistung und Architektur die myokardialen

Verformungsparameter Strain und Strain Rate beeinflussen, soll in dieser Studie

untersucht werden. Insbesondere soll untersucht werden, inwieweit die myokardialen

Verformungsparameter durch die unterschiedlich veränderte linksventrikuläre Vor-

und/oder Nachlast-Situation bei Aortenstenose, Aorteninsuffizienz und kombiniertem

Aortenvitium nach einem operativen Aortenklappenersatz beeinflusst werden.

1.1.1 Aortenklappenstenose Die Aortenklappenstenose ist der häufigste operationsbedürftige Herzklappenfehler

des Erwachsenen, mit steigender Inzidenz im Alter (Flachskampf et al. 2004). Bei

Einleitung

3

über 75-jährigen haben 5% eine Aortenstenose, davon sind ca. 50% als

schwergradig einzustufen (Lung et al. 2002). Am häufigsten ist die degenerativ

kalzifizierende Form der Aortenstenose. Daneben gibt es degenerative

Aortenstenosen basierend auf abnormal angelegten Aortenklappen (z.B. bikuspide

Aortenklappe), sowie seltener rheumatische, kongenitale, subvalvuläre, oder

metabolisch bedingte Aortenstenosen (Roberts et al. 1981; Otto et al. 1994; Mohler

et al. 1997; Hultgren 1998; Otto 1998). Unabhängig von der Ursache der

Aortenstenose führt die Verengung des linksventrikulären Ausflusstraktes zu einem

Druck-Gradienten zwischen linkem Ventrikel und aszendierender Aorta. Dieses

Druckgefälle muss vom linken Ventrikel zusätzlich zum Widerstand des

Systemkreislaufs überwunden werden. Je kleiner die Klappenöffnungsfläche und je

höher das Schlagvolumen, desto höher ist der systolische Gradient (Flachskampf

and Daniel 2004). Die daraus resultierende chronisch erhöhte Druckbelastung führt

langfristig zu einer konzentrischen Hypertrophie (Kumpuris et al. 1982; Monrad et al.

1988; Orsinelli et al. 1993). Dieser Anpassungsmechanismus ist notwendig, um ein

gleich bleibendes Herzzeitvolumen bei erhöhtem linksventrikulärem Druck zu

gewährleisten und erfolgt unter dem Einfluss von stressvermittelter Aktivierung der

fetalen Genexpression. Der genaue molekulare Mechanismus ist unbekannt,

allerdings scheint ein Anstieg von spezifischen Proteinkinasen eine wichtige Rolle zu

spielen (Komuro et al. 1990; Komuro et al. 1991; Komuro et al. 1993). Patienten mit

kompensierter Aortenklappenstenose bleiben in der Regel über viele Jahre

beschwerdefrei (Rao et al. 1999). Wenn jedoch Symptome auftreten, ist der weitere

Verlauf der Erkrankung rasch progredient, die Prognose ungünstig und die

Lebenserwartung eingeschränkt (Davies et al. 1991). Langfristig führt eine schwere

Aortenstenose zu einer Einschränkung der linksventrikulären Funktion (Kumpuris et

al. 1982; Monrad et al. 1988; Orsinelli et al. 1993). Diese Einschränkung der

linksventrikulären Funktion ist zunächst noch reversibel, das heißt, durch eine

Aortenklappenersatzoperation kann die Pumpleistung des linken Ventrikels wieder

weitgehend normalisiert werden (Flachskampf and Daniel 2004). Im Spätstadium

einer schweren Aortenklappenstenose tritt eine irreversible Schädigung des

Myokards ein. Dies ist vor allem Folge einer relativen Koronarinsuffizienz bedingt

durch eine zunehmende Wanddicke und Muskelmasse des linken Ventrikel

(Flachskampf and Daniel 2004). Der operative Aortenklappenersatz ist zur Zeit

Einleitung

4

aufgrund der erheblichen Prognoseverbesserung und des geringen perioperativen

Risikos die Therapie der Wahl (Lund 1993; Obadia et al. 1995; Rao et al. 1999).

1.1.2 Aortenklappeninsuffizienz Die Aortenklappeninsuffizienz ist definiert als akut oder chronisch auftretende

Schlussunfähigkeit der Aortenklappe mit Rückstrom von Blut aus der Aorta

ascendens in den linken Ventrikel während der Diastole (Renz-Polster et al. 2004).

Der Aortenklappeninsuffizienz liegt entweder eine Erkrankung der Klappe selber

oder eine Erkrankung der Aorta ascendens mit sekundärer Schädigung der

Aortenklappe zugrunde. Die Aortenklappeninsuffizienz hat eine Vielzahl von

Ursachen, zu diesen gehören die Kalzifikation der Aortenklappe, rheumatische

Erkrankungen, Endokarditis, appetitvermindernde Medikamente wie Fenfluramine,

Dilatation des Aortenklappenrings bei Bindegewebserkrankungen, wie Marfan-

Syndrom, arterielle Hypertonie und traumatische Einwirkungen (Roberts 1981; Waller

1986; Khan et al. 1998; Mast et al. 2001). Anders als bei der Aortenstenose, führt die

Aorteninsuffizienz sowohl zu Volumen- als auch zu Druck-Belastung des linken

Ventrikels (Paul et al. 2004). Der auf der insuffizienten Aortenklappe basierende

diastolische Leckfluss vermehrt die diastolische Füllung des linken Ventrikels und

führt durch diese chronische Volumenbelastung zu einer exzentrischen Hypertrophie

und Dilatation des linken Ventrikels (Renz-Polster et al. 2004). So wie bei der

Aortenstenose sind die genauen molekularen Mechanismen, welche bei der

Aorteninsuffizienz zur exzentrischen myokardialen Hypertrophie führen, unbekannt.

In Korrelation zur Pathophysiologie bei der Aortenstenose werden auch bei der

Aorteninsuffizienz verschiedene Proteinkinasen durch den mechanischen Stress

aktiviert (Paul et al. 2004). Der linke Ventrikel kann zunächst, basierend auf einer

dilatativ bedingten erhöhten Dehnbarkeit, erhebliche Volumina ohne Zunahme des

enddiastolischen Drucks aufnehmen. Eine leichte bis mittelgradige chronische

Aorteninsuffizienz, kann zum Teil über Jahrzehnte toleriert werden (Herold 2004).

Langfristig kommt es jedoch zu einer muskulären Dysfunktion und einer Abnahme

der Dehnbarkeit des linken Ventrikels und des effektiven Schlagvolumens. Dies führt

zu einem Anstieg des enddiastolischen Ventrikeldrucks sowie des enddiastolischen

Ventrikelvolumens. Es entsteht das klassische Bild der Lungenstauung, das im

Terminalstadium zu einer sekundären Rechtsherzinsuffizienz führt. Bei unkorrigierter

langfristiger Aorteninsuffizienz kann es auch zur irreversiblen Myokardfibrose und

Einleitung

5

Apoptose der kardialen Myozyten kommen (Paul et al. 2004). Nach den Richtlinien

der American Heart Association/American College of Cardiology (AHA/ACC) wird

bei Patienten mit schwerer Aorteninsuffizienz der Aortenklappenersatz empfohlen,

wenn eine eingeschränkte linksventrikuläre Funktion und/oder eine ausgeprägte

linksventrikuläre Dilatation nachgewiesen ist (Bonow et al. 1998).

1.2 Linksventrikuläre Funktion nach Aortenklappenersatz 1.2.1 Linksventrikuläre Funktion nach Aortenklappenersatz bei Aortenstenose Die Untersuchung der linksventrikulären Funktion nach einem operativen

Aortenklappenersatz ist in der Vergangenheit vielfach untersucht worden. Innerhalb

der letzten 25 Jahre gab es zirka 6000 Studien, welche sich mit diesem Thema

befassten (Sharma et al. 2004). Allerdings ist der Studienaufbau in diesen Arbeiten

sehr heterogen, so dass es schwierig ist, allgemeingültige Aussagen zu treffen. Im

Folgenden soll versucht werden, einen Überblick über die wichtigsten

Veränderungen der linksventrikulären Funktion nach dem Aortenklappenersatz zu

geben. Eine signifikante Abnahme der linksventrikulären Nachlast mit einer

folgenden Zunahme der Ejektionsfraktion und einer Abnahme der linksventriklären

Volumina konnte bereits in vielen Studien gezeigt werden (Orsinelli et al. 1993; Villari

et al. 1995; Lund et al. 1997; Kuhl et al. 2002; Lamb et al. 2002; Bauer et al. 2004).

Schon unmittelbar nach operativem Aortenklappenersatz, bei vorliegender

Aortenstenose, kommt es durch Abnahme der linksventrikulären Druckbelastung zur

Reduktion des linksventrikulären endsystolischen wall stress (Sutton et al. 1987).

Diese signifikante Abnahme der linksventrikulären Nachlast geht postoperativ mit

einer Zunahme der linksventrikulären Ejektionsfraktion einher (Bauer et al. 2004).

Mittelfristig kommt es schon Tage bis Wochen nach der Operation zu einer

signfikanten Abnahme des linksventrikulären enddiastolischen und endsystolischen

Volumens (Sutton et al. 1987; Rao et al. 1999). Wie zuvor beschrieben ist schon

kurzfistig nach dem operativen Aortenklappenersatz eine Zunahme der

Ejektionsfraktion erkennbar, diese Zunahme setzt sich noch bis zu 10 Jahre nach der

Operation fort (Waszyrowski et al. 1996; Pibarot et al. 1999; Lund et al. 2003). Die

sofortige postoperative Abnahme der linksventrikulären Nachlast führt zu einer

Rückbildung der linksventrikulären Hypertrophie und somit zu einer Abnahme der

linksventrikulären Muskelmasse (Pantely et al. 1978). Die Abnahme der

Einleitung

6

linksventrikulären Muskelmasse geschieht zum größten Teil innerhalb der ersten

sechs Monate nach dem Aortenklappenersatz, aber auch im Zeitraum zwischen

sechs Monaten und zwei Jahren postoperativ kommt es zu einer weiteren

signifikanten Abnahme (Monrad et al. 1988; Villari et al. 1996; Zussa et al. 1999;

Sandstede et al. 2000; Gelsomino et al. 2001; Rajappan et al. 2002; Lund et al.

2003). Die Abnahme der linksventrikulären Druckbelastung zusammen mit der

Zunahme der linksventrikulären Ejektionsfraktion und dem linksventrikulären

Remodeling nach dem Aortenklappenersatz führen zu einer Verminderung der

klinischen Herzinsuffizienzsymptomatik und somit zu einer signifikant besseren

postoperativen NYHA Klasse (Rao et al. 1999; Tarantini et al. 2003). Allerdings

scheint für die postoperative Entwicklung der linsventrikulären Funktion das

Patientenkollektiv außerordentlich wichtig zu sein. Patienten mit präoperativ

reduzierter linksventrikulärer Funktion scheinen eine stärkere Verbesserung der

Ejektionsfratkion erwarten zu können als Patienten mit präoperativ normaler

Ejektionsfraktion (Sharma et al. 2004). Auch Alters- und Geschlechtsunterschiede

scheinen eine Rolle zu spielen(Carroll et al. 1992; Connolly et al. 1997; Sharma et al.

2004). Es konnte bereits gezeigt werden, dass unmittelbar nach Aortenklappenersatz

bei AS Patienten der myokardiale Strain und die myokardiale Strain Rate signifikant

ansteigen (Bauer et al. 2004). Dieses Ergebnis legt eine Abhängigkeit der

myokardialen Verformungsparameter von der veränderten linksventrikulären

Nachlast bei AS Patienten nach Aortenklappenersatz nahe. In dieser Studie soll

überprüft werden, ob der Zusammenhang zwischen der Abnahme der

linksventrikulären Nachlast und der Zunahme der myokardialen

Verformungsparameter bei AS Patienten bestätigt werden kann und inwieweit die

myokardialen Umbauvorgänge, welche sich der postoperativen Nachlastreduktion

anschließen, den myokardialen Strain und die myokardiale Strain Rate beeinflussen.

1.2.2 Linksventikuläre Funktion nach Aortenklappenersatz bei

Aorteninsuffizienz Die Reduktion der Volumenbelastung bei Aorteninsuffizienz-Patienten durch den

operativen Aortenklappenersatz führt im Zeitraum von wenigen Tagen nach der

Operation zu einer signifikanten Abnahme des linksventrikulärem enddiastolischen

Volumens und zunächst auch zu einer Abnahme der Ejektionsfraktion (Hardy et al.

Einleitung

7

1980). Die Verminderung des enddiastolischen Volumens findet zum größten Teil in

den ersten 14 Tagen nach der Operation statt, aber auch im nachfolgenden Zeitraum

kommt es noch zu einer weiteren signifikanten Reduktion des linksventrikulären

Volumens (Bonow et al. 1988; Waszyrowski et al. 1996). Sechs Monate nach der

Operation ist bereits eine signifikante Zunahme der linksventrikulären

Ejektionsfratktion messbar (Bonow et al. 1988). Aber auch zwischen sechs Monaten

und mehreren Jahren nach der Operation kommt es zu einer weiteren signifikanten

Zunahme der linksventrikulären Ejektionsfraktion (Bonow et al. 1988). Die

Verbesserungen der linksventrikulären Funktion gehen mit einer Verminderung der

klinischen Herzinsuffizienz Symptomatik und somit einer besseren postoperativen

NYHA-Klasse einher (Toussaint et al. 1981). Der veränderte linksventrikuläre

endsystolische wall stress scheint bei AI-Patienten keine so wichtige Rolle wie bei

AS Patienten zu spielen (Sutton et al. 1987). Eine signifikante Abnahme der

linksventrikulären Muskelmasse ist bei AI-Patienten sechs Monate nach dem

Aortenklappenersatz messbar (Lamb et al. 2002). Diese scheint allerdings langsamer

zu verlaufen als bei AS-Patienten (Sutton et al. 1987). Durch die vergleichsweise

stärkere Abnahme des enddiastolischen Volumens als der linksventrikulären

Muskelmasse, kommt es bei AI-Patienten zum konzentrischen Remodeling des

linken Ventrikels nach Aortenklappenersatz (Lamb et al. 2002). Allerdings kommt es

bei den postoperativen Veränderungen der linksventirikulären Funktion bei AI-

Patienten, ähnlich wie bei AS-Patienten, sehr auf das Patientenkollektiv an. So zeigt

eine Arbeit von Chaliki et al. (2002), dass signifikante Zunahmen der

linksventrikulären Ejektionsfraktion langfristig vor allem bei Patienten mit reduzierter

präoperativer Ejektionsfraktion zu erwarten sind, wohingegen Patienten mit

präoperativ nahezu normaler Ejektionsfratkion mehrere Jahre postoperativ sogar

eine Verschlechterung der Ejektionsfratkion zeigen können (Chaliki et al. 2002).

Allerdings haben Patienten mit präoperativ reduzierter Ejektionsfraktion ein deutlich

erhöhtes peri- und postoperatives Mortalitäts- und Morbiditäts-Risik (Chaliki et al.

2002). Ebenfalls konnte bereits gezeigt werden, dass eine Verbesserung der

linksventrikulären Funktion nicht bei Patienten mit präoperativ schon prolongierter

linksventrikulärer Dysfunktion zu erwarten ist (Bonow et al. 1984). Die

Veränderungen der myokardialen Deformationsparameter wurden bei AI Patienten

bislang nicht systematisch untersucht.

Grundlagen und Fragestellung

8

2. Grundlagen und Fragestellung

2.1 Strain und Strain Rate Die myokardiale Verformung wird als Strain und die Geschwindigkeit, mit der diese

Verformung geschieht, als Strain Rate bezeichnet. Um den myokardialen Strain zu

berechnen, bestimmt man zunächst zwei beliebige Punkte (A und B) innerhalb des

Myokards. Zwischen diesen beiden Punkten liegt eine bestimmte Strecke (l0). Durch

die relative Bewegung der beiden zuvor festgelegten Punkte gegeneinander während

der Herzaktion verlängert oder verkürzt sich diese Strecke. Die veränderte Strecke

wird als l bezeichnet. Subtrahiert man die Grundstrecke (l0) von der veränderten

Strecke (l) und dividiert das Ergebnis durch die Grundstrecke (l0), resultiert daraus

ein numerischer Wert der myokardialen Verformung (Strain). Der myokardiale Strain

ist also ein Parameter, der die Stärke der myokardialen Kontraktion bzw. Dehnung

repräsentiert (Gilman et al. 2004).

S = Strain (myokardiale Verformung)

l = Distanz zwischen Punk A und Punkt B bei maximaler Kontraktion

l0 = Distanz zwischen Punkt A und B vor der Kontraktion

Abbildung 1: Formel für die Berechnung der myokardialen Verformung (Strain).

Die Verformungsgeschwindigkeit (Strain Rate) wird berechnet, indem zunächst die

Bewegungsgeschwindigkeit von zwei beliebigen myokardialen Punkten (A,B)

gemessen wird. Zwischen Punkt A und Punkt B liegt eine bestimmbare Distanz (d).

Subtrahiert man nun die Geschwindigkeit in Punkt B von der Geschwindigkeit in

Punkt A und dividiert das Ergebnis durch die zuvor bestimmte Distanz (d) zwischen

beiden Punkten, so erhält man die myokardiale Verformungsgeschwindigkeit (Strain

Rate).


9

SR = Strain Rate (myokardiale Verformungsgeschwindigkeit)

�a = Geschwindigkeit in Punkt A während der Herzaktion

�b = Geschwindigkeit in Punkt B während der Herzaktion

d = Distanz zwischen Punkt A und Punkt B vor der Kontraktion

Abbildung 2: Formel für die Berechnung der myokardialen Verformungsgeschwindigkeit (Strain Rate).


10

2.2 Verschiedene Achsen der myokardialen Verformung Das Herz vollführt während einer Herzaktion aufgrund der Muskelfaseranordnung

eine komplexe dreidimensionale Bewegung. Diese Bewegung verläuft in

longitudinaler, zirkumferentialer und radialer Richtung. Innerhalb dieser Richtungen

lassen sich sowohl die myokardiale Verformung (Strain) als auch die Verformungs-

geschwindigkeit (Strain Rate) bestimmen. Je nach der räumlichen Lage der zur

Berechnung von Myokardialem Strain und Strain Rate verwendeten Punkte werden

folgende Parameter berechnet (siehe auch Abbildung 3):

- Radial Strain und Radial Strain Rate � beide Punkte liegen auf der radialen

Achse (von Epi- zum Endokard) innerhalb des Myokards.

- Circumferential Strain und Circumferential Strain Rate � beide Punkte liegen

zirkumferential innerhalb des Myokards

- Longitudinal Strain und Longitudinal Strain Rate � beide Punkte liegen

longitudinal, also parallel zur Längsachse des Herzens, im Myokard.

Abbildung 3:Räumliche Achsen Innerhalb des Myokards (D'Hooge et al. 2002).


11

Negative Werte bedeuten beim Circumferential Strain eine erhöhte myokardiale

Verformung, da der linke Ventrikel sich während der Kammersystole zusammenzieht

und demnach auch sein zirkumferentialer Umfang abnimmt. Es resultiert so eine

Verkürzung der Strecke zwischen den beiden Punkten im Myokard (A+B) und ein

negativer Strainwert. In longitudinaler Richtung kommt es ebenfalls zu einer

Streckenverkürzung während der Systole. Demnach bedeuten stärker negative

Strain Werte auch beim GLS eine Zunahme der myokardialen Verformung. Beim

Radial Strain dagegen kommt es durch eine Verdickung des Myokards während der

Systole zu einer Streckenzunahme zwischen den Punkten A und B, daher auch zu

positiven Messwerten (siehe Abb. 4).

Abbildung 4: Radial und Circumferential Strain während der Herzaktion.

2.3 Global Longitudinal Strain Der Global Longitudinal Strain (GLS) wird für die gesamte U-förmige Länge des

linksventrikulären Myokards berechnet. Gemessen wird jeweils in einem basalen,

medialen und apikalen Segment von je zwei gegenüber liegenden Seiten des

linksventrikulären Myokards (Reisner et al. 2004). Da die Länge der jeweiligen

Region während der Systole abnimmt kommt es gemäß der in Abb. 5 angegebenen

Formel zu einem negativen Vorzeichen des GLS.

L = Länge der jeweiligen Region

Abbildung 5: Formel für die Berechnung des Global Longitudinal Strain.

Radial Strain während der Systole

Circumferential Strain während der Systole

Radial Strain während der Diastole

Circumferential Strain während der Diastole

A

B

A

B

A

A B

B


12

2.4 Möglichkeiten zur Messung der regionalen linksventrikulären Funktion

2.4.1 Tissue Velocity Imaging (TVI) und Strain Rate Imaging (SRI) Geschwindigkeiten innerhalb des Myokards können mit Hilfe der Gewebsdoppler

Echokardiographie, auch Tissue Velocity Imaging (TVI), genannt bestimmt werden.

Das TVI nutzt Verschiebungen in den Dopplerfrequenzen zur Analyse der

myokardialen Kinetik. Diese Frequenzverschiebungen sind ungefähr 40 dB höher als

Dopplersignale von Blutströmen (Isaaz et al. 1989; Sutherland et al. 1994; Yamazaki

et al. 1994; Lange et al. 1997). Da diese Technik nicht von der Amplitude der

reflektierten Ultraschallwelle abhängig ist, ermöglicht sie auch die Analyse

myokardialer Segmente, die im normalen echokardiographischen Bild (B-MODE)

nicht ausreichend beurteilt werden können (Isaaz et al. 1989; Lange et al. 1997).

Zunächst war die TVI-Analyse nur auf ein einzelnes myokardiales Segment

beschränkt, später ereichte man mit Hilfe des farbkodierten TVI und anderer neuer

Techniken eine hohe räumliche und zeitliche Auflösung in der Analyse der

Geschwindigkeitsdaten von mehreren myokardialen Segmenten (Sutherland et al.

1994; Yamazaki et al. 1994). Die punktuell gemessene Myokardgeschwindigkeit

spiegelt allerdings nicht genau die tatsächliche punktuelle Myokardkontraktilität

wieder. Dies liegt daran, dass die Geschwindigkeitsdaten, zum Beispiel bei apikaler

Schallrichtung, die kumulativen Geschwindigkeiten aller myokardialer Segmente

apikal des zu analysierenden Segments wiedergeben. Es wird also nur die Projektion

des dreidimensionalen Geschwindigkeitsvektors auf die Schallrichtung bestimmt.

Dadurch entsteht eine hohe Winkelabhängigkeit von der Schallposition (Hastenteufel

et al.). Die dem Messgebiet angrezenden Strukturen sowie der Zug der

benachbarten myokardialen Segmente beeinflussen ebenfalls die Qualität der

Gewebe-Doppler-Daten (Edvardsen et al. 2002).

Strain Rate Imaging ist eine Technik, die auf der Gewebsdoppler Echokardiographie

basiert. Diese Technik umgeht die oben genannten Probleme der alleinigen

Geschwindigkeitsbestimmung teilweise, indem ergänzend zu den Geschwindigkeits-

informationen lokale Kontraktionsmaße bestimmt werden (Greenberg et al. 2002;

Weidemann et al. 2002). Allerdings bleibt auch hier das Problem der starken

Winkelabhängigkeit bestehen (Castro et al. 2000; Urheim et al. 2000). Diese Analyse

ist prinzipiell für alle linksventrikulären Wandsegmente möglich. Es gelingt damit die

Erfassung eines Parameters, der bisher echokardiographischen Analysen nicht


13

zugänglich war (Leitman et al. 2004). Regionale myokardiale Verformungsparameter

(Strain und Strain Rate) können myokardiale Ischämie und Vitalität detektieren und

sind sowohl im Tierversuch als auch in Ansätzen klinisch validiert worden (Voigt et al.

2004). Weitere Anwendungsgebiete für SRI (Strain Rate Imaging) stellen die

Diagnose präklinischer Veränderungen bei Kardiomyopathien (Palka et al. 2000;

Arnold et al. 2001), die exakte Erfassung der regionalen Asynchronie bei Patienten

für eine Resynchronisationstherapie (Popovic et al. 2002; Sogaard et al. 2002), die

Differenzierung von Hypertrophieformen (Palka et al. 1997; Derumeaux et al. 2002)

und Erkrankungen des rechten Ventrikels dar (Voigt and Flachskampf 2004).

2.4.2 Zweidimensionsale Strain Analyse mit Hilfe der EchoPAC PC Software Die EchoPac-PC™ Software der Firma General Electrics Health Care (Horton,

Norwegen) erlaubt die Echtzeit Analyse von maximalem endsystolischen

myokardialen Radial und Circumferential Strain und Strain Rate basierend auf einer

Pixel-Tracking Analyse in 2D-echokardiographischen Bildern (Leitman et al. 2004).

Der maximale endsystolische radiale Strain und die maximale endsystolische radiale

Strain Rate als Parameter der radialen myokardialen Verformung beziehen sich auf

die myokardiale Bewegung in Richtung vom Endokard zum Epikard. Der maximale

systolische Circumferential Strain und die maximale systolische Circumferential

Strain Rate als Parameter der circumferentialen myokardialen Verformung beziehen

sich auf die Bewegung entlang der linksventrikulären Krümmung in der parasternalen

kurzen Achse. Auch die Analyse des Global Longitudinal Strain ist durch diese

Software möglich. Die myokardiale Kinetik wird anhand einer echokardiographischen

B–Mode Bildersequenz analysiert (frame by frame tracking) (Leitman et al. 2004).

Die Software erkennt natürliche akustische Marker innerhalb des Myokards und folgt

durch einen Algorhithmus diesen Signalen während der echokardiographischen

Bildsequenz (Leitman et al. 2004; Reisner et al. 2004; Langeland et al. 2005). Diese

zwischen 20 und 40 Pixel großen Marker bewegen sich in Korrelation mit dem sie

umgebenen Myokard (Leitman et al. 2004), bleiben also innerhalb der

echokardiographischen Bildsequenz immer in ihrem geometrischen Bezug zum

Myokard bestehen. Jeder Marker kann während der Herzaktion genau verfolgt

werden (Leitman et al. 2004). Die relative räumliche Bewegung zwischen zwei

Punkten während des Herzzyklus entspricht dem myokardialen Strain. Die lokale

zweidimensionale myokardiale Deformationsgeschwindigkeit (Strain Rate) kann als


14

die zurückgelegte Strecke eines Markers zwischen zwei Bildaufnahmen geteilt durch

den zeitlichen Abstand zwischen beiden Aufnahmen berechnet werden. Die Analyse

basiert auf der Annahme, dass die Gewebsdynamik durch eine verhältnismäßig

glatte räumliche Funktion umschrieben werden kann. Die nach dem Zufall verteilten

Bewegungsgeschwindigkeiten des Myokards werden durch das räumliche und

zeitliche Glätten approximiert. Das System berechnet jeweils die mittleren Strain und

Strain Rate Werte für vordefinierte myokardiale Segmente. Die kontinuierliche

räumliche Verteilung der zweidimensionalen Gewebsgeschwindigkeit erlaubt die

Berechnung der Gewebsdynamik. Bei Patienten ohne Klappenvitien erlaubt diese

Technik eine zuverlässige Analyse der regionalen linksventrikulären Funktion

(Becker et al. 2005).

2.4.3 Vergleich zwischen TVI und der zweidimensionalen Strain-Analyse Leitman et al. 2004 haben beide Methoden verglichen und eine Korrelation von 0,74

(p<0,0001) bezüglich der longitudinalen Strain-Messung und eine Korrelation von

0,52 (p=0,02) bezüglich der longitudinalen Strain-Rate-Messung festgestellt (Leitman

et al. 2004). Mit der TVI Technik ist nur eine Analsye des longitudinalen Strain und

longitudinalen Strain Rates möglich. Hier liegen die Vorteile der EchoPAC PC

Software, welche auch den radialen und zirkumferentialen Strain berechnen kann

(Leitman et al. 2004). Die mit Hilfe der Software berechneten Daten sind allerdings

bis heute nur in wenigen klinischen Studien validiert worden (Leitman et al. 2004;

Becker et al. 2005; Langeland et al. 2005), wohingegen die Validität der Erhebung

von Verformungsparametern basierend auf der TVI–Methode durch eine Vielzahl von

Publikationen bestätigt wurde (Stoylen et al. 2000; Voigt et al. 2000; Abraham et al.

2002; Edvardsen et al. 2002; Edvardsen et al. 2002; Jamal et al. 2002; Kukulski et al.

2002). Vorteile der 2D-Strain Analyse verglichen mit den Gewebsdoppler basierten

Methoden zur Messung der myokardialen Verformung könnten sein, dass sie nicht

winkelabhängig ist und mit signifikant weniger Artefakten assoziiert ist (Langeland et

al. 2005). Demnach erlaubt dieses neue Verfahren eine bessere Analyse der

regionalen myokardialen Kontraktilität als die Gewebsdoppler basierten Verfahren.


15

2.5 Fragestellungen und Ziel der Studie Der operative Aortenklappenersatz führt je nach zugrunde liegendem

Aortenklappenvitium zu einer unterschiedlichen postoperativen Veränderung der

linksventrikulären Hämodynamik. Bei Patienten mit vorliegender Aortenstenose führt

der operative Aortenklappenersatz vorwiegend zu einer Reduktion der

linksventrikulären Nachlast (Sutton et al. 1987), wohingegen der Aortenklappenersatz

bei Aorteninsuffizienz Patienten vorwiegend zu einer Verminderung der

linksventrikulären Vorlast führt (Morita et al. 2003). Inwieweit diese unterschiedlichen

postoperativen linksventrikulären Belastungsbedingungen einen Einfluss auf die

regionale myokardiale Funktion haben, soll untersucht werden. Hierzu wird eine

neue Methode zur Messung der regionalen myokardialen Verformung angewendet,

welche anhand von 2D-Echokardiographischen Bildsequenzen den regionalen

myokardialen Strain und die Strain Rate berechnen kann (siehe Kapitel 2.4.2). Die

Korrelation bestimmter präoperativ erhobener Fuktionsparameter (Ejektionsfraktion,

linksventrikulärer endsystolischer meridionaler wall stress) mit den erhobenen

myokardialen Verformungsparametern soll überprüft werden.

Methoden und Studienplanung

16

3. Methoden und Studienplanung

3.1 Patientenkollektiv Die prospektive Studie umfasst 70 Patienten, die zwischen August 2004 und August

2005 im Uniklinikum der RWTH Aachen routinemäßig einen Aortenklappenersatz

erhalten haben. 53 dieser Patienten erfüllten die Einschlusskriterien dieser Studie,

die eine erfolgreiche Operation und eine frühe postoperative erste

echokardiographische Untersuchung beinhalten.

Das Patientenkollektiv setzt sich aus 32 männlichen und 21 weiblichen Patienten

zusammen. Das mittlere Alter der Patienten lag bei Einschluss in die Studie bei 66 ±

9 Jahren. Der jüngste Patient war 30, der älteste 85 Jahre alt.

3.2 Verwendete Klappentypen: Folgende Klappen wurden verwendet:

• 18 x Carpentier - Edwards Perimount bioprothesis (21-27mm); [ 8 AS

Patienten, 7 AI Patienten, 3 KVI Patienten]

• 9 x Shelhigh SuperStentless bioprothesis (21-27mm); [ 3 AS Patienten, 3 AI

Patienten, 3 KVI Patiente]

• 6 x St. Jude Medical Regent mechanical prothesis (23-27mm); [ 4 AS

Patienten, 2 AI Patienten]

• 12 x ATS Open Pivot mechanical prothesis (23-27mm); [ 6 AS Patienten, 3 AI

Patienten, 3 KVI Patienten]

• 8 x CarboMedics mechanical prothesis (21-25mm); [1 AS Patient, 3 AI

Patienten, 4 KVI Patienten]

3.3 Einschlusskriterien • Patienten ab 18 Jahren, die zu einer elektiven Aortenklappenersatzoperation

in die Klinik für Herz und Thoraxchirurgie aufgenommen wurden.

• Einverständnis für die Studienteilnahme


17

3.4 Ausschlusskriterien • Postoperatives Versterben des Patienten ( n=5)

• Nichterscheinen bei der zweiten postoperativen Untersuchung (n= 6)

• Nicht-Auswertbarkeit einer der drei echokardiographischen Untersuchungen

(n=6)

3.5 Zeitpunkte der Untersuchung Alle Patienten wurden 2±1 Tage vor dem Aortenklappenersatz, 7±3 Tage und 6±1,2

Monate nach der Operation echokardiographisch untersucht. Mit einem

automatischen frame by frame tracking System (EchoPAC, GE Ultrasound, Horton,

Norway) wurden die Parameter der regionalen myokardialen Verformung (Strain und

Strain Rate) des linken Ventrikels unter Berücksichtigung eines 16 Segmente

Modells (Abb. 6) berechnet.

3.6 Subgruppen Aus den 53 Patienten, die die Einschlusskriterien dieser Studie erfüllten (siehe

Kapitel 3.3), wurden nach den zugrunde liegenden Klappenvitien drei Subgruppen

gebildet. Diese teilten sich in 22 Patienten mit vorliegender Aortenstenose (AS), 18

Patienten mit Aorteninsuffizienz (AI) und 13 Patienten mit einem kombinierten

Aortenklappenvitium (KVI) auf (Tabelle 1).

Aortenstenose

n = 22

Aorteninsuffizienz

n = 18

kombiniertes Aortenvitium

n = 13

Alter der Patienten 66±7 Jahre 63±9 Jahre 69±11 Jahre

Anteil der Männer 13 (59%) 11 (61%) 8 (62%)

RR systolisch 128 ± 33 mmHg 133 ± 16 mmHg 132 ± 21 mmHg

RR diastolisch 71 ± 9 mmHg 62 ± 14 mmHg 57 ± 11 mmHg

Herzfrequenz 82 ± 21 77 ± 10 81 ± 18

Tabelle 1: Verteilung der n=53 Patienten auf verschiedene Typen des Aortenklappenvitiums.


18

3.7 Unterteilung des linken Ventrikels in 16 myokardiale Segmente Für die 2D-Strain Analyse wurde der linke Ventrikel in Segmente im Rahmen eines

standardisierten 16 Segement- Modells unterteilt (Cerqueira et al. 2002). Dieses 16

Segmente Modell wird in den Leitlinien der Deutschen Gesellschaft für Kardiologie

(Voelker 2004) und von der American Society of Echocardiography empfohlen

(Bourdillon et al. 1989).

SAX-MV SAX-Pap SAX-Ap

Segment Lokalisation Segment Lokalisation

1 anteriores Segment, Sax-MV 9 septales Segment, Sax-Pap

2 anteroseptales Segment, Sax-MV 10 inferiores Segment, Sax-Pap

3 septales Segment, Sax-MV 11 posteriores Segment, Sax-Pap

4 inferiores Segment, Sax-MV 12 laterales Segment, Sax-Pap

5 posteriores Segment, Sax-MV 13 anteriores Segment, Sax-Ap

6 laterales Segment, Sax-MV 14 septales Segment, Sax-Ap

7 anteriores Segment, Sax-Pap 15 inferiores Segment, Sax-Ap

8 anteroseptales Segment, Sax-Pap 16 laterales Segment, Sax-Ap

Abbildung 6: 16 Segmente Modell des linken Ventrikels. Dargestellt sind schematisch jeweils die kurzen parasternalen Achsen in Höhe der Mitralklappe (SAX-MV), in Höhe der Papillarmuskel (SAX-Pap) und in Höhe des apikalen linken Ventrikels (SAX-AP)(modifiziert nach Cerqueira et al. 2002).

anterior

lateral

posterior

inferior

septal

anteroseptal

anterior

anterior

lateral

posterior

inferior

inferior

lateral

septal

anteroseptal

septal


19

3.8 Parameter

3.8.1 Erhobene Parameter Folgende Parameter wurden präoperativ und postoperativ erhoben:

- Schweregradeinteilung der Herzinsuffizienz des jeweiligen Patienten gemäß

dem Schema der New York Heart Association (NYHA I-IV),siehe Kap. 3.8.2

- linksventrikuläres endsystolisches Volumen [ml] (ESV)

- linksventrikuläres enddiastolisches Volumen [ml] (EDV)

- subjektive Bewertung der lokalen myokardialen Kinetik im jeweiligen Segment

durch einen Untersucher [normokinetisch, hypokinetisch, akinetisch,

dyskinetisch] (UKG-Score), siehe Kap. 3.8.3

- Ejektionsfraktion [%] (EF), siehe Kap. 3.8.4

- linksventrikulärer endsystolischer meridionaler wall stress [kdyn/cm²]

(ESMWS), siehe Kap. 3.8.5

- Circumferential Strain [%] (CS)

- Circumferential Strain Rate [1/s] (CSR)

- Radial Strain [%] (RS)

- Radial Strain Rate [1/s] (RSR)

- Global Longitudinal Strain [%] (GLS)

Die postoperative Veränderung dieser Parameter gegenüber den präoperativen

Werten wurde festgehalten und bezüglich ihrer Signifikanz statistisch überprüft.


20

3.8.2 Einteilung der Herzinsuffizienz nach der NYHA Klassifikation Der Schweregrad der Herzinsuffizienz des jeweiligen Patienten, wurde nach dem

Schema der New York Heart Association (NYHA) durchgeführt (Tabelle 2) Dies

geschah sowohl 2±1 Tag vor der Operation, also auch 6±1,2 Monate nach der

Operation. Eine Woche nach der Operation konnte noch keine ausreichende

Bewertung der NYHA-Klasse vorgenommen werden, da die meisten Patienten noch

nicht wieder mobilisiert waren.

NYHA Einteilung der Herzinsuffizienz:

NYHA I

völlige Beschwerdefreiheit bei normaler körperlicher Belastung

NYHA II geringe Einschränkung der körperlichen Leistungsfähigkeit bei normaler

Belastung, Dyspnoe beim schnellerem Gehen oder Laufen

NYHA III starke Einschränkung der körperlichen Leistungsfähigkeit bei nomaler Belastung,

Dyspnoe beim Treppensteigen oder längerem Gehen zu ebener Erde.

NYHA IV Einschränkung der körperlichen Leistungsfähigkeit selbst bei geringer Belastung

oder bereits in Ruhe, Dyspnoe bereits nach kurzen Wegstrecken oder in Ruhe.

Tabelle 2: Einteilung der Herzinsuffizienz nach dem Schema der New York Heart Association (NYHA) (Renz-Polster et al. 2004).


21

3.8.3 Subjektive Beurteilung der myokardialen Kinetik anhand von 2D-Echokardiographie Aufnahmen.

Jedes einzelne der 16 myokardialen Segmente wurde durch einen erfahrenen Arzt

bezüglich seiner Bewegung beurteilt. Dies geschah anhand von auf Datenträgern

gespeicherten loops der echokardiographischen

Untersuchungen in einer offline Analyse mithilfe der

EchoPAC-PC™ Software der Firma GE-Healthcare (Horton,

Norwegen). Die Einteilung der Kinetik basiert auf den

Leitlinien und Empfehlungen der Deutschen Gesellschaft für

Kardiologie von 2004 (Voelker 2004). Demnach wird dem

Grad der Wandbewegung eines jeweiligen Segments im 16 Segmente Modell

(Cerqueira et al. 2002) ein bestimmter Score zugeordnet (siehe Tabelle 3). Für die

spätere Auswertung wurde von jedem Patienten der Mittelwert der 16 segmentalen

Scores verwendet. Abbildung 7 zeigt schematisiert die verschiedenen Formen der

Wandbewegungstörungen von normokinetisch (A), über Hypokinetisch (B) und

Akinetisch (C) bis Diskinetisch (D).

Abbildung 7: Schematische Darstellung der linksventrikulären Kinetik. A = Normokinetisch, B = Hypokinetisch, C = Akinetisch, D = Diskinetisch.

3.8.4 Ejektionsfraktion Ebenfalls präoperativ, eine Woche und sechs Monate postoperativ wurde bei jedem

Patienten die linksventrikuläre Ejektionsfraktion und das linksventrikuläre

endsystolische und enddiastolische Volumen bestimmt. Für die Bestimmung der

Ejektionsfraktion und der linksventrikulären Volumina wurde die biplane

Normokinetisch 1

Hypokinetisch 2

Akinetisch 3

Dyskinetisch 4

Tabelle 3: Einteilung der myokardialen Kinetik.


22

Scheibchensummationsmethode nach Simpson verwendet. Diese wird von der

Amerikanischen Gesellschaft für Echokardiographie zur Bestimmung der

Ejektionsfraktion empfohlen (Schiller et al. 1989). Hierzu wurden zunächst im

apikalen 2- und 4-Kammerblick die enddiastolischen und endsystolischen

Endokardgrenzen markiert. Für die enddiastolische Endokardmarkierung wurde das

erste Bild nach dem Schluß der Mitralklappe verwendet und für die endsystolische

Endokardmarkierung wurde das letzte Bild vor Öffnung der Mitralklappe verwendet.

Rechnergestützt konnte so mittels eines Algorithmus (siehe Abb. 8) die Volumina und

daraus die Ejektionsfraktion (Abb. 9) berechnet werden.

Abbildung 8: Schematische Darstellung der biplanen Scheibchensummationsmethode nach Simpson mit der Formel zur Berechnung der linskventrikulären Volumina (EDV und ESV). Die Abbildung zeigt schematisch links den apikalen 2 Kammerblick und rechst den apikalen 4 Kammerblick.

V = Volumen, Di2K= Durchmesser des linken Ventrikels im apikalen 2 Kammerblick, Di4K= Durchmesser des linken Ventrikels im apikalen 4 Kammerblick, L= Länge des linken Ventrikels, n= Anzahl der Scheibchen

Die Ejektionsfraktion ist der relative Anteil des Schlagvolumens am enddiastolischen

Volumen (LV-EDV) des linken Ventrikels. Das Schlagvolumen entspricht der

Differenz zwischen enddiastolischem und endsystolischem Volumen (siehe

Abbildung 9).

Abbildung 9: Formel zur Berechnung der Ejektionsfraktion aus dem linksventrikulären enddiastolischen und endsystolischen Volumen. EF=Ejektionsfraktion, LV-EDV = linksventrikuläres enddiastolisches Volumen, LV-ESV = linksventrikuläres endsystoliches Volumen.

L

Di2K Di4K

L


23

3.8.5 Linksventrikulärer endsystolischer meridionaler wall stress Die echokardiographischen loops der parasternalen kurzen Achse wurden zur

Messung des endsystolischen Posterolateralwand-Durchmessers (PWT) benutzt. Die

Bestimmung des linksventrikulären endsystolischen Durchmessers (ESD) wurde

sowohl im apikalen 4-Kammerblick als auch in der parasternalen langen Achse

durchgeführt, der jeweils niedrigere Wert wurde zur Berechnung des LV-ESMWS

herangezogen. Der linksventrikuläre endsystolische Druck (SAP) wurde präoperativ

invasiv im Rahmen der Herzkatheteruntersuchung gemessen und postoperativ als

Summe des nicht invasiv gemessenen Blutdrucks (nach Riva Rocci) und des

maximalen Dopplersonographischen Gradienten über der Aortenklappe berechnet.

Abbildung 10: Berechnung des Linksventrikulären-Endsystolischen Meridionalen wall stress (LV-ESMWS) (Reichek et al. 1982).


24

3.9 Durchführung der Echokardiographie und Auswertung der echokardiographischen Schnittbilder

3.9.1 Durchführung der Echokardiographie Alle Untersuchungen wurden in Linksseitenlage des Patienten mit dem

Ultraschallgerät Vivid 7 der Firma GE-Healthcare (Horton, Norwegen) durchgeführt.

Die Bildfrequenz lag jeweils zwischen 56 und 92 Bildern pro Sekunde. Bei allen

Patienten wurde während der Untersuchung ein 3–Kanal–EKG abgeleitet und mittels

einer Oberarmmanschette der Blutdruck gemessen. Die echokardiographischen

Schnittbilder wurden als endlos Cine–Loop direkt auf einer internen Festplatte des

Ultraschallgeräts und über Netzwerk auf einem PC gespeichert. Außerdem wurden

die Daten für eine spätere Offline–Analyse auf magnetooptischen Disketten

gespeichert. Die Auswertung der Schnittbilder fand mit Hilfe der EchoPAC–PC™

Software (Version 3.0) der Firma GE Healthcare (Horton, Norwegen) zu einem

späteren Zeitpunkt statt.

3.9.2 Schnittbilder Bei jeder Untersuchung wurden folgende 2 – dimensionale Schnittbilder angefertigt:

- apikaler 2-Kammerblick

- apikaler 3-Kammerblick

- apikaler 4- Kammerblick

- lange Achse links parasternal

- kurze Achse links parasternal in Höhe der Mitralklappe

- kurze Achse links parasternal in Höhe der Papillarmuskeln

- kurze Achse links parasternal in Höhe des apikalen linken Ventrikels

Für die spätere Auswertung wurden nur die Schnittebenen in der kurzen Achse links

parasternal benutzt, da die apikalen Schnittbilder in der 2D-Strain Analyse zu

fehleranfällig waren.


25

3.9.3 Auswertung der echokardiographischen Schnittbilder Die echokardiographischen Schnittbilder der parasternalen kurzen Achse wurden mit

der EchoPAC–PC™ Software der Firma GE Healthcare (Horton, Norwegen)

ausgewertet. Die Auswertung einer echokardiographischen Untersuchung dauert

zirka 10 Minuten und geschieht offline anhand von auf magnetoptischen Disketten

gespeicherten Cine-Loops. Wie in Abbildung 11 gezeigt, legt der Untersucher Punkte

entlang des linksventrikulären Endokards fest.

Abbildung 11: Festlegung des Endokardveralaufs im linken Ventrikel.

Im folgenden Schritt definiert der Computer die Begrenzung des Endo- und Epikards.

(Abb. 12) Je nach subjektiver Einschätzung der Myokardstärke kann die Distanz

zwischen der angezeigten Endokard- und Epikard-Grenze durch den Untersucher

verändert werden.

Abbildung 12: Automatische Erkennung der Myokardstärke am Beispiel eines Kurzachsenschnitts in Höhe der Papillarmuskeln.


26

Die Software analysiert weiter die Konturerkennung der 6 automatisch definierten

Segmente (anterior septal, anterior, lateral, posterior, inferior, septal). Die Qualität

der Konturerkennung wird durch eine Skala von 1 (als optimale Erkennung) bis 3 (als

maximal schlechte Erkennung) angezeigt. In der vorliegenden Studie wurden nur die

Segmente in die Auswertung integriert, die eine Konturerkennung bis maximal 2

zeigten. Präoperativ lagen 87% aller Segmente im Bereich � 2,0, eine Woche

postoperativ waren es 80% und 6 Monate nach Aortenklappenersatz konnten 84%

aller Segmente in für die Studie ausreichender Qualität gemessen werden.

Abbildung 13: Segmenterkennung der myokardialen Segmente in Höhe der Papillarmuskeln Dargestellt sind die Segmente 7-12: anterior (rot), anteroseptal (gelb), inferiorseptal (hellblau), inferior (dunkelblau), inferior/posterior (pink) und inferolateral (grün).

Die Computersoftware zeigt für jedes der 6 myokardialen Segmente die jeweilige

radiale und zirkumferentiale Verformung und Verformungsgeschwindigkeit an.

Abbildung 14: Berechnung und Darstellung der myokardialen Verformungsparameter, am Beispiel des Circumferential Strain für die sechs in Höhe der Papillarmuskeln gelegenen myokardialen Segmente.


27

Diese werden sowohl numerisch als maximale systolische Verformung und

Verformungsgeschwindigkeit als auch grafisch in Form einer Kurve im Verlauf über

die Zeit einer Herzaktion dargestellt (Abb. 14).

Diese Messung wurde für jeden der drei in dieser Studie verwendeten parasternalen

Kurzachsenschnitte durchgeführt, sodass Verformungsparameter für alle

linksventrikuläten Segmente bestimmt werden konnten.

3.10. Statistische Auswertung der erhobenen Parameter Für die statistische Analyse der erhobenen Daten wurde das Statistikprogramm

SPSS™ Version 12.0 (SPSS Inc., Chicago, USA) verwendet. Laut Hilgers et al.

(2002) sind mehrfache Messungen eines Merkmals am selben Patienten als

abhängig anzusehen. Als statistisches Verfahren für den Nachweis eines Einflusses

auf die Messwerte wird der T-Test für abhängige Stichproben genannt. Die

verschiedenen vor und nach der Operation erhobenen Parameter wurden daher

innerhalb des Gesamtkollektives und innerhalb der jeweiligen Subgruppen mit Hilfe

des T-Tests für abhängige Stichproben bezüglich eines signifikanten Unterschiedes

zwischen den verschiedenen Untersuchungszeitpunkten untersucht. Der T–Test bei

unabhängigen Stichproben wurde verwendet, um festzustellen, ob es einen

signifikanten Unterschied innerhalb der Gruppen zum gleichen

Untersuchungszeitpunkt oder zwischen den Subgruppen gab. Angegeben sind

jeweils die Mittelwerte mit zugehörigen Standardabweichungen. Bei den Parametern

der lokalen myokardialen Verformung (CS, CSR, RS, RSR), beim GLS und beim

UKG-Score wurde jeweils mit den Mittelwerten für den ganzen linken Ventrikel

gerechnet. Es wurden zwei Signifikanzniveaus verwendet. Die Ergebnisse wurden ab

einem Signifikanzniveau von p<0,05 als signifikant und ab einem Signifikanzniveau

von p<0,001 als hochsignifikant bezeichnet. Die Regressionsgeraden und deren

Gleichungen wurden mit dem Programm GraphPad Prism™ 4.0 (GraphPad Software

Inc., San Diego, USA) berechnet und erstellt. Angezeigt wird jeweils das 95%

Konfidenzintervall. Für die Korrelationen ist jeweils der Pearson Korrelations-

koeffizient angegeben.

Ergebnisse

28

4. Ergebnisse

4.1 Messergebnisse 4.1.1 Circumferential Strain Der entscheidende Unterschied zwischen den drei Subgruppen (AS, AI und KVI)

manifestierte sich in der ersten postoperativen Untersuchung. Während sich der

Circumferential Strain bei den Aortenstenose Patienten zwischen prä- und einer

Woche post-operativ signifikant verbesserte, blieb dieser bei den KVI Patienten

nahezu konstant und wurde in der Gruppe der AI Patienten signifikant schlechter

(siehe Tab. 4 und Abb. 15).

Pathologie Präoperativ 1 Woche postoperativ 6 Monate postoperativ

Aortenstenose n= 22 -14,92 ± 1,03 [%] -16,14 ± 1,19 [%] -17,30 ± 1,52 [%]

Aorteninsuffizienz n=18 -14,82 ± 1,60 [%] -13,59 ± 1,51 [%] -15,92 ± 2,34 [%]

Kombiniertes Vitium n= 13 -14,69 ± 2,31 [%] -14,98 ± 2,04 [%] -16,38 ± 2,40 [%]

Tabelle 4: Ergebnisse des Circumferential Strain präoperativ, eine Woche und sechs Monate postoperativ in den Subgruppen Aortenstenose, Aorteninsuffizienz und kombiniertes Aortenvitium.

Präoperativ zeigte sich noch kein signifikanter Unterschied zwischen den drei

Subgruppen. Eine Woche nach Aortenklappenersatz jedoch stellten sich, wie schon

zuvor erwähnt, signifikante Unterschiede heraus. Die Gruppe der AS Patienten zeigte

eine Woche postoperativ signifikant (p<0,001) negativere Werte des CS. Demnach

konnte schon eine Woche postoperativ eine signifikante Verbesserung des CS in der

Gruppe der AS Patienten gemessen werden. Auch im Zeitraum zwischen einer

Woche und sechs Monaten nach Aortenklappenersatz kam es zu einer weiteren

signifikanten Verbesserung (p<0,001) des CS in der AS Gruppe. Die Patienten der AI

Gruppe (n=18) zeigten einen entscheidend anderen postoperativen Verlauf. In dieser

Gruppe ergab die erste postoperative Messung (1 Woche postoperativ) eine

signifikant (p<0,001) geringere Deformation (weniger negativer CS). Im Zeitraum

zwischen einer Woche und sechs Monaten postoperativ kam es allerdings auch in

der AI Gruppe zu einer signifikanten Vergrößerung des Deformationsparameters CS

(p<0,001). In der Gruppe der KVI Patienten konnte eine Woche nach

Aortenklappenersatz noch keine signifikante CS Veränderung gemessen werden.

Zwischen einer Woche und sechs Monaten postoperativ kam es jedoch auch in

dieser Gruppe zu einer signifikanten (p<0,001) Vergrößerung des

Deformationsparameters CS.

Ergebnisse

29

-20.0

-17.5

-15.0

-12.5

-10.0

präoperativ1 Woche postoperativ6 Monate postoperativ

Aortenstenose Aorteninsuffizienz kombiniertes Aortenvitium

1a

1b1c

2a2b

2c

3a 3b

3c

****

*** **

####

##

Cir

cum

fere

ntia

l S

trai

n [%

]

Abbildung 15: Zeitliche Veränderung des Circumferential Strain. Unterscheidung zwischen den verschiedenen Pathologien des vorliegenden Aortenklappen-vitiums. Angegeben sind die Mittelwerte mit der jeweiligen Standardabweichung. * = p < 0,05 versus präoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben ** = p < 0,001 versus präoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben # = p<0,05 versus 1 Woche postoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben ##= p<0,001 versus 1 Woche postoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben T – Test für unabhängige Stichproben: (Jeweilige Signifikanz für einen Unterschied ) 1a versus 2a = 0,815 2c versus 3c = 0,598 1b versus 2b < 0,001 1a versus 3a = 0,687 1c versus 2c < 0,05 1b versus 3b < 0,05 2a versus 3a = 0,855 1c versus 3c = 0,176 2b versus 3b < 0,05

Der T-Test für unabhängige Stichproben ergab präoperativ keinen Unterschied

zwischen den drei Subgruppen. Eine Woche nach der Operation zeigten sich jedoch

hochsignifikante Unterschiede (p<0,001) zwischen AS und AI Patienten und

signifikante Unterschiede (p�0,05) im Test zwischen den Gruppen AS versus KVI

und AI versus KVI. Sechs Monate nach der Operation gab es einen signifikanten

Unterschied zwischen den gemessenen Werten bei AS und AI Patienten. Zwischen

AI und KVI Patienten und zwischen AS und KVI Patienten gab es sechs Monate

nach der Operation keinen signifikanten Unterschied im gemessenen CS. Betrachtet

man den Gesamtzeitraum zwischen vor und sechs Monaten nach

Aortenklappenersatz, so kam es in der AS und KVI Gruppe zu einer

hochsignifikanten Verbesserung und in der AI Gruppe nur zu einer signifikanten

Verbesserung des CS.

Ergebnisse

30

4.1.2 Radial Strain Ähnlich wie beim Circumferential Strain zeigten sich auch beim Radial Strain

präoperativ keine Unterschiede und eine Woche postoperativ die größten

Unterschiede zwischen den drei Subgruppen. Während die Gruppe der AS

Patienten eine Woche nach Aortenklappenersatz eine signifikante (p<0,001)

Verbesserung des RS vorzuweisen hatten, stagnierte dieser in der KVI Gruppe und

nahm in der AI Gruppe sogar signifikant (p<0,001) ab (siehe Tab. 5 und Abb. 16).


Aortenstenose n= 22 22,71 ± 2,04 [%] 23,73 ± 1,85 [%] 24,92 ± 2,10 [%]

Aorteninsuffizienz n=18 23,12 ± 3,52 [%] 20,95 ± 3,83 [%] 23,72 ± 3,53 [%]

Kombiniertes Vitium n= 13 22,68 ± 3,10 [%] 22,74 ± 3,11 [%] 24,01 ± 3,29 [%]

Tabelle 5: Ergebnisse des Strain Radial präoperativ, eine Woche und sechs Monate postoperativ in den Subgruppen Aortenstenose, Aorteninsuffizienz und kombiniertes Aortenvitium.

Die Patienten der AS Gruppe zeigten zwischen präoperativ und einer Woche

postoperativ eine signifikante Zunahme des RS. Im Gegensatz dazu nahm der RS in

der AI Gruppe in diesem Zeitraum signifikant ab (p<0,001). In der Gruppe der KVI

Patienten kam es zwischen präoperativ und einer Woche postoperativ zu keiner

signifikanten Verbesserung des RS.

15.0

17.5

20.0

22.5

25.0

27.5



1a1b

1c

2a

2b

2c3a 3b

3c

****

**

*

##

###

Rad

ial S

trai

n [%

]

Abbildung 16: Zeitliche Veränderung des Radial Strain. Unterscheidung zwischen den verschiedenen Pathologien des vorliegenden Aortenklappenvitiums. Angegeben sind die Mittelwerte mit der jeweiligen Standardabweichung. * = p < 0,05 versus präoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben ** = p < 0,001 versus präoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben # = p<0,05 versus 1 Woche postoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben ##= p<0,001 versus 1 Woche postoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben

T – Test für unabhängige Stichproben: 1a versus 2a = 0,650 2c versus 3c = 0,815 1b versus 2b < 0,01 1a versus 3a = 0,974 1c versus 2c = 0,187 1b versus 3b = 0,242 2a versus 3a = 0,724 1c versus 3c = 0,322 2b versus 3b = 0,178

Ergebnisse

31

Im weiteren Verlauf (zwischen einer Woche und sechs Monaten postoperativ) kam es

zu signifikanten Zunahmen des RS in allen drei Subgruppen. Im Gesamtzeitraum

zwischen präoperativ und sechs Monaten postoperativ konnten die AI Patienten

allerdings als einzige Subgruppe keine signifikante Verbesserung des RS vorweisen.

Abbildung 17: Farbkodierte Radial Strain Aufnahmen vor (A,B) und nach (C,D) Aortenklappenersatz. Abbildungen A und C zeigen jeweils den minimalen enddiastolischen radial strain (blau kodiert), Abbildungen B und D zeigen jeweils den maximalen endsystolischen Radial Strain (rot kodiert). Man sieht eindeutig die Zunahme des endsystolischen Radial Strain nach Aortenklappenersatz (Farbveränderung von hellviolett nach dunkelrot).

Abbildung 17 zeigt die farbkodierte Darstellung des Radial Strain. Die Abbildungen

A und C zeigen jeweils den enddiastolischen minimalen RS und die Abbildungen B

und D zeigen den maximalen endsystolischen RS. Eindeutig lässt sich zwischen vor

(Abb. 17 B) und nach (Abb. 17 D) Aortenklappenersatz eine Zunahme des

endsystolischen Radial Strain (Farbveränderung von hellviolett nach dunkelrot)

erkennen.

A B

C D

Ergebnisse

32

4.1.3 Circumferential Strain Rate Auch bei der Circumferential Strain Rate manifestierte sich der größte Unterschied

zwischen den drei Subgruppen in der ersten postoperativen Untersuchung. In

Korrelation zu den beiden zuvor beschriebenen Parametern (CS und RS) zeigten die

AS Patienten in der ersten postoperativen Untersuchung einen signifikanten

(p<0,001) Anstieg der CSR, wohingegen der CSR in der Gruppe der AI Patienten

signifikant (p<0,001) abnahm. Bei den Patienten der KVI Gruppe konnte im

Unterschied zu den Parametern CS und RS eine Woche postoperativ ein

signifikanter Anstieg (p<0,001) der CSR gemessen werden.


Aortenstenose n= 22 -1,29 ± 0,07 [1/s] -1,36 ± 0,07 [1/s] -1,43 ± 0,09 [1/s]

Aorteninsuffizienz n=18 -1,28 ± 0,12 [1/s] -1,20 ± 0,14 [1/s] -1,36 ± 0,12 [1/s]

Kombiniertes Vitium n= 13 -1,27 ± 0,11 [1/s] -1,30 ± 0,11 [1/s] -1,37 ± 0,12 [1/s]

Tabelle 6: Ergebnisse der Circumferential Strain Rate präoperativ, eine Woche und sechs Monate postoperativ in den Subgruppen Aortenstenose, Aorteninsuffizienz und kombiniertes Aortenvitium.

Zwischen einer Woche und sechs Monaten postoperativ kam es in allen drei

Subgruppen zu signifikanten (p<0,001) Anstiegen der CSR. Im Zeitraum zwischen

präoperativ und sechs Monaten postoperativ kam es zu einer hochsignifikanten

(p<0,001) Verbesserung der CSR in der AS und KVI Gruppe und zu einer

signifikanten (p<0,05) Verbesserung der CSR in der AI Gruppe.

-1.5

-1.4

-1.3

-1.2

-1.1

-1.0



1a

1b

1c

2a

2b

2c

3a3b

3c

****

**

***

**

####

##

Cir

cum

fere

ntia

l Str

ain

Rat

e [1

/s]

Abbildung 18: Zeitliche Veränderung der Circumferential Strain Rate. Unterscheidung zwischen den verschiedenen Pathologien des vorliegenden Aortenklappenvitiums. Angegeben sind die Mittelwerte mit der jeweiligen Standardabweichung. * = p < 0,05 versus präoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben ** = p < 0,001 versus präoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben # = p<0,05 versus 1 Woche postoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben ##= p<0,001 versus 1 Woche postoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben

T – Test für unabhängige Stichproben: 1a versus 2a = 0,858 2c versus 3c = 0,773 1b versus 2b < 0,001 1a versus 3a = 0,518 1c versus 2c <0,05 1b versus 3b =0,055 2a versus 3a = 0,728 1c versus 3c = 0,095 2b versus 3b <0,05

Ergebnisse

33

Der T-Test für unabhängige Stichproben zeigte präoperativ keine signifikanten

Unterschiede in den gemessenen Werten der CSR zwischen den drei Subgruppen.

Eine Woche nach der Operation ergab dieser Test jedoch hochsignifikante (p<0,001)

Unterschiede zwischen den gemessenen Werten bei Aortenstenose-Patienten

versus Aorteninsuffizienz-Patienten und signifikante Unterschiede (p<0,05) zwischen

den Werten bei Aorteninsuffizienz-Patienten versus Patienten mit kombiniertem

Aortenvitium. Aortenstenose-Patienten zeigten eine Woche nach der Operation

keinen signifikanten Unterschied zu Patienten mit kombinierten Aortenvitium. Sechs

Monate nach der Operation wurde lediglich noch ein signifikanter (p<0,05)

Unterschied in der Circumferential Strain Rate zwischen AI und AS Patienten

gemessen.

Ergebnisse

34

4.1.4 Radial Strain Rate In Vergleich zu den anderen Parametern der myokardialen Verformung kam es

zwischen prä- und einer Woche postoperativ auch bei der Radial Strain Rate zu einer

signifikanten Zunahme in der AS Gruppe und zu einer signifikanten Abnahme in der

AI Gruppe.


Aortenstenose n= 22 1,30 ± 0,07 [1/s] 1,37 ± 0,07 [1/s] 1,43 ± 0,07 [1/s]

Aorteninsuffizienz n=18 1,29 ± 0,13 [1/s] 1,19 ± 0,09 [1/s] 1,36 ± 0,11 [1/s]

Kombiniertes Vitium n= 13 1,25 ± 0,09 [1/s] 1,26 ± 0,09 [1/s] 1,36 ± 0,11 [1/s]

Tabelle 7: Ergebnisse der Radial Strain Rate präoperativ, eine Woche und sechs Monate postoperativ in den Subgruppen Aortenstenose, Aorteninsuffizienz und kombiniertes Aortenvitium.

Zwischen prä- und einer Woche postoperativ konnte in der AS Gruppe eine

hochsignifikante (p<0,001) Zunahme der RSR gemessen werden. In der Gruppe der

AI Patienten kam es hingegen in diesem Zeitraum, wie schon zuvor bemerkt, zu

einer signifikanten (p<0,05) Abnahme der RSR. Die KVI Gruppe konnte keine

signifikante Verbesserung der RSR zwischen präoperativ und der ersten

postoperativen Messung vorweisen. Im weiteren Verlauf zwischen einer Woche und

sechs Monaten postoperativ konnten hochsignifikante (p<0,001) Zunahmen der RSR

in allen drei Subgruppen verzeichnet werden.

1.0

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5



1a

1b1c

2a

2b

2c

3a 3b

3c

******

*

**

##

## ##

Rad

ial S

trai

n R

ate

[1/s

]

Abbildung 19: Zeitliche Veränderung der Radial Strain Rate. Unterscheidung zwischen den verschiedenen Pathologien des vorliegenden Aortenklappenvitiums. Angegeben sind die Mittelwerte mit der jeweiligen Standardabweichung. * = p < 0,05 versus präoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben ** = p < 0,001 versus präoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben # = p<0,05 versus 1 Woche postoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben ##= p<0,001 versus 1 Woche postoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben

T – Test für unabhängige Stichproben: 1a versus 2a = 0,861 2c versus 3c = 0,995 1b versus 2b < 0,001 1a versus 3a = 0,087 1c versus 2c < 0,05 1b versus 3b < 0,05 2a versus 3a = 0,327 1c versus 3c < 0,05 2b versus 3b < 0,05

Ergebnisse

35

Im T-Test für unabhängige Stichproben zeigten sich präoperativ keine signifikanten

Unterschiede zwischen den gemessenen Werten der drei verschieden Subgruppen.

Eine Woche nach der Operation unterschieden sich die gemessenen Werte zwischen

allen drei Subgruppen signifikant (p<0,05). Sechs Monate nach Aortenklappenersatz

gab es jeweils einen signifikanten (p<0,05) Unterschied im RSR zwischen AS

Patienten und AI Patienten und zwischen AS Patienten und KVI Patienten. AI

Patienten und KVI Patienten unterschieden sich sechs Monate nach der Operation

im RSR nicht signifikant voneinander.

Ergebnisse

36

4.1.5 Global Longitudinal Strain Auch beim Global Longitudinal Strain zeigte die erste postoperative Untersuchung

eine signifikante (p<0,001) Zunahme in der Gruppe der AS Patienten und eine

signifikante (p<0,001) Abnahme in der AI Gruppe (siehe Tab. 8 und Abb. 20).


Aortenstenose n= 22 -13,24 ± 1,44 [%] -14,55 ± 1,16 [%] -15,76± 1,29 [%]

Aorteninsuffizienz n=18 -13,10 ± 1,92 [%] -12,04 ± 1,93 [%] -13,37 ± 1,53 [%]

Kombiniertes Vitium n= 13 -12,55 ± 3,19 [%] -12,27 ± 3,16 [%] -13,99 ± 3,33 [%]

Tabelle 8: Ergebnisse des Global Longitudinal Strain präoperativ, eine Woche und sechs Monate postoperativ in den Subgruppen Aortenstenose, Aorteninsuffizienz und kombiniertes Aortenvitium.

Die Gruppe der KVI Patienten zeigte in diesem Zeitraum eine nichtsignifikante

Zunahme des GLS. Im anschließenden Zeitraum (zwischen einer Woche und sechs

Monaten postoperativ) konnten sowohl in der AI als auch in der AS Gruppe weitere

signifikante Zunahmen des GLS gemessen werden. Die Patienten der KVI Gruppe

zeigten auch in diesem Zeitraum eine nichtsignifikante Zunahme des GLS. Die

Gesamtzunahme der GLS (zwischen präoperativ und sechs Monaten postoperativ)

war in der AS und der KVI Gruppe signifikant (p<0,05), wohingegen sechs Monate

nach Aortenklappenersatz in der Gruppe der AI Patienten keine signifikant vom

präoperativen Wert verbesserte GLS gemessen werden konnte.

-17.5

-15.0

-12.5

-10.0

-7.5



****

** *

1a

1b1c

2a2b

2c3a

3b3c

##

##

Glo

bal L

ongi

tudi

nal S

trai

n [%

]

Abbildung 20: Zeitliche Veränderung des Global Longitudinal Strain, Unterscheidung zwischen den verschiedenen Pathologien des vorliegenden Aortenklappenvitiums. Angegeben sind die Mittelwerte mit der jeweiligen Standardabweichung. * = p < 0,05 versus präoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben ** = p < 0,001 versus präoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben # = p<0,05 versus 1 Woche postoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben ##= p<0,001 versus 1 Woche postoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben

T – Test für unabhängige Stichproben: 1a versus 2a = 0,789 2c versus 3c =0,488 1b versus 2b < 0,001 1a versus 3a =0,386 1c versus 2c < 0,001 1b versus 3b =0,093 2a versus 3a =0,557 1c versus 3c < 0,05 2b versus 3b =0,190

Ergebnisse

37

Der T-Test für unabhängige Stichproben ergab präoperativ keine signifikanten

Unterschiede zwischen den drei Subgruppen. Eine Woche nach Aortenklappenersatz

unterschieden sich lediglich die gemessenen Werte der AS Patienten von denen der

AI Patienten signifikant (p<0,001). Sechs Monate nach der Operation unterschieden

sich die gemessenen Werte des Global Longitudinal Strain zwischen AS Patienten

und beiden anderen Subgruppen signifikant (p<0,001; p<0,05 siehe Abb. 34).

Zwischen AI Patienten und KVI Patienten gab es sechs Monate nach der Operation

keinen signifikanten Unterschied. Im gesamten Zeitraum zwischen präoperativ und

sechs Monaten postoperativ wurden demnach die signifikant (p<0,05) größten GLS

Zuwächse bei den AS Patienten verzeichnet.

Ergebnisse

38

4.1.6 Subjektive Bewertung der myokardialen Kinetik (UKG-Score) Sowohl vor der Operation als auch in den Abständen eine Woche und sechs Monate

nach der Operation wurden die 16 myokardialen Segmente der jeweiligen Patienten

in ihrem Bewegungsausmaß anhand von echokardiographischen B-Mode

Aufnahmen bewertet. Für jeden Patienten wurde jeweils nur der Mittelwert von den

16 myokardialen Segmenten verwendet.


Aortenstenose n= 22 2,05 ± 0,14 1,95 ± 0,17 1,82 ± 0,17

Aorteninsuffizienz n=18 2,09 ± 0,20 2,20 ± 0,30 1,93 ± 0,21

Kombiniertes Vitium n= 13 2,07 ± 0,22 2,01 ± 0,23 1,92 ± 0,24

Tabelle 9: Ergebnisse für die subjektive Bewertung der myokardialen Kinetik präoperativ, eine Woche und sechs Monate postoperativ in den Subgruppen Aortenstenose, Aorteninsuffizienz und kombiniertes Aortenvitium.

In Analogie zu den myokardialen Verformungsparametern konnte eine Woche nach

der Operation auch beim UKG-Score eine signifikante (p<0,05) Verbesserung in der

AS Gruppe und eine signifikante (p<0,05) Verschlechterung in der AI Gruppe

festgestellt werden. Die KVI Patienten zeigten in der ersten postoperativen

Untersuchung noch keinen signifikant veränderten UKG-Score, lediglich ein Trend

hin zu leicht besseren Werten ließ sich erkennen (siehe Tabelle 9 und Abbildung 21).

1.61.71.81.92.02.12.22.32.42.52.6



1a

1b

1c

2a

2b

2c

3a3b

3c**

*

*

* *

###

#Sub

jekt

ive

Kin

etik

-Bew

ertu

ng

Abbildung 21: Zeitliche Veränderung der subjektiven Bewertung der echokardiographischen Aufnahmen, Unterscheidung zwischen den verschiedenen Pathologien des vorliegenden Aortenklappenvitiums. Angegeben sind die Mittelwerte mit der jeweiligen Standardabweichung. * = p < 0,05 versus präoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben ** = p < 0,001 versus präoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben # = p<0,05 versus 1 Woche postoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben ##= p<0,001 versus 1 Woche postoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben

T – Test für unabhängige Stichproben: 1a versus 2a = 0,471 2c versus 3c = 0,894 1b versus 2b < 0,05 1a versus 3a = 0,833 1c versus 2c = 0,056 1b versus 3b =0,393 2a versus 3a = 0,730 1c versus 3c = 0,129 2b versus 3b < 0,05

Ergebnisse

39

Im Zeitraum zwischen den beiden postoperativen Messungen (eine Woche und

sechs Monate) kam es zu weiteren signifikanten (p<0,05) Verbesserungen des UKG-

Scores in der AS und KVI Gruppe und zu einer hochsignifikanten (p<0,001)

Verbesserung des UKG-Scores in der Gruppe der AI Patienten. Im Gesamtzeitraum

(zwischen präoperativ und sechs Monaten postoperativ) zeigten AS Patienten einen

hochsignifikant (p<0,001), AI und KVI Patienten einen signifikant (p<0,05)

verbesserten UKG-Score.

Der T-Test für unabhängige Stichproben ergab sowohl präoperativ als auch sechs

Monate nach der Operation keine signifikanten Unterschiede in der Bewertung der

myokardialen Kinetik zwischen den drei Subgruppen. Eine Woche nach der

Operation gibt es einen signifikanten Unterschied (p<0,05) zwischen AS und AI

Patienten und zwischen AI und KVI Patienten.

Ergebnisse

40

4.1.7 NYHA-Klassifikation Sechs Monate nach der Operation zeigten alle drei Subgruppen hochsignifikant

(p<0,001) im Vergleich zum präoperativen Wert verbesserte NYHA- Klassen.

Pathologie Präoperativ 6 Monate postoperativ

Aortenstenose n=22 2,86 ± 0,56 1,64 ± 0,49

Aorteninsuffizienz n=18 2,89 ± 0,9 1,83 ± 0,62

Kombiniertes Vitium n=13 2,92 ± 0,86 1,69 ± 0,86

Tabelle 10: NYHA Klassifikation präoperativ und sechs Monate postoperativ in den Subgruppen Aortenstenose, Aorteninsuffizienz und kombiniertes Aortenvitium.

Sowohl präoperativ als auch sechs Monate nach der Operation ergaben sich keine

signifikanten Unterschiede in der NYHA-Klassifikation zwischen den drei

Subgruppen. Demnach gab es keinen Unterschied im Ausmaß der NYHA-Klassen

Verbesserung zwischen den drei Subgruppen im Zeitraum zwischen präoperativ und

sechs Monaten postoperativ.

0

1

2

3

4

präoperativ6 Monate postoperativ


**** **

1a

1c

2a

2c

3a

3c

NY

HA

Ein

teilu

ng

Abbildung 22: Zeitliche Veränderung der Einteilung in die jeweilige NYHA-Klasse der klinischen Herzinsuffizienzsymptomatik, Unterscheidung zwischen den verschiedenen Pathologien des vorliegenden Aortenklappenvitiums. Angegeben sind die Mittelwerte mit der jeweiligen Standardabweichung. * = p < 0,05 versus präoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben ** = p < 0,001 versus präoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben

T – Test für unabhängige Stichproben: 1a versus 2a = ns 1c versus 3c = ns 1c versus 2c = ns 2a versus 3a = ns 1a versus 3a = ns 2c versus 3c = ns

Ergebnisse

41

4.1.8 Ejektionsfraktion Ähnlich wie bei den myokardialen Verformungsparametern sowie dem UKG-Score

manifestierte sich der größte Unterschied zwischen den drei Subgruppen auch bei

der Ejektionsfraktion eine Woche nach Aortenklappenersatz. Während AS Patienten

eine Woche postoperativ eine hochsignifikant verbesserte EF vorzuweisen hatten,

kam es in der Gruppe der AI Patienten zu einem hochsignifikanten Abfall (p<0,001).

In der KVI Gruppe konnte eine Woche postoperativ noch kein signifikanter

Unterschied der EF vom präoperativen Wert festgestellt werden.


Aortenstenose n= 22 51 ± 6 [%] 54 ± 4 [%] 57 ± 3 [%]

Aorteninsuffizienz n=18 51 ± 8 [%] 48 ± 8 [%] 54 ± 6 [%]

Kombiniertes Vitium n= 13 49 ± 6 [%] 50 ± 6 [%] 52 ± 6 [%]

Tabelle 11: Ergebnisse der Ejektionsfraktion präoperativ, eine Woche und sechs Monate postoperativ in den Subgruppen Aortenstenose, Aorteninsuffizienz und kombiniertes Aortenvitium.

Zwischen einer Woche und sechs Monaten postoperativ kam es zu hochsignifikanten

(p<0,001) Zunahmen der Ejektionsfraktion in allen drei Subgruppen. Im

Gesamtzeitraum zwischen präoperativ und sechs Monaten postoperativ konnte eine

hochsignifikante (p<0,001) EF Zunahme in der AS Gruppe und signifikante (p<0,05)

Zunahmen der EF in der AI und KVI Gruppe festgestellt werden. Betrachtet man die

Ejektionsfraktionsverbesserung im Gesamtzeitraum so lässt sich ein signifikanter

Unterschied zwischen AS und KVI (p<0,05), aber kein Unterschied zwischen AI und

KVI und zwischen AS und AI Patienten feststellen.

Ergebnisse

42

30

40

50

60



** ****

1a1b

1c

2a

2b

2c

3a 3b3c

* *

##

####

Eje

ktio

nsfr

akti

on [

%]

Abbildung 23: Zeitliche Veränderung der Ejektionsfraktion, Unterscheidung zwischen den verschiedenen Pathologien des vorliegenden Aortenklappenvitiums Angegeben sind die Mittelwerte mit der jeweiligen Standardabweichung. * = p < 0,05 versus präoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben ** = p < 0,001 versus präoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben # = p<0,05 versus 1 Woche postoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben ##= p<0,001 versus 1 Woche postoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben

T – Test für unabhängige Stichproben: 1a versus 2a = ns 2c versus 3c = ns 1b versus 2b < 0,05 1a versus 3a = ns 1c versus 2c = ns 1b versus 3b < 0,05 2a versus 3a = ns 1c versus 3c < 0,05 2b versus 3b = ns

Ergebnisse

43

4.1.9 Linksventrikuläres endsystolisches und enddiastolisches Volumen Präoperativ unterschieden sich sowohl die enddiastolischen Volumina als auch die

endsystolischen Volumina aller drei Vitientypen signifikant (p<0,05) voneinander. Die

AI Patienten hatten jeweils die höchsten und die AS Patienten die niedrigsten

linksventrikulären Volumina vorzuweisen. Der größte Unterschied zwischen den drei

Subgruppen manifestierte sich auch hier schon eine Woche nach

Aortenklappenersatz. Während das ESV in der AS und KVI Gruppe signifikant

abgenommen hatte, zeigten die Patienten der AI Gruppe keine signifikante Änderung

ihres endsystolischen Volumens.

Pathologie Präoperativ

ESV [ml] EDV [ml]

1 Woche postoperativ

ESV [ml] EDV [ml]

6 Monate postoperativ

ESV [ml] EDV [ml]

Aortenstenose n= 22 90 ± 21 184 ± 26 74 ± 14 162 ± 23 67 ± 11 155 ± 20 Aorteninsuffizienz n=18 142 ± 36 287 ± 25 136 ± 28 258 ± 19 106 ± 22 228 ± 22 Kombiniertes Vitium n= 13 116 ± 26 224 ± 30 102 ± 23 201 ± 24 89 ± 20 184 ± 21

Tabelle 12: Ergebnisse für das linksventrikuläre endsystolische und enddiastolische Volumen präoperativ, eine Woche und sechs Monate postoperativ in den Subgruppen Aortenstenose, Aorteninsuffizienz und kombiniertes Aortenvitium.

Das endsystolische Volumen der AS und KVI Patienten nahm von der präoperativen

Messung bis zur ersten postoperativen Messung signifikant ab wohingegen die

Gruppe der AI Patienten in diesem Zeitraum keine signifikante Abnahme des ESV

vorzuweisen hatten. Im Zeitraum zwischen einer Woche postoperativ und der

sechsmonatigen Kontrolle nahm das ESV in allen drei Subgruppen signifikant ab

(p<0,001). Allerdings verzeichneten die AI Patienten in diesem Zeitraum die

signifikant (p<0,05) stärkste Abnahme des ESV (30±18ml, siehe Tab. 13). Im

Zeitraum zwischen präoperativ und 6 Monate nach Aortenklappenersatz gab es bei

AI Patienten eine signifikant (p<0,05) höhere Abnahme des ESV als bei AS

Patienten. Einen signifikanten Unterschied zwischen AS und KVI oder zwischen KVI

und AI Patienten ließ sich nicht feststellen.

Ergebnisse

44

0

50

100

150

200



** **

****

1a1b 1c

2a 2b

2c3a

3b3c

**

##

####

ends

ysto

lisch

es V

olum

en [

ml]

0

50

100

150

200

250

300

350


** **

****

1a1b 1c

2a2b

2c 3a3b

3c**

**

##

##

##

endd

iast

olis

ches

Vol

umen

[m

l]

Abbildung 24: Zeitliche Veränderung des Enddiastolischen und Endsystolischen linksventrikulären Volumens. Angegeben sind die Mittelwerte mit der jeweiligen Standardabweichung. * = p < 0,05 versus präoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben ** = p < 0,001 versus präoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben # = p<0,05 versus 1 Woche postoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben ##= p<0,001 versus 1 Woche postoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben

T – Test für unabhängige Stichproben: Endsystolisches Volumen

1a versus 2a < 0,001 2c versus 3c < 0,05 1b versus 2b < 0,001 1a versus 3a < 0,05 1c versus 2c < 0,001 1b versus 3b < 0,001 2a versus 3a < 0,05 1c versus 3c < 0,001

2b versus 3b < 0,05 T – Test für unabhängige Stichproben: Enddiastolisches Volumen

1a versus 2a < 0,001 2c versus 3c < 0,001 1b versus 2b < 0,001 1a versus 3a < 0,001 1c versus 2c < 0,001 1b versus 3b < 0,001 2a versus 3a < 0,001 1c versus 3c < 0,001

2b versus 3b < 0,001

Das enddiastolische Volumen nahm von der präoperativen bis zur ersten

postoperativen Untersuchung in allen drei Subgruppen signifikant (p<0,001) ab.

Zwischen den drei Subgruppen gab es keinen signifikanten Unterschied im Ausmaß

der EDV Abnahme in diesem Zeitraum. Zwischen einer Woche postoperativ und 6

Monate nach Aortenklappenersatz kam es zu einer weiteren signifikanten (p<0,001)

Ergebnisse

45

Abnahme des EDV in allen drei Subgruppen. In diesem Zeitraum waren die

Abnahmen des EDV bei AI und KVI Patienten signifikant (p<0,001) höher als bei AS

Patienten. Zwischen den beiden Subgruppen AI und KVI hingegen gab es keinen

signifikanten Unterschied.

Die Gesamtabnahme des EDV (von präoperativ nach 6 Monate postoperativ) lag bei

AI Patienten hochsignifikant (p<0,001) über selbiger bei AS Patienten und signifikant

(p<0,05) über dieser bei KVI Patienten. Die Abnahme des EDV im Zeitraum

zwischen präoperativ und der sechsmonatigen postoperativen Untersuchung war bei

KVI Patienten signifikant (p<0,05) größer als bei AS Patienten.

4.1.10 linksventrikulärer endsystolischer meridionaler wall stress (LV-ESMWS)

Auch beim linksventrikulären endsystolischen meridionalen wall stress zeigte sich der

größte Unterschied zwischen den drei Subgruppen schon eine Woche postoperativ.

Während die AS Patienten zu diesem Zeitpunkt eine hochsignifikante (p<0,001), die

KVI Patienten eine signifikante (p<0,05), Abnahme des LV-ESMWS vorzuweisen

hatten, stagnierte dieser in der Gruppe der AI Patienten.

Pathologie Präoperativ

[kdyn/cm²]

1 Woche postoperativ

[kdyn/cm²]

6 Monate postoperativ

[kdyn/cm²]

Aortenstenose n= 22 76 ± 22 50 ± 19 49 ± 17

Aorteninsuffizienz n=18 98 ± 27 96 ± 28 90 ± 24

Kombiniertes Vitium n= 13 82 ± 20 71 ± 19 66 ± 18

Tabelle 13: Ergebnisse für den linksventrikulären endsystolischen meridionalen wall stress (LV-ESMWS) präoperativ, eine Woche und sechs Monate postoperativ. Unterscheidung zwischen den Subgruppen Aortenstenose, Aorteninsuffizienz und kombiniertes Aortenvitium.

Präoperativ lag der durchschnittliche LV-ESMWS bei AI Patienten signifikant

(p<0,05) über dem der AS Patienten. Zwischen den KVI Patienten und beiden

anderen Subgruppen hingegen gab es keinen Unterschied im präoperativen LV-

ESMWS. Eine Woche nach Aortenklappenersatz war der signifikant (p<0,001)

stärkste Abfall des LV-ESMWS bei den AS Patienten zu verzeichnen. Mit

-26±9kdyn/cm² lag dieser hochsignifikant (p<0,001) über dem Abfall des LV-ESMWS

bei AI Patienten (-2±8kdyn/cm²), und signifikant (p<0,05) über dem Abfall des LV-

ESMWS der KVI Patienten (-11 ± 11kdyn/cm). Der Abfall des LV-ESMWS lag bei

den KVI Patienten im gleichen Zeitraum signifikant (p<0,05) über dem der AI

Patienten.

Ergebnisse

46

0

25

50

75

100

125



** **1a

1b 1c

2a 2b2c

3a3b 3c

*

**

#

mer

idio

nale

r w

all s

tres

s [k

dyn/

cm²]

Abbildung 25: Zeitliche Veränderung des LV-ESMWS. Unterscheidung zwischen den verschiedenen Pathologien des vorliegenden Aortenklappenvitiums. Angegeben sind die Mittelwerte mit der jeweiligen Standardabweichung. * = p < 0,05 versus präoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben ** = p < 0,001 versus präoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben # = p<0,05 versus 1 Woche postoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben ##= p<0,001 versus 1 Woche postoperativ, T-Test für gepaarte Stichproben

T – Test für unabhängige Stichproben: 1a versus 2a < 0,05 2c versus 3c <0,05 1b versus 2b < 0,001 1a versus 3a = ns 1c versus 2c < 0,001 1b versus 3b < 0,05 2a versus 3a = ns 1c versus 3c < 0,05 2b versus 3b < 0,05

Im Zeitraum zwischen einer Woche postoperativ und 6 Monate postoperativ kam es

zu keinem weiteren signifikanten Abfall des LV-ESWSM bei den AS und den KVI

Patienten. Lediglich die AI Patienten zeigten in diesem Zeitraum einen signifikanten

(p<0,05) Abfall des LV-ESWSM von 7±12kdyn/cm².

Ergebnisse

47

4.2 Korrelationen

4.2.1 Korrelationen im Gesamtkollektiv Um zu überprüfen, ob die gemessenen Parameter der myokardialen Verformung mit

den herkömmlichen und zum Teil klinisch etablierten Parametern der

linksventrikulären Leistungsfähigkeit wie Ejektionsfraktion, LV-ESMWS und den

linksventrikuläre Volumina (ESV und EDV) korrelierten, wurde jeweils für die

präoperativen sowie postoperativen (1 Woche und sechs Monate)

Messungsergebnisse der Pearson Korrelationskoeffizient berechnet (siehe Tab. 14).

Zwischen der Ejektionsfraktion und den verschiedenen myokardialen

Verformungsparametern wurden jeweils hohe Korrelationen (>0,5) berechnet. Eine

hohe Ejektionsfraktion ging jeweils mit guten myokardialen Verformungsparametern

einher und umgekehrt. Die myokardialen Verformungsparameter korrelierten

ebenfalls mit dem linksventrikulären endsystolischen meridionalen wall stress

(ESMWS) und mit dem endsystolischen linksventrikulären Volumen.

Zusammenfassend korrelierten eine hohe Ejektionsfraktion, ein niedriger

linksventrikulärer wall stress und ein geringeres endsystolisches Volumen mit

besseren Werten der myokardialen Verformung und umgekehrt. Das enddiastolische

linksventrikuläre Volumen korrelierte präoperativ noch nicht signifikant mit den

myokardialen Verformungsparametern, jedoch nach einer Woche und sechs

Monaten postoperativ zeichnete sich eine signifikante Korrelation ab.

präoperativ 1 Woche postoperativ 6 Monate postoperativ RS CS CSR RSR GLS RS CS CSR RSR GLS RS CS CSR RSR GLS

EF 0,7* -0,5* -0,6* 0,5* -0,6* 0,7* -0,5* -0,7* 0,6* -0,7* 0,7* -0,5* -0,6* 0,5* -0,6*

ESMWS -0,6* 0,4* 0,5* -0,4* 0,5* -0,7* 0,7* 0,7* -0,8* 0,7* -0,5* 0,3# 0,4* -0,5* 0,5*

EDV -0,2 0,2 0,2 -0,1 0,2 -0,5* 0,5* 0,6* -0,7* 0,5* -0,3# 0,3# 0,4* -0,4* 0,5*

ESV -0,5* 0,3# 0,3# -0,3# 0,4* -0,7* 0,6* 0,7* -0,8* 0,6* -0,5* 0,5* 0,6* -0,5* 0,6*

Tabelle 14: Korrelation der gemessenen myokardialen Verformungsparameter mit den herkömmlichen Parametern der linksventrikulären Leistungsfähigkeit im Gesamtkollektiv (n=53). Angegeben ist jeweils der Pearson Korrelationskoeffizient. * = Die Korrelation ist auf dem Niveau von 0,01 (2-seitig) signifikant. # = Die Korrelation ist auf dem Niveau von 0,05 (2-seitig) signifikant.

Ergebnisse

48

4.2.1.1 Korrelation zwischen Ejektionsfraktion und Radial Strain Anhand des Radial Strain soll die Korrelation zum klinisch etablierten Parameter der

Herzleistungsfähigkeit der Ejektionsfraktion graphisch veranschaulicht werden.

10 15 20 25 30 3520

30

40

50

60

70

r = 0,71

m = 1,71

p<0,001

Radial Strain [%] präoperativ

Eje

ktio

ns F

rakt

ion

[%]

präo

pera

tiv

10 15 20 25 30 3520

30

40

50

60

70

r = 0,74

m = 1,64

p<0,001

Radial Strain [%] 1 Woche postopEje

ktio

ns F

rakt

ion

[%]

1 W

oche

pos

top

A B

10 15 20 25 30 3520

30

40

50

60

70

r = 0,67

m = 1,19

p<0,001

Radial Strain [%] 6 Monate postopEje

ktio

ns F

rakt

ion

[%]

6 M

onat

e po

stop

Abbildung 26: Korrelation zwischen Ejektionsfraktion und Radial Strain präoperativ (A), eine Woche postoperativ (B) und 6 Monate postoperativ (C). Angezeigt wird jeweils das 95% Konfidenzintervall. Die Abbildung 26 zeigt, dass der Radial Strain als Beispiel eines Parameters der

myokardialen Verformung zu allen drei Messzeitpunkten signifikant und positiv mit

der Ejektionsfraktion korrelierte. Allerdings nahm die Steigung der

Regressionsgraden von präoperativ (A) nach sechs Monate postoperativ (C)

kontinuierlich ab. Die Korrelation der anderen myokardialen Verformungsparameter

mit der Ejektionsfraktion verhielt sich ähnlich (siehe Tabelle 14).

C

Ergebnisse

49

4.2.1.2 Korrelation zwischen der Veränderung des meridional wall stress und der Veränderung des Radial Strain und der Radial Strain Rate

Am Beispiel des Radial Strain und der Radial Strain Rate soll die Korrelation

zwischen der Veränderung eines myokardialen Verformungsparameters mit der

Veränderung eines etablierten Parameters wie LV-ESMWS und Ejektionsfraktion

veranschaulicht werden. Die ausführlichen Korrelationen sind in Tabelle 15 zu finden.

Im Gesamtkollektiv konnte eine negative Korrelation zwischen der Änderung des LV-

ESMWS von präoperativ nach einer Woche postoperativ und der Änderung der RS

(r=-0,57) und der RSR (r=-0,55) im gleichen Zeitraum festgestellt werden. Demnach

war mit einer Abnahme des LV-ESMWS eine Zunahme des RS und des RSR

verbunden und umgekehrt.

-50 -40 -30 -20 -10 10 20

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

1

2

3

4

∆ LV-ESMWS [kdyn/cm²]

∆ R

adia

l Stra

in[%

]

n=53r = -0.57p<0.001y= -0,07x -1,3

-50 -40 -30 -20 -10 10 20

-0.75

-0.50

-0.25

0.25


∆ R

adia

l Stra

in R

ate

[1/s

]

n=53r = -0.55p<0.001y= -0.004x -0.06

Abbildung 27. Korrelation zwischen der Veränderung des linksventrikulären endsystolischen meridionalen wall stress (LV-ESMWS) von präoperativ nach einer Woche postoperativ und der Veränderung des Radial Strain (linke Abbildung) bzw. der Radial Strain Rate (rechte Abbildung) im gleichen Zeitraum. Angezeigt wird jeweils das 95% Konfidenzintervall.

4.2.1.3 Korrelation zwischen der Veränderung der Ejektionsfraktion und der Veränderung des Radial Strain und der Radial Strain Rate

Auch zwischen der Veränderung der Ejektionsfraktion im Zeitraum zwischen

präoperativ und eine Woche postoperativ und der Veränderung des RS und der

RSR in diesem Zeitraum gab es eine signifikante (p<0,001) positive Korrelation.

Demnach ging eine Zunahme der Ejektionsfraktion mit einer Zunahme des RS und

der RSR und eine Abnahme der Ejektionsfraktion mit einer Abnahme beider

Parameter einher.

Ergebnisse

50

-10.0 -7.5 -5.0 -2.5 2.5 5.0 7.5 10.0

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

1

2

3

4

∆ Ejektionsfraktion [%]

∆Rad

ial S

train

[%]

r = 0.77p<0,001

n= 53

y= 0.34x - 0.4

-10.0 -7.5 -5.0 -2.5 2.5 5.0 7.5 10.0

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

-0.0

0.1

0.2

∆ Ejektionsfraktion[%]

∆ R

adia

l Stra

in R

ate

[1/s

]

r = 0.63p<0,001

n= 53

y= 0.016x - 0.03

Abbildung 28: Korrelation zwischen der Veränderung der Ejektionsfraktion von präoperativ nach einer Woche postoperativ und der Veränderung der Radial Strain (linke Abbildung) und der Radial Strain Rate (rechte Abbildung) im gleichen Zeitraum. Angezeigt wird jeweils das 95% Konfidenzintervall

Zwischen der Veränderung der Ejektionsfraktion im Zeitraum zwischen präoperativ

und sechs Monaten nach Aortenklappenersatz und der Veränderung des RS im

gleichen Zeitraum gab es ebenfalls eine signifikante Korrelation (r=0,7; p<0,01). Die

Veränderung der anderen myokardialen Verformungsparameter korrelierten sowohl

im Zeitraum zwischen präoperativ und einer Woche postoperativ als auch zwischen

präoperativ und sechs Monaten postoperativ signifikant mit den Veränderungen der

Ejektionsfraktion (siehe Tab. 15). Ebenfalls korrelierten Veränderungen der

myokardialen Verformungsparameter in beiden Zeiträumen mit Veränderungen des

LV-ESMWS. Bei den linksventrikulären Volumina korrelierte in deutlich mehr Fällen

die Veränderung des ESV mit den veränderten myokardialen

Verformungsparametern. Die Veränderung des EDV korrelierte nur im Zeitraum

zwischen präoperativ und einer Woche postoperativ signifikant mit der Veränderung

des SR und SRR (siehe Tab. 15).

� jeweils für 1 Woche postop - präop � jeweils für 6 Monate postop - präop

�CS �RS �CSR �RSR �GLS �CS �RS �CSR �RSR �GLS

� EF -0,7* 0,8* -0,7* 0,6* -0,8* -0,5* 0,7* -0,6* 0,3# -0,7*

� ESMWS 0,7* -0,6* 0,7* -0,6* 0,7* 0,5* -0,5* 0,4* -0,4* 0,6*

� EDV -0,2 0,3# -0,3 0,3# -0,1 0,03 -0,1 0,2 0,2 -0,03

� ESV 0,4* -0,4* 0,4* -0,3# 0,5* 0,2 -0,4* 0,4* 0,02 0,3#

Tabelle 15: Korrelationen zwischen den Veränderungen der myokardialen Verformungsparameter von präoperativ nach einer Woche postoperativ und von präoperativ nach sechs Monaten postoperativ und der jeweiligen Veränderung der Ejektionsfraktion, dem LV-ESMWS und dem enddiastolischen und endsystolischen linksventrikulären Volumen. * = Die Korrelation ist auf dem Niveau von 0,01 (2-seitig) signifikant. # = Die Korrelation ist auf dem Niveau von 0,05 (2-seitig) signifikant.

Ergebnisse

51

4.2.2 Korrelationen innerhalb der Subgruppen AS, AI und KVI Auch innerhalb der drei Subgruppen AS, AI und KVI gab es, ähnlich wie im

Gesamtkollektiv (siehe Kap. 4.2.1), signifikante Korrelationen zwischen der

Ejektionsfraktion als etablierter Parameter der linksventrikulären Funktion und den

myokardialen Verformungsparametern (siehe Anhang Tab. 22-24). Mit zunehmender

Ejektionsfraktion nahm in allen drei Subgruppen auch die myokardiale Verformung

zu. Im Folgenden sind nur einige Korrelationen aufgeführt. Stellvertretend für die

myokardialen Verformungsparameter sind in Kap. 4.2.2.1 zunächst die Korrelationen

der RS-Veränderungen mit den Ejektionsfratkionsveränderungen innerhalb der drei

Subgruppe AS, AI und KVI dargestellt. Im folgenden Kapitel 4.2.2.2 sind dann die

Korrelationen zwischen der RS- und RSR-Veränderung mit der jeweiligen LV-

ESMWS Veränderung in der AS Gruppe aufgeführt. In diesem Fall wurden nur die

Korrelationen zwischen den Veränderungen im ersten postoperativen Zeitraum

ausgewählt, da in diesem Zeitraum der stärkste LV-ESMWS Abfall stattfand. Die

ausführlichen Korrelationen zwischen allen Parametern sind im Anhang zu finden

(Tab. 22-27).

Ergebnisse

52

4.2.2.1 Korrelationen zwischen der Veränderung der Ejektionsfraktion und

der Veränderung der myokardialen Verformungsparameter. Ähnlich wie im Gesamtkollektiv (Abb. 29 D) lässt sich auch innerhalb der Subgruppen

AS (Abb. 29 A) und AI (Abb. 29 B) eine Korrelation zwischen der Änderung der

Ejektionsfraktion und der Änderung des Radial Strain von präoperativ nach einer

Woche postoperativ erkennen. Das bedeutet, mit einer Zunahme bzw. Abnahme der

Ejektionsfraktion im Zeitraum zwischen unmittelbar vor Aortenklappenersatz und

einer Woche nach Aortenklappenersatz ging eine proportionale Zunahme bzw.

Abnahme des Radial Strain einher.

-5.0 -2.5 0.0 2.5 5.0 7.5 10.0

0.5

1.0

1.5

2.0


∆ R

adia

l Stra

in [%

]

r = 0.72p<0.001

n= 22

y= 0.091x + 0.75

-10.0 -7.5 -5.0 -2.5 2.5

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

1

2


∆ R

adia

l Stra

in[%

]

r = 0.58p<0.05

n= 18

y= 0.39x - 0.73

A B

-3 -2 -1 1 2 3 4 5 6 7

-2

-1

1

2


∆ R

adia

l Stra

in[%

]

r = 0.45p=0.13

n= 13

y= 0.114x - 0.07

-10.0 -7.5 -5.0 -2.5 2.5 5.0 7.5 10.0

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

1

2

3

4


∆ R

adia

l Stra

in [%

]

r = 0.77p<0,001

n= 53

y= 0.34x - 0.4

C D Abbildung 29: Korrelation zwischen der Veränderung der Ejektionsfraktion von präoperativ nach einer Woche postoperativ (� Ejektionsfraktion) und der Veränderung des Radial Strain in der AS Gruppe (A), der AI Gruppe (B), der KVI Gruppe (C) und dem Gesamtkollektiv (D). Angezeigt wird jeweils das 95% Konfidenzintervall

Ergebnisse

53

Die Korrelation ist bei AS Patienten hochsignifikant (r=0,72; p<0,001), bei AI

Patienten signifikant (r=0,58; p<0,05) und bei KVI Patienten nicht signifikant (r=0,45;

p=0,13). CS, CSR und RSR zeigten innerhalb der drei Subgruppen in ihrer

Veränderung von präoperativ zu einer Woche postoperativ keine signifikante

Korrelation mit der jeweilig veränderten Ejektionsfraktion. Lediglich ein Trend hin zu

Verbesserungen bzw. Verschlechterungen der jeweiligen Verformungsparameter bei

Verbesserungen bzw. Verschlechterungen der Ejektionsfraktion ließ sich erkennen.

Die Veränderung des Global Strain korrelierte negativ mit der Veränderung der

Ejektionsfraktion in der AS Gruppe (r=-0,59; p<0,01) und in der Gruppe der KVI

Patienten (r=-0,78; p<0,01). Dies bedeutet, dass eine Zunahme bzw. Abnahme der

Ejektionsfraktion zwischen präoperativ und einer Woche postoperativ mit einer

umgekehrt proportionalen Zu- bzw. Abnahme des GLS im gleichen Zeitraum

einherging. In der AI Gruppe gab es in diesem Zeitraum keine signifikante Korrelation

zwischen der GLS und der EF Veränderung. Im Zeitraum zwischen präoperativ und

sechs Monaten nach Aortenklappenersatz gab es ähnliche, allerdings meist deutlich

signifikantere Korrelationen zwischen der Veränderung der Ejektionsfraktion und den

Veränderungen der jeweiligen Verformungsparameter in allen drei Subgruppen

(siehe Tab. 25-27).

Ergebnisse

54

4.2.2.2 Korrelation zwischen der Veränderung des LV-ESMWS und den Veränderungen des Radial Strain und der Radial Strain Rate

Zwischen der Änderung des RS und des RSR von präoperativ nach einer Woche

postoperativ gab es eine signifikant negative Korrelation im Gesamtkollektiv und bei

den AS Patienten (Abb. 30). Bei den KVI Patienten zeigte sich keine signifikante

Korrelation (�RS vs � LV-ESMWS: r=-0,49, p=0,09 und �RSR vs � LV-ESMWS:

r=-0,36, p=0,21). In der Gruppe der AI Patienten kam es ebenfalls zu keiner

signifikanten Korrelation (r= 0,38; p=0,12), (siehe auch Tab. 25-27).

-50 -40 -30 -20 -100.00

0.25

0.50

0.75

1.00

1.25

1.50

1.75

2.00

2.25


∆ R

adia

l Stra

in [%

]

r = -0.66p<0.001

n= 22

m= -0.028

-50 -40 -30 -20 -100.000

0.025

0.050

0.075

0.100

0.125

0.150

0.175

∆ R

adia

l Stra

in R

ate

[1/s

]


n=22r = 0.61p<0.01y= -0.002x -0.022

A B Abbildung 30: Korrelation zwischen der Veränderung des Radial Strain (A) bzw. Radial Strain Rate (B) von präoperativ nach einer Woche postoperativ und der Veränderung des LV-ESMWS im gleichen Zeitraum bei AS Patienten. Angezeigt wird jeweils das 95% Konfidenzintervall

Insgesamt lässt sich somit feststellen, dass im Gesamtkollektiv und in der Gruppe

der AS Patienten eine signifikante negative Korrelation zwischen der Veränderung

des LV-ESMWS und des RS bzw. RSR gab. Das bedeutet, dass eine Abnahme des

linksventrikulären ESMWS mit einer Zunahme des RS und RSR im Gesamtkollektiv

und in der Gruppe der AS Patienten einherging. Im Kollektiv der AI und KVI

Patienten hingegen ließ sich keine signifikante Korrelation zwischen der

Veränderung des LV-ESMWS und den myokardialen Verformungsparameter

feststellen. Eine signifikante Korrelation zwischen der Veränderung des LV-ESMWS

und den jeweiligen Veränderungen des CS und CSR ließ sich in keiner der drei

Subgruppen feststellen. Lediglich der Trend hin zu stärkeren CS und CSR

Verbesserungen bei höheren LV-ESMWS Abnahmen ließ sich bei AS und KVI

Patienten beobachten. Die Veränderung des GLS korrelierte signifikant mit der

Ergebnisse

55

Veränderung des LV-ESMWS zwischen präoperativ und einer Woche postoperativ in

der AS Gruppe (r=0,47; p<0,05) und der KVI Gruppe (r= 0,57; p<0,05). In der

Gruppe der AI Patienten gab es diesbezüglich keine Korrelation (r=0,08). Die

Veränderungen des LV-ESMWS von präoperativ nach 6 Monate postoperativ zeigten

in den drei Subgruppen ähnliche Korrelationen mit den jeweiligen Veränderungen der

myokardialen Verformungsparameter, wie die jeweiligen eine Woche nach der

Operation gemessenen Veränderungen (siehe Tab. 25-27 ).

Ergebnisse

56

4.3. Unterscheidung zwischen Patienten mit präoperativer Ejektionsfraktion von < 50% von Patienten mit präoperativer Ejektionsfraktion �50%

In bisherigen Studien wurde vielfach gezeigt, dass Patienten mit geringer

präoperativer Ejektionsfraktion ein signifikant anderes postoperatives Ergebnis

haben, als Patienten mit präoperativ nahezu normaler Ejektionsfraktion (Carabello et

al. 1980; Rediker et al. 1987; Robiolio et al. 1995; Connolly et al. 1997; Connolly et

al. 2000). Um zu überprüfen, ob sich diese postoperativen Unterschiede auch in den

erhobenen myokardialen Verformungsparametern widerspiegeln, wurde das

Gesamtkollektiv in zwei Gruppen geteilt. Die Gruppe nEF besteht aus 27 Patienten

(12 AS, 7AI und 8KVI Patienten) mit einer präoperativen Ejektionsfraktion von <50%.

Die Gruppe hEF besteht aus 26 Patienten (10 AS, 11 AI und 5 KVI Patienten) mit

einer präoperativen Ejektionsfraktion von �50%.

CS [%]

RS [%]

CSR [1/s]

RSR [1/s]

GLS [%]

EF [%]

nEF n=27 -14,5±1,7 21,4±2,7** -1,24±0,12* 1,26±0,11* -12,3±2,2* 46±5**

hEF n=26 -15,2±1,5 24,3±2,1** -1,32±0,06* 1,31±0,07* -13,8±1,7* 56±4**

EDV [ml]

ESV [ml]

ESMWS [kdyn/cm²]

NYHA UKG

nEF n=27 236±53 130±38** 99±23** 3,3±0,56** 2,13±0,17*

hEF n=26 220±50 97±23** 70±17** 2,4±0,64** 2,01±0,17* Tabelle 16: Präoperative Messungsergebnisse im Gesamtkollektiv (n=53). Unterscheidung zwischen Patienten mit präoperativer Ejektionsfraktion <50% (nEF) und � 50%( hEF). * = signifikanter Unterschied zur jeweils anderen Gruppe von p<0,05 , T-Test für unabhängige Stichproben ** = signifikanter Unterschied zur jeweils anderen Gruppe von p<0,001 , T-Test für unabhängige Stichproben

Die hEF Gruppe hatte in nahezu allen präoperativ erhobenen Parametern signifikant

bessere Ergebnisse als die nEF Gruppe (siehe Tab. 16). Innerhalb der Subgruppen

AS, AI und KVI zeigte sich ebenfalls ein Trend hin zu besseren Werten der

myokardialen Verformung in der hEF Gruppe. Ein signifikanter Unterschied zeigte

sich in allen drei Gruppen allerdings nur beim Radial Strain (siehe Anhang Tab. 28-

Tab. 30).

Ergebnisse

57

ddddddd �CS [%]

�RS [%]

�CSR [1/s]

�RSR [1/s]

�GLS [%]

�EF [%]

nEF n=27 -2,2±1,4* 2,1±1,4* -0,14±0,09* 0,11±0,07 -2,2±1,6* 7±3**

hEF n=26 -1,4±0,7* 0,8±1,1* -0,08±0,05* 0,09±0,05 -0,7±1,4* 1±3**

�EDV [ml]

�ESV [ml]

�ESMWS [kdyn/cm²]

�NYHA �UKG

nEF n=27 -46±26 -38±19** -23±14* -1,6±0,64** -0,27±0,15*

hEF n=26 -37±20 -18±10** -13±12* -0,73±0,6** -0,11±0,16* Tabelle 17: Veränderungen der verschiedenen erhobenen Parameter von präoperativ nach sechs Monaten postoperativ. Unterscheidung zwischen Patienten mit präoperativer EF <50% (nEF) von Patienten mit präoperativer EF �50% (hEF). * = signifikanter Unterschied zur jeweils anderen Gruppe von p<0,05 , T-Test für unabhängige Stichproben ** = signifikanter Unterschied zur jeweils anderen Gruppe von p<0,001 , T-Test für unabhängige Stichproben

Im Gesamtkollektiv und der AS Subgruppe waren jedoch die Veränderungen der

myokardialen Verformungsparameter von präoperativ nach 6 Monate postoperativ in

fast allen Fällen (Ausnahme SRR) bei der nEF Gruppe signifikant größer als in der

hEF Gruppe (siehe Tab. 17 und Tab. 31-33). Ein Trend hin zu stärkeren

Verbesserungen der myokardialen Verformungsparameter von präoperativ nach

sechs Monate postoperativ in der nEF Gruppe zeigte sich auch bei AI und KVI

Patienten.

Insgesamt ließ sich also in der nEF Gruppe eine stärkere Verbesserung der

myokardialen Kinetik von präoperativ nach 6 Monate postoperativ beobachten als in

der hEF Gruppe. Auch die Verbesserung der Ejektionsfraktion, der NYHA Klasse

und der subjektiv bewerteten myokardialen Kinetik war in der nEF Gruppe signifikant

(p<0,05) höher als in der hEF Gruppe (nEF: NYHA -1,6±0,6; UKG-Score -0,27±0,15;

hEF: NYHA -0,7±0,6; UKG-Score -0,11±0,16). Dies lässt sich allerdings dadurch

erklären, dass die Patienten der hEF Gruppe präoperativ signifikant bessere

Ausgangswerte hatten als die Patienten der nEF Gruppe. Der LV-ESMWS und das

ESV nahmen zwischen präoperativ und sechs Monaten postoperativ in der nEF

Gruppe ebenfalls signifikant stärker ab als in der hEF Gruppe. (Unterscheidung

zwischen AS, AI und KVI bezüglich nEF und hEF: siehe Anhang Tab. 28 – Tab. 33)

Ergebnisse

58

4.4. Unterscheidung der präoperativen Messungen zwischen Patienten mit einer Ejektionsfraktionsverbesserung zwischen präoperativ und sechs Monaten postoperativ von � 4% von Patienten mit einer Ejektionsfraktions-verbesserung von > 4% im gleichen Zeitraum.

Es stellte sich die Frage: Kann anhand der präoperativen Strain Parameter die

Verbesserung der Ejektionsfraktion und somit das postoperative outcome

vorausgesagt werden? Hierzu wurde das Gesamtkollektiv der Patienten in zwei

Subgruppen gemäß der Ejektionsfraktionsverbesserung geteilt. Gruppe n�EF

bestand aus 27 Patienten mit einer EF Verbesserung zwischen der prä- und zweiten

postoperativen Messung (6 Monate) von � 4% (durchschnittliche EF Verbesserung

von 0,85%); in dieser Gruppe waren 8 AS, 13 AI und 6 KVI Patienten enthalten.

Gruppe h�EF setzte sich aus 26 Patienten (14 AS, 5 AI und 7 KVI Patienten) mit

einer EF Verbesserung > 4% zusammen (durchschnittliche EF Verbesserung von

7,5%).

ddddddd CS [%]

RS [%]

CSR [1/s]

RSR [1/s]

GLS [%]

EF [%]

n�EF n=27 -15,1±1,6 23,9±2,7* -1,30±0,09 1,30±0,08 -13,4±2,4 54±6**

h�EF n=26 -14,6±1,5 21,8±2,6* -1,26±0,10 1,26±0,11 -12,6±1,8 47±5**

EDV [ml]

ESV [ml]

ESMWS [kdyn/cm²]

NYHA UKG

n�EFn=27 233±48 107±28 76±21* 2,56±0,8* 2,03±0,19

h�EFn=26 224±57 121±41 94±25* 3,23±0,51* 2,12±0,16 Tabelle 18: Präoperative Messungsergebnisse im Gesamtkollektiv (n=53). Unterscheidung zwischen Patienten mit einer Verbesserung der Ejektionsfraktion von präoperativ nach sechs Monate postoperativ von � 4% (Gruppe n�EF) von Patienten mit einer Verbesserung ihrer Ejektionsfraktion von >4% (Gruppe h�EF). * = signifikanter Unterschied zur jeweils anderen Gruppe von p<0,05 , T-Test für unabhängige Stichproben ** = signifikanter Unterschied zur jeweils anderen Gruppe von p<0,001 , T-Test für unabhängige Stichproben

AS CS [%]

RS [%]

CSR [1/s]

RSR [1/s]

GLS [%]

EF [%]

n�EF n=8 -15,2±1,3 24,1±1,4* -1,31±0,04 1,32±0,05 -14,2±0,9* 56±4**

h�EF n=14 -14,7±0,8 21,9±2,0* -1,27±0,08 1,28±0,07 -12,7±1,4* 48±4**

EDV [ml]

ESV [ml]

ESMWS [kdyn/cm²]

NYHA UKG

n�EFn=8 182±23 79±9* 59±13* 2,5±0,54* 1,93±0,08**

h�EFn=14 185±28 97±23* 85±120* 3,1±0,48* 2,13±0,11**

Tabelle 19: Präoperative Messungsergebnisse bei Aortenstenose Patienten (n=22). Unterscheidung zwischen Patienten mit einer Verbesserung der Ejektionsfraktion von präoperativ nach sechs Monate postoperativ von � 4% (Gruppe n�EF) von Patienten mit einer Verbesserung ihrer Ejektionsfraktion von >4% (Gruppe h�EF).

* = signifikanter Unterschied zur jeweils anderen Gruppe von p<0,05 , T-Test für unabhängige Stichproben ** = signifikanter Unterschied zur jeweils anderen Gruppe von p<0,001 , T-Test für unabhängige Stichproben

Ergebnisse

59

AI CS [%]

RS [%]

CSR [1/s]

RSR [1/s]

GLS [%]

EF [%]

n�EF n=13 -15,1±1,2 24,3±2,5* -1,32±0,07* 1,29±0,07 -13,7±1,6* 55±5*

h�EF n=5 -14,1±2,4 20,1±4,3* -1,19±0,17* 1,28±0,23 -11,5±1,8* 42±8*

EDV [ml]

ESV [ml]

ESMWS [kdyn/cm²]

NYHA UKG

n�EFn=13 275±15** 125±19** 85±17** 2,5±0,78* 2,07±0,18

h�EFn=5 316±20** 185±34** 130±19** 3,8±0,45* 2,15±0,26 Tabelle 20: Präoperative Messungsergebnisse bei Aorteninsuffizienz Patienten (n=18). Unterscheidung zwischen Patienten mit einer Verbesserung der Ejektionsfraktion von präoperativ nach sechs Monate postoperativ von � 4% (Gruppe n�EF) von Patienten mit einer Verbesserung ihrer Ejektionsfraktion von >4% (Gruppe h�EF). * = signifikanter Unterschied zur jeweils anderen Gruppe von p<0,05 , T-Test für unabhängige Stichproben ** = signifikanter Unterschied zur jeweils anderen Gruppe von p<0,001 , T-Test für unabhängige Stichproben

KVI CS [%]

RS [%]

CSR [1/s]

RSR [1/s]

GLS [%]

EF [%]

n�EF n=6 -14,8±2,8 22,8±4,3 -1,25±0,16 1,28±0,11 -11,8±4,2 49±9

h�EF n=7 -14,6±2,1 22,6±2,0 -1,27±0,04 1,22±0,05 -13,2±2,2 48±2

EDV [ml]

ESV [ml]

ESMWS [kdyn/cm²]

NYHA UKG

n�EFn=6 208±31 107±33 77±27 2,67±1,2 2,06±0,28

h�EFn=7 236±24 124±17 86±10 3,14±0,4 2,07±0,17 Tabelle 21: Präoperative Messungsergebnisse bei Patienten mit kombinierten Aortenvitium (n=13). Unterscheidung zwischen Patienten mit einer Verbesserung der Ejektionsfraktion von präoperativ nach sechs Monate postoperativ von � 4% (Gruppe n�EF) von Patienten mit einer Verbesserung ihrer Ejektionsfraktion von >4% (Gruppe h�EF). * = signifikanter Unterschied zur jeweils anderen Gruppe von p<0,05 , T-Test für unabhängige Stichproben ** = signifikanter Unterschied zur jeweils anderen Gruppe von p<0,001 , T-Test für unabhängige Stichproben

Einen signifikanten Unterschied zwischen beiden Subgruppen gab es in der Gruppe

der myokardialen Verformungsparameter lediglich beim Radial Strain. Der RS lag

präoperativ in der n�EF Gruppe signifikant (p<0,05) über dem der h�EF Gruppe. Bei

den anderen myokardialen Verformungsparametern zeichnete sich ein Trend hin zu

nichtsignifikant besseren präoperativen Werten in der n�EF Gruppe ab. In der n�EF

Gruppe gab es präoperativ ebenfalls eine hochsignifikant (p<0,001) bessere

Ejektionsfraktion und eine signifikant (p<0,05) bessere NYHA Klasse als in der h�EF

Gruppe. Innerhalb der Subgruppen AS und AI gab es mehr signifikante Unterschiede

zwischen den myokardialen Verformungsparametern der n�EF und h�EF Gruppen.

Bei AS Patienten zeigten sich signifikant bessere Werte der myokardialen

Verformung in der n�EF Gruppe beim RS und auch beim GLS. In der Gruppe der AI

Patienten zeigten sich präoperativ signifikant bessere RS, CSR und GLS Werte als in

Ergebnisse

60

der n�EF Gruppe. Bei den KVI Patienten zeigten sich keine signifikanten

präoperativen Unterschiede zwischen den n�EF und h�EF Gruppen bezüglich der

myokardialen Verformungsparameter (siehe Tab. 17 - 20).

Diskussion

61

5. Diskussion: In verschiedenen Arbeiten konnte die Gewebe-Doppler basierte Strain und Strain

Rate-Messung bereits als Methode zur genauen Messung der myokardialen

Kontraktilität beschrieben werden (Edvardsen et al. 2002; Edvardsen et al. 2002;

Greenberg et al. 2002; Pellerin et al. 2003). In dieser Arbeit wurde eine erst kürzlich

beschriebene, auf zweidimensionaler Echokardiographie basierende Bildanalyse-

Technik angewendet, welche die Bewegungen von Gewebsmarkierungen innerhalb

einer Bildsequenz verfolgen kann (Leitman et al. 2004; Langeland et al. 2005). Diese

Technik beruht auf der Tatsache, dass die geometrische Verschiebung einer

Gewebsmarkierung der lokalen Gewebsbewegung entspricht. Die relative räumliche

Bewegung zwischen zwei Punkten während des Herzzyklus entspricht dem

myokardialen Strain. Bei Patienten ohne Klappenvitien erlaubt diese Technik eine

zuverlässige Analyse der regionalen linksventrikulären Funktion, welche auf der

Messung von zirkumferentialen und radialen myokardialen Strain und Strain Rate

basiert (Becker et al. 2005). Im Gegensatz zu vorausgehenden Doppler-Studien,

welche myokardiale Strain und Strain Rate aufgrund von Geschwindigkeitsgradienten

zwischen zwei Punkten im Raum berechneten, bezieht sich diese neuartige Methode

zur Messung der myokardialen Verformungsparameter auf verschiedene

Bewegungsdistanzen zwischen zwei räumlichen Punkten und die jeweiligen

Zeiträume, in denen diese Distanzen zurückgelegt werden. Diese 2D-Strain–Tissue-

Tracking-Messungen sind im Gegensatz zu den bisherigen Methoden zur Messung

der myokardialen Verformungsparameter winkelunabhängig (Urheim et al. 2000).

Als wichtigstes Ergebnis dieser Studie lässt sich zusammenfassen, dass es bei

Patienten mit Aortenklappenstenose und Aortenklappeninsuffizienz schon kurz (1

Woche) nach dem operativen Aortenklappenersatz zu signifikanten Änderungen der

myokardialen Verformungsparameter kommt. Dies deutet auf eine Abhängigkeit der

myokardialen Verformungsparameter von der myokardialen Hämodynamik, also der

Beziehung zur linksventrikulären Vor- und Nachlast hin. Der operative

Aortenklappenersatz führte bei Aortenstenose Patienten zu einer Verminderung der

linksventrikulären Nachlast und einem Anstieg der myokardialen

Verformungsparameter. Der Aortenklappenersatz bei Aorteninsuffizienz Patienten

führte vorwiegend zu einer Reduktion der linksventrikulären Vorlast und einem Abfall

der myokardialen Verformungsparameter. Eine Abnahme der linksventrikulären

Diskussion

62

Vorlast führte zu einem Abfall und eine Abnahme der linksventrikulären Nachlast

führte zu einem Anstieg der myokardialen Verformungsparameter. Im Falle des

kombinierten Aortenklappenvitiums stagnierten die myokardialen

Verformungsparameter kurz nach dem Aortenklappenersatz, da es zu signifikanten

postoperativen Abnahmen von Vor- und Nachlast und gekommen war. Zwischen

einer Woche und sechs Monaten nach Aortenklappenersatz kam es zu signifikanten

Zunahmen der myokardialen Verformungsparmeter in allen drei Subgruppen (AS, AI

und KVI); dies könnte auf eine Verbesserung der myokardialen Kontraktilität

hinweisen. Ebenfalls als wichtiges Ergebnis anzusehen ist die stets ähnliche

Veränderung von myokardialen Verformungsparametern und etablierten Parametern

der linksventrikulären Herzleistung wie Ejektionsfraktion und UKG-Score. Abnahmen

der myokardialen Verformung gingen in allen drei Subgruppen mit einer Abnahme

der Ejektionsfraktion und einer Verschlechterung des UKG-Scores einher und

umgekehrt. Die myokardialen Verformungsparameter korrelierten zu allen drei

Messungszeitpunkten sowohl in ihren Absolutwerten als auch in ihren

Veränderungen signifikant mit der Ejektionsfraktion, als etablierter Parameter der

linksventrikulären Funktion.

5.1 Aortenstenose, Aorteninsuffizienz und kombiniertes Aortenvitium Die linksventrikuläre Funktion nach Aortenklappenersatz ist von einer komplexen

Interaktion zwischen einer Vielzahl von Faktoren abhängig. Unter diesen sind die

myokardiale Kontraktilität, die linksventrikuläre Vor- und Nachlast, die

linksventrikuläre Architektur und der Grad der irreversiblen interstitiellen Fibrose als

wichtigste zu nennen. Aufgrund der ausgeprägten Abhängigkeit von der

linksventrikulären Druck- und/oder Volumen Belastung kann die Ejektionsfraktion die

linksventrikuläre Herzleistung nicht exakt widerspiegeln. So könnte die

Ejektionsfraktion bei vorliegender AS aufgrund einer Nachlasterhöhung beeinträchtigt

sein, obwohl die muskuläre LV-Funktion nahezu normal wäre. Oder aber die

Ejektionsfraktion könnte bei vorliegender AI aufgrund eines hohen linksventrikulären

Volumens normal sein, obwohl die linksventrikuläre Kontraktilität beeinträchtigt wäre.

Der operative Aortenklappenersatz führt bei vorliegender AS zu einer erheblichen

Reduktion der linksventrikulären Nachlast mit einer nachfolgenden Verbesserung der

EF und einer Verkleinerung der linksventrikulären Volumina (Sutton et al. 1987;

Orsinelli et al. 1993; Villari et al. 1995; Lund et al. 1997; Kuhl et al. 2002; Lamb et al.

Diskussion

63

2002; Bauer et al. 2004). Die bei Aortenstenose-Patienten postoperativ reduzierte

linksventrikuläre Nachlast spiegelt sich in einem signifikanten postoperativen Abfall

des LV-ESMWS wieder (Sutton et al. 1987). Bei vorliegender AI hingegen führt der

operative Aortenklappenersatz zunächst zu einer verminderten linksventrikulären

Volumenbelastung mit einer nachfolgenden Verminderung der Ejektionsfraktion

(Hardy et al. 1980; Boucher et al. 1981). Sutton und seine Mitarbeiter konnten bereits

zeigen, dass der Abfall des linksventrikulären wall stress im Falle einer AI keine so

große Rolle zu spielen scheint (Sutton et al. 1987). Dies konnte auch in der

vorliegenden Studie bestätigt werden (siehe Abb. 25).

5.1.1 Veränderungen der myokardialen Verformungsparameter Die myokardialen Verformungsparameter zeigten unmittelbar nach operativem

Aortenklappenersatz (1 Woche) signifikante Veränderungen bei Aortenstenose und

Aorteninsuffizienz Patienten. Da es im Regelfall Wochen bis Monate dauert, bis sich

das Myokard von der pathologischem präoperativen Belastung erholt hat, konnte

man zu diesem Zeitpunkt, unmittelbar postoperativ, nicht annehmen, dass sich die

myokardiale Kontraktilität signifikant geändert haben könnte. Daher reflektierten die

Veränderungen der myokardialen Verformungsparameter zu diesem Zeitpunkt die

veränderten linksventrikulären Belastungsbedingungen. Bei Aortenstenose Patienten

führte die verminderte linksventrikuläre Druckbelastung nach Aortenklappenersatz zu

einem Anstieg der myokardialen Verformungsparameter. Im Gegensatz dazu führte

die verminderte linksventrikuläre Volumenbelastung in der Gruppe der

Aorteninsuffizienz Patienten zu einem Abfall der myokardialen

Verformungsparameter. In der Gruppe der KVI Patienten führte der

Aortenklappenersatz zu einer unmittelbaren Verminderung von linksventrikulärer

Druck- und Volumenbelastung, daher kam es in dieser Gruppe zu keiner

signifikanten Änderung der myokardialen Verformungsparameter im Zeitraum

zwischen vor und eine Woche nach Aortenklappenersatz (siehe Kapitel 4.2). Die

Veränderungen der myokardialen Verformungsparameter korrelierten mit den

Veränderungen der linksventrikulären Ejektionsfraktion. Aufgrund dieser Feststellung

kann man behaupten, dass die myokardialen Verformungsparameter nicht nur die

myokardiale Kontraktilität widerspiegeln, sondern durch dieselben Variablen

beeinflusst werden wie die Ejektionsfraktion. Als beeinflussende Variablen sind vor

allem die linksventrikuläre Vor- und Nachlast und die myokardiale Kontraktilität zu

Diskussion

64

nennen. Die Veränderungen der myokardialen Verformungsparameter unmittelbar

nach operativem Aortenklappenersatz sind von der Veränderung der Beziehung

zwischen Hillscher-Kraft und muskulärer Verkürzungsgeschwindigkeit abhängig (Hill

1938). Diese durch experimentale Studien bekannte Beziehung zeigt bei einem

Anstieg der muskulären Verkürzungsgeschwindigkeit einen Abfall der

Kontraktionskraft und umgekehrt (siehe Abb. 31). Die Anwendung dieser Kraft-

geschwindigkeits-Beziehung erklärt bei Aortenstenose Patienten nach operativem

Aortenklappenersatz die Korrelation zwischen der Verminderung des

linksventrikulären wall stress (LV-ESMWS) und dem Anstieg der Radial Strain Rate.

Bei Aorteninsuffizienz Patienten führt der operative Aortenklappenersatz unmittelbar

zu einer signifikanten Verminderung der linksventrikulären Volumenbelastung und im

Gegensatz zu den Aortenstenose Patienten zu keiner signifikanten Abnahme der

linksventrikulären Nachlast. Die verminderte linksventrikuläre Vorlast führt zu einer

Abnahme der initialen Muskeldehnungslänge und nach dem Frank-Starling

Mechanismus zu eine Abnahme der linksventrikulären Kontraktionskraft (Asnes et al.

2006), welche vermutlich auch mit einer Abnahme der linksventrikulären

Verformungsgeschwindigkeit einhergeht. Eine verminderte linksventrikuläre

Volumenbelastung bei Aorteninsuffizienz Patienten führt demnach zunächst zu einer

Abnahme der myokardialen Verformungsparameter.

Abbildung 31: Kraft-Geschwindigkeitskurve (a) und Muskelleistungskurve (b) im Vergleich (Ehlenz et al. 1998)

Allerdings ist zu beachten, dass zur Bestimmung der initialen Muskeldehnung bzw.

der linksventrikulären Vorlast eine Messung des linksventrikulären enddiastolischen

wall stress notwendig ist. Dieser konnte aufgrund der fehlenden enddiastolischen

Drücke postoperativ nicht berechnet werden. Daher konnte die Veränderung des

Diskussion

65

enddiastolischen wall stress, als Parameter der veränderten Vorlast, nicht bestimmt

werden.

Im Zeitraum zwischen einer Woche und sechs Monaten postoperativ kam es zu

signifikanten Zunahmen der linksventrikulären Verformungsparameter in allen drei

Aortenvitien Gruppen. Im gleichen Zeitraum konnte keine signifikante Änderung der

linksventrikulären Belastung (Gemessen als LV-ESMWS) in der AS und KVI Gruppe

beobachtet werden. Demnach können die veränderten Verformungsparameter der

AS und KVI Patienten in diesem Zeitraum als echte Verbesserungen der

myokardialen Kontraktilität gewertet werden. Bei AI Patienten kam es zwischen einer

Woche und sechs Monaten postoperativ zu einer geringen aber signifikanten

Abnahme des LV-ESMWS und somit der Nachlast, die Veränderung der Vorlast in

diesem Zeitraum konnte aufgrund der fehlenden enddiastolischen linksventrikulären

Drücke nicht bestimmt werden. Somit ist nicht zu klären ob die Verbesserung der

myokardialen Verformungsparameter und der Ejektionsfraktion in der Gruppe der AI

Patienten in diesem Zeitraum auf eine verbesserte myokardiale Kontraktilität

zurückzuführen ist. Da sich in verschiedenen Studien gezeigt hatte (Hardy et al.

1980; Boucher et al. 1981), dass eine Abnahme der Vorlast zu einer Abnahme der

Ejektionsfraktion führt, kann hier vermutet werden, dass es bei einer Zunahme der

Ejektionsfraktion im Zeitraum zwischen einer Woche und sechs Monaten

postoperativ zu keiner relevanten Abnahme der Vorlast gekommen ist. Auch die

Abnahme des LV-ESMWS und somit der Nachlast kann nicht als alleinige Ursache

für die starke EF Zunahme zwischen einer Woche und sechs Monaten postoperativ

in der AI Gruppe herangezogen werden. Dies wird deutlich, wenn man die EF

Zunahme der AI Gruppe im Zeitraum zwischen einer Woche und sechs Monaten

postoperativ von 7±5% und die gleichzeitige LV-ESMWS Abnahme von 7±12

kdyn/cm² mit den Zahlen der AS Gruppe im Zeitraum von präoperativ nach einer

Woche postoperativ vergleicht. Die AS Gruppe erreichte in diesem Zeitraum eine

durchschnittliche absolute EF Verbesserung von 3±3%, welche auf die Abnahme der

LV-Nachlast und somit des LV-ESMWS von 26±9 kdyn/cm² zurückgeführt wurde. In

diesem Vergleich erscheint die starke EF Zunahme der AI Gruppe im Zeitraum

zwischen einer Woche und sechs Monaten postoperativ überproportional zur LV-

ESMWS Abnahme und kann nur durch eine Zunahme der myokardialen

Diskussion

66

Kontraktilität, welche sich in den Zunahmen der myokardialen Verformungsparameter

widerspiegelt, erklärt werden.

Zusammenfassend kann man sagen, dass die mit Hilfe des 2D-Strain-Tissue-

Tracking-Systems bestimmten myokardialen Verformungsparameter die gleiche

Abhängigkeit von linksventrikulärer Druck oder Volumenbelastung zeigen wie die

Ejektionsfraktion. Dabei führt eine Nachlastverminderung zu einem Anstieg und eine

Vorlastverminderung zu einem Abfall von Ejektionsfraktion und myokardialen

Verformungsparametern.

5.1.2 Veränderung des UKG-Scores und der NYHA Einteilung In allen drei Subgruppen (AS, AI und KVI) konnten sechs Monate nach der Operation

hochsignifikante Verbesserungen der NYHA-Klassifikation festgestellt werden (siehe

Kap. 4.1.7). Die Verbesserung der NYHA-Klasse nach einem operativen

Aortenklappenersatz ist vielfach in der Literatur beschrieben. Bei vorliegender

Aortenklappenstenose konnte vor allem bei reduzierter LV Funktion eine signifikante

Verbesserung der NYHA-Klasse nachgewiesen werden (Smith et al. 1978; Carabello

et al. 1980; Connolly et al. 1997; Connolly et al. 2000). Bei Patienten mit vorliegender

Aortenklappeninsuffizienz konnte ebenfalls eine signifikante Verbesserung der

NYHA-Klasse nach einem operativen Aortenklappenersatz nachgewiesen werden

(Toussaint et al. 1981). Auch bei Patienten mit einem kombinierten

Aortenklappenvitium konnte in Analogie zu dieser Studie eine signifikante

postoperative Verbesserung der NYHA-Klasse nachgewiesen werden (Rao et al.

1999).

Der postoperative UKG-Score zeigte eine der Ejektionsfraktion und den

myokardialen Verformungsparametern ähnliche postoperative Entwicklung.

Zunahmen der Ejektionsfraktion und der myokardialen Verformungsparameter

gingen in allen drei Subgruppen mit Verbesserungen des UKG-Scores einher und

umgekehrt. In der AS Gruppe kam es unmittelbar postoperativ zu einer signifikanten

Verbesserung des UKG-Scores wohingegen die AI Gruppe zu diesem Zeitpunkt eine

signifikante Verschlechterung dieses Scores vorzuweisen hatte. In der KVI Gruppe

kam es zwischen präoperativ und einer Woche postoperativ zu keiner signifikanten

Änderung des UKG-Scores. Der UKG-Score spiegelte die subjektiv bewertete

myokardiale Kinetik wieder. Diese reagierte postoperativ, in Analogie zur objektiv

Diskussion

67

gemessenen myokardialen Kinetik (Strain und Strain Rate), auf eine Verminderung

der linksventrikulären Druckbelastung mit einer Verbesserung und auf eine

Verminderung der linksventrikulären Volumenbelastung mit einer Verschlechterung.

5.1.3 Veränderung der Ejektionsfraktion und der linksventrikulären Volumina Die Ejektionsfraktion verhielt sich in ähnlicher Weise wie die myokardialen

Verformungsparameter, wobei Zunahmen der myokardialen Verformung mit

Zunahmen der Ejektionsfraktion korrelierten und Abnahmen der myokardialen

Verformung mit Abnahmen der Ejektionsfraktion.

Eine signifikante Zunahme der linksventrikulären Ejektionsfraktion konnte in der

Gruppe der AS Patienten schon eine Woche nach der Operation nachgewiesen

werden, wohingegen die Gruppe der KVI Patienten in diesem Zeitraum keine

signifikante Änderung der Ejektionsfraktion vorweisen konnten und bei den AI

Patienten sogar eine signifikante Verschlechterung der Ejektionsfraktion gemessen

werden konnte. Sechs Monate nach der Operation konnten alle drei Subgruppen

signifikante Ejektionsfraktionsverbesserungen vorweisen. Diese Ergebnisse stehen in

Analogie mit verschiedenen Studien, welche nach einem operativen

Aortenklappenersatz bei Patienten mit vorliegender Aortenklappenstenose eine

signifikante Abnahme der linksventrikulären Nachlast und eine anschließende

Zunahme der linksventrikulären Ejektionsfraktion im Zeitraum zwischen einem und

sechs Monaten postoperativ nachweisen konnten (Sutton et al. 1987; Robiolio et al.

1995; Zussa et al. 1999; Sandstede et al. 2000; Gelsomino et al. 2001; Rajappan et

al. 2002). Bauer und ihre Mitarbeiter konnten sogar schon 24 Stunden nach

Aortenklappenersatz eine signifikante Zunahme der Ejektionsfraktion in einem

Kollektiv von 8 Aortenklappenstenose Patienten feststellen (Bauer et al. 2004). Die

signifikante Abnahme der Ejektionsfraktion unmittelbar nach Aortenklappenersatz bei

Aorteninsuffizienz Patienten konnte ebenfalls bestätigt werden. Hardy et al. fanden

eine signifikante Abnahme der Ejektionsfraktion bei Patienten mit isolierter AI im

Abstand von 12,3 Tagen nach Aortenklappenersatz (Hardy et al. 1980). Boucher et

al. konnten eine Abnahme der Ejektionsfraktion unmittelbar nach Aorten- oder

Mitralklappenersatz in einem aus 30 Patienten bestehenden Kollektiv mit erhöhter

linksventrikulärer Volumenbelastung feststellen (Boucher et al. 1981). Bei Patienten

mit vorliegender Aorteninsuffizienz und reduzierter LV- Funktion konnte eine

signifikante Zunahme der Ejektionsfraktion zwischen präoperativ und sechs Monaten

Diskussion

68

postoperativ in verschiedenen Arbeiten nachgewiesen werden (Bonow et al. 1984;

Bonow et al. 1988). In einer Studie von Rao et al. konnte bei Patienten mit

kombinierten Aortenklappenvitien schon ein Monat nach Aortenklappenersatz eine

signifikante Zunahme der Ejektionsfraktion von 45±14% auf 56±14% nachgewiesen

werden (Rao et al. 1999).

Das enddiastolische Volumen war in allen drei Subgruppen sowohl eine Woche als

auch sechs Monate postoperativ signifikant niedriger als präoperativ. Das

endsystolische Volumen verringerte sich eine Woche postoperativ signifikant in der

AS und KVI Gruppe und nichtsignifikant in der AI Gruppe. Sechs Monate

postoperativ wurden in allen drei Subgruppen signifikant niedrigere endsystolische

Volumina als präoperativ und eine Woche postoperativ gemessen (siehe Kap.

4.2.1.9). Die Ergebnisse der Aortenstenose Gruppe stehen in Analogie mit der Studie

von Sutton et al., welcher sechs Wochen nach operativem Aortenklappenersatz

einen signifikanten Abfall des enddiastolischen und endsystolischen

linksventrikulären Volumens bei Aortenstenose Patienten feststellen konnte (Sutton

et al. 1987). Rao und seine Mitarbeiter zeigten einen Monat nach

Aortenklappenersatz einen signifikanten Abfall von linksventrikulärem EDV und ESV

bei Patienten mit reduzierter LV Funktion und Aortenstenose und bei Patienten mit

kombiniertem Aortenklappenvitium (Rao et al. 1999). In der Gruppe der

Aorteninsuffizienz Patienten konnte die schon erwähnte Studie von Sutton et al.

sechs Wochen nach der Operation keinen signifikanten Abfall der linksventrikulären

Volumina feststellen (Sutton et al. 1987). Im Gegensatz dazu konnten Carroll et al.

schon 0,3 Monate postoperativ einen signifikanten Abfall des enddiastolischen

Volumens bei AI Patienten feststellen (Carroll et al. 1983). Auch 8 und 27 Monate

nach operativem Aortenklappenersatz konnten Toussaint und seine Mitarbeiter bei

Aorteninsuffizienz Patienten eine signifikante Abnahme von EDV und ESV feststellen

(Toussaint et al. 1981). Diese unterschiedlich beschriebenen postoperativen

Verläufe des enddiastolischen Volumen bei Aorteninsuffizienz Patienten könnte

durch eine unterschiedliche in den Studien enthaltene Anzahl von Patienten mit

schon präoperativ irreversibler LV- Dysfunktion bedingt sein.

Zusammenfassend lässt sich also nach Aortenklappenersatz bei AI Patienten eine

unmittelbare Abnahme der Vorlast feststellen, welche zunächst zu einer

Diskussion

69

Verminderung der Ejektionsfraktion führt(Hardy et al. 1980; Boucher et al. 1981). Bei

AS Patienten kommt es hingegen unmittelbar postoperativ zu einer Verminderung

der LV-Nachlast, was zu einer Zunahme der Ejektionsfraktion führt (Sutton et al.

1987; Harpole et al. 1996). In der Gruppe der KVI Patienten gleichen sich die

Abnahmen von Vor- und Nachlast bezüglich der Ejektionsfraktion aus, so dass diese

unverändert bleibt.

5.1.4 Veränderung des LV-ESMWS Eine Woche postoperativ konnten signifikante Abnahmen des linksventrikulären

endsystolischen meridionalen wall stress (LV-ESMWS) in den Gruppen der AS und

KVI Patienten festgestellt werden. Die Patienten der AI Gruppe zeigten eine Woche

postoperativ noch keine signifikante Änderung des LV-ESMWS. Zwischen einer

Woche und sechs Monaten postoperativ kam es nur in der AI Gruppe zu einer

signifikanten aber geringfügigen Abnahme des LV-ESMWS. Eine unmittelbare

postoperative Abnahme der LV-ESMWS bei AS Patienten konnte in einer klinischen

Studie gezeigt werden und ist durch eine sofortige postoperative Abnahme des

linksventrikulären endsystolischen Drucks bei zunächst noch konstanter

linksventrikulärer Wandstärke zurückzuführen (Sutton et al. 1987). Die Studie von

Sutton et al. zeigt auch, dass es unmittelbar nach Aortenklappenersatz keine

signifikante Abnahme des LV-ESMWS bei AI Patienten gab (Sutton et al. 1987).

Präoperativ lag der LV-ESMWS bei AI Patienten signifikant höher als in der Gruppe

der AS Patienten, was durch die höhere Muskelmasse und somit auch Wandstärke

der konzentrisch hypertrophierten linken Ventrikel der AS Patienten zu erklären ist.

Durch die postoperativ noch vorhandene linksventrikuläre Wandverdickung und eine

plötzlich durch den Aortenklappenersatz induzierte Abnahme der linksventrikulären

Druckbelastung kommt es unmittelbar postoperativ zur signifikanten Abnahme des

LV-ESMWS bei AS Patienten. In der Gruppe der AI Patienten kam es zu keiner so

ausgeprägten postoperativen Abnahme der linksventrikulären Druckbelastung. Auch

die linksventrikuläre Wandverdickung ist bei AI Patienten nicht so ausgeprägt wie bei

AS Patienten, daher kommt es unmittelbar postoperativ auch zu keiner signifikanten

Abnahme des LV-ESMWS in der Gruppe der AI Patienten. Zwischen einer Woche

und sechs Monaten postoperativ stagnierte der LV-ESMWS nahezu in der AS und

KVI Gruppe aufgrund einer proportionalen Abnahme von linksventrikulärer

Muskelmasse und linksventrikulärem Volumen. In der AI Gruppe kam es zu einem

geringfügigen aber signifikanten Abfall des LV-ESMWS im Zeitraum zwischen einer

Diskussion

70

Woche und sechs Monaten postoperativ. Dies könnte dadurch zu erklären sein, dass

die linksventrikuläre Wandstärke in einem geringeren Maße abgenommen hatte, als

das linksventrikuläre Volumen. Lamb et al. konnten zeigen, dass bei Aortenstenose

Patienten 9±3 Monate nach Aortenklappenersatz der linksventrikuläre

enddiastolische Volumenindex und der linksventrikuläre Massenindex gleichsam

abgefallen waren, wohingegen bei AI Patienten der linksventrikuläre enddiastolische

Volumenindex stärker abgefallen war als der linksventrikuläre Massenindex (Lamb et

al. 2002). Dieses im Zeitraum zwischen vor und neun Monate nach

Aortenklappenersatz beobachtete konzentrische Remodelling des linken Ventrikels

bei AI Patienten korreliert mit der beobachteten signifikanten Verminderung des LV-

ESMWS zwischen einer Woche und sechs Monaten postoperativ in der AI Gruppe.

Die durch Lamb et al. 2002 beobachtete gleichsame Abnahme von LVEDVI und

LVMI in der AS Gruppe korreliert ebenfalls mit der in der vorliegenden Studie

beobachteten Stagnation des LV-ESMWS in der AS Gruppe. Patienten der KVI

Gruppe zeigten ähnlich der AS Gruppe schon eine Woche postoperativ eine

signifikante Abnahme des LV-ESMWS; dies könnte durch den Einfluss der Stenose

des kombinierten Aortenvitiums bedingt sein.

Diskussion

71

5.2 Korrelationen

5.2.1 Korrelationen im Gesamtkollektiv Die Korrelation zwischen den myokardialen Verformungsparametern und der

Ejektionsfraktion (Tabelle 14) zeigen einen Zusammenhang zwischen dem klinisch

etablierten Parameter der linksventrikulären Herzleistung und den, mit Hilfe der

neuartigen 2D-Strain-Echokardiographischen Methode, bestimmten

linksventrikulären myokardialen Verformungsparametern. Diese Korrelation könnte

als ein Beleg für die Validität der zweidimensionalen Tissue-Tracking-Methode zur

Bestimmung der myokardialen Verformung gewertet werden.

5.2.2 Korrelationen in den Subgruppen AS, AI und KVI Ähnlich wie im Gesamtkolletiv gab es auch bei den Subgruppen AS, AI und KVI

signifikante Korrelationen zwischen der Ejektionsfraktion und den myokardialen

Verformungsparametern zu allen drei Messungszeitpunkten (siehe Tab. 22-24).

Diese Korrelation unterstreicht die Validität der mit Hilfe der Tissue Tracking-Strain-

Echokardiographie gemessenen myokardialen Verformungs-parameter und lässt

einen Zusammenhang zwischen der Ejektionsfraktion als etablierter Parameter der

linksventrikulären Herzleistung und den myokardialen Verformungsparametern

vermuten. Desweiteren zeigen die Korrelationen innerhalb der Subgruppen, dass mit

Hilfe der Tissue-Tracking-Strain-Echokardiographie eine valide Messung der

linksventrikulären Funktion nach einem Aortenklappenersatz bei AI, AS und KVI

Patienten möglich ist. In der Gruppe der AS Patienten korrelierte die Abnahme des

LV-ESMWS im Zeitraum zwischen präoperativ und einer Woche postoperativ mit der

Zunahme der Verformungsparameter im gleichen Zeitraum. Demnach scheint eine

Zunahme der myokardialen Kontraktilität bei AS Patienten unmittelbar nach der

Operation vor allem auf der durch den Aortenklappenersatz verminderten Nachlast

zurückzuführen sein. Die Korrelation zwischen der Abnahme des linksventrikulären

endsystolischen meridionalen wall stress bei AS Patienten und der Zunahme der

Radial Strain Rate kann, durch die Hillsche Kraft-Geschwindigkeitsbeziehung erklärt

werden (siehe Kap. 5.1.1.). Bei den AI Patienten hingegen gab es keine Korrelation

zwischen den Veränderungen von LV-ESMWS und den Veränderungen der

myokardialen Verformungsparameter (siehe Tab.26). Sutton et al. konnte bereits

zeigen das der veränderte myokardiale wallstress bei AI Patienten keine so große

Rolle zu spielen scheint (Sutton et al. 1987).

Diskussion

72

5.3 Unterscheidung zwischen Patienten mit präoperativer Ejektionsfraktion von <50% von Patienten mit präoperativer Ejektionsfraktion �50%.

Eine Vielzahl von klinischen Studien zeigt, dass Patienten mit präoperativ reduzierter

linksventrikulärer Funktion eine stärkere Verbesserung ihrer Ejektionsfraktion

erwarten können als Patienten mit präoperativ normaler bzw. nur gering reduzierter

Ejektionsfraktion (Carabello et al. 1980; Rediker et al. 1987; Robiolio et al. 1995;

Connolly et al. 1997; Connolly et al. 2000). Diese Beziehung lässt sich auch mittels

der myokardialen Verformungsparameter CS, RS, RSR, CSR und GLS an drei

verschiedenen Patientenkollektiven nachweisen. Dies ist ein weiterer Beleg für die

Validität des neuartigen Meßsystems. Patienten mit niedriger präoperativer

Ejektionsfraktion zeigen signifikant stärkere Verbesserungen der myokardialen

Verformungsparameter als Patienten mit präoperativ höherer Ejektionsfraktion.

Dieser Zusammenhang könnte durch den größeren Abstand zu einem „Normal-Wert“

der Ejektionsfraktion und der myokardialen Verformung bei Patienten mit präoperativ

niedrigerer Ejektionsfraktion zurückzuführen sein.

Diskussion

73

5.4 Unterscheidung der präoperativen Messungen zwischen Patienten mit einer Ejektionsfraktionsverbesserung zwischen präoperativ und sechs Monate postoperativ von � 4% von Patienten mit einer Ejektionsfraktionsverbesserung von > 4% im gleichen Zeitraum.

Zusammenfassend kristallisiert sich ein Trend heraus, dass Patienten mit präoperativ

schlechteren myokardialen Verformungsparametern, schlechterer NYHA Klasse und

schlechterer Ejektionsfraktion eine stärkere Verbesserung ihrer Ejektionsfraktion von

einer Aortenklappenersatz Operation erwarten können als Patienten mit präoperativ

besseren myokardialen Verformungsparametern, besserer NYHA-Klasse und

höherer Ejektionsfraktion. Dies scheint allerdings daran zu liegen, dass Patienten mit

präoperativ besserer Ejektionsfraktion bzw. NYHA Klasse oder besseren

myokardialen Verformungsparametern schon näher am jeweiligen “Normalwert“ sind.

Verschiedene Studien zeigen das Patienten mit präoperativ schlechter NYHA Klasse

und/oder niedriger Ejektionsfraktion eine höhere perioperative Mortalität haben als

Patienten mit präoperativ besserer NYHA-Klasse und/oder Ejektionsfraktion

(Carabello et al. 1986; Carabello et al. 1987; Connolly et al. 1997; Chaliki et al. 2002;

Sharma et al. 2004). Ob dies auch für Patienten mit präoperativ niedrigeren

myokardialen Verformungsparametern zutrifft muss noch untersucht werden. Die

myokardialen Verformungsparameter scheinen in ähnlicher Weise wie die

Ejektionsfraktion und die NYHA Klasse für die aus der Operation resultierende

Funktionsverbesserung, gemessen in der Ejektionsfraktionsverbesserung, prädiktiv

zu sein und eignen sich demnach um die myokardiale Funktion und deren

postoperativen Verlauf zutreffend zu beschreiben.

Zusammenfassung

74

6. Zusammenfassung Die Messungen myokardialer Verformungsparameter wie radialer, zirkumferentialer

und globaler Strain und Strain Rate sind zuverlässige Mittel zur Bestimmung der

lokalen linksventrikulären Funktion. In dieser Studie wurde eine erst kürzlich

beschriebene Methode zur offline Analyse dieser lokalen myokardialen

Verformungsparameter mit Hilfe der zweidimensionalen Echokardiographie

verwendet. Diese neuartige Bildanalyse-Modalität erkennt Markierungen innerhalb

des Myokards, folgt diesen während der echokardiographischen Bildsequenz im

Herzzyklus und berechnet anhand ihrer Bewegungen und

Bewegungsgeschwindigkeiten den regionalen myokardialen Strain und die Strain

Rate.

In dieser Studie sollte die Abhängigkeit der regionalen myokardialen

Verformungsparameter von der linksventrikulären Belastungssituation und

Hämodynamik untersucht werden. Hierzu wurden 53 Patienten mit unterschiedlichen

Aortenklappenvitien sowohl vor operativem Aortenklappenersatz als auch eine

Woche und sechs Monate nach der Operation echokardiographisch untersucht.

Anhand der echokardiographischen Untersuchungen wurden die regionale

linksventrikuläre radiale und zirkumferentiale Verformung und

Verformungsgeschwindigkeit berechnet.

Der Aortenklappenersatz führte bei Aortenstenose (AS) Patienten eine Woche

postoperativ zu einem signifikanten Abfall der linksventrikulären Nachlast. Dies führte

zu einem signifikanten Anstieg der regionalen myokardialen Verformungsparameter

(CS, RS, RSR, CSR, GLS). Bei Aorteninsuffizienz (AI) Patienten hingegen führte der

operative Aortenklappenersatz zu einem Abfall der linksventrikulären Vorlast und

eine Woche postoperativ reduzierten linksventrikulären Verformungsparametern. Die

Patienten mit kombiniertem Aortenvitium (KVI) zeigten eine Woche postoperativ

keine signifikante Änderung der regionalen myokardialen Verformung. Dies könnte

durch einen gleichzeitigen Abfall von linksventrikulärer Vor- und Nachlast erklärt

werden.

Die Verminderung des linksventrikulären meridionalen wall stress zwischen

präoperativ und einer Woche postoperativ korrelierte nur in der AS Gruppe mit der

Verminderung der Radial Strain Rate und ist durch die Hillsche Kraft-

Geschwindigkeits-Relation erklärbar, welche besagt, dass eine Abnahme der

Zusammenfassung

75

muskulären Kontraktionskraft zu einer Zunahme der Kontraktionsgeschwindigkeit

führt. Bei AI Patienten hingegen führt vermutlich die Abnahme der linksventrikulären

Vorlast über eine verminderte muskuläre Vordehnung nach dem Frank-Starling

Mechanismus zu einer verminderten linksventrikulären Kontraktionskraft und einer

Abnahme der myokardialen Verformungsparameter. Die Effekte von sowohl

verminderter Vorlast als auch verminderter Nachlast gleichen sich bei KVI Patienten

aus.

Im Zeitraum zwischen einer Woche und sechs Monaten kam es zu signifikanten

Anstiegen der myokardialen Verformungsparameter bei allen drei Aortenpathologie-

Subgruppen. Da es in diesem Zeitraum vermutlich zu keiner signifikanten Änderung

der myokardialen Belastungssituation gekommen war, ist die Verbesserung der

Verformungsparameter in diesem Zeitraum nur durch eine Verbesserung der

myokardialen Kontraktilität erklärbar.

Die myokardialen Verformungsparameter zeigten eine signifikante Korrelation mit der

Ejektionsfraktion. Dies könnte ein Beleg für die Validität des neuartigen Mess-

Systems zur Messung der linksventrikulären Funktion nach operativem

Aortenklappenersatz sein.

In weiteren Subgruppenbildungen stellte sich heraus, dass Patienten mit präoperativ

reduzierter Ejektionsfraktion signifikant stärkere Verbesserungen der

Ejektionsfraktion und der myokardialen Verformungsparameter zeigten als Patienten

mit präoperativ nahezu normaler Ejektionsfraktion. Desweiteren zeigte sich, dass

Patienten die eine signifikant höhere Ejektionsfraktionsverbesserung zwischen

präoperativ und sechs Monaten postoperativ erreichten, präoperativ signifikant

niedrigere myokardiale Verformungsparameter und eine niedrigere Ejektionsfraktion

vorzuweisen hatten als Patienten welche eine niedrigere Ejektionsfraktions-

verbesserung innerhalb dieses Zeitraumes vorzuweisen hatten. Diese Beziehung

lässt sich vermutlich dadurch erklären, dass Patienten mit präoperativ reduzierter

Ejektionsfraktion einen größeren Abstand zu einem „Normalwert“ hatten und somit

eine stärkere Möglichkeit zur Ejektionsfraktionsverbesserung vorlag als bei Patienten

mit präoperativ normaler Ejektionsfraktion.

Limitationen

76

7. Limitationen Die Berechnungen des postoperativen LV-ESMWS basierte auf geschätzten

linksventrikulären endsystolischen Drücken. Eine präzise Messung der

postoperativen endsystolischen linksventrikulären Drücke war nicht möglich. Zur

Beurteilung der Bedeutung des operativen Aortenklappenersatzes bei

Aorteninsuffizienz Patienten hätte die Berechnung des linksventrikulären

enddiastolischen wall stress besser die Änderung der linksventrikulären Vorlast

beschrieben als die Berechung des endsystolischen linksventrikulären wall stress.

Allerdings waren die Messungen der enddiastolischen linksventrikulären Drücke

postoperativ nicht möglich. Der Aortenklappenersatz bei Aorteninsuffizienz Patienten

wurde als Modell einer Verminderung der linksventrikulären Vorlast benutzt, obwohl

der operative Aortenklappenersatz bei Aorteninsuffizienz auch zu einer Veränderung

der linksventrikulären Nachlast führt. Allerdings überwiegt die Verminderung der

linksventrikulären Vorlast.

Die myokardialen Verformungsparameter wurden nur zweimal nach dem operativen

Aortenklappenersatz gemessen, mit der spätesten Messung sechs Monate nach der

Operation. Demnach kann keine Aussage über den genauen Zeitpunkt der

myokardialen Kontraktilitätsverbesserung innerhalb der ersten sechs Monate und

eine eventuelle weitere nach sechs Monaten folgende Verbesserung getroffen

werden.

Literaturverzeichnis

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Anhang

85

9. Anhang

AS präoperativ 1 Woche postoperativ 6 Monate postoperativ RS CS CSR RSR GLS RS CS CSR RSR GLS RS CS CSR RSR GLS EF 0,7* -0,4 0,5# 0,6* -0,7* 0,6* -0,2 -0,2 0,3 -0,3 0,6* -0,2 -0,3 0,4 -0,4# ESMWS -0,8* 0,5# 0,5# -0,8* 0,7* -0,8* 0,5# 0,4 -0,7* 0,3 -0,8* 0,5# 0,4 -0,6* 0,4 EDV -0,4 0,2 0,3 -0,4 0,7* -0,3 0,2 0,3 -0,2 0,2 -0,3 0,1 0,3 -0,1 0,2 ESV -0,7* 0,4 0,5# -0,6* 0,4 -0,6* 0,3 0,4 -0,4 0,4 -0,6* 0,2 0,4# -0,3 0,4# Tabelle 22: Korrelation der gemessenen myokardialen Verformungsparameter mit den herkömlichen Parametern der linksventrikulären Leistungsfähigkeit in der Gruppe der AS Patienten (n=22). Angegeben ist jeweils der Pearson Korrelationskoeffizient

* = Die Korrelation ist auf dem Niveau von 0,01 (2-seitig) siginfikant. # = Die Korrelation ist auf dem Niveau von 0,05 (2-seitig) signifikant.

AI präoperativ 1 Woche postoperativ 6 Monate postoperativ RS CS CSR RSR GLS RS CS CSR RSR GLS RS CS CSR RSR GLS EF 0,7* -0,6# -0,6* 0,3 -0,6* 0,8* -0,5# -0,7* 0,7* -0,7* 0,6* -0,5# -0,5# 0,4 -0,5# ESMWS -0,6# 0,3 0,5# -0,2 0,5# 0,8* 0,6* 0,6* 0,7* -0,7* -0,4 0,02 0,07 -0,2 0,4 EDV -0,5# 0,2 0,4 0,03 0,4 -0,1 -0,03 0,2 -0,1 -0,04 -0,3 0,3 0,3 -0,2 0,2 ESV -0,7* 0,5# 0,6# -0,2 0,6# -0,7* 0,5 0,6* -0,6* 0,5# -0,5# 0,4 0,5# -0,4 0,5 Tabelle 23: Korrelation der gemessenen myokardialen Verformungsparameter mit den herkömlichen Parametern der linksventrikulären Leistungsfähigkeit in der Gruppe der AI Patienten (n=18). Angegeben ist jeweils der Pearson Korrelationskoeffizient. * = Die Korrelation ist auf dem Niveau von 0,01 (2-seitig) siginfikant. # = Die Korrelation ist auf dem Niveau von 0,05 (2-seitig) signifikant.

KVI präoperativ 1 Woche postoperativ 6 Monate postoperativ RS CS CSR RSR GLS RS CS CSR RSR GLS RS CS CSR RSR GLS EF 0,8* 0,6* -0,8* 0,7* -0,7* 0,6# -0,3 -0,7* 0,5 -0,7# 0,8* -0,5 -0,8* 0,7# -0,8* ESMWS -0,8* 0,6# 0,8* -0,7# 0,6# -0,6# 0,5 0,7* -0,7* 0,7* -0,5 0,3 0,5 -0,7* 0,5 EDV -0,5 0,2 0,3 -0,5 0,1 -0,5 0,001 0,3 -0,3 0,2 -0,4 0,1 0,4 -0,4 0,2 ESV -0,7* 0,4 0,6# -0,7# 0,4 -0,6# 0,2 0,6# -0,5 0,5 -0,7# 0,4 0,7# -0,6# 0,6# Tabelle 24: Korrelation der gemessenen myokardialen Verformungsparameter mit den herkömlichen Parametern der linksventrikulären Leistungsfähigkeit in der Gruppe der KVI Patienten (n=13). Angegeben ist jeweils der Pearson Korrelationskoeffizient. * = Die Korrelation ist auf dem Niveau von 0,01 (2-seitig) siginfikant. # = Die Korrelation ist auf dem Niveau von 0,05 (2-seitig) signifikant.

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AS � jeweils für 1 Woche postop - präop � jeweils für 6 Monate postop - präop �CS �RS �CSR �RSR �GLS �CS �RS �CSR �RSR �GLS

� EF -0,3 0,7* -0,4 0,4 -0,6* -0,4 0,7* -0,6* 0,4 -0,7* � ESMWS 0,3 -0,7* 0,3 -0,6* -0,5# 0,3 -0,7* 0,5# 0,4# 0,5# � EDV 0,03 -0,03 0,1 -0,1 0,1 -0,1 0,1 0,03 -0,2 0,2 � ESV 0,2 -0,6* 0,3 -0,4 0,5# 0,1 -0,3 0,3 -0,4# 0,6* Tabelle 25: Korrelationen zwischen den Veränderungen der myokardialen Verformungsparameter von präoperativ nach einer Woche postoperativ und von präoperativ nach sechs Monate Postoperativ und der jeweiligen Veränderung der Ejektionsfraktion, der NYHA Klasse, dem LV-ESMWS, dem enddiastolischen und endsystolischen linksventrikulären Volumen und der subjektiv bewerteten myokardialen Kinetik in der Gruppe der AS Patienten (n=22).


AI � jeweils für 1 Woche postop - präop � jeweils für 6 Monate postop - präop �CS �RS �CSR �RSR �GLS �CS �RS �CSR �RSR �GLS

� EF -0,4 0,6# -0,2 0,3 0,01 -0,5# 0,7* -0,6* 0,1 -0,6* � ESMWS -0,1 0,4 -0,01 0,2 0,01 0,1 -0,01 0,2 0,4 -0,02 � EDV -0,5 0,4 -0,4 0,3 -0,1 0,6# -0,8* 0,7* 0,05 0,7* � ESV -0,2 0,04 -0,2 0,1 -0,2 0,5# -0,7* 0,7* -0,06 0,7* Tabelle 26: Korrelationen zwischen den Veränderungen der myokardialen Verformungsparameter von präoperativ nach einer Woche postoperativ und von präoperativ nach sechs Monate Postoperativ und der jeweiligen Veränderung der Ejektionsfraktion, der NYHA Klasse, dem LV-ESMWS, dem enddiastolischen und endsystolischen linksventrikulären Volumen und der subjektiv bewerteten myokardialen Kinetik in der Gruppe der AI Patienten (n=18).


KVI � jeweils für 1 Woche postop - präop � jeweils für 6 Monate postop - präop �CS �RS �CSR �RSR �GLS �CS �RS �CSR �RSR �GLS

� EF -0,4 0,4 -0,02 -0,2 -0,8* -0,6# 0,7* -0,6# 0,1 -0,8* � ESMWS 0,2 -0,5 0,5 -0,4 0,6# 0,3 -0,3 0,08 0,2 0,5 � EDV 0,6# -0,5 0,3 -0,3 0,4 0,7# -0,7* 0,4 -0,1 0,5 � ESV 0,6# -0,6# 0,3 -0,3 0,7# 0,6# -0,8* 0,5 -0,1 0,6# Tabelle 27: Korrelationen zwischen den Veränderungen der myokardialen Verformungsparameter von präoperativ nach einer Woche postoperativ und von präoperativ nach sechs Monate Postoperativ und der jeweiligen Veränderung der Ejektionsfraktion, der NYHA Klasse, dem LV-ESMWS, dem enddiastolischen und endsystolischen linksventrikulären Volumen und der subjektiv bewerteten myokardialen Kinetik in der Gruppe der KVI Patienten (n=13).


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AS CS [%]

RS [%]

CSR [1/s]

RSR [1/s]

GLS [%]

EF [%]

nEF n=12 -14,7±0,9 21,7±2,1* -1,26±0,08 1,27±0,07* -12,6±1,5* 47±3**

hEF n=10 -15,1±1,2 23,9±1,2* -1,31±0,05 1,33±0,05* -14,1±0,8* 56±4**

EDV [ml]

ESV [ml]

ESMWS [kdyn/cm²]

NYHA UKG

nEF n=12 190±26 101±20* 89±18** 3,1±0,5* 2,13±0,12*

hEF n=10 176±25 77±9* 59±13** 2,6±0,5* 1,97±0,18* Tabelle 28: Präoperative Messungsergebnisse der Aortenstenose Patienten (n=22). Unterscheidung zwischen Patienten mit präoperativer Ejektionsfraktion <50% (nEF) und � 50%(hEF). * = signifikanter Unterschied zur jeweil anderen Gruppe von p<0,05 , T-Test für unabhäängige Stichproben ** = signifikanter Unterschied zur jeweils anderen Gruppe von p<0,001 , T-Test für unabhängige Stichproben

AI CS [%]

RS [%]

CSR [1/s]

RSR [1/s]

GLS [%]

EF [%]

nEF n=7 -14,6±2,1 20,9±3,8* -1,21±0,14* 1,28±0,19 -12,1±1,9 43±7**

hEF n=11 -15,0±1,3 24,5±2,7* -1,33±0,07* 1,29±0,08 -13,8±1,7 56±4**

EDV [ml]

ESV [ml]

ESMWS [kdyn/cm²]

NYHA UKG

nEF n=7 309±20** 176±32** 118±27* 3,71±0,5** 2,14±0,22

hEF n=11 272±15** 119±15** 82±17* 2,36±0,7** 2,06±0,2 Tabelle 29: Präoperative Messungsergebnisse der Aorteninsuffizienz Patienten (n=18). Unterscheidung zwischen Patienten mit präoperativer Ejektionsfraktion <50% (nEF) und � 50%(hEF). * = signifikanter Unterschied zur jeweil anderen Gruppe von p<0,05 , T-Test für unabhäängige Stichproben ** = signifikanter Unterschied zur jeweils anderen Gruppe von p<0,001 , T-Test für unabhängige Stichproben

KVI CS [%]

RS [%]

CSR [1/s]

RSR [1/s]

GLS [%]

EF [%]

nEF n=8 -14,2±2,3 21,5±2,9 -1,23±0,11 1,21±0,07* -12,0±3,4* 45±5*

hEF n=5 -15,5±2,4 24,6±2,5 -1,33±0,09 1,31±0,08* -13,4±3,0* 54±4*

EDV [ml]

ESV [ml]

ESMWS [kdyn/cm²]

NYHA UKG

nEF n=8 241±17* 133±14** 93±13* 3,38±0,5* 2,13±0,21

hEF n=5 195±23* 89±13** 64±13* 2,20±0,8* 1,96±0,21 Tabelle 30: Präoperative Messungsergebnisse der Patienten mit kombinierten Aortekklappenvitium (n=13). Unterscheidung zwischen Patienten mit präoperativer Ejektionsfraktion <50% (nEF) und � 50%(hEF). * = signifikanter Unterschied zur jeweil anderen Gruppe von p<0,05 , T-Test für unabhäängige Stichproben ** = signifikanter Unterschied zur jeweils anderen Gruppe von p<0,001 , T-Test für unabhängige Stichproben

Anhang

88

AS �CS [%]

�RS [%]

�CSR [1/s]

�RSR [1/s]

�GLS [%]

�EF [%]

nEF n=12 -2,7±1,0* 2,6±0,8* -0,17±0,04* 0,14±0,03 -3,2±1,1* 9±2**

hEF n=10 -1,9±0,6* 1,7±0,9* -0,12±0,03* 0,11±0,04 -1,7±1,2* 2±3**

�EDV [ml]

�ESV [ml]


�NYHA �UKG

nEF n=12 -31±14 -30±12* -32±9* -1,4±0,67 -0,3±0,12*

hEF n=10 -25±11 -14±6* -21±9* -1±0,47 -0,17±0,16* Tabelle 31: Veränderungen der verschiedenen Erhobenen Parameter von präoperativ nach sechs Monaten postoperativ. Unterscheidung zwischen Patienten mit präoperativer EF <50% (nEF) von Patienten mit präoperativer EF �50% (hEF). * = signifikanter Unterschied zur jeweil anderen Gruppe von p<0,05 , T-Test für unabhäängige Stichproben ** = signifikanter Unterschied zur jeweils anderen Gruppe von p<0,001 , T-Test für unabhängige Stichproben

AI �CS

[%] �RS [%]

�CSR [1/s]

�RSR [1/s]

�GLS [%]

�EF [%]

nEF n=7 -1,4±2,0 1,5±2,2 -0,14±0,16 0,06±0,09 -0,78±1,2 6±3**

hEF n=11 -0,9±0,4 0,03±0,75 -0,04±0,03 0,07±0,04 0,06±1,1 1±2**

�EDV [ml]

�ESV [ml]


�NYHA �UKG

nEF n=7 -71±33 -55±25* -11±10 -1,9±0,69* -0,3±0,19*

hEF n=11 -51±22 -24±13* -7±9 -0,55±0,69* -0,07±0,18* Tabelle 32: Veränderungen der verschiedenen Erhobenen Parameter von präoperativ nach sechs Monaten postoperativ. Unterscheidung zwischen Patienten mit präoperativer EF <50% (nEF) von Patienten mit präoperativer EF �50% (hEF). * = signifikanter Unterschied zur jeweil anderen Gruppe von p<0,05 , T-Test für unabhäängige Stichproben ** = signifikanter Unterschied zur jeweils anderen Gruppe von p<0,001 , T-Test für unabhängige Stichproben

KVI �CS [%]

�RS [%]

�CSR [1/s]

�RSR [1/s]

�GLS [%]

�EF [%]

nEF n=8 -1,9±1,0 1,8±1,2 -0,12±0,05 0,11±0,05 -2,0±1,5 5±3*

hEF n=5 -1,3±0,4 0,6±0,7 -0,08±0,05 0,11±0,07 -0,5±1,5 1±3*

�EDV [ml]

�ESV [ml]


�NYHA �UKG

nEF n=8 -45±15 -35±12* -20±15 -1,63±0,52* -0,19±0,14

hEF n=5 -30±12 -15±8* -10±15 -0,6±0,55* -0,08±0,08 Tabelle 33: Veränderungen der verschiedenen Erhobenen Parameter von präoperativ nach sechs Monaten postoperativ. Unterscheidung zwischen Patienten mit präoperativer EF <50% (nEF) von Patienten mit präoperativer EF �50% (hEF). * = signifikanter Unterschied zur jeweil anderen Gruppe von p<0,05 , T-Test für unabhäängige Stichproben ** = signifikanter Unterschied zur jeweils anderen Gruppe von p<0,001 , T-Test für unabhängige Stichproben

Anhang

89

Danksagung An dieser Stelle möchte ich mich ganz herzlich bei allen bedanken, die mich in

vielfältigster Art und Weise bei der Ausführung der vorliegenden Arbeit unterstützt

haben.

• Herrn Prof. Dr. med. Rainer Hoffmann gilt mein großer Dank für seine

organisatorische Unterstützung, das Lektorat des Manuskripts sowie sein

stetes Interesse am Fortgang der Arbeit.

• Herrn Dr. med. Michael Becker danke ich für den von ihm aufgebrachten

Zeitaufwand und seine hilfreichen Anregungen bei der Auswertung der

Ergebnisse dieser Arbeit, sowie die Einführung in die Kunst der

Echokardiographie.

• Besonders danken möchte ich zudem Herrn Dr.med. vet. Johannes Schneider

für die Einführung in statistische Auswertungen, zahlreiche Anregungen bei

der Erstellung des Manuskripts, sowie das hilfreiche und motivierende

Lektorat dieser Arbeit.

• Nicht zuletzt möchte ich meinen Eltern danken, auf deren Unterstützung ich

während meinem gesamten Studium stets bauen konnte

• Mein herzlicher Dank gilt meiner Frau für ihre stetige Liebe, Motivation und

Unterstützung, die wesentlich zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen haben.

Anhang

90

Publikationen: Becker M, Kramann R, Dohmen G, Luckhoff A, Autschbach R, Kelm M, Hoffmann R. Impact of left ventricular loading conditions on myocardial deformation parameters: analysis of early and late changes of myocardial deformation parameters after aortic valve replacement. J Am Soc Echocardiogr. 2007 Jun;20(6):681-9. Becker M, Kramann R, Franke A, Breithardt OA, Heussen N, Knackstedt C, Stellbrink C, Schauerte P, Kelm M, Hoffmann R. Impact of left ventricular lead position in cardiac resynchronization therapy on left ventricular remodelling. A circumferential strain analysis based on 2D echocardiography. Eur Heart J. 2007 May;28(10):1211-1220. Epub 2007 Apr 10. Becker M, Franke A, Breithardt OA, Kaminski T, Kramann R, Knackstedt C, Stellbrink C, Hanrath P, Schauerte P, Hoffmann R. Impact of Left Ventricular Lead Position on the Efficacy of Cardiac Resynchronization Therapy. A Two-Dimensional Strain Echocardiography Study. Heart. 2007 Feb 19; [Epub ahead of print] Becker M, Hoffmann R, Kuhl HP, Grawe H, Katoh M, Kramann R, Bucker A, Hanrath P, Heussen N. Analysis of myocardial deformation based on ultrasonic pixel tracking to determine transmurality in chronic myocardial infarction. Eur Heart J. 2006 Nov;27(21):2560-6. Epub 2006 Oct 11. Becker M, Bilke E, Kuhl H, Katoh M, Kramann R, Franke A, Bucker A, Hanrath P, Hoffmann R. Analysis of myocardial deformation based on pixel tracking in two dimensional echocardiographic images enables quantitative assessment of regional left ventricular function. Heart. 2006 Aug;92(8):1102-8. Epub 2005 Dec 30.

Anhang

91

Erklärung Hiermit erkläre ich eidesstattlich, dass dies mein erster Promotionsantrag ist und

dass ich diese Dissertation selbstständig verfasst und alle in Anspruch genommenen

Hilfen entsprechend gekennzeichnet und angegeben habe. Die Promotionsordung

der Medizinischen Fakultät der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule

Aachen vom 28.10.2005 wurde zur Kentniss genommen und anerkannt.

Rafael Kramann

Anhang

Curriculum Vitae Angaben zur Person

Name:

Rafael Johannes Thomas Kramann

Geburtsdatum: 19.11.1981

Geburtsort: Euskirchen

Nationaltität: Deutsch

Familienstand:

verheiratet mit Rebekka Schneider–Kramann

geb. Schneider

Schulausbildung:

1988-1992 Gemeinschaftsgrundschule Wisskirchen

1992-2001 Städt. Gymnasium Marienschule Euskirchen

2001

Abitur

Universitätsausbildung:

2001-2007 Medizinstudium an der RWTH Aachen

08.2006-07.2007 Praktisches Jahr am Medizinischen Zentrum

Kreis Aachen in Würselen

10-11.2007

12.2007

seit 01.2008

Zweite Ärztliche Prüfung

Approbation als Arzt

Assistenzarzt Medizinische Klinik II

Universitätsklinikum Aachen

Zweidimensionsale Strain Echokardiographie zur Analyse vor ...

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