25 Jahre Koronarangiographie und Koronardilatation - ein Rückblick
Zeitgleich mit der Gründung der kardiologischen Gemeinschaftspraxis in der Böttgerstr. 22 durch die Kollegen Dr. Ensslen und Dr. Merle entwickelte sich in Zürich bei Prof. Grüntzig und in Frankfurt am Main in der Universitätsklinik Frankfurt bei Prof. Kaltenbach die Be-handlung von Koronareinengungen mittels Aufdehnung der Gefäßstenose mit einem Ballonkatheter (PTCA).
Der weltweit zweite Patient wurde in Frankfurt mit dieser Methode behandelt und diesem Patienten damit die alternative Therapie einer operativen Umgehung der Gefäßeinengung mit einer Herzoperation (aortokoronare Bypassoperation) erspart.
Die Kollegen Ensslen und Merle installierten europaweit erstmalig einen Herzkatheterplatz außerhalb einer Universitätsklinik in einer niedergelassenen Praxis mit angeschlossenem Belegkrankenhaus. Dieses Modell wurde dann in Folge in ganz Deutschland über die Jahre nachvollzogen.
Die ersten Koronarangiographien in der Universitätsklinik Frankfurt wurden in den 70er Jahren durchgeführt. Für eine optimale Aufzeichnung der um das Herz ziehenden Herzkranzarterien einschließlich ihrer Gefäßaufzweigungen ist es notwendig, sie aus verschiedenen Ebenen zu filmen. Sonst besteht die Gefahr, Einengungen zu übersehen. Daher sind an den heutigen Herzkatheterplätzen die Röntgenröhren an sogenannten C-Bögen installiert, die sich um den auf einem Untersuchungstisch liegenden Patienten drehen können.
Die erste Herzkatheteranlage in der Universitätsklinik Frankfurt, auf der noch die CCB-Kollegen Prof. Kober, Dr. Spies und Dr. Scherer von Anfang 1970 - 1980 ihre ersten Koronarangiographien durchführten, war noch mit einer starren Röntgenröhre ausgestattet. Der Patient lag über dieser Röntgenröhre in einer halbrunden Drehwanne. Um den Patienten in verschiedenen Ebenen zu durchleuchten wurde er in der Drehwanne festgeschnallt und, einem Hähnchen am Spieß ähnelnd, während der Untersuchung hin und her gedreht. So wurden die Durch-leuchtungsebenen rechte Vordere (RAO) und linke Vordere (LAO) dargestellt.
Benötigte man die sogenannte schräge Durchleuchtungsebene, bei der der Patient vom Kopf schräg durch das Herz in Richtung Unterkörper durchleuchtet wurde (hemiaxiale Ebene), mußte der Oberkörper des Patienten in eine halbsitzende Position gebracht werden. Dies geschah durch ein Keilkissen, welches unter den Oberkörper gebracht wurde.
Um die Herzkranzarterien im Röntgenfilm sichtbar zu machen, ist es notwendig, in die Hauptschlagader einen Hohlkatheter vorzubringen (von der Armarterie oder Beinarterie aus vorgeführt), der mit seiner Spitze in die oberhalb der Aortenklappe abgehende linke oder rechte Kranzarterie geschoben wird. Diese Herzkatheter sind an der Spitze speziell vorgeformt, damit sie überhaupt in die Kranzarterie rutschen. Durch Vorschieben, Rückziehen, Drehen und Wenden des Katheters gelingt es dem Kardiologen schließlich, den Katheter an den Abgang der Kranzarterie zu bringen und durch Injektion eines Kontrastmittels die Kranzarterie röntgenologisch darzustellen. Während das Kontrastmittel durch die Kranzarterie fließt, wird dieser Vorgang zeitgleich mittels Röntgenaufnahme gefilmt.
Es war zum Zeitpunkt dieser ersten Herzkatheteranlage weitaus schwieriger als heute, den Herzkatheter in der Kranzarterie zu positionieren, weil die Herzkatheter selbst in ihren technischen Ausführungen aus heutiger Sicht noch nicht ausgereift waren. So gab es nur wenige Vorbiegungen, die oft mit der Größe und Form der Hauptschlagader des Patienten nicht übereinstimmten. Heute haben wir ein „Arsenal“ von Vorbiegungen der Katheter zur Verfügung, vergleichbar mit Kleidergrößen einschließlich Zwischengrößen.
Damals war das reine Einbringen eines Katheters in die Kranzarterie zeitaufwendig und für Arzt und Patient anstrengend. Lag der Katheter richtig, mußte aber die Durchleuchtungs-richtung geändert werden, sprich der Patient in der Drehwanne „gewendet“ werden, rutschte oft nicht nur der Patient in der Wanne, sondern auch der Herzkatheter aus der Koronaröffnung. Wieder vergingen Minuten, bis der Katheter neu positioniert war. So dauerte in den 70er Jahren eine einfache diagnostische Katheteruntersuchung schnell einmal 1 - 3 Stunden. Dabei wurden sehr große Kontrastmittelmengen zur Darstellung benötigt, im Vergleich zu heute sicher zehnfache Mengen.
Heute liegt die Untersuchungsdauer im Durchschnitt bei 5 - 10 Minuten. Auch bedeuten die geringere Kontrastmittelmenge und die Verbesserung der Kontrastmittel selbst eine wesentlich bessere Verträglichkeit der Untersuchung für den Patienten.
Die 1978 im Bethanien-Krankenhaus installierte erste Herzkatheteranlage ermöglichte die Durchleuchtungsebenen RAO und LAO schon durch Drehen der Patientenuntersuchungsliege auf einem Halbkreis zur Röntgenröhre. Die hemiaxialen Ebenen bedurften aber immer noch des Hochsitzens des Patienten mittels Keilkissen.
Circa 1998 konnte dann durch Anschaffung der ersten C-Bogenanlage der Patient aus allen Durchleuchtungsebenen untersucht werden, ohne mit seinem Oberkörper gedreht werden zu müssen. Diese Anlage ermöglichte aber vor allem auch, die gefilmten Szenen sofort mittels Digitaltechnik im Wiederholungslauf anzuschauen. So wurde vermieden, daß unnötige zusätzliche Darstellungen nur zur Sicherheit getätigt wurden. Jetzt konnte sofort während der Untersuchung festgelegt werden, welche Behandlung aufgrund der Stenose möglich war. Früher mußte erst die Entwicklung des Herzkatheterfilmes abgewartet werden. Denn im Verlauf der Herzkatheteruntersuchung sah der Kardiologie die Kranzarterien nur während der Aufzeichnungszeit für Sekundenbruchteile. Die Gefahr, eine Stenose zu übersehen oder falsch einzuschätzen, war so groß, daß die Auswertung des Filmes abgewartet werden mußte. Das bedeutete, daß der Kardiologe erst Stunden nach der Koronar-angiographie das Untersuchungsergebnis mit dem Patienten besprechen konnte.
1994 wurde dann die zweite Herzkatheteranlage im Bethanien-Krankenhaus installiert. Mit dieser Anlage war es nun auch möglich, den Untersuchungstisch soweit zur Röntgenröhre zu verschieben, dass neben den Kranzarterien alle anderen Arterien des Körpers (Halsschlagader, Bauch- und Beinarterien) darstellbar waren.
1985 konnte mit der Koronardilatation am Bethanien-Krankenhaus begonnen werden. Zu diesem Zeitpunkt waren von 1977 - 1985 circa 1000 Patienten in der Universitätsklinik Frankfurt mittels PTCA behandelt worden und die Technik soweit vorangeschritten, dass diese Therapieform auch außerhalb der Universität genutzt werden konnte.
1990 konnte dann sukzessive mit der Dilatation von Stenosen anderer Körperrarterien, anfänglich vornehmlich in den Beinarterien, begonnen werden. Zum Jahrtausendwechsel etablierte sich zunehmend die Dilatation der Halsschlagader (A. carotis).
Die Kathetertechnik verfeinerte sich in 25 Jahren stufenweise. Der Durchmesser der Herz-katheter für die diagnostische Darstellung verkleinerte sich zunehmend von 9 F (3 mm Durchmesser) Kathetern auf heute 4 F (1,2 mm Durchmesser) Katheter. Das bedeutet kleinere Einstichlöcher in der Arm- oder Beinarterie, somit kürzere Blutstillungszeiten und reduzierte Blutungsneigung. Die Führungskatheter für Koronardilatationen verkleinerten sich von 9 F auf 5 F, bei Sondertechniken wurden anfänglich bis 14 F, heute selten über 6 F Katheter benutzt.
Ein Meilenstein in der Einwicklung der Herzkathetertechnik war die circa 1985
eingeführte Herzkatheterspitze „Soft-Tip“. Die ersten ein bis zwei Millimeter der Katheterspitze wurden weich, d.h. „soft“ gefertigt, so dass die davor durch die harte Katheterspitze mögliche Verletzung der Abgänge der Kranzarterien und die damit verbundenen Gefahr, das Gefäß zu verschließen, abgeschafft war. Der eigentliche Schaft der Katheter wurde durch eingeflochtene Drahtverbindungen steifer gemacht. Damit wurde die Drehstabilität der Katheter und ihre Schubfähigkeit verbessert und die Gefahr, dass der Katheter beim Drehen und Wenden abknickte, weiter reduziert. Das bedeutete schnelleres Erreichen der Kranzarterie und bei der Koronardilatation geringere Gefahr, dass der Führungskatheter während des Ballonvorschiebens verrutschte.
Bei der Koronardilatation wird durch diesen Herzkatheter, auch Führungskatheter genannt, der Ballonkatheter in die Kranzarterie vorgeschoben. Die ersten 1977 - 1978 benutzten Ballonkatheter von Herrn Grüntzig bestanden aus einem Ballon, der an der Spitze einen 2 - 3 cm langen gewendelten Draht hatte. Durch Vorbiegen dieses Drahtes und Drehen und Wenden des Ballons versuchte man den Ballon durch die Kranzarterieneinengung zu schieben, dann den wurstförmigen Ballon zu entfalten, abzusaugen, aus der Kranzarterie herauszuziehen und fertig. Das klingt einfach und schnell.
Diese Methode gelang aber nur bei Einengungen, die nicht hinter Gefäßkurven lagen und die in der Kranzarterie möglichst weit proximal, d.h. am Anfang des Gefäßes lagen. Somit konnten nur ausgesuchte Stenosen erreicht werden. Ein Problem war noch ungelöst: Die Kranzarterie besteht aus mehreren, Zwiebelscheiben ähnlichen, Schichten. Zwischen der innersten Schicht (Intima) und der nächsten Schicht (Media) liegen meistens die krankhaften Ablagerungen, die das Gefäß einengen. Durch die Ballondilatation wird diese vornehmlich aus Wasser bestehende organische Struktur wie eine Zitrone ausgepreßt. Übrig bleibt der ausgepreßte Plaque an der Gefäßwand. Das Lumen der Kranzarterie ist aber wieder frei durchgängig und die Stenose beseitigt.
Die entstandene Risslinie an der Intima (Dissekat) liegt allerdings vor. Wenn das vorbeiströmende Blut diesen Gefäßlappen dank seiner entstandenen Richtung der Risslinie an die Gefäßwand preßt, besteht kein Problem, die Behandlung war erfolgreich.
Wenn aber das in die Kranzarterie einströmende Blut das Dissekat von der Arterienwand abhebelt, kann dieser Intimalappen unglücklicherweise das Gefäßlumen wie ein Klappdeckel verschließen und einen Blutstopp, d.h. Gefäßverschluss verursachen, dessen Folge die Entstehung eines Herzinfarktes ist.
Zog man also den Grüntzig-Ballon zurück und es entstand ein solcher durch Dissekat bedingter Verschluss, bestand die Gefahr des Herzinfarktes. Die Patienten entwickelten Beschwerden und infarkttypische Ekg-Veränderungen. Sie wurden dann meistens notfallmäßig bypassoperiert.
Circa 1980 wurde aus diesen Gründen die Technik verfeinert, ein Meilenstein gesetzt: Man schob erst einen ca. 3 m langen dünnen Draht (Durchmesser ungefähr 1,5 mm) durch die Koronarstenose und stülpte über diesen Draht einen Ballonkatheter, an dessen Spitze ein bis an sein Ende reichendes Loch installiert war (Langdrahttechnik). Nach Aufblasen und Absaugen des Ballons wurde der Ballonkatheter zurückgezogen, aber der Koronardraht in der Kranzarterie belassen. Die Kontrollaufnahmen zeigten, ob das Gefäß ausreichend dilatiert war, ansonsten konnte durch erneutes Vorschieben des Ballonkatheters die Koronararterie nachgedehnt werden. Das Gleiche geschah für den Fall, dass ein Dissekat vorlag, in der Hoffnung, das Dissekat so an die Wand zu pressen, dass es nicht erneut das freie Gefäßlumen verlegte.
Da die ersten Drähte unbeschichtet waren, bestand leider die Gefahr, dass sich an dem Draht rasch Thromben entwickelten, so dass bei verlängertem Manöver das gesamte Gefäß drohte, sich zu verschließen. Daher war es notwendig während dieser Dilatationen eine Gerinnsel auflösende Infusion (Urokinase) durch den Katheter laufen zu lassen. Irgendwann mußte der Kardiologe aber entscheiden, den Draht aus der Kranzarterie herauszuziehen. War die Dissektionsstelle zu ungünstig, konnte immer noch das Dissekat vorfallen und das Gefäß verschließen. Oft war es dann nicht mehr möglich, mit dem Draht erneut das Dissekat zu passieren.
Eine weitere Neuerung war circa 1985 die Beschichtung der Führungsdrähte mit teflonartigen Substanzen. Damit war die Entstehung von Thromben am Draht so massiv reduziert worden, dass die teuren und auch mit Blutungsproblemen verbundenen gerinnungsauflösenden Infusionen weggelassen werden konnten. Es blieb der Zeitpunkt X, d.h. Draht rausziehen, und hoffen, daß das Dissekat nicht seinen tragischen Verlauf nahm.
Circa 1987 vereinfachte sich die Ballondilatation durch die Einführung der sogenannten Kurzdrahttechnik. Bei dieser Technik wird der Ballon auf dem Führungsdraht vorgeschoben, verläßt aber distal des eigentlichen Ballons den Ballonschaft. Dies ergab viele Vorteile. Einmal mußte nicht der gesamte Draht durch den Ballonschaft geschoben werden. Hierdurch erniedrigten sich die Reibungskräfte. Des weiteren konnte durch diese Technik ein kürzerer Draht verwendet werden und war das Vorschieben und das Entfernen der Ballonkatheter einfacher und rascher möglich. Das war um diese Zeit wichtig, da die Profile der Ballonkatheter noch so großlumig waren, dass die Passage der Koronar-stenosen in der Regel nicht mit dem Ballon der Endgröße primär gelang. Man musste mühselig die Einengung stufenweise beginnend mit den kleinsten Ballons aufdehnen.
Dieses Manöver wurde durch die Kurzdrahttechnik enorm vereinfacht und beschleunigte den Untersuchungsgang. Um das entstandene Koronardissekat stabil zu halten, entwickelten sich weitere Techniken.
In den Jahren 1988 - 1992 wurden Spezialballons entwickelt mit denen man Langzeitballon-dehnungen durchführen konnte, um das entstandene Dissekat an die Koronarwand zu drücken, in der Hoffnung, dass es dort verkleben würde. Diese sogenannten Perfusionsballons konnten aufgeblasen belassen werden, da durch den Ballonschaft mittels Anbringung kleinerer Öffnungen vor und hinter dem Ballon Blut in die periphere Kranzarterie fließen konnte. Irgendwann mussten aber auch hier Ballon und Draht entfernt werden und blieb zu hoffen, dass das Dissekat sich nicht von der Gefäßwand ablöste und Unheil anrichtete.
Insgesamt war aber die Häufigkeit der Dissekat-bedingten Verschlüsse durch diese Technik reduziert. Teilweise konnten in dieser Zeit durch zusätzliche neue Techniken Kranzarterien relativ sicher behandelt werden, d.h. ohne occludierende Dissekate als Spätfolge. Hier sind die Rotablation, d.h. Aufbohrung besonders harter Gefäßstenosen, zu erwähnen und die Arterektomie, d.h. Ausstanzung von sehr asymmetrischen Gefäßstenosen, die mittels eines Spezialkatheters aus der Gefäßwand herausgeschnitten wurden.
Ein weiterer großer Entwicklungsschritt folgte: Ab 1990 wurden dann nach Auftreten von Dissekaten, die nicht mit allen oben genannten Tricks in den Griff gebracht werden konnten, maschendrahtähnliche Hülsen (Stents) auf die Ballons gesetzt und im disseziierten Gefäß entfaltet, so dass der gefährliche Dissekatlappen dauerhaft an die Wand gepreßt wurde.
Probleme gelöst? Viele ja, viele nicht!
Stents wurden „vom Blut nicht akzeptiert“. Abrupt entwickelten sich Stentthrombosen. Das Blut bildete Thromben am Stent. Oft Stunden, manchmal Tage nach der Stentimplantation.
Nur eine aggressive Blutgerinnungsbeeinflussung mit Marcumartherapie über mindestens einen Monat mit überlappenden Heparingaben vermied dieses Problem. Aber diese Therapie provozierte Blutungsprobleme in erster Linie an der Punktionsstelle der Beinarterie. Operative Revisionen wurden daher oft an der Punktionsstelle notwendig und waren wegen der aufrechtzuerhaltenden Blutgerinnungsbeeinflussung unnötig kompliziert.
Somit gab es den Stent für den nicht beherrschbaren Dissektionsfall, aber sein zahlenmäßiger Einsatz war gering, weil die Stents anfänglich nur für diesen äußersten Notfall benutzt wurden. Hierzu kam, daß das Profil der ersten Stents ungünstig war, d.h. der Durchmesser von Ballon und Stent war sehr groß, die Oberfläche der Stents sehr höckerig, der Stent selbst sehr steif und damit nicht kurvengängig. Kurzum, es war nicht immer möglich, den Stent tatsächlich in die disseziierte Kranzarterie vorzubringen. Auch war der Halt des Stent auf dem Ballon nicht perfekt, so dass die Gefahr bestand, dass der Stent beim Vorschieben vom Ballon abrutschte.
Des Weiteren konnten erste Stentimplantationen und Entfaltungen des Stents nur mit Niedrigdruck gewagt werden, da die Gefahr sehr groß war, daß der Ballon durch die Stentmaschen verletzt wurde und vor seiner vollständigen Entfaltung rupturierte. Somit war der Aufwand für eine Stentimplantation technisch sehr anspruchsvoll und barg viele Risiken.
Doch der Fortschritt ging weiter: Die Stentthrombose wurde circa 1997 mit Einführung einer neuen medikamentösen Nachbehandlung weitestgehend vermieden. Zunächst wurde das Medikament Tyklid, später Clopidogrel (Iscover oder Plavix) nach Stentimplantation verabreicht. Anfänglich wurden die Medikamente sicherheitshalber 6 Monate gegeben.
Man lernte, dass spätestens nach einem Monat innerhalb des Stents eine Intima, d.h. Gefäßhaut über den Stent gewachsen war und damit auch nach Absetzen der o.g. Medikamente keine Thrombosegefahr mehr bestand. Seit Einführung dieser Medikamentengabe über einen Monat nach Stentimplantation war auch die Nachblutungsneigung an der Leiste vernachlässigbar gering geworden.
Parallel mit der Beherrschung der Stentthrombosen wurde die Qualität der Stents immer besser. Durch Einsatz von Lasertechniken wurden die Stentmaschen immer dünner und durch die Strickart des Maschendrahtes die Stents sowohl besser vorschiebbar als auch kurvengängiger. Auch konnte zunehmend die Gefahr, im Stent abgehende Seitenäste nach der Stentimplantation zu verschließen, reduziert werden.
Des weiteren wurden die Stents auf geeignete Ballons aufgebracht, sodass eine primäre Implantation des Stents immer häufiger durchführbar wurde. So werden heute deutlich mehr als die Hälfte der Ballondila Koronarregion durchgeführt werden. Danach ist die Rezidivrate auf ca. 5% gesenkt.
Ein weiterer Meilenstein könnte werden, dass man primär medikamentenbeschichtete Stents implantiert. Diese Methode soll die Rezidivrate
primär senken. Auch diese Stents stehen schon zur Verfügung. Aber ähnlich der Entwicklung aller vorgenannten Methoden ist hier eine weitere technische Verbesserung der Stents abzuwarten. Zur Zeit sind die Profile dieser Stents noch nicht so befriedigend wie die der herkömmlichen Stents. Auch sind die Therapiekosten noch so hoch, daß sich einzelne Krankenkassen weigern, die Therapiekosten zu übernehmen.
Nach mehr als 25 Jahren Entwicklung der Koronardilatation kann festgestellt werden, daß die Koronardilatation zunehmend viele aortocoronare Bypassoperationen ersetzen kann. Sehr wahrscheinlich wird diese Trendrichtung durch weitere Verfeinerungen der Technik anhalten.