Allgemeinanästhesie, Herz-, Thorax- und Gefäßanästhesie · Stufe WBJ 3

Kardioanästhesie und Herz-Lungen-Maschine

An der Maschine zählt nicht der Druck allein, sondern das Sauerstoffangebot, und beim Abgang nicht das Katecholamin, sondern die Diagnose.

Lernziele
  • Sie beschreiben Aufbau und Funktion der Bauteile der Herz-Lungen-Maschine und deuten Alarme der Perfusion.
  • Sie berechnen die Hämodilution durch das Priming und das indizierte Sauerstoffangebot an der Maschine.
  • Sie begründen Druck- und Temperaturziele und erklären den Unterschied zwischen Alpha-Stat und pH-Stat.
  • Sie steuern Heparin mit der ACT, erkennen Heparinresistenz und kennen das Vorgehen bei HIT.
  • Sie dosieren Protamin begründet und erkennen die drei Typen der Protaminreaktion.
  • Sie wenden Prinzipien des Blutmanagements nach der Leitlinie 2024 an.
  • Sie prüfen die Voraussetzungen des Abgangs strukturiert und unterscheiden die Ursachen eines gescheiterten Abgangs mit der TEE.
  • Sie erläutern Besonderheiten der Off-Pump-Chirurgie, der Pharmakokinetik an der Maschine und des Fast Track.

Zu dieser Lerneinheit

  1. Sechs Lektionen mit sieben Übungen, einem Rechner zum Sauerstoffangebot und einer Rechenaufgabe, ein klinischer Fall mit drei Fragen, Aufgaben und ein Abschlussquiz.
  2. Grundlagen: Sauerstoffgehalt im Blut, Herzzeitvolumen und Gerinnungshemmung und Fibrinolyse.
  3. Verwandte Verfahren: ECMO-Grundlagen und ECMO; Echokardiographie: Strukturierte Echokardiographie.
  4. Weiterführend: Klappenerkrankungen, Koronaranatomie und Reizleitung und Antihypertensiva und Antiarrhythmika perioperativ.

Lektion 1

Aufbau der Herz-Lungen-Maschine, Priming und Hämodilution

Die Herz-Lungen-Maschine übernimmt für die Dauer der extrakorporalen Zirkulation drei Aufgaben des Körpers: den venösen Rückstrom, den Gasaustausch und den systemischen Blutfluss. Dafür wird das venöse Blut über eine Kanüle im rechten Vorhof oder in beiden Hohlvenen abgeleitet, meist allein durch die Schwerkraft, die das Blut in ein tiefer stehendes Reservoir fließen lässt. Aus dem Reservoir fördert eine Pumpe das Blut durch den Oxygenator, in den der Wärmetauscher integriert ist, weiter durch einen arteriellen Filter und über die Aortenkanüle zurück in den Patienten. Sauger und Vent führen Blut aus dem Operationsfeld und aus den Herzhöhlen in das Reservoir zurück; eine eigene Pumpe fördert die Kardioplegielösung. Die ECMO ist technisch verwandt, unterscheidet sich aber im Grundsatz: Sie arbeitet als geschlossenes System ohne offenes Reservoir über Tage und Wochen, die Herz-Lungen-Maschine als offenes System mit Reservoir über Stunden.

PatientHerz undLungeReservoirPumpeOxygenator undWärmetauscherArterieller Filterarterielle Linie zur Aortenkanülevenöse LinieSauger und VentFrischgas, Blender, VerdampferKardioplegieüber eigene Pumpe
Abbildung 1: Vereinfachtes Schema der Herz-Lungen-Maschine. Blau das venöse, rot das arterielle Blut, gestrichelt Sauger und Vent. Eigene Darstellung

Die europäische Leitlinie zur extrakorporalen Zirkulation von 2024 behandelt Konsole, Sicherheitseinrichtungen, Gasversorgung, Kohlendioxidspülung des Operationsfelds, Heiz- und Kühlgeräte und die Dokumentation in eigenen Abschnitten; zu den Sicherheitseinrichtungen zählen Druckmessung, Blasendetektoren und arterielle Filter.1 Für die Anästhesie ist das Verständnis der Bauteile keine Technikkunde, sondern Grundlage der Kommunikation mit der Perfusion: Ein Füllstandsalarm im Reservoir bedeutet Volumenbedarf oder behinderte Drainage, ein fallender Sauerstoffpartialdruck in der arteriellen Linie ein Problem des Oxygenators, nicht der Lunge.

Tabelle 1: Bauteile der Herz-Lungen-Maschine, ihre Funktion und typische Störungen (Lehrbuchwissen)
BauteilFunktionTypische StörungWas die Anästhesie sieht
Venöse Kanüle und LinieDrainage des venösen Blutes, meist durch Schwerkraft, bei Bedarf vakuumunterstütztFehllage, Luft in der Linie, Abknickengestaute Halsvenen, hoher ZVD, geschwollenes Gesicht bei oberer Hohlvene
Venöses ReservoirPuffer für Volumen, Sammelbecken für Sauger und Ventzu niedriger Füllstand mit Gefahr der LuftförderungAlarm der Perfusion, Volumenbedarf
Pumpe (Rollen- oder Zentrifugalpumpe)erzeugt den systemischen FlussAusfall, Fehlokklusion, HämolyseDruckabfall arteriell, freies Hämoglobin
OxygenatorGasaustausch über Hohlfasermembran; O2 über die Frischgasfraktion, CO2 über den GasflussVersagen, Plasmaleckage, Thrombosefallender PaO2 in der Blutgasanalyse der Linie
WärmetauscherKühlen und Wiedererwärmenzu schnelle Erwärmung, GradientenTemperaturdifferenz Blase, Nasopharynx, arteriell
Arterieller Filter und BlasendetektorRückhalt von Partikeln und LuftVerlegung, LuftalarmPumpenstopp durch Sicherheitsabschaltung
KardioplegiesystemHerzstillstand und Myokardschutzunzureichende Verteilungelektrische Aktivität während der Klemmung

Priming und Hämodilution

Bevor die Maschine an den Patienten angeschlossen wird, muss das System luftfrei gefüllt sein. Dieses Priming besteht meist aus einer balancierten kristalloiden Lösung, deren Volumen je nach System bei etwa einem bis anderthalb Litern liegt; miniaturisierte Systeme kommen mit deutlich weniger aus (Lehrbuchwissen). Beim Start der extrakorporalen Zirkulation mischt sich das Priming mit dem Blutvolumen des Patienten. Hämoglobin und Hämatokrit fallen dabei abrupt, und zwar umso stärker, je kleiner das Blutvolumen und je größer das Primingvolumen ist. Eine kleine, anämische Patientin kann auf diese Weise ohne einen Tropfen Blutverlust unter eine Transfusionsschwelle fallen. Die Leitlinie zum Blutmanagement von 2024 zählt deshalb Maßnahmen gegen die Hämodilution zu den Grundpfeilern: möglichst kleine Systeme, ein retrogrades autologes Priming, bei dem ein Teil des Primings vor dem Start durch das eigene Blut des Patienten verdrängt wird, und eine zurückhaltende Volumengabe vor dem Anschluss.2

Die Rechnung dahinter ist eine einfache Mischungsgleichung. Der Hämatokrit nach dem Start ergibt sich aus dem Hämatokrit vorher mal dem Blutvolumen, geteilt durch die Summe aus Blutvolumen und Primingvolumen. Die Gleichung vernachlässigt Blutverlust, Kardiotomieblut und Flüssigkeitsverschiebung ins Gewebe; sie reicht aber, um vor dem Start abzuschätzen, ob eine Patientin eine Transfusion an der Maschine brauchen wird.

Übung 1.2, Rechenaufgabe

Rechenaufgabe: Ein 75 kg schwerer Patient hat einen Hämatokrit von 38 %. Nehmen Sie ein Blutvolumen von 70 ml/kg und ein Primingvolumen von 1,4 l an. Wie hoch ist der Hämatokrit unmittelbar nach dem Start (in %, eine Nachkommastelle)?

Übung 1.1

Lektion 2

Sauerstoffangebot, Druckziele, Temperatur und pH-Management

Ein ausreichender arterieller Mitteldruck an der Maschine sagt wenig darüber, ob die Organe genug Sauerstoff erhalten. Der Druck entsteht aus Fluss und Widerstand; der Sauerstofftransport aus Fluss und Sauerstoffgehalt. Ein vasokonstringierter Patient kann bei zu niedrigem Fluss einen schönen Druck haben und trotzdem Laktat bilden. Die physiologischen Grundlagen des Sauerstoffgehalts behandelt die Einheit zum Sauerstoffgehalt im Blut; hier wird die Gleichung auf die Maschine übertragen.

Das Sauerstoffangebot ist das eigentliche Ziel

An der Maschine ersetzt der Pumpenfluss das Herzzeitvolumen. Indiziert auf die Körperoberfläche ergibt er den Flussindex; bei Normothermie werden traditionell etwa 2,2 bis 2,4 l/min/m² angestrebt (Lehrbuchwissen). Multipliziert mit dem arteriellen Sauerstoffgehalt ergibt sich das indizierte Sauerstoffangebot, DO2i. Weil die Hämodilution den Sauerstoffgehalt senkt, kann ein unveränderter Pumpenfluss nach dem Start plötzlich ein zu geringes Angebot liefern. Beobachtungsstudien hatten gezeigt, dass akute Nierenschädigungen häufiger werden, wenn das Angebot unter einen Bereich um 270 bis 280 ml/min/m² fällt. Die randomisierte GIFT-Studie prüfte daraufhin eine zielgerichtete Perfusion, die das Angebot über 280 ml/min/m² hielt, und fand weniger leichte akute Nierenschädigungen, aber keinen Unterschied bei den schweren Stadien.3 Die Leitlinie von 2024 widmet der zielgerichteten Perfusion einen eigenen Abschnitt und bewertet sie im Zusammenhang mit Laktat, venöser Sättigung und Nahinfrarotspektroskopie.1 Der praktische Gewinn der Größe liegt darin, dass sie einen Handlungsweg vorgibt: Fällt das Angebot, wird zuerst der Fluss gesteigert, dann an die Transfusion gedacht, und nicht umgekehrt.

Sauerstoffangebot an der Herz-Lungen-Maschine

DO2i = Pumpenfluss durch Körperoberfläche mal arteriellem Sauerstoffgehalt mal 10. Der Schwellenwert um 280 ml/min/m² stammt aus Beobachtungsstudien und einer randomisierten Studie zur Nierenfunktion. Das Modell zeigt nur das globale Angebot, nicht die Verteilung auf die Organe und nicht den Bedarf, der mit der Temperatur sinkt.

CaO2
Flussindex
DO2i
Fluss für DO2i 280

Druckziele

Beim Einbringen der Aortenkanüle wird der systolische Druck kurzzeitig gesenkt, in der Regel unter 100 mmHg, um das Risiko einer Aortendissektion zu verringern.1 Während der extrakorporalen Zirkulation liegt der übliche Zielbereich des Mitteldrucks bei etwa 50 bis 80 mmHg (Lehrbuchwissen). Die individuelle Untergrenze ist jedoch die Autoregulationsgrenze des Gehirns, die bei chronischer Hypertonie nach oben verschoben ist; die Leitlinie diskutiert Arbeiten, in denen ein Druck oberhalb der individuell gemessenen Autoregulationsgrenze das Delir verringerte.1 Ein niedriger Druck wird deshalb nicht nur mit Vasopressor korrigiert: Ist der Fluss knapp, steigert eine Flusserhöhung zugleich Druck und Sauerstoffangebot, während ein Vasopressor bei unverändertem Fluss nur den Widerstand erhöht.

Temperatur, Alpha-Stat und pH-Stat

Hypothermie senkt den Sauerstoffverbrauch, etwa um 5 bis 7 % pro Grad Celsius (Lehrbuchwissen), und schützt dadurch Gehirn und Organe. Die meisten Eingriffe laufen heute in Normothermie oder milder Hypothermie. Gefährlich ist die Wiedererwärmung: Zu schnelles Erwärmen erzeugt Gasblasen, weil die Löslichkeit der Gase mit steigender Temperatur sinkt, und eine zu hohe Bluttemperatur schädigt das Gehirn. Deshalb wird langsam erwärmt, die arterielle Auslasstemperatur wird begrenzt, und die Temperatur wird an mehreren Orten gemessen, weil Nasopharynx, Blase und arterielle Linie verschieden schnell reagieren; die Leitlinie behandelt das Temperaturmanagement in einem eigenen Abschnitt.1

Mit der Temperatur ändert sich die Löslichkeit von Kohlendioxid. Kühlt ein Blutgas ab, sinkt sein PaCO2, und der pH steigt. Zwei Strategien gehen damit verschieden um. Beim Alpha-Stat-Management wird das bei 37 °C gemessene Blutgas nicht korrigiert und auf Normalwerte geführt. Der Ionisierungsgrad des Imidazolrings im Histidin, das Alpha, bleibt dabei konstant, Enzyme arbeiten optimal, und die zerebrale Autoregulation bleibt erhalten. Beim pH-Stat-Management werden die Werte auf die tatsächliche Temperatur korrigiert und dort normal gehalten, wofür Kohlendioxid zugesetzt wird. Das erweitert die Hirngefäße, verbessert die Kühlung des Gehirns, erhöht aber die Emboliefracht. Für Erwachsene bei milder bis moderater Hypothermie gilt Alpha-Stat als Standard, in der Kinderherzchirurgie und vor tiefem hypothermem Kreislaufstillstand wird pH-Stat oft bevorzugt (Lehrbuchwissen).

Tabelle 2: Alpha-Stat und pH-Stat im Vergleich (Lehrbuchwissen)
MerkmalAlpha-StatpH-Stat
PrinzipBlutgas wird bei 37 °C gemessen und ohne Temperaturkorrektur auf pH 7,40 und PaCO2 40 mmHg geführtWerte werden auf die aktuelle Körpertemperatur korrigiert und dort normal gehalten, dafür wird CO2 zugesetzt
HirndurchblutungAutoregulation bleibt erhalten, Fluss folgt dem BedarfVasodilatation, Fluss vom Bedarf entkoppelt, höher
Vorteilweniger zerebrale Mikroembolien, physiologische Kopplunggleichmäßigere Kühlung des Gehirns
Typischer EinsatzErwachsene bei milder bis moderater HypothermieKinder und tiefe Hypothermie, oft vor dem Kreislaufstillstand

Übung 2.1

Übung 2.2

Lektion 3

Heparin, ACT, Heparinresistenz, HIT und Protamin

Ohne Antikoagulation gerinnt das Blut im Fremdmaterial der Maschine innerhalb von Minuten. Unfraktioniertes Heparin verstärkt die Wirkung von Antithrombin um ein Vielfaches und hemmt so vor allem Thrombin und Faktor Xa. Es wird vor dem Kanülieren in hoher Dosis gegeben, typischerweise gewichtsbezogen im Bereich von 300 bis 400 IE/kg, und seine Wirkung wird mit der aktivierten Gerinnungszeit, der ACT, kontrolliert, bevor die Maschine startet (Lehrbuchwissen). Die Grundlagen von Heparin und Antithrombin behandelt die Einheit zur Gerinnungshemmung.

Was die ACT misst und was nicht

Die ACT ist ein Vollbluttest: Blut wird mit einem Oberflächenaktivator gemischt, und das Gerät misst die Zeit bis zur Gerinnselbildung. Sie beschreibt damit die Gerinnungsfähigkeit der Probe und nicht die Heparinkonzentration. Hypothermie und Hämodilution verlängern die ACT unabhängig vom Heparin, eine Thrombozytose oder hohe Faktorspiegel verkürzen sie. Eine lange ACT an der gekühlten Maschine kann deshalb eine Sicherheit vortäuschen, die bei Normothermie nicht besteht. Einige Zentren ergänzen die ACT deshalb um Heparinkonzentrationsmessungen. Steigt die ACT trotz hoher Heparindosis nicht ausreichend, liegt eine Heparinresistenz vor. Häufigste Ursachen sind ein Antithrombinmangel, etwa nach längerer Heparintherapie, eine hohe Thrombozytenzahl und eine akute Entzündung. Die Behandlung folgt der Ursache: zunächst eine weitere Heparingabe, bei Antithrombinmangel die Gabe von Antithrombin, das die Heparinwirkung wiederherstellt (Lehrbuchwissen).

Heparininduzierte Thrombozytopenie

Bei der heparininduzierten Thrombozytopenie Typ II bilden sich Antikörper gegen den Komplex aus Plättchenfaktor 4 und Heparin. Sie aktivieren Thrombozyten und führen paradoxerweise zu Thrombosen, typischerweise 5 bis 10 Tage nach Beginn einer Heparintherapie. Für die Herzchirurgie ist die Phase entscheidend. Liegt die HIT länger zurück und sind die Antikörper nicht mehr nachweisbar, kann für die Operation kurzzeitig Heparin gegeben werden, wenn es vor und nach dem Eingriff strikt vermieden wird. Bei akuter HIT und nicht aufschiebbarer Operation schlägt die Leitlinie der American Society of Hematology Bivalirudin als intraoperatives Antikoagulans vor; alternativ kommen Plasmaaustausch vor der Heparingabe oder Heparin zusammen mit einem stark wirksamen Thrombozytenhemmer in Frage.4 Wenn es medizinisch vertretbar ist, wird die Operation verschoben, bis die Antikörper verschwunden sind.4 Bivalirudin wird teils enzymatisch, teils renal eliminiert und hat kein Antidot; stehendes Blut im System und im Perikard kann gerinnen, was eine eigene Technik der Perfusion erfordert.

Protamin

Nach dem Abgang von der Maschine wird Heparin mit Protamin neutralisiert, einem stark basischen Protein, das mit dem sauren Heparin einen inaktiven Komplex bildet. Nach Herstellerangabe neutralisiert 1 mg Protamin etwa 100 IE Heparin. Da ein Teil des Heparins bis zum Ende der Maschinenzeit bereits abgebaut ist, führt eine Dosierung nach der gesamten gegebenen Heparinmenge leicht zu einem Protaminüberschuss, und überschüssiges Protamin wirkt selbst gerinnungshemmend, unter anderem über eine Hemmung der Thrombozytenfunktion (Lehrbuchwissen). Die Leitlinie zum Blutmanagement behandelt die Protamindosierung als Teil eines strukturierten Gerinnungsmanagements.2 Protamin wird langsam gegeben, weil eine schnelle Injektion Hypotonie auslöst. Seltener, aber gefährlicher sind anaphylaktische Reaktionen und eine akute pulmonale Vasokonstriktion mit Rechtsherzversagen (Tabelle 3). Wer Protamin gibt, informiert Chirurgie und Perfusion, weil ab diesem Moment die Sauger nicht mehr in das Reservoir fördern dürfen.

Tabelle 3: Reaktionen auf Protamin (Einteilung nach Lehrbuchwissen)
TypMechanismusKlinisches BildVorgehen
Hypotonie bei schneller GabeHistaminfreisetzung, VasodilatationBlutdruckabfall während der Injektionlangsam injizieren, Volumen, Vasopressor
Anaphylaktisch oder anaphylaktoidIgE oder Komplement; Risikofaktoren NPH-Insulin, FischallergieHypotonie, Bronchospasmus, HautzeichenProtamin stoppen, Adrenalin, Volumen, Anaphylaxiealgorithmus
Katastrophale pulmonale VasokonstriktionThromboxanfreisetzungakuter Anstieg des Pulmonalarteriendrucks, Rechtsherzversagen, systemische HypotonieProtamin stoppen, Inotropika, pulmonale Vasodilatatoren, gegebenenfalls erneute Heparinisierung und Maschine
Vorsicht

Eine diffuse Blutung nach Protamin ist nicht automatisch ein Heparinproblem. Chirurgische Blutungsquelle, Fibrinogenmangel, Thrombozytenfunktionsstörung, Hypothermie, Hypocalciämie, Azidose und Hyperfibrinolyse gehören in dieselbe Differenzialdiagnose. Eine Nachdosierung von Protamin ohne Nachweis von Restheparin kann die Blutung verstärken.

Übung 3.1

Lektion 4

Patient Blood Management in der Herzchirurgie

Die Herzchirurgie verbraucht einen großen Teil aller Blutkonserven. Das Patient Blood Management verfolgt deshalb drei Ziele: die eigene Blutmenge vor der Operation zu optimieren, den Blutverlust zu begrenzen und die Toleranz gegenüber Anämie zu nutzen, statt reflexartig zu transfundieren. Die europäische Leitlinie von 2024 fasst diese Säulen für die Herzchirurgie zusammen, von der Anämiediagnostik vor dem Eingriff über Maßnahmen an der Maschine bis zu gerinnungsgesteuerten Algorithmen nach dem Abgang.2

Vor der Operation

Eine präoperative Anämie ist in der Herzchirurgie häufig und mit Transfusionen und Komplikationen verbunden. Sie wird abgeklärt, ein Eisenmangel wird behandelt, wenn die Zeit bis zum Eingriff es erlaubt. Thrombozytenhemmer und Antikoagulanzien werden nach ihrer Indikation und dem Blutungsrisiko pausiert, wobei die Entscheidung bei frischen Koronarstents zusammen mit der Kardiologie fällt.2

An der Maschine und danach

Tranexamsäure hemmt die Fibrinolyse, die durch die extrakorporale Zirkulation aktiviert wird, und reduziert Blutverlust und Transfusionen. Die Dosis ist ein Abwägungsproblem, weil hohe Dosen Krampfanfälle begünstigen. Die randomisierte OPTIMAL-Studie mit über 3000 Patienten verglich ein hohes mit einem niedrigen Dosisschema: Das hohe Schema senkte die Transfusionsrate etwas stärker, ohne dass der zusammengesetzte Sicherheitsendpunkt aus Tod, Thrombosen, Krampfanfällen und Nierenschädigung schlechter ausfiel.5 Maschinelle Autotransfusion sammelt Wundblut, wäscht es und gibt die Erythrozyten zurück. Nach dem Abgang von der Maschine hilft eine viskoelastische Gerinnungsdiagnostik, gezielt Fibrinogen, Thrombozyten oder Gerinnungsfaktoren zu geben, statt Plasma ungezielt zu transfundieren; die Leitlinie empfiehlt solche algorithmusbasierten Vorgehensweisen.2

Wann transfundiert wird

Die TRICS-III-Studie verglich bei über 5000 Patienten mit mittlerem bis hohem Risiko eine restriktive Transfusionsschwelle von 7,5 g/dl mit einer liberalen und fand die restriktive Strategie beim zusammengesetzten Endpunkt aus Tod, Infarkt, Schlaganfall und Nierenversagen nicht unterlegen.6 Eine Schwelle ist allerdings kein Automatismus: An der Maschine zählt das Sauerstoffangebot, das sich über den Fluss steigern lässt, und nach dem Abgang zählen Zeichen der Minderversorgung wie Laktat, venöse Sättigung und EKG-Veränderungen.

Aktuelle Evidenz

Leitlinie Blutmanagement 2024 (EACTS/EACTAIC mit EBCP): Anämiebehandlung vor dem Eingriff, Begrenzung der Hämodilution, Antifibrinolyse, maschinelle Autotransfusion und viskoelastisch gesteuerte Algorithmen.2 OPTIMAL (3079 Patienten): hohe gegenüber niedriger Tranexamsäuredosis mit etwas weniger Transfusionen und nicht unterlegenem Sicherheitsendpunkt.5 TRICS III (5243 Patienten): restriktive Schwelle von 7,5 g/dl nicht unterlegen.6 GIFT: DO2i über 280 ml/min/m² senkte leichte, nicht schwere Nierenschädigung.3 Leitlinie extrakorporale Zirkulation 2024: eigene Abschnitte zu zielgerichteter Perfusion, Neuromonitoring und Temperaturmanagement.1

Übung 4.1

Lektion 5

Kardioplegie, Entlüftung, Checkliste und gescheiterter Abgang

Um am stillstehenden, blutleeren Herzen operieren zu können, wird die Aorta abgeklemmt, und das Myokard erhält eine Kardioplegielösung. Ihr Kaliumgehalt depolarisiert die Membran und bringt das Herz in der Diastole zum Stillstand; Kälte senkt den Energiebedarf zusätzlich. Ob die Lösung kristalloid oder blutbasiert, kalt oder warm, einmalig oder wiederholt gegeben wird, unterscheidet sich zwischen Zentren. Entscheidend ist, dass sie das ganze Myokard erreicht.

Antegrad und retrograd

Antegrad wird die Lösung über die Aortenwurzel oder direkt in die Koronarostien gegeben. Bei relevanter Aorteninsuffizienz fließt Lösung über die Aortenwurzel in den linken Ventrikel, statt in die Koronarien, und dehnt ihn; dann wird direkt in die Ostien oder retrograd über den Koronarsinus gegeben. Retrograd erreicht die Lösung auch Myokard hinter verschlossenen Koronarien, schützt den rechten Ventrikel aber weniger zuverlässig, weil dessen Venen teils nicht in den Koronarsinus münden (Lehrbuchwissen). Hält elektrische Aktivität während der Klemmung an, ist die Protektion unvollständig, und Kardioplegie wird nachgegeben.

Entlüftung und Checkliste vor dem Abgang

Nach dem Öffnen der Herzhöhlen sammelt sich Luft in Vorhof, Ventrikel und Lungenvenen. Wird sie ausgeworfen, gelangt sie bevorzugt in die rechte Koronarie, deren Abgang in Rückenlage oben liegt, und ins Gehirn. Die Folge sind eine inferiore ST-Hebung und eine akute Rechtsherzschwäche. Die Chirurgie entlüftet über Vent und Aortenwurzel, die Anästhesie bläht die Lunge, um die Lungenvenen auszustreichen, und die transösophageale Echokardiographie zeigt, ob noch Luft vorhanden ist. Eine Kohlendioxideinleitung in das Operationsfeld verdrängt Luft, weil Kohlendioxid besser löslich ist; die Leitlinie behandelt sie in einem eigenen Abschnitt.1

Vor dem Abgang wird strukturiert geprüft, ob Herz und Kreislauf die Arbeit wieder übernehmen können. Eine bewährte Reihenfolge folgt dem Körper von innen nach außen:

  1. Temperatur: Kerntemperatur im Zielbereich, Gradient zwischen den Messorten gering.
  2. Rhythmus und Frequenz: Sinusrhythmus oder Schrittmacher angeschlossen und getestet, Defibrillator bereit.
  3. Beatmung: Lunge gebläht, Beatmung wieder aufgenommen, Alarme eingeschaltet, Atelektasen gelöst.
  4. Labor: Kalium, ionisiertes Calcium, Säure-Basen-Status, Hämoglobin und Glucose im Zielbereich.
  5. Entlüftung abgeschlossen, Vent aus, Klemme offen, keine Luft mehr im Echo.
  6. Medikamente: Vasopressor und Inotropikum vorbereitet oder laufend, Protamin aufgezogen, aber noch nicht gegeben.
  7. Monitoring: Druckabnehmer neu genullt, Messwerte plausibel, TEE-Bild der Ventrikel eingestellt.

Warum der Abgang scheitert

Scheitert der Abgang, ist mehr Katecholamin keine Diagnose. Die transösophageale Echokardiographie unterscheidet in Minuten, ob der rechte oder der linke Ventrikel versagt, ob die Kammern leer sind, ob nach einer Mitralrekonstruktion das vordere Mitralsegel in den Ausflusstrakt schlägt oder ob eine neue regionale Wandbewegungsstörung auf eine Ischämie hinweist (Tabelle 4). Die Konsequenzen sind gegensätzlich: Ein unterfülltes Herz braucht Volumen, ein dilatierter, versagender rechter Ventrikel wird durch Volumen weiter gedehnt; eine Ausflusstraktobstruktion mit systolischer Vorwärtsbewegung des Mitralsegels wird durch Inotropika verschlimmert, ein versagender linker Ventrikel braucht sie. Die Vasoplegie nach extrakorporaler Zirkulation zeigt einen gut kontrahierenden, gefüllten Ventrikel bei niedrigem Widerstand und wird mit Vasopressoren behandelt. Eine sorgfältige Bewertung der Klappenfunktion nach Rekonstruktion oder Ersatz gehört dazu, bevor die Kanülen entfernt werden. Die Echokardiographie in der Prämedikationsambulanz und die fokussierte Untersuchung behandelt eine eigene Einheit.

Tabelle 4: Gescheiterter Abgang von der Maschine: Differenzialdiagnose mit der transösophagealen Echokardiographie (Lehrbuchwissen)
UrsacheTEE-BefundDruckbildBehandlungVermeiden
Rechtsherzversagendilatierter, schlecht kontrahierender rechter Ventrikel, abgeflachtes Septum, Trikuspidalinsuffizienz, kleiner linker Ventrikelhoher ZVD, niedriger SystemdruckPerfusionsdruck anheben, Inotropie, pulmonale Vasodilatation, Ursache (Luft, Graft) suchenunkritisches Volumen
Linksherzversagenglobal oder regional eingeschränkter linker Ventrikel, dilatierthoher linksatrialer oder Wedge-DruckInotropie, Nachlastsenkung, mechanische Unterstützung erwägenhohe Nachlast
Hypovolämiekleine Kammern, endsystolische Obliterationniedrige FüllungsdrückeVolumen aus der MaschineInotropie als Ersatz
Obstruktion mit SAMsystolische Vorwärtsbewegung des Mitralsegels, Turbulenz im Ausflusstrakt, MitralinsuffizienzHypotonie, hoher GradientVolumen, Frequenz senken, Nachlast anheben, Inotropika stoppenInotropika, Vasodilatatoren
Ischämie oder Luftneue regionale Wandbewegungsstörung, Luft im KoronarostiumST-Hebung, oft inferior bei rechter Koronariehöherer Perfusionsdruck, zurück an die Maschine, Graft prüfenvorschneller Abgang
Vasoplegiehyperdynamer, gut gefüllter Ventrikelniedriger Widerstand, normales oder hohes HerzzeitvolumenNoradrenalin, VasopressinVolumenüberladung
Merke

Vor jeder Eskalation der Katecholamine steht die Frage: rechts oder links, voll oder leer, Obstruktion oder Ischämie, Pumpe oder Gefäß. Die Antwort gibt das Echo, nicht der Blutdruck.

Übung 5.1

Lektion 6

Off-Pump-Chirurgie, Pharmakokinetik an der Maschine und Fast Track

Nicht jede Koronaroperation braucht die Herz-Lungen-Maschine. Bei der Bypassoperation am schlagenden Herzen, Off-Pump, stabilisiert die Chirurgie das Areal der Anastomose mechanisch, während das Herz weiter auswirft. Für die Anästhesie verlagert sich die Aufgabe: Statt die Maschine zu steuern, muss der eigene Kreislauf die Manipulation tragen. Beim Anheben und Verdrehen des Herzens für Anastomosen an der Hinterwand werden Ventrikel und Klappenebenen verformt, die Füllung sinkt, Mitral- und Trikuspidalinsuffizienz nehmen zu, und der Blutdruck fällt. Volumen, Kopftieflage, Vasopressor und eine enge Kommunikation mit der Chirurgie gehören zum Handwerk, ebenso die Bereitschaft, bei anhaltender Ischämie oder Instabilität auf die Maschine zu wechseln (Lehrbuchwissen). Die große randomisierte CORONARY-Studie fand nach fünf Jahren keinen Unterschied im zusammengesetzten Endpunkt aus Tod, Schlaganfall, Infarkt, Nierenversagen und erneuter Revaskularisation zwischen beiden Verfahren.7

Pharmakokinetik unter extrakorporaler Zirkulation

Mit dem Start der Maschine ändert sich die Pharmakokinetik schlagartig. Die Hämodilution senkt die Gesamtkonzentration der Medikamente im Plasma, zugleich fallen die Plasmaproteine, und der freie, wirksame Anteil stark gebundener Substanzen steigt. Lipophile Substanzen wie Fentanyl und Propofol werden an Schläuche und Oxygenator gebunden. Die Lunge ist während des vollen Bypasses weitgehend von der Durchblutung ausgeschlossen und gibt gespeicherte Substanzen erst bei der Reperfusion wieder frei. Hypothermie verlangsamt den Stoffwechsel in der Leber und die Clearance. Modellberechnete Konzentrationen einer zielgesteuerten Infusion stimmen deshalb an der Maschine nicht zuverlässig mit den tatsächlichen überein (Lehrbuchwissen). Die Einheit zur Pharmakokinetik und TCI erklärt die Modelle, die hier an ihre Grenzen stoßen.

Volatile Anästhetika werden über einen Verdampfer im Frischgas des Oxygenators zugeführt; die Leitlinie zur extrakorporalen Zirkulation behandelt sowohl volatile als auch intravenöse Verfahren und das Monitoring der Narkosetiefe während der Maschinenzeit.1 Die große MYRIAD-Studie fand bei Bypassoperationen keinen Unterschied in der Einjahressterblichkeit zwischen volatilen Anästhetika und totaler intravenöser Anästhesie.8 Das Risiko intraoperativer Wachheit ist in der Herzchirurgie erhöht, besonders beim Wiedererwärmen und bei rein intravenöser Narkose ohne Konzentrationsmessung. Eine EEG-gesteuerte Narkose verringerte in ENGAGES-Canada das postoperative Delir älterer Patienten nach Herzoperationen allerdings nicht.9

Fast Track und frühe Extubation

Fast Track bedeutet, die Narkose so zu führen, dass Patienten nach unkomplizierten Eingriffen wenige Stunden nach der Operation extubiert werden können. Voraussetzungen sind eine kurz wirksame, gut steuerbare Anästhesie und Analgesie, Normothermie, eine abgeschlossene Muskelrelaxation, stabile Kreislaufverhältnisse und keine relevante Blutung. Die Empfehlungen der ERAS-Gesellschaft für die Herzchirurgie nennen unter anderem die frühe Extubation, eine multimodale opioidsparende Analgesie, eine strukturierte Delirprävention und ein zielgerichtetes Glucosemanagement als Bausteine.10 Auch die Prävention von Vorhofflimmern nach der Operation gehört dazu; ein hochnormales Kaliumziel brachte in TIGHT K keinen Vorteil gegenüber einer Substitution erst unter 3,6 mmol/l.11 Die Lerneinheit zu Antihypertensiva und Antiarrhythmika behandelt das postoperative Vorhofflimmern ausführlich.

Typische Fehlannahmen
  • „Der Mitteldruck ist 65 mmHg, also ist die Perfusion ausreichend.“ Falsch: Das Sauerstoffangebot hängt von Fluss und Sauerstoffgehalt ab, nicht vom Druck.3
  • „Eine lange ACT beweist ausreichende Heparinwirkung.“ Nicht sicher: Hypothermie und Hämodilution verlängern die ACT unabhängig vom Heparin.
  • „Mehr Protamin stoppt jede Blutung.“ Falsch: Überschüssiges Protamin hemmt die Gerinnung selbst.
  • „Scheitert der Abgang, braucht das Herz mehr Inotropie.“ Falsch: Hypovolämie, Obstruktion mit SAM und Vasoplegie werden dadurch schlechter; erst das Echo, dann die Therapie.
  • „Die TCI zeigt an der Maschine die tatsächliche Konzentration.“ Falsch: Hämodilution, Bindung an das System und Hypothermie verändern die Kinetik.

Übung 6.1

Lektion 7

Fälle, Merksätze und Aufgaben

Fall 1: Rechtsherzversagen beim Abgang

Ein 71-jähriger Patient erhält einen Aortenklappenersatz mit einem Bypass auf den Ramus interventricularis anterior. Die Klemmzeit beträgt 78 Minuten, die Entlüftung erfolgt über den Vent in der Aortenwurzel. Nach dem Öffnen der Klemme springt das Herz in Sinusrhythmus an. Beim ersten Abgangsversuch bei 36,4 °C fällt der Mitteldruck auf 52 mmHg, der ZVD steigt auf 19 mmHg, im EKG zeigen II, III und aVF neue ST-Hebungen. Die TEE zeigt einen dilatierten, hypokinetischen rechten Ventrikel mit abgeflachtem Septum, eine mittelgradige Trikuspidalinsuffizienz, einen kleinen, gut kontrahierenden linken Ventrikel und eine regelrecht funktionierende Klappenprothese. In der Aortenwurzel sind vereinzelt helle Echos zu sehen. Kalium 4,6 mmol/l, ionisiertes Calcium 1,15 mmol/l, Hämoglobin 8,9 g/dl.

Fall 1, Frage 1

Fall 1, Frage 2

Fall 1, Frage 3

Merksätze

  • Druck ist nicht Fluss: An der Maschine zählt das Sauerstoffangebot, bei Mangel zuerst den Fluss steigern.3
  • Hämatokrit nach dem Start = Hämatokrit vorher mal Blutvolumen durch Blutvolumen plus Priming.
  • Alpha-Stat bei Erwachsenen, pH-Stat bei Kindern und tiefer Hypothermie.
  • Die ACT misst Gerinnung, nicht Heparin: Kälte und Verdünnung verlängern sie.
  • Akute HIT und dringliche Operation: Bivalirudin; wenn möglich warten, bis die Antikörper verschwunden sind.4
  • Protamin langsam und nicht im Überschuss; bei Blutung erst die Differenzialdiagnose.
  • Rechts oder links, voll oder leer, Obstruktion oder Ischämie: erst das Echo, dann das Katecholamin.
  • Restriktive Transfusion ist nicht unterlegen (TRICS III), wenn Sauerstoffangebot und Zeichen der Minderversorgung beachtet werden.6

Aufgaben

Aufgabe 1: Sauerstoffangebot berechnen

Gegeben:
Pumpenfluss 4,4 l/min, Körperoberfläche 1,9 m², Hämoglobin 10 g/dl, Sättigung 100 %, PaO2 250 mmHg.

Frage:
Wie hoch ist das indizierte Sauerstoffangebot, und reicht es?

Lösung

CaO2 = 1,34 mal 10 mal 1,0 plus 0,0031 mal 250 = 13,4 plus 0,8 = 14,2 ml/dl. Flussindex 4,4 geteilt durch 1,9 = 2,32 l/min/m². DO2i = 2,32 mal 14,2 mal 10 = etwa 329 ml/min/m². Das liegt über dem Bereich um 280 ml/min/m², der mit weniger Nierenschädigungen verbunden war.3 Ob die Organe ausreichend versorgt sind, zeigen Laktat, venöse Sättigung und NIRS.

Aufgabe 2: Protamin dosieren

Gegeben:
Ein 80 kg schwerer Patient erhielt vor dem Kanülieren 32 000 IE Heparin und nach 60 Minuten weitere 5000 IE. Nach 110 Minuten Maschinenzeit ist der Abgang stabil, die ACT beträgt 520 s.

Frage:
Wie gehen Sie bei der Protamingabe vor, und worauf achten Sie?

Lösung

Rechenbeispiel, keine Dosierungsempfehlung: Nach Herstellerangabe neutralisiert 1 mg Protamin etwa 100 IE Heparin. Eine Dosierung nach der Gesamtmenge von 37 000 IE ergäbe 370 mg und überschätzt den Bedarf, weil ein Teil des Heparins bereits abgebaut ist; überschüssiges Protamin hemmt selbst die Gerinnung. Die Dosis orientiert sich deshalb an der Initialdosis oder am gemessenen Restheparin, wie es das strukturierte Gerinnungsmanagement der Leitlinie vorsieht.2 Protamin wird langsam gegeben, Chirurgie und Perfusion werden informiert, die Sauger werden abgeschaltet, und die ACT wird nach der Gabe kontrolliert.

Aufgabe 3: HIT vor der Bypassoperation

Gegeben:
Eine 64-jährige Patientin mit instabiler Angina erhielt seit acht Tagen Heparin. Die Thrombozyten sind von 240 000 auf 95 000/µl gefallen, der Antikörpertest und der funktionelle Test sind positiv. Die Herzchirurgie hält eine Bypassoperation innerhalb von 48 Stunden für nötig.

Frage:
Wie planen Sie die Antikoagulation?

Lösung

Es liegt eine akute HIT vor. Heparin wird sofort beendet, auch Spülungen und beschichtete Katheter, und ein nicht heparinbasiertes Antikoagulans wird begonnen. Ist die Operation nicht aufschiebbar, schlägt die ASH-Leitlinie intraoperativ Bivalirudin vor; Alternativen sind Plasmaaustausch vor einer kurzen Heparingabe oder Heparin mit einem stark wirksamen Thrombozytenhemmer.4 Da Bivalirudin kein Antidot hat, werden Perfusion und Chirurgie auf die besondere Technik vorbereitet. Ließe sich die Operation verschieben, bis die Antikörper negativ sind, wäre eine kurze intraoperative Heparingabe möglich.4

Aufgabe 4: Blutung nach dem Abgang

Gegeben:
Nach Protamingabe blutet es diffus aus allen Nahtlinien. ACT 128 s, Temperatur 35,2 °C, ionisiertes Calcium 0,92 mmol/l, viskoelastisch verlängerte Gerinnselbildung mit niedriger Fibrinogenkomponente, Thrombozyten 88 000/µl.

Frage:
Wie gehen Sie vor?

Lösung

Die ACT ist normal, ein Heparinproblem ist unwahrscheinlich; weiteres Protamin würde schaden. Behandelt werden die gefundenen Störungen: Erwärmen, Calcium ausgleichen, Fibrinogen nach viskoelastischem Befund, bei anhaltender Blutung Thrombozyten; dazu die Suche nach einer chirurgischen Blutungsquelle. Die Leitlinie empfiehlt dieses algorithmusbasierte, befundgesteuerte Vorgehen.2

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Begriffe und Literatur

BegriffBedeutung
HLMHerz-Lungen-Maschine, extrakorporale Zirkulation für herzchirurgische Eingriffe
PrimingFüllvolumen des Systems vor dem Anschluss an den Patienten
DO2iindiziertes Sauerstoffangebot, Pumpenfluss je Körperoberfläche mal arteriellem Sauerstoffgehalt
ACTaktivierte Gerinnungszeit, funktioneller Vollbluttest zur Steuerung von Heparin
Alpha-StatBlutgasmanagement ohne Temperaturkorrektur, erhält die zerebrale Autoregulation
pH-Stattemperaturkorrigiertes Blutgasmanagement mit CO2-Zusatz
Kardioplegiekaliumreiche Lösung zum Stillstand und Schutz des Myokards
SAMsystolische Vorwärtsbewegung des vorderen Mitralsegels mit Ausflusstraktobstruktion
Vasoplegieniedriger Gefäßwiderstand nach extrakorporaler Zirkulation bei gutem Herzzeitvolumen
Off-PumpKoronarbypassoperation am schlagenden Herzen ohne Herz-Lungen-Maschine

Literatur

  1. Wahba A, Kunst G, De Somer F et al. 2024 EACTS/EACTAIC/EBCP Guidelines on cardiopulmonary bypass in adult cardiac surgery. Br J Anaesth. 2025;134(4):917-1008. doi:10.1016/j.bja.2025.01.015
  2. Casselman FPA, Lance MD, Ahmed A et al. 2024 EACTS/EACTAIC Guidelines on patient blood management in adult cardiac surgery in collaboration with EBCP. Eur J Cardiothorac Surg. 2025;67(5):ezae352. doi:10.1093/ejcts/ezae352
  3. Ranucci M, Johnson I, Willcox T et al. Goal-directed perfusion to reduce acute kidney injury: a randomized trial. J Thorac Cardiovasc Surg. 2018;156(5):1918-1927. doi:10.1016/j.jtcvs.2018.04.045 (Grundlagenstudie)
  4. Cuker A, Arepally GM, Chong BH et al. American Society of Hematology 2018 guidelines for management of venous thromboembolism: heparin-induced thrombocytopenia. Blood Adv. 2018;2(22):3360-3392. doi:10.1182/bloodadvances.2018024489
  5. Shi J, Zhou C, Pan W et al. Effect of high- vs low-dose tranexamic acid infusion on need for red blood cell transfusion and adverse events in patients undergoing cardiac surgery: the OPTIMAL randomized clinical trial. JAMA. 2022;328(4):336-347. doi:10.1001/jama.2022.10725
  6. Mazer CD, Whitlock RP, Fergusson DA et al. Restrictive or liberal red-cell transfusion for cardiac surgery. N Engl J Med. 2017;377(22):2133-2144. doi:10.1056/NEJMoa1711818 (Grundlagenstudie)
  7. Lamy A, Devereaux PJ, Prabhakaran D et al. Five-year outcomes after off-pump or on-pump coronary-artery bypass grafting. N Engl J Med. 2016;375(24):2359-2368. doi:10.1056/NEJMoa1601564 (Grundlagenstudie)
  8. Landoni G, Lomivorotov VV, Nigro Neto C et al. Volatile anesthetics versus total intravenous anesthesia for cardiac surgery. N Engl J Med. 2019;380(13):1214-1225. doi:10.1056/NEJMoa1816476
  9. Deschamps A, Ben Abdallah A, Jacobsohn E et al. Electroencephalography-guided anesthesia and delirium in older adults after cardiac surgery: the ENGAGES-Canada randomized clinical trial. JAMA. 2024;332(2):112-123. doi:10.1001/jama.2024.8144
  10. Engelman DT, Ben Ali W, Williams JB et al. Guidelines for perioperative care in cardiac surgery: Enhanced Recovery After Surgery Society recommendations. JAMA Surg. 2019;154(8):755-766. doi:10.1001/jamasurg.2019.1153
  11. O'Brien B, Campbell NG, Allen E et al. Potassium supplementation and prevention of atrial fibrillation after cardiac surgery: the TIGHT K randomized clinical trial. JAMA. 2024;332(12):979-988. doi:10.1001/jama.2024.17888

Standardwerke

  • Kaplan JA, Augoustides JGT, Manecke GR, Maus T, Reich DL (Hrsg.). Kaplan’s Cardiac Anesthesia. 7. Aufl. Elsevier; 2017
  • Gropper MA, Cohen NH, Eriksson LI, Fleisher LA, Leslie K, Wiener-Kronish JP (Hrsg.). Miller’s Anesthesia. 10. Aufl. Elsevier; 2024
  • Gravlee GP, Davis RF, Hammon JW, Kussman BD (Hrsg.). Cardiopulmonary Bypass and Mechanical Support: Principles and Practice. 4. Aufl. Wolters Kluwer; 2016

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