MR Auswertung der perikardialen und retrosternalen Adhäsionen vor und nach Membraneinpflanzung in der reoperativen Herzchirurgie

Ein Ziel dieser prospektiven, randomisierten Arbeit war es, das etablierte Verfahren der Kernspintomographie hinsichtlich ihrer Möglichkeiten in der Diagnostik von möglichen retrosternalen und perikardialen Adhäsionen nach medialen Sternotomien und Re-Operationen zu vergleichen. Bei 10 Patienten benutzten wir eine bioresorbierbare mit Sodium - hyaluronat modifizierte, Carboxymethylcellulose und nicht mondifizierte USP glycerol – Membran (CV seprafilm ®) von Genzyme, Cambridge, MA, USA als perikardialen Ersatz. Die anderen 10 Patienten erhielten eine nichtresorbierbare Polytetrafluoroäthylen (PTFE) - Membran (Preclude ®) der Firma Gore, Flagstaff, AZ, USA. In der Kontrollgruppe waren weitere 10 Patienten, die keine Membranen erhielten. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden 34 Patienten zwischen Januar 2000 und Oktober 2002 nach dem Zufall für das MRI postoperativ innerhalb eines Jahres zugewiesen, um mögliche retrosternale und perikardiale Adhäsionen postoperativ zu beurteilen. Weiterhin sah das Protokoll vor, dass bei 20 Patienten vor dem operativen Eingriff ein MRT durchgeführt wurde, während alle Patienten ein Jahr postoperativ eine MR – Untersuchung bekommen sollten. Da vier Patientenn verstorben waren wurde die MR Untersuchung bei 30 Patienten. Durchgeführt. Die prä- und postoperative MR- Auswertung wurde ohne das Wissen von intraoperativen Resultaten durchgeführt. Die präoperative MR- Auswertung wurde mit dem intraoperativen Befund sowie postoperativ im MRT verglichen. Die Untersuchung wurde mit einem Siemens Magnetom Symphony mit einer Feldstärke von 1,5 Tesla durchgeführt. Das Protokoll sah vor, dass transversale- und sagittale T1- gewichtete und EKG- getriggerte Spin- Echo- Sequenzen, sowie transversale- und sagittale retrospektive Gradienten- Echo- Sequenzen durchgeführt wurden. Wir klassifizierten den Grad der perikardialen Adhäsionen in 5 Gruppen: nicht vorhanden (0), minimale (1), mäßig (2), schwere (3), extrem schwer (4). Die perikardialen Adhäsionen wurden an fünf Positionen gemessen und ausgewertet: entlang der großen Gefäße (Aorta ascendens und A. pulmonalis), am rechten Atrium, an ventralen Wand des rechten Ventrikels, an der Herzspitze und an der diaphragmalen Oberfläche (posterolateral). Zum Zeitpunkt vor der Re- Operation war keiner der 30 Patienten frei von retrosternalen und intrapericardialen Adhäsionen. Die präoperative MR- Auswertung der retrosternalen Adhäsionen korrelierte mit dem intraoperativen Befund, während die prognostizierte Dichte der Adhäsionen ebenfalls visuell gemessen und im MRT bewertet weniger zuverlässig im Vergleich zu den intraoperativen Befunden war. Die post-operativen MR- Ergebnisse der Patienten mit der biologisch resorbierbaren Membran (Seprafilm ®) und der nichtresorbierbaren (Preclude ®) Membran zeigte keinen signifikanten Unterschied zur Kontrollgruppe. Aufgrund der Ergebnisse der prä- und postoperativen MR- Bildgebung sowie der intraoperativen Befunde gehen wir davon aus, dass die Kernspintomographie eine angemessene diagnostische Methode zur Erkennung und zur Lokalisation von retrosternalen perikardialen Adhäsionen darstellt. Basierend auf unseren Ergebnissen kommen wir jedoch zu dem Schluss, dass perikardiale Ersatzstoffe wie biologisch resorbierbare oder nichtresorbierbare Membranen nicht in der Lage sind, Adhäsionsformationen für einen Zeitraum von über einem Jahr zu verringern oder zu vermeiden. Unser Studienergebnis erlaubt es nicht ein abschließendes Urteil über die Effizienz der Membranen zu geben, da wir der Auffassung sind, dass die Adhäsionsformationen möglicherweise nach dem Beobachtungszeitraum von einem Jahr nicht vollständig entwickelt sind. Die sehr viel versprechenden Ergebnisse bei der Verhütung von Adhäsionen mit biologisch resorbierbaren oder nichtresorbierbaren Membranen (PTFE) wurden alle nach einem Beobachtungszeitraum von wenigen Wochen bis zu einem Monat erbracht. Innerhalb dieser kurzen Zeit eignet sich der Stellvertreter vor allem der biologisch resorbierbaren Membran mit Natriumhyaluronat und Carboxymethylcellulose zur Verhinderung von Adhäsionen. Diese Tatsache ist von Vorteil für Operationen mit der Notwendigkeit des kurzfristigen reoperativen Eingriffes z.B. im Bauch- oder sogar Perikardraum, die jedoch innerhalb einer berechenbaren gewissen Zeit entfernt werden können. Die PTFE Membranen zeigt jedoch einen festen Aufbau einer Schicht zwischen dem Brustbein und dem Herz. Auf diese Weise bildet sie eine Art Schutzschild auf der Oberfläche des Myokards. Im Bezug auf unsere Erfahrung stellt dies einen deutlichen Vorteil im Falle von Resternotomie dar. Andererseits zeigen die nichtresorbierbaren Membranen wie als auch die biologisch resorbierbaren Membranen keine Verringerung und Vermeidung von Adhäsionen für einen längeren Zeitraum. Deshalb sehen wir eine klare Notwendigkeit von Langzeitstudien mit größeren Studienkollektiven, um die bisher angenommenen Vorteile dieser Art von Membranen im Hinblick auf ihre Fähigkeit zur langfristigen Adhäsionsprophylaxe zu untersuchen. Dies gilt besonders in der Herzchirurgie, wo retrosternale und perikardiale Adhäsionen für ein hohes Risiko für Re-Operationen maßgeblich sind. Weiterhin erwiesen sich die MRT – Untersuchungen in unserer Studie als klinisch gut einsetzbares Verfahren zur Beurteilung von Adhäsionen, des Retrosternalraums und der Morphologie des Herzen, während sich als Nachteil der deutlich höhere Kostenfaktor im Vergleich zur konventionellen Röntgenuntersuchung anführen lässt.In this prospective, randomized study we tried to find out whether two different pericardial membranes, a bioresorbable membrane of carboxymethylcellulose or a nonresorbable membrane of polytetrafluoroethylene (PTFE), which we inserted patients that were admitted for cardiac reoperation, could reduce postoperative pericardial, retrosternal adhesions in comparison to a control group without an implanted membrane. The bioresorbable membrane was placed between the sternum and the anterior wall of the right ventricle, ascending aorta and the apex. The PTFE membrane, which was additionally fixed to the pericardium by four polypropylene sutures, was placed as well. After that the anterior mediastinum was covered with remaining mediastinal tissue as good as possible before, the sternum was closed with seven wires. We used MR imaging to evaluate adhesion formations preoperatively and postoperatively after a year in order to validate the ability to detect adhesions by magnet resonance tomography. Additionally the findings were correlated with the intraoperative evaluated adhesion score. Between January 2000 and October 2002 thirtyfour patients who were admitted for cardiac reoperation were randomly assigned for MR imaging of the chest one year postoperatively to assess possible retrosternal, pericardial adhesions. Twenty of them underwent MR imaging preoperatively as well. Only patients with previous median sternotomy and a first operation, dated at least one year before reoperation, were included in this study. The examinations consisted of transverse and sagittal T1-weighted prospective ECG gated spin-echo (SE) sequences and transverse and sagittal retrospective gated gradient-echo (GE) sequences, performed on a Siemens Magnetom Symphony with a field-strength of 1.5 Tesla. At the time of reoperation we classified the degree of pericardial adhesions into 5 groups: absent (0), minimal (1), moderate (2), severe (3), extreme severe (4). Pericardial adhesions were evaluated at five locations: along the great vessels (ascending aorta and pulmonary artery), at the right atrium, at the anterior wall of the right ventricle, around the apex and down the diaphragmal (posterolateral) surface. At the time of reoperation none of the 30 patients were free of retrosternal, intrapericardial adhesions. Preoperative MR evaluation of adhesions (visually analyzed by interpreting different colour shades and diastolic/systolic measurements) correlated well with intraoperative findings concerning the location of adhesion formations, whereas the predicted density of adhesions 84 also measured and visually evaluated by MR was less reliable compared to the intraoperative adhesion score. Concerning the density of adhesions analyzed in the movie gradient-echo sequences in pre- and one year postoperative MR imaging, there was minimal less density in patients with the bioresorbable membrane at the level of the ascending aorta and pulmonary artery postoperatively but without statistical significance. At the level of the right ventricle patients with bioresorbable membrane showed one year postoperatively even more density than patients with nonresorbable membrane and patients in the control group. At other defined levels postoperatively less density was seen in all three different groups including the control group where no membrane was inserted also without statistical significance. The postoperative MR findings of the patients with bioresorbable membranes (Seprafilm®) and nonresorbable (Preclude®) membranes showed no significant difference to the control group. Due to the results of preoperative and postoperative MR imaging and our intraoperative findings, we assume that magnetic resonance tomography is an appropiate diagnostical method to detect and locate retrosternal and pericardial adhesions one year after cardiac surgery. Based on our results, we conclude that pericardial substitutes like bioresorbable or nonresorbable membranes do not seem to have the ability to prevent adhesion formations for a period of a year. From our point of view, we are not able to make a final statement on the efficiency of membranes since we have to consider that adhesion formations may not have been entirely developed after such a short period of time. The very promising findings in preventing adhesions with bioresorbable or non resorbable PTFE membranes described in animal models result from the fact that all data was evaluated in a rather short period of time, some weeks to one month. Within this period of time the substitutes and especially the bioresorbable membranes of sodium hyaluronate and carboxymethylcellulose seem to be save and are appropiate to prevent adhesion formations effectively. This fact is of advantage for operations with the necessity of short-term reoperation like abdominal stomata or even cardiac assist devices that can be removed within a predictable certain amount of time. Since PTFE membranes build up a solid layer between the sternum and the heart and in this way form some kind of protection shield on the surface of the heart, there will be regarding to our experience an evident benefit in case it comes to resternotomy. But on the other hand these nonresorbable membranes are like bioresorbable membranes not qualified when it comes to reducing and preventing adhesions for a long time. Therefore we see a definite need for long-term studies in order to verify the presumed benefits of these kinds of membranes in terms of their ability to prevent adhesions over years. Especially requirement is in cardiac surgery where retrosternal and pericardial adhesions are responsible for the high risk of cardiac reoperations