Contribution of quantitative intra-operative echocardiography to risk stratification in innovative cardiac surgery

Die Transösophageale Echokardiographie (TEE) hat sich in letzen 10 Jahren zur etablierten Methode für intraoperative Diagnostik und Monitoring in der Kardioanästhesie entwickelt. Über die ursprüngliche Aufgabe der Aufklärung intraoperativer Komplikation hinaus sind die Ziele der standardmäßigen intraoperativen Untersuchung mittels TEE heute folgendermaßen definiert: 1\. Bestätigung und Verfeinerung der präoperativen Diagnostik 2\. Erkennung neuer oder unvermuteter Pathologien 3\. Unterstützung der chirurgischen sowie pharmakologischen intraoperativen Therapieplanung 4\. Bewertung der Ergebnisse der Intervention Das Ziel der in dieser Habilitationsschrift zusammengefassten wissenschaftlichen Untersuchungen war, quantitative echokardiographische Parameter zu identifizieren, die einen Einfluss auf die chirurgische Planung haben, die unmittelbare Beurteilung der Ergebnisse ermöglichen, auf die Notwendigkeit einer Therapieerweiterung hinweisen oder das Überleben der Patienten beeinflussen. Dies wurde für Patientengruppen durchgeführt, bei welchen entweder ein linksventrikuläres Unterstützungssystem (LVAD) oder eine Bioprothese der Aortenklappe im Trans-Katheter-Verfahren (TAVI) implantiert wurde. Bei LVAD Implantation ist das enddiastolische Durchmesserverhältnis von rechtem zu linkem Ventrikel (R/L-ratio) ein Prädiktor für postoperatives Rechtsherzversagen. Ist die R/L-ratio bei Patienten im Endstadium der chronischen Herzinsuffizienz erhöht, wird zunächst die pharmakologische Therapie unmittelbar nach LVAD-Implantation entsprechend optimiert und, falls dies für eine ausreichende RV Funktion nicht genügt, eine zusätzliche mechanische Unterstützung für den RV implantiert. Ein vergrößerter Durchmesser des Anulus der Trikuspidalklappe wurde als Prädiktor für das mittelfristige Überleben nach Implantation eines LVAD identifiziert. Zukünftig könnte aufgrund dieses Parameters die Indikation für eine zusätzliche Trikuspidalklappenchirurgie gestellt werden. Nach Transkatheter Aortenklappenimplantation (TAVI) wurden zunächst die hämodynamischen Eigenschaften dieser neuartigen Klappen in situ an einer großen Patientenzahl charakterisiert. Detaillierte Analysen zeigten, dass ein schwerwiegendes Patienten-Prothesen Missverhältnis, bestimmt als indizierte effektive Klappenöffnungsfläche (iEOA), von weniger als 0,65 cm2/m2 mit einer reduzierten 3-Monats Überlebensrate assoziiert ist. Die Berechnung der iEOA mittels Kontinuitätsgleichung und Patienten-Oberfläche ermöglicht somit die Identifikation der Patienten mit erhöhtem postoperativem Mortalitätsrisiko. Die in den vorgestellten Arbeiten beschriebenen Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit von weiteren quantitativen echokardiographischen Studien in definierten Patientengruppen, verbunden mit möglichst langen Nachbeobachtungszeiten, um die Risikostratifizierung bei diesen kardial schwerstkranken Patienten zu optimieren.Transesophageal echocardiography (TEE) has evolved over the last 10 years into an established method for intra-operative diagnostics and monitoring in cardiac anesthesia. Beyond the original purpose of detecting and managing intra-operative complications, the aims of routine intra-operative examination by TEE today are defined as follows: 1\. Confirmation and refinement of preoperative diagnoses 2\. Detection of new or unsuspected pathologies 3\. Support of surgical and pharmacological intra-operative decision making 4\. Assessment of the results of the intervention The goal of the studies summarised in this habilitation thesis was to identify quantitative echocardiographic parameters that have an impact on the surgical planning, enable immediate evaluation of the results, indicate the need for additional intervention and affect patient survival. This was carried out for groups of patients in which either a left ventricular assist device (LVAD) or a transcatheter guided aortic valve implantation was performed. In patients pre- selected for LVAD implantation, preoperatively calculated right to left end- diastolic ventricular diameter ratio (R/L Ratio) was identified as a predictor for postoperative RV failure. At presence of an increased R/L ratio in patients with end-stage chronic heart failure, the post-operative pharmacological RV-support is optimised and, if the RV function remains insufficient, an additional mechanical support (right ventricular assist device) will be implanted. An enlarged diameter of the annulus of the tricuspid valve (>43 mm) was identified as predictor of mid-term survival after LVAD implantation. In the future this parameter could serve as indication for additional tricuspid valve annuloplasty. After transcatheter aortic valve implantation (TAVI), first the in situ hemodynamic properties of these new bioprostheses were analysed in a large number of patients. Detailed analyses showed that a severe patient-prosthesis mismatch, determined as indexed effective valve area (iEOA) of less than 0.65 cm2/m2, is associated with a reduced three-month cumulative survival rate. The calculation of iEOA by the continuity equation and patient body surface area thus allows the identification of patients with increased postoperative risk. The results described above underline the need for further quantitative echocardiographic studies in defined patient groups combined with follow-up periods as long as possible in order to optimise the risk stratification in these critically ill cardiac patients