Katheterinterventionelle Techniken in der Therapie angeborener Herzfehler

• Einleitung
• Etablierte interventionelle Therapiemöglichkeiten
• Anästhesie und Bildgebung
• Vorhofseptumdefekt-Verschluss
• Epidemiologie und Morphologie des ASD
• Pathophysiologie und Klinik des ASD
• Indikationen und Kontraindikationen zum Verschluss
• Historische Entwicklung
• Interventionelle Durchführung
• Komplikationen
• Auswahl des Verfahrens
• Ductus-arteriosus-Verschluss
• Epidemiologie und Morphologie des PDA
• Pathophysiologie und Klinik des PDA
• Indikationen und Kontraindikationen zum Verschluss
• Historische Entwicklung
• Interventionelle Durchführung
• Komplikationen
• Zusammenfassung und Ausblick
• Neue Therapiemöglichkeiten und Materialien
• Geringere Strahlenbelastung und bessere Therapieplanung
• Probleme durch Medical Device Regulation
• Wissenschaftlich verantwortlich gemäß Zertifizierungsbestimmungen
• Literatur

Einleitung

Angeborene Herzfehler sind die häufigsten angeborenen Organfehlbildungen und betreffen ca. 1% der Lebendgeborenen [1]. Somit kommen in Deutschland jährlich ca. 6000–7000 Kinder mit einem angeborenen Herzfehler zur Welt. Ein großer Teil dieser Patienten bedarf bereits im Neugeborenen- oder Säuglingsalter einer chirurgischen und/oder interventionellen Therapie [2]. Viele Herzfehler lassen sich inzwischen mit ausgezeichneten Langzeitergebnissen chirurgisch oder interventionell kurativ ohne relevante Einschränkungen oder Folgezustände behandeln. Bei nicht wenigen der komplexeren Herzfehler verbleiben hingegen nach der Primärkorrektur Residualläsionen, die im Lauf des Lebens weitere Operationen oder Interventionen erforderlich machen. Neben der primären Behandlung ist daher die Vorausschau auf langfristig erforderliche Therapien von großer Bedeutung. Ziel ist, interdisziplinär eine bestmögliche Lebenszeitstrategie bezüglich operativer, interventioneller oder Hybridverfahren für betroffene Kinder zu entwerfen und bei optimalem Ergebnis die Zahl belastender und risikoreicher Operationen zu minimieren.

In den Kinderherzzentren Deutschlands werden aktuell etwa 6000–7000 Herzkatheteruntersuchungen jährlich bei Kindern durchgeführt, davon rund 60%, also ca. 3500–4000, mit Intervention. Im Vergleich dazu werden deutschlandweit gegenwärtig jährlich etwa 4600 kardiale und 2200 extrakardiale herzchirurgische Eingriffe bei Kindern durchgeführt (Herzbericht 2022, Deutsche Herzstiftung, http://www.herzstiftung.de/). Diese Zahlen verdeutlichen den enormen Stellenwert, den die interventionelle Kinderkardiologie inzwischen einnimmt. Trotz der zum Teil extrem komplexen Patienten mit schweren lebensbedrohlichen Herzfehlern ist das periprozedurale Risiko in der interventionellen Kinderkardiologie insgesamt sehr gering. So wurde 2022 eine periprozedurale Mortalität aller Herzkatheteruntersuchungen bei Kindern von ca. 0,3% berichtet. Komplikationen werden in ca. 6,6% der Fälle beobachtet (Nationale Qualitätssicherung angeborener Herzfehler Jahresbericht 2022, https://www.nationale-qs-ahf.de/). Schwerwiegende und katastrophale Komplikationen (dies beinhaltet u. a. Notfalloperationen) treten in nur ca. 1,6% der Fälle auf.

Es war ein langer Weg von der ersten dokumentierten Herzkatheterisierung durch Werner Forßmann im Jahr 1929 bis hin zu dem breiten Spektrum der gegenwärtigen interventionellen Therapiemöglichkeiten in der Kinderkardiologie. Dieser Weg ist geprägt vom Einfluss bedeutender Persönlichkeiten und von richtungweisenden technischen Entwicklungen. Einen Überblick über Meilensteine der katheterinterventionellen und chirurgischen Therapie angeborener Herzfehler verschafft [Abb. 1].

Etablierte interventionelle Therapiemöglichkeiten

Das Spektrum der etablierten interventionellen Therapiemöglichkeiten bei angeborenen Herzfehlern ist heutzutage sehr breit und reicht von neonatologischen Notfallinterventionen wie der Ballon-Atrioseptostomie bis hin zum interventionellen Pulmonalklappenersatz. Einen Überblick über die häufigsten Interventionen gibt [Abb. 2].

Andere Interventionen können hämodynamische Situationen verbessern, aber die zugrunde liegenden Vitien nicht auf Lebenszeit kurativ behandeln. Sie sind jedoch wichtiger Bestandteil der langfristigen interdisziplinären Therapiestrategie für die betroffenen Patienten. Denn so lassen sich zum Teil risikoreiche Operationen bei kleineren Kindern auf spätere Zeitpunkte verschieben, oder die Zahl von notwendigen herzchirurgischen Eingriffen lässt sich dadurch reduzieren. Beispielhaft hierfür genannt seien

• die interventionelle Eröffnung des rechtsventrikulären Ausflusstraktes bei Pulmonalatresie,

• Stentimplantationen in den rechtsventrikulären Ausflusstrakt oder periphere Pulmonalarterien bei Stenosen,

• Ballon-Valvuloplastie bei Aortenklappen- oder Pulmonalklappenstenosen sowie

• Stentimplantation in den PDA bei ductusabhängigen Vitien.

Letztlich zählt auch der interventionelle Pulmonalklappenersatz in diese Kategorie. Denn die derzeit verfügbaren katheterimplantierbaren bioprosthetischen Klappen haben aufgrund von Degenerationsprozessen eine limitierte Lebensdauer, so wie es auch bei chirurgisch implantierten Bioprothesen der Fall ist.

Auch neuere überbrückende palliative interventionelle Therapiemöglichkeiten, übernommen aus der Erwachsenenkardiologie, kommen zunehmend in der Kinderkardiologie zum Einsatz. Ein Beispiel ist die linksatriale/-ventrikuläre Dekompression durch Schaffung einer restriktiven interatrialen Kommunikation bei schwerer Herzinsuffizienz auf dem Boden einer linksventrikulären Dysfunktion.

Anästhesie und Bildgebung

In den meisten Zentren werden Herzkatheterinterventionen zur Therapie angeborener Herzfehler inzwischen ohne Intubationsnarkose nur in Analgosedierung unter Spontanatmung durchgeführt. Insgesamt erfolgten deutschlandweit zuletzt nur rund 18% dieser Untersuchungen in Intubationsnarkose. Dabei liegt der Anteil bei Neugeborenen (ca. 50%) oder komplexeren Interventionen wie dem interventionellen Pulmonalklappenersatz (ca. 50%) deutlich höher (Nationale Qualitätssicherung angeborener Herzfehler Jahresbericht 2022, https://www.nationale-qs-ahf.de/).

Für viele, vor allem einfachere angeborene Herzfehler ist die Echokardiografie als Bildgebungsmodalität der Wahl zur Diagnostik, Therapieplanung und Verlaufskontrolle meist ausreichend. Insbesondere für komplexere Herzfehler sind jedoch Schichtbildgebungsverfahren wie MRT und CT hilfreich oder gar unerlässlich, vor allem auch zur Indikationsstellung und Planung von Interventionen. Darüber hinaus sind in modernen Herzkatheteranlagen zum Teil auch Bildfusionen zwischen der Fluoroskopie und 3-D-Bilddatensätzen aus MRT, CT oder auch transösophagealer Echokardiografie möglich. Dies kann durch die zusätzlichen anatomischen Informationen während der Katheteruntersuchung helfen, Kontrastmittel- und Strahlungsexposition zu reduzieren (s. „Info – Strahlenbelastung“).

Dieser Artikel fokussiert sich im Folgenden auf die zwei häufigsten kinderkardiologischen Interventionen. Als Überblick sind einige weitere Beispiele aus dem Spektrum typischer katheterinterventioneller Therapieverfahren in der Kinderkardiologie bzw. der Therapie angeborener Herzfehler in [Abb. 3] dargestellt.

Vorhofseptumdefekt-Verschluss

Epidemiologie und Morphologie des ASD

Der isolierte Vorhofseptumdefekt (ASD) ist der zweithäufigste angeborene Herzfehler und betrifft etwa 17% aller angeborenen Herzfehler bei Neugeborenen und Säuglingen [4] [5]. Somit kommen jährlich in Deutschland ca. 1200 Kinder mit einem ASD zur Welt. Morphologisch werden 3 wesentliche Typen des ASD unterschieden ([Abb. 4]):

• der ASD vom Sekundumtyp (ASD II, ca. 80%),

• der ASD vom Primumtyp (ASD I, ca. 10%) und

• der Sinus-venosus-Defekt vom oberen oder unteren Hohlvenentyp (SVD, ca. 10%).

Die Vorhofseptum-Morphologie beim ASD kann komplex sein, so sind 2 oder mehrere Defekte keine Seltenheit. Multiple Perforationen können zudem mit einem variabel ausgeprägten Vorhofseptum-Aneurysma vergesellschaftet sein.

Dies betrifft vorwiegend kleine Defekte (< 8 mm Diameter). Bei größeren Defekten und ab dem Schulkindalter ist meist kein Spontanverschluss mehr zu erwarten.

Pathophysiologie und Klinik des ASD

Pathophysiologisch besteht durch den ASD ein Shunt auf Vorhofebene. Dabei hängen Shuntvolumen und -richtung von der Größe des Defekts und den Druckverhältnissen in den Vorhöfen und damit der Compliance des linken und rechten Ventrikels ab. In der Regel besteht ein Links-rechts-Shunt mit resultierender Volumenbelastung der rechten Herzhöhlen und der Lungenstrombahn. Diese Volumenbelastung wird häufig zunächst gut toleriert, und viele Patienten bleiben lange asymptomatisch. Die Diagnose wird daher nicht selten als Zufallsbefund im Rahmen der Abklärung eines diagnostizierten Herzgeräusches in Routinevorsorgeuntersuchungen gestellt. Somit stellt der ASD auch den häufigsten erstmalig im Erwachsenenalter diagnostizierten angeborenen Herzfehler dar.

Klinisch treten zumeist erst bei lange bestehendem, relevanten Shunt Herzinsuffizienzzeichen und reduzierte körperliche Belastbarkeit mit Kurzatmigkeit auf. Im Erwachsenenalter sind neu aufgetretene atriale Arrhythmien (z. B. Vorhofflattern, -flimmern) typisches (Erst-)Symptom als Folge der Vorhofdilatation. Das Auftreten einer sekundären pulmonalarteriellen Hypertonie ist aufgrund der reinen Volumenbelastung selbst bei erheblichen Shuntvolumina eher selten und kommt zumeist erst nach Jahrzehnten vor.

Indikationen und Kontraindikationen zum Verschluss

Eine Indikation zum Verschluss besteht bei relevantem Links-Rechts-Shunt, also einem Verhältnis von pulmonalarteriellem Fluss zu systemarteriellem Fluss (sog. Qp:Qs) von > 1,5:1 und/oder einer shuntbedingten Vergrößerung der rechten Herzhöhlen [5]. In der Regel erfolgt der Verschluss dann im Vorschulalter.

Ein früherer Verschluss kann im Einzelfall bei sehr großen Defekten und beispielsweise Gedeihstörungen als Ausdruck der kardialen Belastung erforderlich werden. Ebenso gibt es Hinweise, dass sich die Symptomatik der bronchopulmonalen Dysplasie durch einen ASD-Verschluss günstig beeinflussen lassen kann. Dies ist auch der Fall, wenn kein hämodynamisch relevanter Shunt vorliegt, sodass in solchen Fällen ein früherer Verschluss erwogen werden sollte. Kontraindikation für einen (vollständigen) ASD-Verschluss stellt eine fixierte pulmonalarterielle Hypertonie dar, die jedoch im Kindesalter bei isoliertem ASD als Vitium die Ausnahme ist.

Historische Entwicklung

Der erste erfolgreiche chirurgische ASD-Verschluss am offenen Herzen unter direkter Sicht wurde 1952 von F. John Lewis an der University of Minnesota (USA) durchgeführt. Der Eingriff gilt als der Grundstein der Chirurgie am offenen Herzen [6]. Nur wenig später, 1953, erfolgte in Philadelphia durch John Gibbon erstmalig ein chirurgischer ASD-Verschluss am offenen Herzen unter Einsatz der von ihm entwickelten Herz-Lungen-Maschine [6]. Der Einsatz der Herz-Lungen-Maschine revolutionierte die Chirurgie am offenen Herzen und war der entscheidende Wegbereiter für die moderne Herzchirurgie. Der chirurgische Verschluss etablierte sich in den darauffolgenden Dekaden als Standardmethode zur Behandlung des hämodynamisch relevanten ASD.

In dieser Zeit erzielte jedoch auch das noch junge Fach der interventionellen Kardiologie seine ersten Durchbrüche (vgl. [Abb. 1]). So gelang schließlich nach geglückten Tierexperimenten 1975 erstmalig der erfolgreiche katheterinterventionelle Verschluss eines ASD II durch Terry King und Noel Mills mittels des von ihnen entwickelten „umbrella device“ [7]. Dieses Device bestand aus zwei gegenüberliegenden, durch Stahlstreben schirmartig aufgespannten Dacron-Flicken, die beidseits des Defekts positioniert wurden. Trotz mehrerer erfolgreich behandelter Patienten führten die technischen Nachteile des Systems dazu, dass das Design nicht weiterverfolgt wurde. Der Grundstein für das wegweisende Konzept des interventionellen ASD-Verschlusses war damit jedoch gelegt.

In den folgenden Jahrzehnten wurden zahlreiche unterschiedliche Devices entwickelt, von denen jedoch viele aufgrund technischer Probleme bei der Implantation, unzufriedenstellender Verschlussraten oder Komplikationen wieder verschwanden [7]. Der von Kurt Amplatz entwickelte Amplatzer Septal Occluder (inzwischen produziert durch Abbott Cardiovascular) überwand schließlich mit seinem neuartigen Design viele Probleme der früheren Devices (s. „Info – Amplatzer Septal Occluder“). Seine Anwendung wurde erstmalig 1997 publiziert und schuf neue Maßstäbe für den interventionellen ASD-Verschluss, der sich ab den 2000er-Jahren zunehmend als sicheres und erfolgreiches Standardverfahren etablierte [8].

Inzwischen sind zahlreiche zertifizierte Devices auf dem Markt (Beispiele s. [Abb. 5]), die sehr gute Erfolgs- und niedrige Komplikationsraten haben. Diverse dieser Devices haben sich in ihrem grundlegenden Konstruktionsprinzip an dem Amplatzer Septal Occluder orientiert, wobei die Einführsysteme und Fixierungen sich jedoch zum Teil deutlich unterscheiden.

Interventionelle Durchführung

Das Verfahren des interventionellen ASD-Verschlusses ist inzwischen außerordentlich gut standardisiert. Es wird in vielen Zentren häufig auch ausschließlich unter transösophagealer Echokardiografie (TEE) ohne Anwendung ionisierender Strahlung und nur unter Analgosedierung ohne Intubationsnarkose durchgeführt [9].

Auch für komplexe Vorhofseptum-Morphologien mit knappen Randverhältnissen oder ausgeprägtem Septumaneurysma sowie für multiperforierte Vorhofseptumdefekte lassen sich durch geeignete Devices oder die Implantation mehrerer Devices häufig interventionelle Lösungen finden (s. Fallbeispiel 1).

Allgemein, ohne differenzierte Unterscheidung der ASD-Typen, werden derzeit ca. 70% aller Verschlüsse in Deutschland interventionell und 30% chirurgisch durchgeführt (Zahlen nationale Qualitätssicherung 2020/2021). Das entspricht mindestens etwa 350–400 interventionellen ASD-Verschlüssen jährlich in Deutschland. Allerdings sind die aktuellsten verfügbaren Zahlen noch aus der Zeit der COVID-19-Pandemie, in der generell weniger Eingriffe durch Aufschieben elektiver Fälle durchgeführt wurden. Außerdem nehmen nicht alle Zentren an der nationalen Qualitätssicherung für angeborene Herzfehler teil, daher werden tatsächlich vermutlich deutlich mehr ASD-Verschlüsse durchgeführt.

Bei Kindern ist nach interventionellem ASD-Verschluss eine thrombozytenaggregationshemmende Therapie mit Acetylsalicylsäure (ASS) über 6 Monate üblich. Danach kann von einer vollständigen Endothelialisierung des Fremdmaterials ausgegangen werden, sodass die Therapie danach in der Regel nicht mehr erforderlich ist. Für erwachsene Patienten wird zum Teil auch eine duale Thrombozytenaggregationshemmung für 3–6 Monate durchgeführt, einheitliche Empfehlungen gibt es bislang nicht.

Fallbeispiel 1

ASD-Verschluss – Fortsetzung

Da der Junge nun über 20 kg wog, wurde die Intervention geplant. Diese erfolgte zunächst TEE-geführt ([Abb. 6] b). Es wurde die Sondierung eines möglichst mittigen Defekts versucht, um ausreichenden Abstand zu allen umgebenden Strukturen für die Discs des Devices zu haben. Dies stellte sich aufgrund des Aneurysmas als schwierig heraus. Daher wurde zunächst ein eher weit posterior liegender Defekt sondiert ([Abb. 6] c). Dann wurde über einen zweiten venösen Gefäßzugang – mit Stabilisierung des Aneurysmas durch den bereits liegenden Katheter – versucht, einen mittiger sitzenden Defekt zu sondieren, was schließlich gelang ([Abb. 6] d). Über diesen Defekt wurde dann zunächst ein 25 mm Amplatzer Multifenestrated Septal Occluder (Abbott Cardiovascular) implantiert ([Abb. 6] e). Dieser Okkluder ist für multifenestrierte Vorhofseptumdefekte entwickelt worden und hat einen nur schmalen zentralen Steg und vergleichsweise große Discs zur Abdeckung der multiplen Perforationen. In diesem Fall wies der Okkluder jedoch nach Platzierung keine zufriedenstellende Konfiguration auf. Es zeigte sich eine vergleichsweise weite verbleibende Separation der Discs – vermutlich durch das gesamte impaktierte Gewebe des Aneurysmas – und dadurch ein deutlicher verbleibender Restshunt ([Abb. 6] f). Der Okkluder wurde daher nicht abgelöst und wieder extrahiert. Nun wurde ein weiterer Verschlussversuch mit einem anderen Device, einem 25 mm Gore Cardioform Septal Occluder (W.L. Gore & Associates), unternommen ([Abb. 6] g, h, i). Dieser ist anders konstruiert, wodurch die Discs deutlich flexibler sind (vgl. [Abb. 5] g) bei ebenfalls nur schmalem zentralem Steg. Für die Implantation dieser Art Devices empfiehlt sich jedoch die Zuhilfenahme der Fluoroskopie ([Abb. 6] h, i), da die Konfiguration in der TEE allein schwierig zu beurteilen ist. Die Implantation war erfolgreich mit einer sehr flachen, wenig separierten Konfiguration der Discs und ohne verbleibenden Restshunt ([Abb. 6] i, j).

Der postinterventionelle stationäre Verlauf gestaltete sich unauffällig. Herzrhythmusstörungen nach Implantation des großen Devices wurden in der durchgeführten Langzeit-EKG-Untersuchung nicht beobachtet und in der abschließenden TTE ([Abb. 6] k) zeigte sich eine unverändert regelrechte Okkluder-Lage ohne Restshunt. Es wurde bei implantiertem Fremdmaterial eine thrombozytenaggregationshemmende Therapie mit ASS für 6 Monate bis zum Abschluss der Endothelialisierung des Okkluders initiiert. Der Patient konnte am 2. postinterventionellen Tag nach Hause entlassen werden.

Komplikationen

Die Komplikationsraten beim interventionellen ASD-Verschluss sind insgesamt sehr gering. Prozedurale unerwünschte Ereignisse wurden 2021 in 4,3% der Fälle erfasst, davon waren allerdings knapp 60% ohne Komplikationen für die Patienten (z. B. technische Komplikationen des Materials). Weiterhin sind hier erfolglose Implantationsversuche erfasst, die weitere 26% der Ereignisse ausmachen. Bedeutsame Komplikationen wie Gefäßkomplikationen des Zugangsgefäßes (0,5% der Patienten) oder schwerwiegende Komplikationen wie eine Device-Embolisation (0,6% der Patienten) waren hingegen selten und Todesfälle traten nicht auf.

Dies betrifft nach gegenwärtigem Kenntnisstand praktisch ausschließlich den Amplatzer Septal Occluder. Die Inzidenz wird mit 0,04–0,3% der implantierten Devices angegeben. Die meisten Erosionen traten früh nach Implantation auf (Median 14 Tage), es sind aber auch Fälle nach bis zu 9 Jahren in der Literatur beschrieben. Einige der Fälle verliefen tödlich. Diskutierte Risikofaktoren für das Auftreten einer Erosion sind u. a. ein überdimensioniertes Device oder unzureichende Randverhältnisse nach posterior, superior oder zur Aortenwurzel (anterior). Die meisten Fälle traten zudem bei erwachsenen Patienten auf, sodass vor allem auch größere und rigidere Okkluder ursächlich sein könnten. Durch sorgfältige prä- und intraprozedurale Beurteilung des Defekts, der umgebenden Strukturen und des platzierten Okkluders sowie bei ungünstigen Gegebenheiten die Wahl alternativer Devices kann das Risiko minimiert werden. Andere Langzeitkomplikationen wie Thrombosen oder Infektionen des Devices sind beschrieben, aber extrem selten.

Auch der chirurgische ASD-Verschluss ist sehr sicher. Theoretische Risiken durch die Thorakotomie und Operation mit der Herz-Lungen-Maschine sind z. B. Blutungen mit der Notwendigkeit zur Re-Operation, Infektionen, drainagepflichtige Pleuraergüsse, Pneumothorax, Thromboembolien, Herzrhythmusstörungen etc. Dennoch traten unerwünschte Ereignisse 2021 in nur 7,7% der Fälle auf, Todesfälle gab es gleichfalls nicht. Europaweit liegt die 30-Tage-Mortalität für chirurgische ASD-Verschlüsse bei 0,19% in den letzten 5 Jahren (Daten der European Congenital Heart Surgeons Association [ECHSA] Datenbank, https://echsacongenitaldb.org).

Auswahl des Verfahrens

Bei komplexer Morphologie, großen Defekten bei kleinen Kindern und ungünstigen Randverhältnissen gilt: Die Entscheidung zum interventionellen Verschluss bzw. Verschluss-Versuch oder zum chirurgischen Verschluss sollte in der Regel mit der gemeinsamen Expertise von Kinderkardiologie und Kinderherzchirurgie getroffen werden. Neben ungeeigneter Defektmorphologie können Kontraindikationen bzw. relative Kontraindikationen für einen interventionellen Verschluss zum gegebenen Zeitpunkt beispielsweise sein:

• Größe des Defekts und damit des notwendigen Devices in Relation zu den Vorhofdimensionen (Faustregel: Defektdiameter sollte etwa ≤ Körpergewicht sein),

• weitere kardiale Fehlbildungen, die ohnehin eine Operation erforderlich machen,

• verschlossene Zugangsgefäße oder

• eine fixierte pulmonalarterielle Hypertonie.

Auch für den SVD, der mit funktioneller und nicht selten auch anatomischer partieller Lungenvenenfehlmündung einhergeht, ist nach wie vor überwiegend die chirurgische Korrektur Therapie der Wahl. Für den SVD vom oberen Hohlvenentyp findet seit einigen Jahren ein innovatives interventionelles Vorgehen zunehmend Anwendung. Bei diesem wird der Defekt mithilfe von gecoverten (umhüllten) Stents aus der oberen Hohlvene in den rechten Vorhof abgedeckt. Damit ist der Defekt verschlossen und der Lungenvenenfluss wird in den linken Vorhof redirektioniert (s. [Abb. 3] m). Derzeit gibt es jedoch kein dafür in Europa zugelassenes Medizinprodukt, erste klinische Zulassungsstudien sind aber aktuell in Durchführung (ClinicalTrials.gov NCT05865119). Ob dieses Verfahren in Zukunft auch bei Kindern mit noch nicht ausgewachsenen Hohlvenen- und Vorhofdimensionen zur Anwendung kommen kann, bleibt derzeit offen.

Ductus-arteriosus-Verschluss

Epidemiologie und Morphologie des PDA

Der Ductus arteriosus ist als Gefäßverbindung zwischen Aorta und der Pulmonalarterie ein wesentlicher Teil der fetalen Zirkulation und dient der intrauterinen Umgehung der Lungenperfusion. Bleibt der vollständige physiologische Verschluss postnatal aus, wird dies als persistierender Ductus arteriosus (PDA) bezeichnet.

Als isolierter angeborener Herzfehler tritt er bei ca. 0,04–0,05% aller reifen Neugeborenen jenseits der ersten 4 Lebenswochen auf. Dies entspricht ca. 5–10% aller angeborenen Herzfehler [10] [11]. Darüber hinaus wird ein PDA nicht selten als Begleitfehlbildung bei einer ganzen Reihe von anderen Herzfehlern beobachtet. Zudem gibt es komplexe Herzfehler, deren Zirkulation kritisch von der Persistenz des Ductus arteriosus abhängig ist. Eine besondere Patientenpopulation stellen Frühgeborene da, bei denen ein PDA sehr häufig ist.

Die Morphologie des PDA ist erheblich variabel ([Abb. 7]) [12].

Pathophysiologie und Klinik des PDA

Die hämodynamischen Auswirkungen des PDA werden durch die Dimensionen und die Widerstandsverhältnisse des System- und Lungenkreislaufs bestimmt. Der postnatal absinkende pulmonalvaskuläre Widerstand führt zu einem Links-rechts-Shunt über den PDA. Dabei hängt das Shuntvolumen von der Größe des PDA und dem Druckgradienten zwischen dem arteriellen und pulmonalvaskulären Gefäßbett ab. Ein relevantes Shuntvolumen führt zu einer pulmonalen Hyperämie und Volumenbelastung der linken Herzhöhlen, bei größeren PDAs besteht zudem eine Druckbelastung der Pulmonalarterien.

Entsprechend der variablen Hämodynamik ist das Spektrum der klinischen Symptomatik breit. Kleinere PDAs können hämodynamisch irrelevant und auskultatorisch stumm sein (sog. „silent duct“). Dahingegen kann bei großen PDAs bereits im frühen Säuglingsalter eine klinisch erhebliche Herzinsuffizienz auftreten mit entsprechenden Symptomen wie Tachy-/Dyspnoe, Trinkschwäche und Gedeihstörungen, vermehrtem Schwitzen etc. Typischerweise findet sich beim hämodynamisch relevanten PDA ein kontinuierliches systolisch-diastolisches Herzgeräusch. Ferner können ein präkordiales Schwirren und eine große Blutdruckamplitude auffallen.

Indikationen und Kontraindikationen zum Verschluss

Ein hämodynamisch bedeutsamer PDA stellt eine Indikation zum Verschluss dar. Dabei werden ein Qp:Qs von > 1,5:1 bzw. eine fassbare Dilatation der linken Herzhöhlen als hämodynamisch relevant angesehen. Ohne relevante Herzinsuffizienzzeichen kann bei sicherer Drucktrennung des PDA bis jenseits des ersten Lebensjahres zugewartet werden, Spontanverschlüsse werden mit zunehmendem Lebensalter jedoch unwahrscheinlicher.

Beim kleineren, hämodynamisch nicht bedeutsamen PDA muss die Verschlussindikation individuell nach Nutzen und Risiko abgewogen werden. Mit einem Verschluss sollte in jedem Fall aber bis jenseits des Säuglingsalters zugewartet werden, da Spontanverschlüsse möglich sind. Ein „silent duct“ stellt nach gegenwärtiger Datenlage keine Indikation für einen Verschluss dar.

Beim großen, nicht (ausreichend) drucktrennenden PDA besteht langfristig die Gefahr der Ausbildung einer pulmonalarteriellen Hypertonie als progrediente pulmonalvaskuläre Erkrankung durch die anhaltende Druckbelastung des pulmonalarteriellen Gefäßbettes. Als kritische Grenze für die Reversibilität der pulmonalarteriellen Hypertonie wird bei nicht drucktrennendem PDA – vergleichbar zum Ventrikelseptumdefekt – ein Alter zwischen 6 und 12 Monaten angesehen. Bei einem Alter von über 7 Monaten ist ggf. die Durchführung einer Testokklusion und pulmonalvaskulären Reagibilitätstestung mittels Herzkatheteruntersuchung vor einem definitiven Verschluss des PDA zu empfehlen [10].

Langfristig entwickelt sich dann auf dem Boden der progredienten pulmonalvaskulären Erkrankung durch den Widerstandsanstieg eine Shunt-Umkehr zum Rechts-Links-Shunt („Eisenmenger-Reaktion“) über den PDA mit entsprechender Differenzial-Zyanose. Das heißt, in der Regel liegen an den oberen Extremitäten bei präduktalem Abgang der Kopf-Hals-Gefäße normale Sättigungen vor, während eine Zyanose der postduktalen unteren Körperhälfte besteht.

Bei Frühgeborenen kann die interdisziplinäre Einschätzung der hämodynamischen Relevanz eines PDA angesichts der generellen Vulnerabilität und komplexen Begleitmorbiditäten der Frühgeburtlichkeit schwierig sein. Dies trifft dementsprechend auch für die interdisziplinäre Entscheidungsfindung für oder wider einen PDA-Verschluss zu [11].

Historische Entwicklung

Die erste dokumentierte erfolgreiche chirurgische Ligatur eines PDA erfolgte 1938 durch Robert Gross in Boston (USA) und gilt als der erste herzchirurgische Eingriff zur Korrektur eines angeborenen Herzfehlers. Das chirurgische Verfahren fand bald breitere Anwendung und blieb lange Zeit die Standardmethode.

Der erste interventionelle PDA-Verschluss gelang Werner Porstmann 1966 in Berlin [13]. Seine richtungweisende Idee (s. „Info – Polyvinyl-Alkohol-Schaumpfropf“) bildete die Grundlage für die Weiterentwicklungen des interventionellen Konzeptes.

Der von William Rashkind 1976 entwickelte Okkluder (vgl. [Abb. 5] a), der ab Mitte der 1980er-Jahre zunehmende Verbreitung fand, ließ sich durch deutlich kleinere Gefäßzugänge implantieren. Somit wurde er auch schon bei Säuglingen verwendet [14]. Durch den Rashkind Occluder und andere vergleichbare Devices, die in dieser Zeit entwickelt wurden, erlangte der interventionelle PDA-Verschluss zunehmende Bedeutung als Alternative zum chirurgischen Verschluss. Wie beim ASD-Verschluss waren die Devices dieser Generation jedoch mit Problemen behaftet wie relevanten Raten von residuellen Shunts, Device-Frakturen und anderen technischen Komplikationen. Daher verschwanden sie allmählich wieder. Für kleinere PDAs fand nach Erstbeschreibung durch Patrick Cambier 1992 der Einsatz von embolisierenden Metallspiralen (Coils) zunehmende Anwendung als Alternative zu den Okkluder-Devices [14]. Bei größeren PDAs bestand jedoch eine nicht unerhebliche Rate an Embolisationen sowie unzureichender Okklusion.

Erneut war es dann Kurt Amplatz, der mit der Entwicklung eines neuartigen Okkluders die technischen Schwierigkeiten der bis dahin verwendeten Devices überwand: Mit dem Amplatzer Duct Occluder I (ADO I, [Abb. 8]) ebnete er dem interventionellen Verfahren den Weg zur Standardmethode für den PDA-Verschluss. Die ersten Ergebnisse wurden 1998 publiziert [15]. Auch der ADO I besteht aus einem selbstexpandierbaren Nitinol-Geflecht, welches mit undurchlässigem Dacron-Gewebe ausgefüllt ist. Das Device ist pulmonalseitig an einer Schraube fixiert, die nach der Platzierung gelöst wird. Die Vorteile gegenüber den älteren Devices waren die Implantierbarkeit über kleinere Schleusen, die vergleichsweise einfache Handhabung und mehrfache Repositionierbarkeit bzw. einfache Extraktion. Diverse Hersteller haben inzwischen vergleichbare Verschlusssysteme entwickelt, und es sind Devices mit unterschiedlichen Designs verfügbar, die der großen morphologischen Variabilität des PDA gerecht werden sollen ([Abb. 8]).

Interventionelle Durchführung

Der interventionelle PDA-Verschluss ist, vergleichbar mit dem interventionellen ASD-Verschluss, heutzutage die Methode der Wahl für die meisten Patienten und Morphologien [10] [11] [14]. Ein chirurgischer Verschluss des isolierten PDA ist jenseits der Neugeborenenperiode inzwischen eine Rarität. Mit dem inzwischen außerordentlich gut standardisierten Verfahren des interventionellen PDA-Verschlusses werden sehr gute Ergebnisse erzielt mit – je nach Patientenkollektiv – dicht an 100% liegenden Erfolgsraten [10].

So ist beispielsweise der Amplatzer Piccolo Occluder (Abbott Cardiovascular) für einen Einsatz ab 700 g Körpergewicht zugelassen ([Abb. 8]). Der PDA-Verschluss bei Frühgeborenen ist mit entsprechender Erfahrung auch unter echokardiografischer Kontrolle bettseitig auf der neonatologischen Intensivstation möglich. Die Interventionen sind bei Frühgeborenen aufgrund der kleineren Strukturen aber deutlich komplexer, sodass bislang häufig noch dem gut etablierten chirurgischen Verschluss der Vorzug gegeben wird. Neuere Studienergebnisse zeigen jedoch in Zentren mit entsprechender Expertise eine dem chirurgischen Verschluss vergleichbare sehr gute Erfolgsrate bei gleicher oder gar geringerer Morbiditätsrate. Somit ist hier ein Paradigmenwechsel zu erwarten [11] [16].

Eine gerinnungshemmende Therapie nach interventionellem PDA-Verschluss ist, im Gegensatz zum ASD-Verschluss, in den meisten Fällen nicht erforderlich.

Komplikationen

Die Komplikationsraten sind niedrig, in Deutschland wurden für 2021 4,7% unerwünschte prozedurale Ereignisse berichtet. Etwa ein Drittel der durchgeführten PDA-Verschlüsse erfolgte bei Neugeborenen und Säuglingen. Von den unerwünschten Ereignissen waren knapp 50% ohne Komplikation für die Patienten. Schwerwiegende prozedurale Komplikationen wie Device-Embolisation (ca. 1,1%) oder ungeplante Operation nach Herzkatheterintervention (ca. 0,4%) waren selten. Weitere Komplikationen können eine Stenosierung der linken Pulmonalarterie oder der Aorta descendens durch das Device sein. Diese lassen sich jedoch in aller Regel durch sorgfältige intraprozedurale Evaluation vermeiden. Ebenso sind, wie bei jeder Herzkatheteruntersuchung, Gefäßkomplikationen möglich, aber selten. Mitunter wird bei bestehendem Restshunt durch die hohen Flussgeschwindigkeiten und die dadurch am Device entstehenden mechanischen Belastungen für Erythrozyten eine Hämolyse beobachtet, jedoch zumeist nur passagerer Natur.

Ein direkter Vergleich zwischen dem isolierten PDA-Verschluss mittels Intervention und Chirurgie ist nicht ohne Weiteres sinnvoll möglich, denn der chirurgische Verschluss erfolgt mittlerweile fast ausschließlich bei Frühgeborenen, die ein anderes Risiko- und Morbiditätsprofil haben.

Fallbeispiel 2

PDA-Verschluss

Bei der Patientin handelte es sich um ein 6 Jahre und 2 Monate altes Mädchen ohne bisherige relevante Vorerkrankungen. Im Rahmen der U9-Gesundheitsuntersuchung war erstmalig ein Herzgeräusch aufgefallen, woraufhin kinderkardiologisch die Diagnose eines PDA gestellt wurde. Echokardiografisch zeigten sich bei drucktrennendem PDA deutliche Zeichen einer Volumenbelastung mit Vergrößerung der linken Herzhöhlen ([Abb. 9] a, b), sodass die Indikation zum interventionellen Verschluss gestellt wurde. Klinisch war die Patientin asymptomatisch und die Belastbarkeit war uneingeschränkt. In der Herzkatheteruntersuchung zeigte sich angiografisch ein erheblicher Links-Rechts-Shunt über den PDA ([Abb. 9] c). Als Ausdruck der Volumenbelastung war der linksventrikuläre Füllungsdruck mit 14 mmHg erhöht, die pulmonalarteriellen Drücke mit 19 mmHg im Mittel noch normal. Der tubulär konfigurierte PDA wies pulmonalseitig nur um 2 mm Durchmesser auf, sodass zunächst der Verschlussversuch mittels eines Coils erfolgte (5/3 MReye Flipper PDA Coil, Cook Medical). Dieser ließ sich unkompliziert von arteriell platzieren ([Abb. 9] d), zeigte aber in der intraprozeduralen Kontrollechokardiografie ([Abb. 9] e) trotz längeren Zuwartens einen erheblichen Restshunt. Dieser wurde als nicht tolerabel eingeschätzt. Der Coil wurde daher wieder extrahiert und anschließend von pulmonalseitig ein Okkluder (Amplatzer Duct Occluder II 5/6, Abbott Cardiovascular) implantiert ([Abb. 9] f). Dieser zeigte nach Platzierung eine rasche vollständige Okklusion des PDA ([Abb. 9] g) und wurde daher abgelöst. In der Echokardiografie vor Entlassung zeigte sich ein einwandfreies Ergebnis mit vollständigem Verschluss des PDA und regelrechter Lage und Konfiguration des Devices ([Abb. 9] h).

Zusammenfassung und Ausblick

Die Behandlungsmöglichkeiten der interventionellen Kinderkardiologie sind heutzutage ein integraler Bestandteil der Therapie angeborener Herzfehler. Für einige Herzfehler hat die interventionelle Kinderkardiologie den herzchirurgischen Eingriff als Standardmethode bereits abgelöst und wird dies möglicherweise in Zukunft auch für weitere Vitien tun. Zudem ist sie in enger Zusammenarbeit mit der Herzchirurgie ein unverzichtbares Element der langfristigen, zum Teil lebenslangen interdisziplinären Therapiekonzepte für die Behandlung komplexer angeborener Herzfehler.

Neue Therapiemöglichkeiten und Materialien

Das Spektrum der interventionellen Therapiemöglichkeiten bei der Behandlung angeborener Herzfehler wird in Zukunft zweifelsohne weiter anwachsen. Dies wird z. B. durch das innovative Erschließen neuer Anwendungsgebiete mit bekannten Devices ermöglicht, wie bei der interventionellen Korrektur des SVD mittels gecoverter Stents (s. Abschnitt „Auswahl des Verfahrens“). Für diese Prozedur ist nach dem initialen Off-Label-Einsatz verfügbarer Produkte nun ein speziell konstruierter Stent derzeit in klinischer Erprobung. Von der Weiterentwicklung chirurgisch-interventioneller Hybridtechniken, durch die beispielsweise Operationen an der Herz-Lungen-Maschine vermieden werden können, darf man sich ebenfalls eine Verbesserung der Behandlungsergebnisse für die Patienten erhoffen.

Auch neue Materialien werden bestehende Therapiemöglichkeiten verbessern. So befindet sich beispielsweise ein bioresorbierbarer ASD-Okkluder in der klinischen Zulassungsstudie (ClinicalTrials.gov NCT04591392). Für den interventionellen Pulmonalklappenersatz wird der Einsatz von individuellen, aus autologem Material hergestellten Klappen erprobt, von denen man sich eine verbesserte Langzeithaltbarkeit versprechen kann. Die entsprechende klinische Pilotstudie am Menschen (ClinicalTrials.gov NCT05809856) hat Ende 2023 den Patienteneinschluss begonnen. Auch das Konzept von bioresorbierbaren Stents, die in der Therapie der koronaren Herzkrankheit schon im Einsatz sind, hat das Potenzial, die Therapiemöglichkeiten der interventionellen Kinderkardiologie zu erweitern. Dies betrifft Anwendungsgebiete, wo die Implantation konventioneller Metall-Stents wegen der fehlenden Nachdilatationsmöglichkeiten bei Wachstum der Patienten nicht sinnvoll möglich ist [17].

Geringere Strahlenbelastung und bessere Therapieplanung

Über die Möglichkeiten MRT-geführter Herzkatheteruntersuchungen wird schon länger berichtet, bislang ist der Handlungsspielraum für MRT-geführte Interventionen jedoch limitiert durch die fehlende Verfügbarkeit MRT-tauglicher Produkte [17]. In Zukunft lassen sich jedoch vielleicht Interventionen ohne ionisierende Strahlung durchführen.

Auch werden moderne computerbasierte hämodynamische Modellierungen („computational fluid dynamics“, CFD) zukünftig helfen können, Herzkatheterinterventionen optimaler zu planen bzw. die notwendige invasive Diagnostik und damit einhergehende Strahlenbelastung zu minimieren. Denn mittels anatomischer Bilddaten und Flussmessungen, beispielsweise aus dem MRT, lässt sich die patientenindividuelle Morphologie rekonstruieren und die Hämodynamik modellieren. In diesen Modellen sind auch virtuelle Therapieplanungen möglich. Somit könnten verschiedene interventionelle Therapieoptionen schon im Vorfeld auf ihre hämodynamischen Ergebnisse hin verglichen werden, um damit dann katheterinterventionell die bestmöglichen Behandlungsergebnisse zu erzielen.

Probleme durch Medical Device Regulation

Abschließend sei an dieser Stelle auf eine aktuelle Problematik von besonderer Brisanz hingewiesen, welche die Verfügbarkeit von Medizinprodukten vor allem auch im pädiatrischen Bereich betrifft. Im Zuge der aktuellen Umsetzung der europäischen „Medical Device Regulation“ (EU 745/2017) kommen kostenintensive regulatorische Anforderungen für eine Rezertifizierung der Medizinprodukte auf die Hersteller zu. Dies stellt insbesondere für wenig rentable Nischenprodukte zur Behandlung seltener Erkrankungen („therapeutic orphan devices“), wie sie in der Kinderkardiologie zum Einsatz kommen, ein Problem dar: Sie sind davon bedroht, aus ökonomischen Erwägungen vom Markt genommen zu werden [18]. Einige Produkte sind auf diesem Weg bereits vom europäischen Markt verschwunden. In vielen Fällen stehen für die in der interventionellen Kinderkardiologie eingesetzten Produkte jedoch kaum sinnvolle Alternativen zur Verfügung. Dies kann die interventionellen Behandlungsmöglichkeiten und damit die Therapieerfolge und letztlich auch die Prognose für Kinder mit angeborenen Herzfehlern in noch nicht absehbarer Weise beeinträchtigen. Hier muss dringend an Politik und Industrie appelliert werden, zügig handhabbare und zielführende Lösungen im Sinne der betroffenen Kinder zu finden.

Wissenschaftlich verantwortlich gemäß Zertifizierungsbestimmungen

Wissenschaftlich verantwortlich gemäß Zertifizierungsbestimmungen für diesen Beitrag ist Dr. med. Peter Kramer, Berlin.

Dr. med. Peter Kramer

Kinderarzt, Kinderkardiologe, spezielle pädiatrische Intensivmedizin, EMAH. Medizinstudium Charité – Universitätsmedizin Berlin. Facharztanerkennung 2015, Schwerpunktbezeichnung 2019. Oberarzt der Klinik für angeborene Herzfehler – Kinderkardiologie des DHZC (vormals DHZB) seit 2020. Leitung Herzkatheterlabor seit 2023. Klinischer Schwerpunkt: Interventionelle Kardiologie sowie Schrittmachertherapie bei angeborenen Herzfehlern.

Prof. Dr. Dr. med. Johannes Nordmeyer, MHBA

Ärztlicher Direktor Klinik für Kinder- und Jugendmedizin, Abteilung II Kardiologie, Intensivmedizin und Pulmologie am Universitätsklinikum Tübingen. Facharzt Kinder- und Jugendmedizin, SP Kinder- und Jugend-Kardiologie, ZB Intensivmedizin, ZB EMAH. Medizinstudium an den Universitäten Freiburg und Charité - Universitätsmedizin Berlin. Facharztanerkennung 2015. Klinische Schwerpunkte: Interventionelle Kardiologie und Intensivmedizin.

Interessenkonflikt

Erklärung zu finanziellen Interessen
Forschungsförderung erhalten: ja, von einer anderen Institution (Pharma- oder Medizintechnikfirma usw.); Honorar/geldwerten Vorteil für Referententätigkeit erhalten: nein; Bezahlter Berater/interner Schulungsreferent/Gehaltsempfänger: ja, von einer anderen Institution (Pharma- oder Medizintechnikfirma usw.); Patent/Geschäftsanteile/Aktien (Autor/Partner, Ehepartner, Kinder) an Firma (Nicht‐Sponsor der Veranstaltung): nein; Patent/Geschäftsanteile/Aktien (Autor/Partner, Ehepartner, Kinder) an Firma (Sponsor der Veranstaltung): nein
Erklärung zu nichtfinanziellen Interessen
Nordmeyer: Deutsche Gesellschaft für Pädiatrische Kardiologie (DGPK), Deutsche Gesellschaft für Kinder- und Jugendmedizin (DGKJ), European Society of Cardiology (ESC), Association für European Paediatric and Congenital Cardiology (AEPC) Kramer: Deutsche Gesellschaft für pädiatrische Kardiologie und angeborene Herzfehler (DGPK), Deutsche Gesellschaft für Kinder- und Jugendmedizin (DGKJ), Deutsche Gesellschaft für Kardiologie (DGK), European Society of Cardiology (ESC), Association for European Paediatric an Congenital Cardiology (AEPC), Kompetenznetz für angeborene Herzfehler (KNAHF)

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Korrespondenzadresse

Publication History

Article published online:
17 March 2025

© 2025. Thieme. All rights reserved.

Georg Thieme Verlag KG
Oswald-Hesse-Straße 50, 70469 Stuttgart, Germany

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