Als Herzklappenersatz oder künstliche Herzklappe wird ein künstlich eingebrachter Ersatz für eine natürliche Herzklappe bezeichnet. Je nach der Position werden (Aortenklappe, Mitralklappe, Pulmonalklappe oder Trikuspidalklappe), nach der Art (mechanische und biologische Herzklappen) sowie nach dem Implantationsverfahren (offen-chirurgisch oder minimalinvasiv) des Klappenersatzes unterschieden.
Abhängig von der Indikation ist die Herzklappenrekonstruktion das alternative Verfahren.
Geschichte mini|hochkant|Von Hufnagel verwendete Klappe mini|1. Starr-Edwards-Herzklappe 2. Starr-Edwards-Herzklappe 3. Smeloff-Cutter-Herzklappe Am 11. September 1952 setzte Charles A. Hufnagel von der Georgetown University eine von ihm entwickelte „Herzklappe“ in Form eines PlexiglaskugelventilsFriedrich Wilhelm Hehrlein: Herz und große Gefäße. In: Franz X. Sailer, F. W. Gierhake (Hrsg.): Chirurgie historisch gesehen: Anfang – Entwicklung – Differenzierung. Dustri-Verlag, Deisenhofen bei München 1973, ISBN 3-87185-021-7, S. 164–185, hier: S. 174. in die absteigende Aorta (Aorta descendens) einer Patientin mit Aortenklappeninsuffizienz ein. Die künstliche Klappe lag also deutlich entfernt von der natürlichen Aortenklappe, die sich an der Aortenbasis befindet, verbesserte aber trotzdem den Blutfluss (Hämodynamik). Die Technik war zuvor an Hunden erprobt worden.Vinzenz Hombach (Hrsg.): Interventionelle Kardiologie, Angiologie und Kardiovaskularchirurgie. Schattauer Verlag 2001, S. 257.L. Wi Stephenson: In: L. H. Cohn, L. H. Edmunds Jr. (Hrsg.): Cardiac Surgery in the Adult. McGraw-Hill, New York 2003, S. 3–29.
Die ersten künstlichen Herzklappen in Form einer Kugelprothese (Caged ball valve) innerhalb des Herzens wurden 1960 in subkoronarer Aortenposition durch D. E. Harken und 1961 durch die beiden Amerikaner Albert Starr und Lowell M. Edwards implantiert. Zugrunde lag die 1958 begonnene Entwicklung von Kugelventilen durch den Ingenieur Edwards und den Chirurgen Starr in Portland, woraus dann 1960 die Starr-Edwards-Klappe entstand. Versuche anderer amerikanischer Chirurgen, etwa Aortenklappen durch Einnähen von Kunststoffsegeln zu rekonstruieren, wurden als Methode 1961 wieder verlassen. Um durch den bei Herzklappenersatz verwendeten Kunststoff bedingte Komplikationen zu vermeiden, wurden um 1963 auch homologe (von der gleichen Spezies) und heterologe (von anderen Spezies) Klappentransplantationen sowie (durch Åke Senning) Rekonstruktionen aus autologem (körpereigenes, vom Patienten gewonnenes) Material vorgenommen.Friedrich Wilhelm Hehrlein: Herz und große Gefäße. In: Franz Xaver Sailer, Friedrich W. Gierhake (Hrsg.): Chirurgie historisch gesehen: Anfang – Entwicklung – Differenzierung. Dustri-Verlag, Deisenhofen bei München 1973, ISBN 3-87185-021-7, S. 164–185, hier: S. 174–176 und 182.
Im Jahr 2010 wurden in Deutschland 30.492 Herzklappenersatzoperationen durchgeführt. Den größten Anteil daran machte mit 26.208 (86,0 %) der Aortenklappenersatz aus. Bei Mitralklappenvitien war häufig eine Rekonstruktion möglich (7.728 Eingriffe), ein Mitralklappenersatz wurde 4.146 Mal (13,6 %) durchgeführt. Der Trikuspidalklappenersatz spielte mit 138 Eingriffen (0,4 %) nur eine untergeordnete Rolle.J. F. Gummert, A. K. Funkat, A. Beckmann, M. Ernst, K. Hekmat, F. Beyersdorf, W. Schiller: Cardiac surgery in Germany during 2010: a report on behalf of the German Society for Thoracic and Cardiovascular Surgery. In: Thorac Cardiovasc Surg. 2011 Aug;59(5), S. 259–267.
Indikation Die Indikation zur Operation wird in Abhängigkeit von klinischer Symptomatik und objektivierbaren Kriterien gestellt.Hans Joachim Geißler, Christian Schlensak, Michael Südkamp, Friedhelm Beyersdorf: Herzklappenchirurgie heute: Indikationsstellung, OP-Technik und ausgewählte Aspekte der Nachsorge bei erworbenen Herzklappenvitien. In: Dtsch Arztebl Int., 2009, 106(13), S. 224–233. Ziel ist neben der Symptomerleichterung vor allem die Verhinderung einer akuten oder chronischen Herzinsuffizienz. Das Schlagvolumen und damit das Herzzeitvolumen sollen vergrößert werden. Die folgende Aufstellung gibt einen vereinfachten Überblick zu den häufigsten Operationen. Nicht erwähnt werden hier die Trikuspidalklappenstenose, die Trikuspidalklappeninsuffizienz, die Pulmonalklappenstenose, die Pulmonalklappeninsuffizienz und die kombinierten Vitien.
Aortenklappenstenose schwere Aortenklappenstenose und Symptomatik schwere Aortenklappenstenose ohne Symptomatik mit reduzierter Pumpfunktion (EF < 50 %) oder pathologischem Belastungstest oder rascher Progredienz
Aortenklappeninsuffizienz schwere Aortenklappeninsuffizienz und Symptomatik schwere Aortenklappeninsuffizienz ohne Symptomatik mit reduzierter Pumpfunktion (EF < 50 %) oder endsystolischem Durchmesser des linken Ventrikels > 50 mm
Mitralklappenstenose erhebliche Symptomatik und Klappenöffnungsfläche < 1,5 cm² und Valvuloplastie nicht möglich geringe Symptomatik und Klappenöffnungsfläche < 1,0 cm² und Valvuloplastie nicht möglich
Mitralklappeninsuffizienz schwere Mitralklappeninsuffizienz und Symptomatik und EF > 30 % schwere Mitralklappeninsuffizienz ohne Symptomatik mit EF < 60 % oder neu aufgetretenem Vorhofflimmern oder systolischem pulmonal-arteriellem Druck > 50 mmHg
Offen-chirurgische Technik Nach Indikationsstellung zum offen-chirurgischen Aortenklappenersatz werden Untersuchungen zur Abschätzung des Operations- und Narkoserisikos durchgeführt. Diese umfassen z. B. eine Lungenfunktionsprüfung und eine Herzkatheteruntersuchung. Wird bei letzterer eine koronare Herzkrankheit festgestellt, wird in der Regel die Anlage von Koronararterienbypässen empfohlen, die in einer Sitzung mit dem Klappenersatz erfolgen kann.
Operationsablauf mini|Arztbrief nach erfolgtem Aortenklappenersatz Die Operation erfolgt in Vollnarkose unter Verwendung der Herz-Lungen-Maschine. Der Brustkorb wird durch Aufsägen des Brustbeins eröffnet (mediane Sternotomie). Nach Eröffnung des Herzbeutels und Freilegung des Herzens wird die Herz-Lungen-Maschine angeschlossen. Sie ermöglicht die Blutversorgung des Körpers unter Ausschaltung des Herzens durch Abklemmen der großen Gefäße. Mittels kardiopleger Lösung wird das Herz dazu zum Stillstand gebracht. Nun wird die betroffene Herzklappe freigelegt. Beim Aortenklappenersatz geschieht dies über die Aorta, der Zugang zur Mitralklappe erfolgt über den linken Vorhof. Die betroffene Herzklappe wird, falls nötig, zunächst entkalkt und anschließend entfernt. Dazu werden die Klappensegel aus dem Klappenring ausgeschnitten. Ziel ist es, Platz für eine möglichst große Klappenprothese zu schaffen. Zur Fixierung der Prothese werden Haltefäden mit Filzbewehrung vorgelegt. Über diese wird die künstliche Herzklappe in die richtige Position geführt und fixiert. Beim Aortenklappenersatz unterscheidet sich die Art der Fixierung in Abhängigkeit von der verwendeten Prothese. Biologische Klappen ohne mechanisches Gerüst werden entweder unter Erhalt der eigenen Koronargefäße (subkoronare Technik) oder, bei Verwendung eines größeren Aortensegments, mit Reimplantation der Koronargefäße eingesetzt. Anschließend erfolgt der Verschluss der Aorta beziehungsweise des linken Vorhofs und die Entfernung der Herz-Lungen-Maschine. Anschließend erfolgt bei wieder schlagendem Herzen der Verschluss von Herzbeutel und Brustkorb.G. Ziemer, A. Haverich: Herzchirurgie. 3. Auflage. Springer Verlag, 2010, S. 614 ff. und S. 641 ff.
Auswahl der Klappenprothese Grundsätzlich werden zwei Arten von Herzklappenprothesen unterschieden: Mechanische Klappen werden künstlich hergestellt und bestehen zum größten Teil aus Metall, biologische Klappen (Gewebeklappen) stehen als Transplantate von Mensch oder Tier zur Verfügung.
Mechanische und biologische Klappenprothesen unterscheiden sich in einigen Punkten, anhand derer die Auswahl der für den Patienten am besten geeigneten Klappe erfolgt. Mechanische Herzklappen haben eine wesentlich höhere Lebensdauer als biologische Klappenprothesen. In Labortests haben mechanische Herzklappen eine (theoretische) Haltbarkeit von 100 bis 300 Jahren erreicht. Diese Angabe bezieht sich auf die Anzahl der Öffnungs- und Schließvorgänge gerechnet auf die normale Herzfrequenz von 60 bis 80 Schlägen pro Minute. Die Lebensdauer biologischer Herzklappen ist begrenzt, da sie im Vergleich zum eigenen Gewebe einem beschleunigten Alterungsprozess (Verkalkung) unterliegen. Dieser kann nach einigen Jahren zu sichtbaren und auch funktionell bedeutsamen Funktionsstörungen führen, die einen Austausch notwendig machen. Erfahrungsgemäß verkalken biologische Herzklappen bei Kindern früher und schneller als bei Erwachsenen. Ein wesentlicher Nachteil der mechanischen Klappen besteht in der gerinnungsaktivierenden Metalloberfläche. Dies führt zu einem erhöhten Risiko von Thrombosen und Thrombembolien und macht eine lebenslange Antikoagulation notwendig.
Grundsätzlich werden mechanische Klappen damit bei Patienten eingesetzt, die eine hohe Lebenserwartung haben und bei denen keine Kontraindikation für eine Antikoagulation vorliegt. Die Entscheidung, welche Art von Klappenprothese verwendet wird, beruht jedoch immer auf individueller Abwägung aller Vor- und Nachteile für den einzelnen Patienten.
Mechanische Herzklappen mini|Zweiflüglige mechanische Herzklappe Mechanische Herzklappen gibt es in verschiedenen Bauformen und Größen, die alle bauartbedingte Vor- und Nachteile haben. Unterschieden werden Kugel-, Scheiben- und Doppelflügelklappen.Reinhard Larsen: Anästhesie und Intensivmedizin in Herz-, Thorax- und Gefäßchirurgie. (1. Auflage 1986) 5. Auflage. Springer, Berlin / Heidelberg / New York u. a. 1999, ISBN 3-540-65024-5, S. 221 f. Grundsätzlich bestehen mechanische Klappen aus einem metallenen Korpus und einem Gerüst, das mit einer Polyestermanschette versehen ist. Alle mechanischen Bauformen verursachen ein mehr oder weniger stark hörbares Klappengeräusch („Prothesenklick“). Dieses Geräusch entsteht beim Schließen der Klappe, wenn der oder die Klappenflügel auf den Klappenring aufprallen. Die Klarheit dieses Geräusches ist ein Indiz dafür, ob sich Ablagerungen auf der Klappe gebildet haben. Alle mechanischen Klappen erzeugen in der Sonographie eine starke Reflexion und einen Schallschatten.
Bauformen (Auswahl)
Kippscheibenklappen (mit Kippscheibenventilen) St. Jude Medical: zweiflüglige Klappe (seit 1977) Björk-Shiley-Prothese (nach Viking Björk und Donald Shiley): einflüglige Klappe (aufgehängter Diskus, seit 1968) Lillehei-Kaster-Prothese: benannt nach Clarence Walton Lillehei Medtronic Hall: einflüglige Klappe (Diskus mit zentralem Loch). Der Diskus bewegt sich auf einem gebogenen Dorn innerhalb des Klappenrings. Der Klappenring ist ein gefräster Titan-Monoblock. Kugelklappe, Käfigklappe Starr-Edwards-Kugelklappe (die älteste Käfigklappe): Kugelkäfigprothese (erster Einsatz 1952). Als Ventil bzw. Verschlusskörper dient eine Kunststoffkugel, die sich in einem Drahtkäfig mit der Blutströmung frei hin- und herbewegt. Dies war der erste künstliche Klappentyp und ist jetzt (fast) ohne Bedeutung, da bei dieser Variante durch das bauartbedingte Gewicht entscheidende Nachteile entstehen (Hämolyse). Smeloff-Cutter-Kugelklappe (auch Smeloff-Cutter-Doppelkäfig-Prothese, benannt nach E. A. SmeloffWerner Klinner, Eckart Kreuzer: Die Bedeutung der Diagnostik für die Entwicklung der Herzchirurgie. In: Christa Habrich, Frank Marguth, Jörn Henning Wolf (Hrsg.) unter Mitarbeit von Renate Wittern: Medizinische Diagnostik in Geschichte und Gegenwart. Festschrift für Heinz Goerke zum sechzigsten Geburtstag. München 1978 (= Neue Münchner Beiträge zur Geschichte der Medizin und Naturwissenschaften: Medizinhistorische Reihe. Band 7/8), ISBN 3-87239-046-5, S. 393–402, hier: S. 395 und 656.)
Biologische Herzklappen mini|Durch Gewebezüchtung hergestellte Herzklappe