Als Zerebralshunt, Cerebralshunt oder auch Liquorshunt bezeichnet man ein medizinisches Schlauchsystem (in der Regel Implantat), das beim Hydrocephalus (Wasserkopf) und beim Pseudotumor cerebri (Intrakranielle Hypertension) Verwendung findet. Durch einen Zerebralshunt (in den meisten Fällen ein ventrikulo-peritonealer Shunt) wird überschüssige Gehirnflüssigkeit aus den Gehirnkammern körperintern zum Beispiel in den Bauchraum abgeführt, um den Hirndruck auf einen Normalwert zu reduzieren. Es handelt sich in der Regel um einen dünnen Kunststoffschlauch, der unter Zwischenschaltung eines Ventils vom Kopf, unter der Haut, hinter den Ohren und am Hals entlang die gestaute Gehirnflüssigkeit in eine andere Körperhöhle (Bauchraum oder Vorhof des Herzens) leitet.
Ist die Verwendung eines Zerebralshunts nicht möglich, weil beispielsweise nach einer Shuntinfektion die Eiweißwerte im Liquor zu hoch sind, kann bei Kleinkindern alternativ auch der Einsatz eines Rickham-Reservoirs in Erwägung gezogen werden, um bei mehrfach täglicher Punktion Liquor zu drainieren und damit den Hirndruck vorübergehend zu senken.
Einführung Bei einem Hydrocephalus liegt entweder eine Resorptionsstörung des Liquor cerebrospinalis, ein Verschluss der Verbindungen zwischen den Hirnventrikeln oder dem Spinalkanal oder eine Überproduktion von Liquor vor. Resorptionsstörungen resultieren meist aus intrazerebralen Blutungen (ICB) unter Einbeziehung der Ventrikel (intraventrikuläre Hirnblutung – IVH) im Neugeborenenalter. Dabei verkleben die Arachnoidalzotten im Bereich der Spinalnervenaustritte und der venösen Blutleiter in der Dura mater (Sinus durae matris) durch die im Blut enthaltenen Proteine und blockieren die Liquorresorption. In der Folge steigt der intracranielle Druck (Intracranial Pressure, kurz ICP, Hirndruck), bei einem Neugeborenen wächst der Schädel überproportional, da die Schädelnähte (Suturen) noch nicht fest miteinander verbunden sind. In diesem Fall ist die Anlage eines Liquorshunts das Mittel der Wahl. Durch ein Shuntsystem wird der Liquor aus den Ventrikeln körperintern zum Beispiel in den Bauchraum abgeführt und der Hirndruck auf einen Normalwert reduziert. Im Allgemeinen geht der Hydrocephalus einher mit dem Untergang von Hirngewebe durch die Überdrucksituation im Schädel. Erhöhter Hirndruck verursacht den Untergang von Hirngewebe. Bereits untergegangenes Hirngewebe ist zwar unwiederbringlich verloren, ein Fortschreiten des Prozesses kann durch einen Zerebralshunt jedoch aufgehalten werden.
Funktionsprinzip
Ein Shuntsystem hat die Aufgabe, ab einem definierten intraventrikulären Druck (IVD) Liquor abzuführen und gleichzeitig dafür zu sorgen, dass nicht zu viel Liquor abgeführt wird und somit eine Überdrainage stattfindet. Zu berücksichtigen sind weiterhin der Druck im Bauchraum des Patienten (intraperitonealer Druck, ID) sowie der hydrostatische Druck (HD), also die Druckdifferenz, die sich aus dem Höhenunterschied zwischen Ventrikelsystem und Bauchraum des sitzenden, liegenden oder stehenden Patienten ergibt. Zur Berechnung des intraventrikulären Druckes gilt die nachfolgende Formel, wobei OD den Öffnungsdruck des Ventils darstellt. Die Angabe H2O benennt eine Einheit des Druckes als „cm Wassersäule“.
Intraventrikulärer Druck (IVD) = Intraperitonealer Druck (ID) + Öffnungsdruck des Ventils (OD) − hydrostatischer Druck (HD) IVD = ID + OD − HD
Beispiel:
Der liegende Patient hat: einen Bauchraumdruck von 0 cm H2O, einen Öffnungsdruck des Ventils von 10 cm H2O und, da er liegt, einen hydrostatischen Druck von 0 cm H2O. Umgesetzt auf die Formel IVD = ID + OD − HD ergibt sich IVD = 0 + 10 − 0 = 10 cm H2O.
Der gleiche Patient steht jetzt aufrecht. Er hat: einen Bauchraumdruck von 0 cm H2O, einen Öffnungsdruck des Ventils von 10 cm H2O und einen hydrostatischen Druck von 50 cm H2O. Umgesetzt auf die Formel IVD = ID + OD − HD ergibt sich IVD = 0 + 10 − 50 = -40 cm H2O. Hier erfährt der Patient im Stehen eine Überdrainage.
Beispiel zwei zeigt somit auch die großen Nachteile von einstufigen Shuntventilen. Entweder erfährt der Patient im Stehen eine Überdrainage oder im Liegen einen Überdruck in den Ventrikeln. Erschwert wird die Situation dadurch, dass adipöse Patienten einen höheren intraperitonealen Druck aufweisen als schlanke Patienten.
Arten von Shuntsystemen Grundsätzlich unterscheidet man zwischen ventrikulo-atrialen (VA) und ventrikulo-peritonealen (VP) Shuntsystemen. Bei den eher selten indizierten VA-Shuntsystemen erfolgt die Liquorableitung in den rechten Herzvorhof. Bei den am häufigsten indizierten VP-Shuntsystemen erfolgt die Liquorableitung in die Bauchhöhle (Peritoneum). Bei bestimmten Indikationen ist auch eine externe Ventrikeldrainage (etwa ein Codman Drain) angezeigt, etwa nach Shuntexplantation aufgrund einer Shuntinfektion. Allerdings ist die externe Drainage nur temporär anwendbar, da das Neuinfektionsrisiko ungleich höher als bei einer internen Ableitung ist.
Aufbau von Shuntsystemen Shuntsysteme bestehen grundsätzlich aus folgenden Komponenten: Ventrikelkatheter Bohrlochumlenker (mit oder ohne Pumpkammer / Reservoir) Distalkatheter Ventilsysteme Atrial- oder Peritonealkatheter
Ventrikelkatheter Der Ventrikelkatheter dient der eigentlichen Drainierung der Hirnventrikel. Es handelt sich um einen am Ende abgerundet verschlossenen Silikonschlauch, der im Endbereich mit kleinen Löchern versehen ist, so dass Liquor aus den Ventrikeln in den Schlauch eintreten kann. Nachdem (meist im hinteren Bereich des Stirnbeins) ein Loch gebohrt wurde, wird einer der beiden Seitenventrikel mit dem Katheter punktiert.
Bohrlochumlenker / Bohrlochreservoir Meist ist der Ventrikelkatheter direkt mit einem Bohrlochumlenker oder einem Bohrlochreservoir verbunden. Der Bohrlochumlenker sitzt auf dem Ventrikelkatheter und winkelt den Katheter um 90 Grad ab, so dass der daran angrenzende Konnektor parallel zur Schädeldecke liegt. Alternativ gibt es Bohrlochreservoire, die eine Liquorpunktion zur ICP-Messung und Liquordiagnostik direkt an den Ventrikeln ermöglichen. Des Weiteren gibt es Pumpkammern, die das Freispülen eines verklebten Ventils ermöglichen. Auch Kombinationen aus beiden werden angeboten. Neuere Geräte (aus Reservoir und Pumpkammern bestehend) enthalten außerdem ein Rückschlagventil, das beim Pumpen einen schlagartigen Druckanstieg in den Ventrikeln verhindert. Der Einsatz von Reservoir, Pumpkammern oder einer Kombination aus beiden erfolgt individuell, indikationsabhängig.
Distalkatheter Häufig ist der Distalkatheter direkt mit dem Umlenker / Reservoir / Pumpkammer verbunden. Er verbindet Ventrikelkatheter und Umlenkeinheit mit dem eigentlichen Shuntventil.
Shuntventil Das Shuntventil dient der Regulation des ICP und ist vielfach eine Kombination aus verschiedenen Ventiltypen. Meist werden heutige Ventilsysteme hinter dem Ohr implantiert. Konstruktionsbedingt verhindert ein Shuntventil außerdem den Rückfluss von Liquor und verhindert somit auch das Eindringen von Flüssigkeiten aus dem Peritonealraum in das Ventrikelsystem. Somit stellt das Shuntventil auch immer eine Infektionsbarriere dar.
Atrial- und Peritonealkatheter Der Atrialkatheter führt den Liquor vom Ventil in den rechten Vorhof des Herzens, der Peritonealkatheter in die Bauchhöhle. Die jeweiligen Silikonschläuche des Distal- sowie des Peritoneal- oder Atrialkatheters haben einen Außendurchmesser von etwa 2,3 Millimeter und werden unter der Haut durchgezogen. So bedarf es für eine Shuntimplantation maximal drei bis vier kleiner Hautschnitte.
Historische Ventiltypen Heutzutage gibt es auf dem Weltmarkt etwa 130 verschiedene Ventiltypen, die jedoch alle auf vier Grundtypen von Shuntventilen basieren. Zusammen mit den in jeweils unterschiedlichen Druckstufen angebotenen Typen kann der Neurochirurg somit heute zwischen etwa 450 unterschiedlichen Ventilen wählen.
Grundlagen, technische Ventilprinzipien Zur Realisierung eines Differenzdruckes zwischen den Hirnkammern und dem Ableitungsort (heute meist dem Bauchraum) werden bis heute drei unterschiedliche Ventiltypen verwendet. Hiermit ist nicht die hydraulische Arbeitsweise von Ventilen gemeint, sondern vielmehr die technische Realisierung. Die ersten Ventile waren die sogenannten Schlitzventile, bei denen die Steifigkeit des Materials (Silikon) definiert, bei welchem Druck das Ventil öffnet. Bei Membranventilen verhält es sich ähnlich; hier ist es die Steifigkeit des Materials (Silikon) gegen eine Verwölbung, die den Öffnungsdruck definiert. Bei allen modernen Ventiltypen wird das Kugel-Konus-Prinzip genutzt, bei dem der Öffnungsdruck nicht durch das Schließelement selber, sondern durch eine wesentlich exakter einstellbare Feder festgelegt wird.
Kugel-Konus-Ventile Bei diesem Ventiltyp verschließt eine von einer Feder in einen Metallkonus gepresste Kugel die Liquorpassage. Die Federspannung bestimmt dabei den Öffnungsdruck des Ventils. Ist der Liquordruck auf die Kugel höher als die Federkraft, mit der die Kugel in den Konus gepresst wird, öffnet sich das Ventil und der Liquor kann passieren. Diese Ventilkonstruktionen arbeiten in der Regel sehr präzise und zuverlässig. Bekanntester Vertreter dieses Ventiltyps ist das Cordis-Hakim-Standard-Ventil.
Membranventil Bei einem Membranventil drückt eine aus hochflexiblem Silikon bestehende Membran gegen eine starre ringförmige Öffnung und verschließt dadurch die Liquorpassage. Wird auf die Membran ein definierter Druck ausgeübt, deformiert sich die Membran und der Liquor kann durch die entstehende Öffnung passieren. Flexibilität und Vorspannung der Membran bestimmen hier den Öffnungsdruck des Ventils. Der Nachteil dieses Ventiltyps ist der so genannte Silikon-Memory-Effekt. Die Silikonmembran verändert im Laufe der Nutzung ihre physikalischen Eigenschaften, womit sich auch die Kenngrößen des Ventils ändern. Es hängt also sehr vom verwendeten Silikon-Grundstoff ab, wie ausgeprägt und schnell der Silikon-Memory-Effekt zum Tragen kommt. Bekannte Vertreter dieses Ventiltyps sind die Heyer-Schulte-Ventile.
Schlitzventil Bei dem Schlitzventil gibt es wiederum zwei verschiedene Grundformen. Beim einfachen (linearen) Schlitzventil befinden sich nahe dem verschlossenen Ende eines Silikonschlauches mehrere Einschnitte. Liegt ein niedriger Druck an, so pressen die Silikonlippen aneinander und Liquor kann nicht passieren. Erhöht sich der Druck, treten die Schlitze auseinander und Liquor kann passieren.
Weitere Bauformen sind Kreuzschlitze oder Entenschnabelschlitze, die jedoch prinzipiell die gleiche Funktion erfüllen. Ebenso wie beim Membranventil kommt auch hier der Silikon-Memory-Effekt zum Tragen. Ein weiterer Nachteil ist, dass die bisweilen sehr kleinen Schlitze zur Liquorpassage sehr leicht verstopfen können.
Einfache Differenzdruckventile Alle vorgestellten Grundtypen wurden zwischen den 1950er und 1970er Jahren entwickelt. Erstmals war mit diesen Ventilen eine effektive Möglichkeit der Hydrocephalustherapie geschaffen worden. Allen Typen ist jedoch gemeinsam, dass sie stets nur eine statische Druckstufe aufweisen, die für den liegenden Patienten geeignet ist. Sitzt oder steht der Patient, kommt es durch die hydrostatische Druckdifferenz zwangsläufig zu einer Überdrainage des Ventrikelsystems. Da durch die Überdrainage bisweilen erhebliche Komplikationen eintreten können, müssen diese Ventile als veraltet bewertet werden, wenn sie ohne Zusatzventile implantiert werden.
Technisch betrachtet handelt es sich bei allen Ventilen um Differentialdruck-Ventile.
Zur Vermeidung der Überdrainage wurden mit den beginnenden 1970er Jahren zunehmend weitere Shunttypen entwickelt, die aber dennoch auf die Erkenntnisse mit den vorgestellten Grundtypen zurückgreifen.
Moderne Ventiltypen Bei der Entwicklung der modernen Shuntventile wurden im Wesentlichen vier Wege beschritten, aus denen die einstellbaren Ventile, die selbst-einstellenden Ventile, die Anti-Siphon-Ventile und