Postoperative kognitive Dysfunktion

Hintergrund: Insbesondere ältere Patienten sind postoperativ von Störungen des Gedächtnisses und anderen kognitiven Einschränkungen beeinträchtigt. Einer Studie zufolge bestand drei Monate nach der Operation bei etwa 12 % der über 60-Jährigen eine postoperative kognitive Dysfunktion (POCD). Die Zunahme umfangreicher Eingriffe bei älteren Patienten unterstreicht die Bedeutung bei der perioperativen Versorgung.

Methode: Selektive Literaturrecherche

Ergebnisse: POCD ist vorwiegend eine transiente Störung. Die Diagnose wird mit psychometrischen Tests
prä- und postoperativ verifiziert. Die Genese für POCD ist multifaktoriell. Der immunologischen Antwort auf einen operativen Eingriff kommt wahrscheinlich eine Triggerfunktion zu. Alter, zerebrale, kardiale sowie vaskuläre Vorerkrankungen, Alkoholabusus, niedriger Ausbildungsstand sowie Komplikationen intra- oder postoperativ erhöhen das Risiko für POCD. Mehrere randomisierte kontrollierte Studien weisen darauf hin, dass das Anästhesieverfahren nicht ursächlich für eine prolongierte kognitive Leistungsminderung ist. POCD ist assoziiert mit einer schlechteren Rekonvaleszenz und vermehrter Inanspruchnahme von sozialen Transferleistungen. Patienten mit POCD weisen eine höhere Mortalität auf (Hazard Ratio 1,63; 95-%-Konfidenzintervall, 1,11–2,38). Im Langzeitverlauf ist differenzialdiagnostisch eine Demenz abzugrenzen.

Schlussfolgerung: POCD kann die Rekonvaleszenz nach Operationen deutlich beeinträchtigen. Heterogene Patientenkollektive, unterschiedliche Messmethoden und Studiendesigns erschweren allgemeingültige Aussagen. Untersuchungen zur Frage, welche Testinstrumente klinisch etabliert werden können und welche präventiven Strategien die Inzidenz verringern, sind notwendig.

Die kognitive Leistungseinschränkung nach Narkose und Operation (postoperative cognitive dysfunction, [POCD]) ist ein klinisches Phänomen. Bereits 1955 wurde es von Bedford als „adverse cerebral effects of anaesthesia on old people“ in der Zeitschrift Lancet beschrieben (1).

POCD gilt als eine transiente Störung, die alle Altersgruppen betreffen kann. Das Risiko steigt mit dem Alter. Die Relevanz von POCD in der unmittelbaren postoperativen Phase machten Chung und Assmann anhand zweier Fallbeispiele jüngerer Patienten deutlich, die nach ambulantem Eingriff schwere Verkehrsunfälle verursachten (2). Nach stationärer Behandlung sind einer aktuellen Untersuchung zufolge etwa 40 % der über 60-Jährigen bei Entlassung von POCD betroffen. Drei Monaten später leiden etwa 10 % der Patienten unter POCD.

Aufgrund der demografischen Entwicklung und der Fortschritte der Medizin wird die Anzahl älterer Patienten mit umfangreichen Operationen weiter zunehmen. Die Kenntnis von POCD nach Operation und Narkose ist relevant für alle, die Patienten vor während und nach Operationen betreuen. Ziel dieser Übersichtsarbeit ist, den derzeitigen Erkenntnisstand zu POCD darzustellen, um den interdisziplinären Dialog zu fördern.

Methode

Selektive Literaturrecherche (Medline, PubMed, Cochrane Library) zu den Stichworten: cognitive (dys)function and an(a)esthesia; cognitive (dys)function and surgery; postoperative cognitive (dys)function; measurement and cognitive function; an(a)esthesia and dementia (postoperative). Aus der Recherche, die mehrere tausend Publikationen ergab, werden in der vorliegenden Publikation Arbeiten zitiert, die aus Sicht der Autorin die interdisziplinärer Auseinandersetzung zu dem Thema bereichern.

Definition und Differenzialdiagnose

Die postoperative kognitive Dysfunktion ist definiert als neu aufgetretene kognitive Funktionsstörung nach einem operativen Eingriff. Die Diagnosestellung erfolgt mittels psychometrischer Testverfahren prä- und postoperativ. Die Symptome sind subtil und vielfältig in Abhängigkeit der beeinträchtigten kognitiven Domänen. Am häufigsten werden Gedächtnisstörungen und die eingeschränkte Fähigkeit, intellektuelle Aufgaben zu bewältigen, aufgeführt. Häufige Differenzialdiagnosen sind in Tabelle 1 zusammengefasst (3, 4).

Tabelle 1

Differenzialdiagnose postoperativer neurologischer Störungen mit kognitiver Leistungsminderung

Inzidenz und Relevanz

Angaben zur Inzidenz postoperativer kognitiver Dysfunktion variieren in Abhängigkeit vom untersuchten Patientenkollektiv, der Definition von POCD, den angewandten Messmethoden, der statistischen Auswertung, dem Zeitpunkt der Erhebung sowie der Wahl einer Kontrollgruppe (5–7). Krenk et al. wiesen in ihrer Übersichtsarbeit darauf hin, dass POCD alle Altersgruppen betreffen kann, bei Patienten über 60 Jahre aber länger persistiere und das Alltagsleben sowie die berufliche Reintegration erschwere (8). Monk et al. konnten POCD zum Zeitpunkt der Entlassung aus dem Krankenhaus nachweisen (9) bei:

• 36,6 % der 18–39-Jährigen
• 30,4 % der 40–59-Jährigen und
• 41,4 % der Patienten über 60 Jahre.

Die Patienten unterzogen sich größeren, nicht kardiochirurgischen Eingriffen. Drei Monate später bestand POCD noch bei 12,7 % der Patienten über 60 Jahre. Deskriptive Studien zufolge haben spezielle Patientenkollektive, zum Beispiel mit Koronarsklerose oder vorbestehender subklinischer Demenz, eine höhere Inzidenz für POCD (10–12).

Kontrollierte Langzeitstudien zeigen, dass POCD eine transiente Störung ist (13). Selnes et al. wiesen nach, dass Patienten nach on-pump oder off-pump koronarchirurgischen Intervention sowie mit koronarer Herzerkrankung ohne chirurgische Intervention ähnliche kognitive Defizite zeigten (11). Alle Patientengruppen hatten im Vergleich zur gesunden Kontrollgruppe im Beobachtungszeitraum über sechs Jahre signifikante Einschränkungen. Die subjektive Wahrnehmung von Patienten, zum Beispiel mit dem Critical Failure Questionaire erfasst, korreliert teilweise nicht mit den psychometrisch gemessenen Defiziten (14, 15). Die Fallbeispiele von Chung und Assmann dokumentieren, dass Fehlwahrnehmungen in der unmittelbaren postoperativen Situation schwerwiegende Folgen haben können (2). Es stellt sich also kritisch die Frage, inwieweit die implementierten Messinstrumente geeignet sind, relevante Veränderungen adäquat abzubilden.

Steinmetz et al. dokumentierten in ihrer Langzeitbeobachtung über 8,5 Jahre nach der ISPOCD-Studie, dass POCD mit einer erhöhten Mortalität (Cox proportional Hazard Ratio 1,63; 95-%-Konfidenzintervall 1,11–2,38; p = 0,01), einer früheren Berentung und der Notwendigkeit von vermehrten sozialen Transferleistungen assoziiert war. Monk und Koautoren wiesen auf ein erhöhtes Risiko hin, innerhalb eines Jahres zu sterben, wenn POCD zum Zeitpunkt der stationären Entlassung bestand (16).

Messmethoden

Die Diagnose POCD wird mittels psychometrischer Testmethode verifiziert, wobei präoperative und postoperative kognitive Leistungen erfasst werden. In einer Konsensus-Empfehlung von 1995 zu POCD wurden als Kerntests benannt (Grafik 1, 2) (17):

Grafik 1

Der „Trail Making“-Test

• der „Rey Auditory Verbal Learning“-Test (Worte-Lern-Test),
• der „Trail Making“-Test-A und -B (Kombinationsvermögen),
• der „Grooved Pegboard“-Test (Geschicklichkeitstest auf einem Steckbrett) und
• der „Digit Span“-Test (Erinnerungsvermögen für Zahlenreihen).

In Langzeitstudien zu POCD wurden ergänzend der „Stroop Farb-Wort“-Test (Grafik 2); Papier- und Bleistift Gedächtnistest (Erfassung der sensomotorischen Geschwindigkeit und Geschwindigkeit der Gedächtnisleistung); Buchstaben-Ziffern-Ersetzen-Test (Erfassung der Geschwindigkeit von allgemeiner Informationsverarbeitung) und der Vier-Felder-Test (Erfassung von psychomotorischer Reaktionszeit) eingesetzt (14).

Grafik 2

Der „Digit-Span“-Test

Eine umfassende klinisch neuropsychologische Untersuchung dauert etwa 2,5 h. Eine Alternative bietet der Syndrom-Kurztest „Short Performance-Test (SKT); (Abbildung) von Erzigkeit, der aus neun Subtests besteht (18). Die Durchführung des gesamten Tests dauert 15 Minuten und lässt sich perioperativ einsetzen (19). Chung et al. setzen einen Fahrsimulator ein, um die kognitive Leistung nach Allgemeinanästhesie zu erfassen (20).

Abbildung

Syndrom-Kurztest nach Erzigkeit

Der „Mini-Mental-State-Examination“ (MMSE) hingegen dient als Screeninginstrument für demenzielle Entwicklung. Er basiert auf Fragen zur zeitlichen und räumlichen Orientierung, Aufgaben zur Merk- und Erinnerungsfähigkeit, Aufmerksamkeit und Richtigkeit, der Beurteilung der Sprache und der Fähigkeit, zu schreiben beziehungsweise zu zeichnen. Er dauert etwa fünf Minuten. Aufgrund eines ausgeprägten Lerneffektes ist der MMSE zur Quantifizierung von POCD entgegen der gängigen Praxis nicht geeignet (21).

Der „Cognitive Failure Questionnaire“ (CFQ) ist ein Fragebogen zur Selbstbeobachtung des Patienten (22). Anhand von 25 Items erfasst er die Frequenz an täglichen Fehlhandlungen (Auffassungsvermögen, Gedächtnis und Motorik) auf einer verbalen Skala.

Im klinischen Alltag kann der MMSE angewendet werden, um Patienten mit einem erhöhten Risiko für POCD bei vorbestehender subklinischer demenzieller Entwicklung zu identifizieren. Es erscheint sinnvoll, bei Patienten mit einem pathologischen MMSE im Einzelfall entsprechend der Konsensusempfehlung vorzugehen, was sich bisher allerdings noch nicht durchgesetzt hat (17, 23).

Parallel sollten Angst und Depressivität erfasst werden, die Einfluss auf die kognitive Leistungsfähigkeit haben. Der CFQ ist geeignet, um subjektive Beschwerden von gefährdeten Patienten zu erfassen.

Pathogenese/Risikofaktoren

Die Mechanismen, die nach einer Operation und Anästhesie zur kognitiven Beeinträchtigung führen, sind nicht geklärt. Tierexperimentelle Untersuchung legen nahe, dass die immunologische Antwort nach einer Operation bedeutsam ist. Terrando und Koautoren zeigten experimentell an Mäusen, dass nach einem peripheren chirurgischen Eingriff durch die Aktivierung der inflammatorischen TNFα/NF-κB abhängigen Signalkaskaden die Integrität der Blut-Hirn-Schranke durch Freisetzung von Zytokinen beeinträchtigt wird (24). Dieses erleichtert den Makrophagen die Migration in den Hippocampus und führt zur Beeinträchtigung der Gedächtnisleistung. Aktivierungen von anti-inflammatorischen cholinergen Signalkaskaden blockieren diesen Mechanismus, indem die Ausschüttung proinflammatorischer Zytokine verhindert wird und die kognitiven Funktionen unbeeinträchtigt bleiben.

Aus klinischen Beobachtungsstudien ist bekannt, dass POCD nach ausgedehnten Operationen in Narkose, nach Sekundäreingriffen und postoperativen Komplikationen häufiger auftritt, was die Theorie der inflammatorischen Komponente unterstreicht (14). Die Effekte der Anästhetika per se auf die kognitiven Funktionen hängen von der Pharmakodynamik und -kinetik der einzelnen Substanzen ab. Es gilt: je kürzer die Wirkzeiten, desto kürzer die unmittelbar postoperativen kognitiven Einschränkungen. Bisher gibt es keinen Beweis, dass Anästhetika ursächlich zur prolongierten POCD beitragen. Beobachtungen zur Neurotoxizität von Anästhetika wurden an Kindern erhoben, um zu klären, ob eine Anästhesie in frühen Lebensjahren zu Verhaltensauffälligkeiten, Lernbehinderungen und kognitiver Einschränkung führt. Die Studienergebnisse werden kontrovers diskutiert, aber Zwillingsstudien haben in diesem Zusammenhang bisher keinen sicheren Hinweis auf Neurotoxität von Anästhetika ergeben (25). Ebenso konnte bisher kein Nachweis erbracht werden, dass nach Durchführung einer Regionalanästhesie POCD seltener oder weniger ausgeprägt auftritt als nach einer Allgemeinanästhesie.

Das Alter des Patienten ist ein entscheidender Risikofaktor für POCD (Tabelle 2). Hirnleistung und zerebrale Kompensationsfähigkeit nehmen im Alter ab. Untersuchungen mit bildgebenden Verfahren zeigen, dass eine zerebrale Komorbidität präoperativ häufig nicht erkannt wird. Ito et al. wiesen an Patienten, bei denen im MRT eine Hirnischämie ohne klinische Symptomatik (silent brain ischemia) gezeigt wurde, eine höhere Inzidenz für POCD nach Bypass-Operation (15,2 % versus 4,9 % der Kontrollgruppe) (26). Bei Patienten mit klinisch manifestem Hirninfarkt waren es 8,2 %. Julie Ng wies in ihrer kürzlich erschienenen Übersichtsarbeit auf die synergistische Interaktion zwischen inflammatorischen Veränderungen bei einer Hirnischämie und operativem Eingriff hin (27).

Tabelle 2

Risikofaktoren für postoperative kognitive Dysfunktion (POCD)

Eine Longitudinalstudie zur Entwicklung und zum Verlauf der Alzheimer-Demenz diente Kline und Mitarbeitern als Grundlage ihrer Untersuchung (12). Die Autoren überprüften die Hypothese, ob ein chirurgischer Eingriff den Verlauf der Demenz beeinflusste. Anhand kernspintomographischer Untersuchungen zeigten sie 5–9 Monate nach einer Operation eine Abnahme der grauen Hirnsubstanz, atrophische Veränderungen des Hippocampus sowie eine relative Zunahme des Volumens der Seitenventrikel. Die postoperative kognitive Leistungseinschränkung war insbesondere bei Patienten beeinträchtigt, bei denen präoperativ bereits eine milde subklinische kognitive Leistungseinschränkung bestand. Der Unterschied zwischen Patienten mit und ohne Operation verlor sich im Langzeitverlauf bei Fortschreiten der demenziellen Entwicklung.

Als weitere Risikofaktoren wurden Alkoholabusus sowie eine ängstlich depressive Grundstimmung identifiziert. So konnten Hudetz und Koautoren in ihrer randomisierten Untersuchung nachweisen, dass Patienten mit einer Alkoholanamnese, auch nach einer Alkoholkarenz von fünf Wochen, postoperativ ein kognitives Leistungsdefizit im Vergleich zu einer operierten Gruppe ohne Alkoholanamnese als auch zu nicht operierten Patienten mit und ohne Alkoholkonsum zeigten (28). Eine einfache Schulausbildung ist ebenfalls mit einem erhöhten Risiko für POCD assoziiert (14, 29). Prädisponierende genetische Faktoren werden vermutet (7).

Strategien zur Prävention und Behandlung

Indikationsstellung

Die Indikationsstellung für eine umfangreiche Operation bei älteren Menschen mit Komorbiditäten sollte die kritische Abwägung zwischen dem möglichen Vorteil durch die Operation gegenüber dem Nachteil einer wenn auch transienten kognitiven Verschlechterung beinhalten. Zusätzlich zur neurologischen Untersuchung mag in Einzelfällen deshalb die präoperative Erhebung des kognitiven Status hilfreich und indiziert sein.

Operative Technik

POCD ist nach umfangreichen Operationen häufiger und ausgeprägter (Tabelle 3). Eine entscheidende Bedeutung kommt der Vermeidung intra- und postoperativer Komplikationen zu. Inwieweit minimal-invasive operative Techniken grundsätzlich mit einer niedrigeren Inzidenz von POCD vergesellschaftet sind, ist nicht systematisch untersucht. Denkbar ist jedoch, dass diese Techniken aufgrund des kleineren Gewebetraumas mit einer geringeren postinflammatorischen Antwort und damit einer geringeren Einschränkung des kognitiven Leistungsvermögens einhergehen (9, 30).

Tabelle 3

Übersicht über randomisierte kontrollierte Studien zur postoperativen kognitiven Dysfunktion: Allgemeinanästhesie mit Xenon

Anästhesiologische Techniken

Grundsätzlich gilt, je kürzer die Wirksamkeiten der verwendeten Anästhetika, umso kürzer die kognitiven Funktionseinschränkungen unmittelbar postoperativ. Kritisch hinterfragt werden muss in diesem Zusammenhang die gängige Prämedikationspraxis mit einem Sedativum, zum Beispiel Midazolam, das zu mnestischen Störungen führt. In einer eigenen Untersuchung konnte aufgezeigt werden, dass nach 1–2-stündiger Narkose mit Propofol/Remifentanil nach vorheriger Prämedikation mit Midazolam noch am ersten postoperativen Tag Gedächtnisstörungen nachweisbar waren (19). Im Rahmen der modernen perioperativen „fast track“-Konzepte, die eine frühzeitige postoperative aktive Mitarbeit des Patienten ermöglichen sollen, sind kognitive Einschränkungen negativ zu bewerten. Bisher konnte kein wissenschaftlicher Beweis erbracht werden, dass regionalanästhesiologische Techniken die Inzidenz von POCD reduzieren (31).

Das Edelgas Xenon ermöglicht sehr kurze Aufwachzeiten. Zahlreiche tierexperimentelle Untersuchungen weisen auf neuroprotektive Eigenschaften von Xenon bei zerebraler Ischämie hin. Randomisiert-kontrollierte Untersuchungen an Patienten zeigen keine Unterschiede hinsichtlich des Auftretens von POCD im Vergleich zu Propofol, Desfluran oder Sevofluran (32–35) (Tabelle 4). Xenon kann nicht als Monoanästhetikum beim Menschen verwendet werden. Dass ist möglicherweise der Grund, dass die hoffnungsvollen Ergebnisse aus tierexperimentellen Studien sich nicht in klinischen Untersuchungen widerspiegeln. Es kann nicht abschließend bewertet werden, inwieweit Risikogruppen, zum Beispiel Hochbetagte mit zerebralen Begleiterkrankungen und umfangreichen operativen Eingriffen, von einer Xenon-basierten Allgemeinanästhesie profitieren.

Tabelle 4

Mögliche perioperative Strategien zur Vermeidung/ Behandlung von POCD

Herz-Kreislauf- oder pulmonale Insuffizienz sowie Leber- oder Niereninsuffizienz gehen mit zerebraler Leistungsminderung einher. Dezidierte Untersuchungen zu POCD fehlen. Aus theoretischen Überlegungen ist offensichtlich, dass ein adäquates O₂-Angebot für alle lebenswichtigen Organe intraoperativ wesentlich ist, um eine postoperative Beeinträchtigung der zerebralen Funktionen zu vermeiden.

Das gilt ebenso für die zeitnahe Aufrechterhaltung der Homöostase durch eine ausgewogene Elektrolyt-, Glukose- und Volumenbilanz. Kognitive Einschränkungen sind Leitsymptom bei Störungen der Homöostase. In Longitudinal-Untersuchungen wurde generell die Bedeutung der unzureichenden Blutzuckereinstellung für die kognitiven Funktionen aufgezeigt (36). In einer Beobachtungsstudie wiesen Puskas und Koautoren an einem koronarchirurgischen Patientenkollektiv nach, dass intraoperative Hyperglykämie > 200 mg/dL bei Nichtdiabetikern noch nach sechs Wochen mit einer signifikanten kognitiven Leistungsminderung assoziiert war (37).

Es gibt einige Untersuchungen zur Frage, ob sich die Steuerung der Narkosetiefe mittels Elekroenzephalogramm (EEG) auf POCD auswirkt. Eine eigene randomisierte Untersuchung zeigte einen nur kurz anhaltenden positiven Effekt innerhalb einer Stunde postoperativ nach Propofol-Remifentanil-Anästhesie (38). Farag und Koautoren fanden noch nach sechs Wochen einen positiven Effekt auf die Schnelligkeit der Informationsverarbeitung, wenn intraoperativ ein tieferes Anästhesielevel, gemessen mit dem prozessierten EEG-Index BIS (bispektraler Index) angesteuert wurde (39). In einer chinesischen Studie (randomisiert-kontrolliert) existierte eine geringere Inzidenz für POCD und Delirium, wenn der BIS-Index ein flacheres Anästhesieniveau anzeigte (40). Die Inzidenz für ein Delirium lag zwischen 16 und 24 % nach einer mittleren Narkosezeit von zwei Stunden. In der Studie fehlen Angaben, wie viele Patienten welche Narkosemedikamente erhielten sowie zu den durchgeführten operativen Eingriffen. Es bleibt daher unklar, ob die Narkosesteuerung mittels EEG-Monitoring oder andere Faktoren die Ergebnisse beeinflusst haben. Zum jetzigen Zeitpunkt ist eine abschließende Bewertung aufgrund der kontroversen Studienergebnisse nicht möglich.

Zusammenfassende Beurteilung und Ausblick

POCD ist primär ein bekanntes klinisches Phänomen. Die Ursachen sind multifaktoriell. Alter, zerebrovaskuläre Begleiterkrankungen sowie eine ausgedehnte Operation erhöhen das Risiko insbesondere bei älteren Patienten. Sorgfältiges operatives und anästhesiologisches Vorgehen ist wesentlich, um perioperative Komplikationen und damit das Risiko für POCD zu reduzieren. Anhand der bisher vorliegenden Studienergebnisse ist davon auszugehen, dass POCD eine vorwiegend transiente Störung ist. POCD ist mit verminderter Lebensqualität und erhöhter Mortalität nach einer Operation assoziiert.

Im klinischen Alltag haben sich bisher keine Messmethoden etabliert, anhand derer die kognitive Leistung routinemäßig erfasst wird. Gründe sind der hohe zeitliche und personelle Aufwand. Erschwerend kommt hinzu, dass in wissenschaftlichen Studien die Definition von POCD nicht einheitlich ist. Heterogene Patientenkollektive, unterschiedliche Messmethoden und Studiendesigns lassen derzeit nur wenige allgemeingültigen Aussagen zu. Randomisierte kontrollierte Studien an ausreichend großen Patientenkollektiven mit standardisierten Messmethoden sind notwendig, um den Einfluss operativer Techniken, die klinische Relevanz von psychometrisch erfassten Defiziten und präventiver Strategien zu untersuchen. Die Entwicklung von psychometrischen Testbatterien, die für die klinische Routine geeignet sind, ist wünschenswert. Ob und inwiefern ein kognitives Training, insbesondere für geriatrische Patienten, die kognitiven Leistungen fördern kann und somit die Rekonvaleszenz, oder die Lebensqualität nach Narkose und Operation, sind ebenfalls interessante Forschungsansätze für die Zukunft.

Interessenkonflikt

PD Dr. Rundshagen erhielt Honorare für die Vorbereitung von wissenschaftlichen Fortbildungsveranstaltungen von der Firma Abbott GmbH & Co. KG, heute AbbVie Deutschland GmbH & Co. KG.

Manuskriptdaten
eingereicht: 29. 5. 2013, revidierte Fassung angenommen: 7. 1. 2014

Anschrift für die Verfasser
PD Dr. med. Ingrid Rundshagen

Gemeinschaftspraxis Brahmsallee

Drs. Callesen‚ Dupierry, Rundshagen

Brahmsallee 24

20144 Hamburg

Zitierweise
Rundshagen I: Postoperative cognitive dysfunction. Dtsch Arztebl Int 2014; 111(8): 119–25. DOI: 10.3238/arztebl.2014.0119

@The English version of this article is available online:
www.aerzteblatt-international.de

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