ArchivDeutsches Ärzteblatt8/2008Verbesserte Haltbarkeit von biologischen Herzklappen

MEDIZIN: Übersichtsarbeit

Verbesserte Haltbarkeit von biologischen Herzklappen

Durability of Bioprosthetic Cardiac Valves

Dtsch Arztebl 2008; 105(8): 143-8; DOI: 10.3238/arztebl.2008.0143

Hoffmann, Grischa; Lutter, Georg; Cremer, Jochen

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Zusammenfassung
Einleitung: Bei der Auswahl einer Herzklappenprothese steht aufgrund der eingeschränkten Haltbarkeit biologischer Prothesen das Patientenalter im Vordergrund. Diese Übersichtsarbeit diskutiert Empfehlungen hinsichtlich der Auswahl der Herzklappe und gibt Konsensusempfehlungen nationaler und internationaler Fachgesellschaften wieder.
Methoden: Selektive Literaturrecherche in PubMed, die bis 1996 zurückreicht, und Diskussion der aktuellen nationalen und internationalen Konsensusempfehlungen.
Ergebnisse: Die Empfehlungen zur Wahl des Klappenersatzes haben sich in den letzten Jahren geändert. Von besonderem Interesse sind die längere Haltbarkeit biologischer Prothesen der neueren Generationen, der vermehrte Einsatz gerüstloser Bioprothesen, die geringere Operationsletalität bei Reoperationen und die gestiegene Lebenserwartung. Komorbiditäten wie eine chronische Niereninsuffizienz oder permanentes Vorhofflimmern werden nicht mehr als Kontraindikationen für einen biologischen Klappenersatz eingestuft. Die Anzahl von Klappenersatzoperationen ist in den letzten Jahren trotz vermehrt durchgeführter Klappenrekonstruktionen gestiegen. In Aortenposition werden zunehmend biologische Klappenprothesen eingesetzt.
Diskussion: Bei der Prothesenwahl werden neben dem Alter des Patienten zunehmend auch Faktoren wie Lebenserwartung, Komorbiditäten und Lebensstil berücksichtigt. Dabei kann von den Empfehlungen der vergangenen Jahre, ab dem 65. beziehungsweise 70. Lebensjahr eine biologische Prothese zu verwenden, zugunsten eines individuellen Konzeptes abgewichen werden.
Dtsch Arztebl 2008; 105(8): 143–8
DOI: 10.3238/arztebl.2008.0143
Schlüsselwörter: Herzklappenersatz, Biomaterial, Kardiochirurgie, Komorbidität, Leitlinie, Indikation
LNSLNS Etwa ein Drittel der fast 100 000 Eingriffe mit Herzlungenmaschine waren 2005 in Deutschland isolierte oder mit Koronarchirurgie kombinierte Herzklappeneingriffe. Der isolierte Klappeneingriff erfolgte in 65 % der Fälle in Aortenposition und in 25 % in Mitralposition. In Aortenposition verwendete man überwiegend biologische Prothesen; der Anteil mechanischer Prothesen ging in den letzten 10 Jahren von 70 auf 30 % zurück. In Mitralposition wird mittlerweile jeder zweite Eingriff als Rekonstruktion durchgeführt (1). Die guten Ergebnisse dieses Verfahrens lassen eine weitere Zunahme erwarten.

Auf nationaler Ebene hat die Gesellschaft für Herz- und Kreislaufforschung zu Klappenvitien aktualisierte Leitlinien veröffentlicht, in denen nur kurz auf die Prothesenwahl eingegangen wird (2). Mit den 2006 aktualisierten Empfehlungen der amerikanischen Fachgesellschaften zur Behandlung von Klappenerkrankungen existiert eine umfassende Leitlinie, die sich auf die Analyse von über 250 Studien stützt (3). Heute gibt es Langzeitergebnisse der ersten implantierten Bioprothesen. Über die nachfolgende Generation von Bioprothesen, die sich in Fabrikation und Konservierung unterscheidet, liegen bisher Ergebnisse der ersten zehn Jahre vor. Zur jüngsten Generation gerüsttragender und gerüstloser Prothesen findet man kürzere Verlaufsbeobachtungen.

Die hohe Degenerationsrate der ersten Bioprothesen bei jüngeren Patienten führte dazu, dass man überwiegend mechanische Herzklappen einsetzte (1, 2, 3). Komorbiditäten wie Vorhofflimmern, das eine dauerhafte Antikoagulation erfordert, oder eine chronische Niereninsuffizienz galten in der Vergangenheit als relative Kontraindikationen für den Einsatz biologischer Prothesen. Diese ehemals strikten Kriterien bei der Prothesenwahl werden zunehmend gelockert. Individuell auf den Patienten zugeschnittene Konzepte stehen heute im Vordergrund. Die aktuelle Datenlage zu biologischen Prothesen der neueren Generation, bei denen sich eine längere Haltbarkeit abzeichnet, und speziell auch zu gerüstlosen Prothesen sowie die sinkende Letalität von erneuten Eingriffen rechtfertigen den vermehrten Einsatz biologischer Herzklappenprothesen. Der vorliegende Artikel gibt die Empfehlungen der Fachgesellschaften wieder und berücksichtigt den aktuellen Kenntnisstand auf der Basis einer selektiven Literaturübersicht, die prospektiv randomisierte Studien, Kohortenstudien und Übersichten der letzten zehn Jahre umfasst. Es wurde nach den Begriffen „bioprostheses“, „freedom of degeneration“, „mid and long term results“, „comorbidities“, „mortality“ und „complications“ gesucht. Die derzeit verfügbaren biologischen Prothesentypen werden vorgestellt.

Prothesentypen
Prinzipiell werden biologische Klappenprothesen tierischen Ursprungs von mechanischen Klappenprothesen unterschieden. Mechanische Klappenprothesen zeichnen sich durch eine lange Haltbarkeit aus, jedoch ist eine lebenslange Antikoagulation erforderlich (Tabelle 1). Mechanische Klappen werden oft bei jüngeren Patienten verwendet, um einen erneuten Klappenersatz zu vermeiden. Die Verwendung erscheint ebenfalls sinnvoll, wenn aus einem anderen Grund eine lebenslange Antikoagulation erforderlich ist. Biologische und mechanische Prothesen haben vergleichbare hämodynamische Eigenschaften. Mechanische Prothesen werden in einigen Fällen bei sehr kleinen Aortenbasen wegen der etwas größeren effektiven Öffnungsfläche bevorzugt. Das Risiko für eine Prothesenendokarditis ist in beiden Gruppen gleich hoch.

Bislang ist es nicht gelungen, eine ideale Klappenprothese zu konstruieren. Eine solche Klappe sollte die gleichen biologischen und hämodynamischen Eigenschaften wie ihr physiologisches Vorbild haben. Darüber hinaus sollte sie keine Degeneration, keine Thrombogenität und kein Endokarditisrisiko aufweisen. Keine der momentan verfügbaren biologischen oder mechanischen Klappen entspricht diesen Anforderungen.

Biologische Prothesen
Biologische Klappenprothesen werden in verschiedene Subgruppen unterteilt (Tabelle 2). Als Autografts bezeichnet man Herzklappen vom selben Individuum; so wird bei der Ross-Operation die Pulmonalklappe des Patienten in die Aortenposition transferiert. Diese pulmonalen Autografts haben exzellente hämodynamische Eigenschaften und weisen eine geringe Rate an Thrombosen, Degenerationen und Endokarditiden auf. Diese Operation ist bei Kindern und jungen Erwachsenen geeignet, weil auch ein Wachstum der Aortenwurzel möglich ist. Die langfristigen Erfolgschancen dieses Konzepts sind allerdings noch nicht ausreichend belegt, man hat auch vereinzelt Dilatationen des Autografts beobachtet (4).
Bei Homografts handelt es sich um kryopräservierte und mit Antibiotika vorbehandelte humane Herzklappen. Homografts werden häufig bei ausgeprägten endokarditischen Befunden verwendet, sind aber nur begrenzt verfügbar und degenerieren (5).
Xenografts stammen vom Schwein oder Rind und sind oft durch Gerüste verschiedener Materialen verstärkt, die das Klappengewebe in seiner natürlichen, beziehungsweise anatomisch-funktionellen Position fixieren (Stent-Bioprothesen) (Abbildung 1). Diese Prothesen werden aus Aortenklappen vom Schwein oder aus Rinderperikard hergestellt. Das häufig verwendete Fixationsmittel Glutaraldehyd stabilisiert das Kollagengerüst und mindert die Antigenität. Um den Kalzifizierungs- und Degenerationsprozess zu verzögern, hat man zahlreiche Verfahren entwickelt. Seit mehreren Jahren gibt es auch gerüstlose Klappen (Stentless-Bioprothesen) (Abbildung 2). Diese aus tierischem Gewebe gefertigten Prothesen besitzen kein stabilisierendes Metallgerüst. Dadurch weisen sie größere Öffnungsflächen und günstigere hämodynamische Eigenschaften auf als gerüsttragende Prothesen. Die klinische Bedeutung dieser Flusseigenschaften für den Langzeitverlauf wird in vielen Studien untersucht und kontrovers diskutiert. Das Fehlen eines Gerüstes bedingt vielfach eine kompliziertere Implantationstechnik im Vergleich zu gerüsttragenden Bioprothesen (6).

Ergebnisse
Gerüsttragende Bioprothesen in Aortenposition
Die perioperative Letalität in Aortenposition beträgt etwa 4 % (1, 7). Die ersten Herzklappen vom Schwein hatten eine Degenerationsfreiheit von circa 40 % nach 18 Jahren (7, 8, 9). Bei jüngeren Patienten, insbesondere unter 40 Jahren, wurde eine deutlich erhöhte Rate an vorzeitigen Klappendegenerationen beobachtet. Nach 10 Jahren beträgt der Anteil degenerierter Prothesen bereits über 40 % verglichen mit 15 % bei den 60- bis 70-Jährigen und 10 % bei den über 70-Jährigen (8, 9, 10) (Tabelle 3). Dies wird mit der geringeren hämodynamischen Beanspruchung der Prothesen bei älteren Patienten erklärt.
Perikardklappen zeigen eine vergleichbare (oder geringfügig geringere) Degenerationsrate; nach 15 Jahren weisen 77 % der Überlebenden eine regelhafte Prothesenfunktion auf. Bei weniger als 10 % der Patienten in der Altersklasse ab 65 Jahren ist ein erneuter Ersatz erforderlich (11).

Gerüstfreie Bioprothesen in Aortenposition
Für die gerüstfreien Prothesen liegen 5- bis 10-Jahres-Ergebnisse vor. Die Frühletalität ist mit 5 % mit der bei anderen biologischen Prothesen vergleichbar. Die Rate an frühen Reoperationen, thrombembolischen Ereignissen und Endokarditiden liegt bislang unter der von gerüsttragenden Bioprothesen (12). Es zeigte sich in den ersten fünf bis zehn Jahren ein besseres NYHA-Stadium (NYHA, New York Heart Association) der Patienten, vermutlich bedingt durch die günstigeren hämodynamischen Eigenschaften gerüstfreier Prothesen (13). Dies kann bei Patienten mit großer Körperoberfläche eine Rolle spielen, bei denen zu kleine Prothesen zu einem signifikanten Missverhältnis von der Körperoberfläche zu Prothesengröße führen können. Studien deuten einen Überlebensvorteil im Vergleich zu den gerüsttragenden Bioprothesen in den ersten Jahren nach Klappenimplantation an (14).

Mitralposition
Die perioperative Letalität in den ersten 30 Tagen hat sich beim Mitralklappenersatz in den letzten 20 Jahren auf 4 bis 6 % deutlich reduziert. Die 10-Jahres-Überlebensrate beträgt mittlerweile 50 bis 60 %, unabhängig davon, ob eine mechanische oder biologische Klappe verwendet wird (15). Die Frühletalität bei einem erneuten Mitralklappenersatz liegt heute unter 10 %. Anders als beim Aortenklappenersatz werden in Mitralposition weiterhin mehr mechanische als biologische Prothesen implantiert (1). Bioprothesen haben in Mitralposition höhere Degenerationsraten als in Aortenposition (Tabelle 4). Als Ursache vermutet man eine stärkere hämodynamische Beanspruchung. Wie auch in Aortenposition ist die Degenerationsrate von Bioprothesen stark altersabhängig, so ist sie bei unter 40-Jährigen nach 10 Jahren mit 20 % viermal höher als bei über 60-Jährigen (10). Die gesamte Reoperationsrate beim biologischen Mitralklappenersatz liegt bei 50 % gegenüber 29 % bei Verwendung einer mechanischen Prothese (9).

Vergleich von biologischen und mechanischen
Prothesen in Aorten- und Mitralposition
Es gibt nur wenige aktuelle randomisierte Studien, die die Langzeitergebnisse biologischer und mechanischer Klappen vergleichen. In einer großen Übersichtsarbeit zeigte sich nach zehn Jahren kein und nach 15 Jahren ein leichter Überlebensvorteil bei der Verwendung mechanischer Prothesen (18). Bei den Bioprothesen traten vergleichsweise höhere Degenerations- und Reoperationsraten auf. Die Reoperationsrate nach 10 und 15 Jahren liegt für mechanische Klappen in Aortenposition unter 5 beziehungsweise 10 %. Bei Bioprothesen ist in 10 % nach 10 Jahren und 30 % nach 15 Jahren eine erneute Operation notwendig. Bei mechanischen Klappen gab es, bedingt durch die Antikoagulation, signifikant mehr Blutungskomplikationen (19).

Empfehlungen
Die aktuell verfügbaren Bioprothesen zeigen befriedigende Langzeitergebnisse in Aorten- und Mitralposition. Bei Patienten ab 65 Jahren liegt die Rate an Klappendegenerationen nach 15 Jahren bei 10 bis 36 % (3, 7, 8, 9) . Falls ein erneuter Klappenersatz erforderlich ist, besteht eine Operationsletalität von 4 bis 6 % (3). Die Degenerationsrate von Bioprothesen verhält sich umgekehrt proportional zum Patientenalter zum Zeitpunkt der Implantation, sodass man generell ab dem 65. Lebensjahr einen biologischen Klappenersatz empfehlen kann. Die Prothesenwahl wird außerdem durch die Möglichkeiten zeitgleich durchführbarer Rhythmuschirurgie beeinflusst. So bedeutet eine bestehende Antikoagulation aufgrund von chronischem Vorhofflimmern nicht mehr, dass automatisch eine mechanische Prothese gewählt werden muss.

Auswahl einer Aortenklappenprothese
Aus verschiedenen Gründen geht der Trend in den letzten Jahren zur Implantation von Bioprothesen in Aortenposition. Einerseits zeichnet sich in den aktuellen Studien eine längere Haltbarkeit der neuen Bioprothesen ab. Andererseits haben die Reoperationsraten vor
allem durch die Berücksichtigung der empfohlenen
Altersgrenzen abgenommen. Aufgrund der gestiegenen Lebenserwartung stellen sich zunehmend ältere Patienten zum Klappenersatz vor, bei denen im Regelfall eine Bioprothese verwendet wird.
Einige jüngere Patienten lehnen die orale Antikoagulation ab und bevorzugen daher einen biologischen Klappenersatz trotz der bekannten Degenerations- und Reoperationsrate bei unter 60-Jährigen. Allerdings hat das Operationsrisiko eines erneuten Klappenersatzes vor allem durch die Fortschritte in der Kardioprotektion deutlich abgenommen. Dies bietet diesen Patienten über Jahre eine normale Lebensqualität ohne Antikoagulation mit der Möglichkeit eines erneuten Klappenersatzes mit akzeptablem Operationsrisiko. Besteht bei einem Patienten neben dem Klappenvitium auch eine koronare Herzerkrankung kann wegen der eingeschränkten Lebenserwartung großzügiger die Entscheidung für eine biologische Prothese gefällt werden (20) (Kasten 1).
Bei der Entscheidung für einen Prothesentyp und das Operationsverfahren ist der Operateur aufgrund der heterogenen Studienlage weiterhin auf seine Erfahrung und Einschätzung angewiesen. Dies gilt besonders für Patienten mit schwierigen anatomischen Verhältnissen und relevanten Komorbiditäten. Die gerüsttragende Prothese ist die am häufigsten verwendete Bioprothese. Hierfür sprechen die vergleichsweise einfache Implantationstechnik, die umfassende Datenlage hinsichtlich der Langzeitergebnisse und die risikoarme Reoperation. Gerüstlose Klappen zeigen im bislang beobachteten Zeitraum gewisse klinische Vorteile durch günstigere hämodynamische Eigenschaften. Ob sich dies auf den Langzeitverlauf auswirkt, kann noch nicht abschließend beurteilt werden. Die ersten 10-Jahres-Ergebnisse sprechen für eine Degenerationsrate von etwa 20 %; dies ist mit konventionellen Gerüstprothesen vergleichbar (12, 13). Bei schmaler Aortenwurzel und erhöhtem Risiko für ein Missverhältnis zwischen der Körperoberfläche zu Prothesengröße erscheinen gerüstlose Prothesen sinnvoll. Die an Homografts geknüpfte Erwartung einer geringeren Degenerationsrate hat sich in den Langzeitstudien nicht bestätigt.

Wahl einer Mitralklappenprothese und ablative Chirurgie
bei Vorhofflimmern
Bei der Wahl einer Prothese in Mitralposition gelten im Prinzip ähnliche Kriterien wie für die Aortenposition. Allerdings muss berücksichtigt werden, dass hier Bioprothesen eine höhere Degenerationsrate aufweisen als in Aortenposition, sodass die Altersgrenze von 65 Jahren mehr beachtet werden sollte (Kasten 2).
Bei begleitendem Vorhofflimmern werden heute zunehmend zeitgleich zur Klappenchirurgie ablative Verfahren eingesetzt, um einen Sinusrhythmus zu erzielen. Erfolgt eine Rekonstruktion oder die Implantation einer Bioprothese, kann eine orale Antikoagulation vermieden werden. Früher wurde bei diesen Patienten die Indikation zur Implantation einer mechanischen Klappe relativ großzügig gestellt, weil sowieso eine Antikoagulation erforderlich war. 75 bis 90 % der Patienten, bei denen begleitend zum Mitraleingriff Rhythmuschirurgie durchgeführt wurde, wiesen im Schnitt nach sechs Monaten einen Sinusrhythmus auf. Die Erfolgsrate der ablativen Chrirurgie ist höher, wenn das Vorhofflimmern nicht länger als ein Jahr vorbestanden hat. Im weiteren Verlauf konnte dadurch auch die Rate an Schlaganfällen reduziert werden. Auch wenn keine anhaltende Konversion in den Sinusrhythmus erzielt werden konnte, war für diese Patienten eine niedrigere Ziel-INR (2 bis 3) als nach einem mechanischen Mitralklappenersatz (2,53,5) erforderlich (21).

Klappenwahl bei terminaler Niereninsuffizienz
Patienten mit dialysepflichtiger Niereninsuffizienz erhielten in den vergangenen Jahren vornehmlich mechanische Prothesen, weil wegen der veränderten Stoffwechselsituation eine raschere Degeneration biologischer Prothesen zu befürchten war. Es hat sich aber gezeigt, dass die Lebenserwartung dieser Patienten derart eingeschränkt ist, dass die Klappendegeneration oftmals gar nicht mehr erlebt wird (22). Zudem stehen dem Vorteil einer längeren Klappenhaltbarkeit die Komplikationen einer systemischen Antikoagulation gegenüber, die bei diesen Patienten außerdem erschwert zu steuern ist. Im Gegensatz zu den Richtlinien des American College of Cardiology und der American Heart Association von 1998 favorisieren die aktuellen Richtlinien bei terminaler Niereninsuffizienz keinen Prothesentyp, weisen aber auf die Risiken einer systemischen Antikoagulation hin (3).

Klappenwahl bei Kinderwunsch
Es gibt zurzeit keinen optimalen Klappenersatz für Frauen mit Kinderwunsch. Es besteht unabhängig vom Prothesentyp bei schwangeren Klappenträgerinnen ein erhöhtes Risiko für Herzversagen, Arrhythmien oder Endokarditis der Mutter. Durch die Schwangerschaft verkürzt sich die Haltbarkeit von Bioprothesen zusätzlich, sodass eine Schwangerschaft innerhalb der ersten fünf Jahre nach Implantation angestrebt werden sollte. Bei schwangeren Frauen mit mechanischem Klappenersatz ist die Rate maternaler und fetaler Komplikationen am höchsten. Die Abortrate unter Phenprocoumon liegt bei bis zu 70 % und wenn die Antikoagulation auf Heparin umgestellt wurde bei 20 %. Ernsthafte kardiale Komplikationen treten bei mechanischen Prothesen mit 20 % etwa doppelt so häufig auf wie bei biologischen Prothesen (23, 24, 25).

Resümee und Perspektive
Patient und Operateur sollten immer gemeinsam die Prothese in Abwägung der Vor- und Nachteile auswählen. Ab dem 70. Lebensjahr kann sicher eine biologische Klappe empfohlen werden. Ist der Patient zwischen 65 und 70 Jahre alt und hat aufgrund von Komorbiditäten eine eingeschränkte Lebenserwartung, sollte ebenfalls eine biologische Prothese verwendet werden. Unter 65 Jahren ist eine mechanische Klappe zumindest in Mitralposition zu bevorzugen. Lehnt der Patient eine Antikoagulation ab, ist nach ausführlicher Aufklärung die Implantation einer Bioprothese bei akzeptablem Risiko einer Reoperation vertretbar.
Bei chronischem Vorhofflimmern ist eine anhaltende Konversion nach Ablation unwahrscheinlich. Bei kürzer bestehendem Vorhofflimmern kann durch einen biologischen Klappenersatz in Kombination mit ablativer Chirurgie eine anhaltende orale Antikoagulation vermieden werden. Fällt bei Patienten mit enger Aortenwurzel die Entscheidung für eine Bioprothese, scheint unter Berücksichtigung der komplexeren Implantationstechnik eine gerüstlose Bioprothese auf längere Sicht vorteilhaft. Bei einer Endokarditis wird weiterhin eine Bioprothese und bei einer Prothesenendokarditis eine Bioprothese oder einer gerüstlose Bioprothese empfohlen, gegebenenfalls auch als Wurzelersatz.
In den nächsten Jahren ist bei gerüsttragenden Bioklappen durch die weitere Verbesserung von Konservierungs- und Herstellungstechniken mit einer noch längeren Haltbarkeit zu rechnen. Demnächst sollten die ersten Langzeitergebnisse der dritten Generation von biologischen Herzklappen und der gerüstlosen Klappen publiziert werden. Zudem sind Fortschritte und klinische Studienergebnisse auf dem Gebiet der perkutanen kathetertechnischen, der minimal invasiven Verfahren und der durch Tissue Engineering geschaffenen Klappenprothesen zu erwarten.

Interessenkonflikt
Die Autoren erklären, dass kein Interessenkonflikt im Sinne der Richtlinien des International Committee of Medical Journal Editors besteht.

Manuskriptdaten
eingereicht: 5. 4. 2007, revidierte Fassung angenommen: 20. 9. 2007

Anschrift für die Verfasser
Dr. med. Grischa Hoffmann
Klinik für Herz- und Gefäßchirurgie
Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Campus Kiel
Arnold-Heller-Straße 7
24105 Kiel
E-Mail: grischa.hoffmann@gmx.de


Summary
Durability of Bioprosthetic Cardiac Valves
Introduction: The choice of type of heart valve prosthesis is determined by the patient’s age since bioprostheses have a limited lifespan. This
article reviews current recommendations and the literature on cardiac valve replacement. Methods: Selective literature research in Medline/ PubMed back to 1996 and review of current national and international recommendations from specialist societies. Results: The recommen-
dations guiding the type of heart valve replacement have been revised in recent years. Of particular interest are the new generation of biological prostheses with extended durability, a growing use of stentless bioprostheses, a decrease in mortality of reoperation and an increase in
life expectancy. Comorbidities such as chronic renal insufficiency or chronic atrial fibrillation are no longer contraindications to bioprosthesis. The number of heart valve replacements during the last years rose
despite a concomitant increase in valve repairs. Aortic valves are increasingly replaced by bioprostheses. Discussion: The choice of heart valve prosthesis should be tailored to each patient taking into account the patient’s age, life expectancy, comorbidities, and life style. Different decisions may be made now than those based on earlier recommendations resulting in an individualized treatment, in patients over the age of
65 or 70.
Dtsch Arztebl 2008; 105(8): 143–8
DOI: 10.3238/arztebl.2008.0143
Key words: cardiac valve replacement, biomaterial, cardiac surgery, comorbidity, guideline, indication

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