Aus der Klinik für Herz-, Thorax-, Transplantations- und Gefäßchirurgie

der Medizinischen Hochschule Hannover

The Frozen Elephant Trunk

Technique for Treatment of Thoracic Aortic Aneurysms

Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Medizin

in der Medizinischen Hochschule Hannover

vorgelegt von

Hassina Baraki

aus

Kabul

Hannover, November 2007

Angenommen vom Senat der Medizinischen Hochschule Hannover

am 26.02.2008.

Gedruckt mit Genehmigung der Medizinischen Hochschule Hannover

Präsident: Prof. Dr. Dieter Bitter-Suermann

Betreuer: PD Dr. med. Christian Hagl

Referent: PD Dr. med. Gerd Peter Meyer

Korreferent: PD Dr. med. Thomas Becker

Tag der mündlichen Prüfung: 26.02.2008

Promotionsausschussmitglieder:

Prof. Dr. Jürgen Klempnauer

Prof. Dr. Benno Ure

Prof. Dr. Oliver Rühmann

Meiner Mutter gewidmet

Inhaltsverzeichnis I

1. Inhaltsverzeichnis

1. Inhaltsverzeichnis .................................................................................................................... I

2. Publikation.............................................................................................................................. II

3. Zusammenfassung................................................................................................................... 3

3.1. Einleitung.......................................................................................................................... 3

3.2. Diskussion......................................................................................................................... 6

3.3. Zusammenfassung ............................................................................................................ 9

3.4. Literaturverzeichnis ........................................................................................................ 10

4. Lebenslauf.............................................................................................................................. 14

5. Erklärung nach § 2 Abs. 2 Nr. 5 und 6 Promotionsordnung ............................................ 15

6. Danksagung ........................................................................................................................... 16

2. Publikation

“The Frozen Elephant Trunk Technique for Treatment of

Thoracic Aortic Aneurysms”

Baraki H, Hagl C, Khaladj N, Kallenbach K, Weidemann J, Haverich A, Karck M.

Ann Thorac Surg. 2007 Feb;83(2):S819-23; discussion S824-31.

Presented at Aortic Surgery Symposium X, New York, NY, April 27–28, 2006.

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he Frozen Elephant Trunk Technique forreatment of Thoracic Aortic Aneurysms

assina Baraki, MD, Christian Hagl, MD, PhD, Narwid Khaladj, MD,laus Kallenbach, MD, PhD, Jürgen Weidemann, MD, Axel Haverich, MD,nd Matthias Karck, MD

epartments of Thoracic and Cardiovascular Surgery and Radiology, Hannover Medical School, Hannover, Germany

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Background. The frozen elephant trunk technique al-ows for single-stage repair of combined aortic arch andescending aortic aneurysms using a hybrid prosthesisith a stented and a nonstented end. This report sum-arizes the operative and follow-up data (mean follow-

p: 20 months) with this new treatment.Methods. Between September 2001 and March 2006, 39

atients (15 women; mean age, 62 years) were operatedn after approval by the local Institutional Review Board.ndications for operation were aneurysms in 18 patientsnd aortic dissections in 21. The stented end of theybrid prosthesis was placed through the opened aorticrch under fluoroscopic control using hypothermic circu-atory arrest and selective antegrade cerebral perfusion.

Results. All patients survived the procedure. Five pa-ients (12.8%) died early postoperatively, with two deathsirectly related to the procedure. Symptoms of neuro-

ogic dysfunction developed in 5 patients and resolved

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ent of Thoracic and Cardiovascular Surgery, Carl-Neuberg-Strasse 1,0625 Hannover, Germany; e-mail: hassinabaraki@yahoo.com.

2007 by The Society of Thoracic Surgeonsublished by Elsevier Inc

ompletely in 2. In 1 patient, the descending aorta waserforated owing to misplacement of the stented end of

he hybrid prosthesis. In 23 of 25 patients with postop-rative computed tomography imaging (>6 months post-peratively), complete thrombus formation around therozen elephant trunk was observed.

Conclusions. This procedure is performed through aedian sternotomy and combines the concepts of the

lephant trunk principle and endovascular stenting ofescending aortic aneurysms. Favorable intraoperativend postoperative results in the follow-up with throm-us formation around the stented descending aortic seg-ent has encouraged us to evaluate all patients with

horacic aneurysms extending proximal and distal of theeft subclavian artery for this treatment.

(Ann Thorac Surg 2007;83:S819–23)

© 2007 by The Society of Thoracic Surgeons

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atients with extensive aortic aneurysms involving theascending aorta, aortic arch, and the descending

orta are still considered to be a challenge for manyardiovascular surgeons [1]. In this context, major concernsnclude the adequate protection of the heart, the man-gement of the aortic valve, the protection of the brain,he avoidance of respiratory compromise, and the mini-

ization of spinal cord injury and organ failure causedy prolonged circulatory arrest times.In 1983, Borst and colleagues [2] introduced the ele-

hant trunk procedure to facilitate staged surgery for theortic arch and the distal aortic segments. The procedurenvolves the prosthetic replacement of the ascendingorta and the aortic arch with an elephant trunk exten-ion of the arch graft into the descending aorta through aedian sternotomy. In a second-stage operation, the

lephant trunk can be extended to the desired levelhrough a lateral thoracotomy; however, the cumulativeisk for early mortality adds up to 15% after a stage-twoepair. Furthermore, many patients fail to return forhe second operation; they die owing to aortic rupture

resented at Aortic Surgery Symposium X, New York, NY, April 27–28,006.

ddress correspondence to Dr Baraki, Hannover Medical School, Depart-

uring the time interval between the procedures, oromorbidities preclude another procedure through aateral thoracotomy [3, 4].

To complete the surgical treatment during a singleperation through a median sternotomy, we introducedhe “frozen elephant trunk” procedure [5]. A prototype,ybrid prosthesis stent graft (Chavan-Haverich en-ograft, Curative Medical Devices GmbH, Dresden, Ger-any) is placed into the descending aorta in an ante-

rade fashion though the opened aortic arch, and thescending aorta and the aortic arch are replaced conven-ionally [5]. In this article we briefly report our surgicalxperience with this novel combined surgical and inter-entional approach.

aterial and Methods

atientshe frozen elephant trunk procedure was approved by the

nstitutional Review Board of Hannover Medical School.etween September 2001 and March 2006, 39 patients withombined pathologies of the aortic arch and the descendingorta were operated on using the hybrid prosthesis. In-ormed consent was required in each case. Mean patientge was 62 years (range, 37 to 78 years), and 11 patients

ere older than 70 years; 15 (38.5%) were women.

0003-4975/07/$32.00doi:10.1016/j.athoracsur.2006.10.083

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Most patients presented with aortic dissection: 410.3%) with an acute type A aortic dissection, 11 (28.2%)ith a chronic type A dissection, 3 (7.7%) had an acute

ype B aortic dissection, and 3 (7.7%) had a chronic typeaortic dissection. The indication for intervention in

atients with chronic dissections was aortic dilatation of0 � 18 mm (range, 50 to 113 mm) in chronic type Aissection and 60 � 5 mm (range, 55 to 65 mm) in chronic

ype B dissection.The second most frequent pathology, present in 18

46.2%), was an aortic aneurysm proximal and distal tohe left subclavian artery. The maximal aortic diameter inhese patients was 59 � 8 mm (range, 47 to 73 mm).dditional cardiac pathology included severe coronaryrtery disease in 11 patients (28.2%) and aortic valveisease in 11 (28.2%). Comorbidities are summarized inable 1.

ndograft Designhe endograft consists of a woven vascular prosthesisith stainless steel stents affixed to the inner aspects at itsistal end. The diameters of the stents within the hybridrosthesis were 30 to 46 mm, and each stent was 22 mm

ong. The proximal portion of the hybrid prosthesis wasonstented and consisted of a Dacron sleeve (DuPont,ilmington, DE) for conventional surgical handling (Fig 1).The delivery system consists of a flexible 39F outer

heath, a 34F inner sheath, and a central pusher. With-rawal of the outer sheath while holding the inner sheathnd the pusher steady releases the stented portion of theybrid prosthesis. The proximal Dacron tube is then

able 1. Associated Preoperative Disorders

Disorder No. Patients (%)

Hypertension 31 (79.5)Chronic pulmonary disease 8 (20.5)History of stroke 2 (5.1)Peripheral vascular disease 2 (5.1)Coronary artery disease 11 (28.2)Old myocardial infarction 4 (10.3)Chronic atrial fibrillation 2 (5.1)Diabetes 3 (7.7)Renal insufficiency 8 (20.5)Marfan syndrome 2 (5.1)Malignancy 2 (5.1)Redo cases 12 (30.8)

ig 1. The hybrid prosthesis (Chavan-Haver-ch endograft, Curative GmbH, Dresden,ermany) made of a woven vascular prosthe-

is with stainless stents affixed to the innerspects at the distal end. The proximal endonsists of a Dacron sleeve (DuPont, Wil-ington, DE) ready for conventional surgicalandling. (L � length.)

eleased by pulling back both the sheaths simultaneouslyhile the pusher is held steady.In each patient, spiral computed tomography angiog-

aphy of the thoracic aorta was performed preoperativelyo assess the extent of the aneurysm or dissection and toetermine the appropriate size of the endograft.

urgeryardiopulmonary bypass was used in all patients. Cen-

ral cannulation of the ascending aorta and the righttrium was preferred. In 4 patients (10.3%) who under-ent resternotomy, the groin vessels were cannulatedefore because the ascending aortic aneurysm en-roached upon the sternum. Core cooling was accom-lished to 26 � 2°C rectal temperature. After induction ofardioplegic cardiac arrest, cardiopulmonary bypass wasiscontinued.The aortic arch was then opened longitudinally. Selec-

ive antegrade cerebral perfusion with cold blood at aemperature of 15°C and a volume of 250 to 450 mL/minas initiated after ostial cannulation of the left common

arotid artery and the brachiocephalic trunk. Afterwards,he stented portion of the hybrid prosthesis was de-loyed in the descending aorta. In the first 5 patients, the

mplantation was over an antegrade-placed superstiffuidewire. Prompted by perforation of the aortic wallith the introducer system in a patient with a tortuousescending aorta, a through-and-through transfemoraluidewire technique was used in all subsequent patients.The distal ending site of the stent graft was at or above

he tenth thoracic vertebra in all patients. After deploy-ent, the stented portion of the prosthesis was modu-

ated onto the aortic wall with the help of an appropri-tely sized balloon catheter (Medtronic, Minneapolis,N). The nonstented Dacron graft segment was sutured

ircumferentially to the aorta distal to the origin of theeft subclavian artery. The supraaortic branches werehen reimplanted en bloc into an appropriately sizedindow of the graft. A proximal graft-to-aortic anasto-osis at any desired level of the ascending aorta com-

leted the repair.In 23 patients (59%), the entire aortic arch and the

roximal segment of the descending aorta were replaced,nd in 11 (28.2%), the ascending aorta was also replaced.n 5 (12.8%) other patients whose aneurysms were lim-ted to the proximal descending aorta, implantation ofhe hybrid prosthesis into the descending aorta wasnabled by a limited, 3-cm to 4-cm longitudinal T-shapedncision of the aortic arch. The nonstented endograft

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egment was sutured circumferentially distal to the levelf the left subclavian artery before closure of the aorto-omy. Two of the 5 patients required additional complete

yocardial revascularization. In 21 patients, additionalrocedures were required, including aortic valve recon-truction with David procedure in 7 (17.9%), aortic valveeplacement as a composite in 4 (10.3%), and myocardialevascularization in 12 (30.8%) (Table 2).

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perative Outcomeo intraoperative deaths occurred, but there were five

ases (12.8%) of early death. The implantation of therosthesis was successful in all but 1 patient. This patientad marked kinking of the descending aorta distal to theneurysmatic segment to be excluded. The implantationas tried over an antegrade-placed guidewire, but the tipf the introducer system could not be advanced beyondhe kinked segment. At this point, the aortic wall waserforated, which required surgical repair and additional

ransfemoral stent graft implantation to bridge the per-orated and aneurysmatic segments.

In one patient with chronic aortic dissection type A, theortic wall of the false lumen directly distal to the originf the left subclavian artery was accidentally injureduring surgical preparation. Even though this lacerationas sutured and the further course of the operation wasneventful, the patient died from hemorrhage into the

eft hemithorax 2 days postoperatively. Autopsy revealed

ig 2. Actuarial survival in months after implantation of hybridrosthesis. Numbers in parenthesis show the patients remaining at

able 2. Concomitant Operative Procedures

rocedure No. Patients (%)

oronary artery bypass graft 12 (30.8)ortic valve repair (David procedure) 7 (17.9)ortic valve replacement (composite) 4 (10.3)

isk at each relevant time point.

hat exsanguination resulted from a reopening of theepaired segment.

A 72-year-old patient who sustained a medial arteryerebral infarction died of hemorrhage during electiveracheotomy on postoperative day 7. A further patientied of multiorgan failure after cerebral infarction, andnother from retroperitoneal hemorrhage after perfora-ion of the iliac artery. The final patient died of respira-ory failure on postoperative day 31. Among the fiveeaths, 2 patients had an aortic aneurysm and 3 hadhronic type A aortic dissection. Three of the five wereedo cases, and 3 patients needed additional coronaryrtery bypass grafts owing to coronary artery disease.Cardiopulmonary bypass time was 222 � 67 minutes,

ortic cross-clamp time was 133 � 49 minutes, circulatoryrrest time was 69 � 19 minutes, and time of selectiventegrade brain perfusion during circulatory arrest was6 � 15 minutes. Vocal cord paralysis occurred in 5atients (12.8%), 3 of whom were redo cases. Five patients

12.8%) showed central neurologic dysfunction, and inwo the symptoms resolved completely before discharge.wo of the 5 patients had a history of stroke, withorrelates in the preoperative CT scan of the brain.eexploration for bleeding was necessary in 5 patients

12.8%).

ollow-Upedian follow-up was 22 � 17 months, with an overall

urvival of 87% (Fig 2). Two patients were lost to follow-p. Postoperative CT scans were obtained in 25 (73.5%) of4 patients, and in 23 (92%), complete thrombus forma-ion was observed in the perigraft space around thetented segment of the hybrid prosthesis. The averageiameter of the stented descending thoracic aorta de-reased over time from 63 � 14 mm (range, 47 to 113 mm)o 54 � 11 mm (range, 39 to 74 mm; Fig 3).

ig 3. The maximal diameter of the descending thoracic aorta at theevel of the tracheal bifurcation before (clear bars) and after (stripedars) the implantation of the hybrid prosthesis. (AADA � acute aor-ic dissection type A; CADA � chronic aortic dissection type A;ADB � chronic aortic dissection type B.)

One patient with chronic aortic dissection exhibited a

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S822 AORTIC SURGERY SYMPOSIUM X BARAKI ET AL Ann Thorac SurgFROZEN ELEPHANT TRUNK 2007;83:S819–23

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mall endoleak into the false lumen at the origin of theeft subclavian artery; otherwise, the false lumen washrombosed. The patient refused a reintervention, so thexact etiology of the endoleak remains unclear.In the other patient with chronic aortic dissection type, the stented segment of the graft could not be anchored

uccessfully in a previously implanted thoracoabdominalortic stent graft. The stent slipped proximally duringnd after release, giving rise to a distal endoleak. Thisas treated 2 weeks later by placing a commercially

vailable endograft (Talent, Medtronic Inc) transfemor-lly, thus extending the hybrid endograft distally into thehoracoabdominal graft. A type III endoleak, which waseduced to a tiny contrast extravasation, was found at 6onth follow-up. Initially the patient was treated conser-

atively, but his thoracoabdominal aneurysm was pro-ressive, causing conventional open repair after an inter-al of 3.85 years.Another patient with chronic aortic dissection type A,ho was 55 years old, needed a reoperation after an

nterval of 2.8 years. He underwent an aortic valveeplacement and replacement of the ascending aortaith a composite graft. Eleven years later, his aortic arch

nd his descending aorta were replaced with a hybridrosthesis. Follow-up CT imaging showed an anasto-otic aneurysm up to 58 mm, causing a re-replacement

f the ascending aorta and proximal aortic arch. Theatient did well and was discharged home on postoper-tive day 9.

omment

he development of the elephant trunk procedure forneurysm of the ascending, arch, and descending tho-acic aorta has improved the repair of complex aorticesions by facilitating the proximal anastomosis at theime of the second-stage descending aneurysm repair [2,, 7]. Sometimes complications with the first operationender the completion of the second operation unfeasi-le. The second intervention carries the cumulative riskf two major procedures, an additional risk for mortalityp to 5% [8], and a spinal cord injury risk of 3% to 10% [9].ccordingly, we have developed a single-stage transme-

ig 4. Contrast computed tomography refor-ation of a patient with aortic aneurysm after

mplantation of a hybrid prosthesis 26 monthsostoperatively. Perigraft space around thetented segment of the hybrid prosthesis isompletely thrombosed.

iastinal approach with the hybrid prosthesis for patientsith ascending, arch, and descending aneurysms [5].In the conventional elephant trunk operation, the peri-

raft space around the elephant trunk remains perfused,hereby promoting further aneurysmatic dilatation of theortic segment [3, 10]. In contrast, the hybrid prosthesisechnique allows for progressive thrombus formation inhe perigraft space in the descending aorta up to the levelf the stent. Widening of the descending aorta has noteen observed in our patients, regardless of complete or

ncomplete thrombus formation. This phenomenon sug-ests that the stents within the distal segment of theybrid prosthesis are effective in preventing retrogradeow into the aneurysm.To mount the hybrid prosthesis into an adequately

exible and thin delivery system, we used thin Dacron0.36 mm in width), which is thinner than the Dacronsed in conventional aortic surgery. The hybrid prosthe-is is pretreated with collagen during fabrication. In somenstances, extra sealing with fibrin glue was necessary toender the graft completely hemostatic.

The initial learning curve and the high incidence ofoncomitant procedures (Table 2) may explain the peri-perative mortality rate of 12.8% [7, 11, 12]. However,roups describing one-stage surgical replacement ofhe thoracic aorta have also reported mortality rates ofetween 14% and 16% [11, 13]. A major technical im-rovement over time was the introduction of a guidewire

hrough the femoral artery that helps to discriminate therue and the false lumen.

The 12.8% incidence of stroke remains a concern be-ause it is higher than expected [12]. In 2 of the 5 patients,owever, symptoms resolved completely before dis-harge, and 2 were at higher risk owing to previouserebrovascular incidents. Three of the 5 patients whoeveloped recurrent nerve paralysis were redo cases.The position of the distal anastomosis is quite close to

he recurrent nerve. Special attention should be paid tohe preparation of the aortic arch to save the nerve.ecurrent nerve paralysis not only reduces the patient’suality of life but also survival by leading to disorders

ncluding aspiration pneumonia. Rehabilitation shouldherefore be performed consistently and at an early stage.

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No paraplegia caused by spinal cord injury developedn patients in our series. This rate is quite low comparedith the significant paraplegia rates reported with similarpen surgical approaches, but it correlates with endovas-ular stent graft reports of the descending aorta [14–16].he main reason for the reduced spinal cord injury

requency in our series might be in the indication forybrid prosthesis, which was limited to patients with anneurysm that involved only the first half of the descend-ng aorta, regardless of its size. Furthermore, stent graftabrication was adjusted specifically to each patient’sndividual pathology. The proximal extent of the aneu-ysm with regard to arch involvement was not criticalecause the quality of the anastomosis distal to the originf the subclavian artery is rather dependent on theondition of the aortic tissue than on the actual aorticiameter at that segment.The use of the hybrid prosthesis enables safe anchor-

ng of its proximal vascular graft segment by a circum-erential, hand-sewn anastomosis distal to the origin ofhe left subclavian artery. This is at the expense of arobably somewhat extended circulatory arrest timeompared with the time required for antegrade implan-ation of a conventional stent graft with or without itsxation by internal stay sutures.Similar to observations during follow-up after endo-

ascular stent grafting, we observed either advanced orompleted thrombus formation around the frozen ele-hant trunk after a mean follow-up time of 22 months so

ar (Fig 4) [17]. In some cases, we found additionalhrinkage of the thrombosed aneurysms, which is also aommon finding after endovascular stent grafting [18].hrombus formation in the perigraft space and shrinkagef the excluded aneurysm are indicative of a reduction ofortic wall stress, thereby reducing the risk of rupture ofhe stented aortic segment. This finding supports theherapeutic concept of a single-stage antegrade com-ined open and endovascular repair of complex thoracicortic aneurysm using a hybrid prosthesis, despite theurrently relatively high mortality and morbidity rates.

e believe the morbidity and mortality rates of thisrocedure will decrease with increased experience, mak-

ng it the treatment of choice for complex aortic diseases.

eferences

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Zusammenfassung 1

1. Zusammenfassung

1.1. Einleitung

Die chirurgische Therapie von kombinierten Pathologien des Aortenbogens sowie der

Aorta descendens thoracalis stellt auch heute noch eine anspruchsvolle Operation im

kardio-chirurgischen Bereich dar. Während akute Dissektionen aufgrund der hohen

Frühmortalität im Rahmen eines Notfalleingriffes angegangen werden müssen, besteht

die Indikation zum Aortenbogenersatz bei symptomatischen oder bei progredient

wachsenden Aneurysmen ab einer Größe von ca. 5 cm. Diese Eingriffe können nur

unter Zuhilfenahme der Herz-Lungen-Maschine durchgeführt werden. Um den

Sauerstoffverbrauch der Organe zu reduzieren, werden in der Regel zusätzlich

hypotherme Verfahren angewendet. Während des Eingriffes muss dabei auf die

adäquate Protektion des Herzens sowie des für Sauerstoffmangel sehr sensiblen Hirnes

geachtet werden. Darüber hinaus stellen häufig respiratorische Probleme sowie

temporäre spinale Ischämien mit möglichen Paraplegien potentielle Probleme dar.

1983 wurde zur Therapie solcher komplexer Aortenaneurysmata von Professor Borst

ein neues zweizeitiges Verfahren etabliert (Borst 1983). Dies hängt damit zusammen,

dass die proximale Aorta descendens nicht während des initialen Eingriffes über eine

mediane Sternotomie erreicht werden kann. Somit wird während der ersten Operation

über eine mediane Sternotomie zunächst die Aorta ascendens sowie der Aortenbogen

ersetzt. Dabei flottiert der Rüssel der Bogenprothese letztlich frei in der Aorta

descendens (Abbildung 1).

Nach Erholung des Patienten kann dann in einem weiteren zweiten Eingriff via einer

linkslateralen Thorakotomie die Aorta descendens teilweise oder vollständig ersetzt

werden. Dabei kann der initial über die Mitte eingelegte, frei flottierende

Prothesenschenkel direkt aufgesucht und mit der neuen Prothese anastomosiert werden.

Beide Eingriffe stellen jedoch hohe Anforderungen an den Chirurgen dar und gehen mit

einem durchaus substantiellen Risiko einher. In der Literatur werden

Aortenbogeneingriffe über eine mediane Sternotomie mit einem Mortalitätsrisiko von 7-

13 % beschrieben (Laas 1992, Svensson 1992 und 1993, Heinemann 1995). Additiv

schlägt die Zweitoperation von links mit einem zusätzlichen Mortalitätsrisiko von 3-5 %

Zusammenfassung 2

zu Buche. Gleichzeitig darf das Risiko einer Paraplegie, welches mit 5-10 % angegeben

ist, nicht vernachlässigt werden (Williams 1991, Svensson 1992). Darüber hinaus weiß

man, dass speziell Patienten mit reduzierter Lungenfunktion durch den Zweiteingriff

extrem belastet werden. Somit lässt der Allgemeinzustand einer Reihe von Patienten gar

keine weitere zweite chirurgische Intervention mehr zu.

Abb. 1: Elephant-Trunk-Technik: Die Prothese wird am distalen Aortenbogen eingenäht. Der

eingestülpte Anteil der Prothese wird aus der Aorta descendens herausgezogen. Danach werden

die supraaortalen Äste in die Prothese reimplantiert und die antegrade arterielle Perfusion

wieder aufgenommen.

Im Jahre 2001 wurde in der Medizinischen Hochschule Hannover ein neues Verfahren,

die sogenannte „Hybridprothese“ entwickelt. Dieses Verfahren erlaubt die einseitige

definitive Versorgung von kombinierten Pathologien der Aorta ascendens, des

Aortenbogens und der Aorta descendens via einer medianen Sternotomie (Karck 2003

und 2005). Hierzu wurde eine neuartige Gefäßprothese mit Stentanteil (sog. Chavan-

Haverich-Prothese) entwickelt. Während der proximale Anteil aus Dacron besteht,

handelt es sich bei dem distalen Anteil um einen klassischen expandierbaren Stent, der

in die Aorta descendens eingebracht werden kann (Abbildung 2). Die Prothese kann

dabei individuell für den jeweiligen Patienten nach entsprechender präoperativer

Diagnostik, in der Regel mittels eines Computertomogramms mit Kontrastmittel,

angefertigt werden.

Zusammenfassung 3

Abbildung 2: Chavan-Haverich-Hybridverfahren: Nach Implantation des Stentgrafts in die

Aorta descendens wird die Prothese distal der linken Arteria subclavia fixiert. Danach kann der

nicht gestentete Anteil für den Ersatz des Aortenbogens und der Aorta ascendens verwendet

werden.

Der Eingriff wird unter Einsatz der Herz-Lungen-Maschine mit moderatem

hypothermem Kreislaufstillstand bei einer Rektaltemperatur von 26 °C durchgeführt.

Der Aortenbogen wird dabei längs eröffnet, der Truncus brachiocephalicus und die

linke Arteria carotis communis werden zur antegraden Hirnperfusion und damit

optimalen Protektion selektiv kanüliert. Die Perfusion wird dabei mit kaltem Blut (14

°C) druckkontrolliert mit 40 – 50 mmHg durchgeführt. Nach Etablierung kann nun ohne

Zeitdruck der gestentete Abschnitt der Chavan-Haverich-Prothese über ein

Einführungsbesteck in die aneurysmatisch oder disseziierte Aorta descendens

vorgeschoben werden. Die Freisetzung und Expansion des Stents erfolgt unter

Bildwandlerkontrolle. Proximal wird die am Stent fixierte Prothese distal der linken

Arteria subclavia zirkumferentiell in die Aorta descendens eingenäht. Anschließend

kann proximal der Aortenbogen und ggfs. auch die Aorta ascendens in konventioneller

Weise ersetzt werden. Der weitere Verlauf der Operation entspricht dem einer

klassischen Operation an der thorakalen Aorta.

In der vorliegenden Arbeit wurden die Erfahrungen mittels dieses neuen Verfahrens

analysiert und ausführlich dargestellt.

Zusammenfassung 4

1.2. Diskussion

Die chirurgische Therapie ausgedehnter Aneurysmen und Dissektionen der Aorta bedarf

eines gut ausgebildeten interdisziplinären Teams von Chirurgen, Anästhesisten und

Intensivmedizinern. Wenn die segensreiche Einführung der Elephant-Trunk-Operation

durch Professor Borst einer Vielzahl von Patienten das Leben rettete, wurden jedoch

auch über eine Reihe von Komplikationen und Problemen mit dem Verfahren berichtet

(Crawford 1990, Svensson 1992, Coselli 1995, Safi 1997, Carrel 1997, Coselli 1998).

Darüber hinaus besteht beim zweizeitigen Vorgehen für die Patienten ein zusätzliches

Risiko für eine Ruptur des nicht ersetzten Aortenabschnittes im Bereich der Aorta

descendens. Dabei liegt das Mortalitätsrisiko im Falle einer Ruptur bei über 30 %

(Estrera 2002). Interessant in diesem Zusammenhang sind die Daten von Svensson und

Mitarbeitern, die zeigen konnten, dass die 3-Jahres-Überlebensrate bei Patienten nach

zweizeitigem vervollständigtem Aortenersatz 75 % beträgt, während die 5-Jahres-

Überlebensrate nur 34 % beträgt, falls keine Vervollständigung des Aortensatzes erfolgt

war oder möglich war (Svensson 2002). Dies hat dazu geführt, dass zunehmend neue

Techniken gesucht wurden, um den kompletten Aortenbogenersatz einschließlich der

Aorta descendens in einem Eingriff durchzuführen. In der Literatur finden sich die

Beschreibungen einer Reihe solcher Verfahren, die doch in der Mehrzahl mit erhöhten

Komplikationsraten einhergingen (Massimo 1993, Westaby 1998, Kouchoukos 2001,

Kuki 2002).

Suto und Mitarbeiter stellten bereits 1996 eine Gefäßprothese vor, deren distales Ende

aus einem Stent bestand (Suto 1996). Die Prothese wurde bei Patienten mit einem

Bogenaneurysma und proximalem Descendens-Aneurysma ebenfalls über eine mediane

Sternotomie implantiert. Usui berichtet in diesem Zusammenhang über 12 Patienten, bei

denen über die mediane Sternotomie ein Stent unter Führung eines Pigtail-Katheters in

den distalen Bogen bei Aneurysmen platziert wurde (Usui 1999). Wenig später konnte

Orihashi bei 15 Patienten zeigen, dass die Aorta descendens im Kreislaufstillstand mit

einem Stent versorgt werden konnte (Orihashi 2001). Die meisten dieser Versuche

waren jedoch mit einer Vielzahl von Komplikationen, häufig in Zusammenhang mit den

verwendeten Materialien behaftet.

Die Chavan-Haverich-Hybridprothese wurde speziell für die Behandlung der

komplexen, oben angesprochenen Pathologien entwickelt. Dabei wurden extreme

Zusammenfassung 5

Anforderungen an das Einführbesteck sowie die Dacron-Prothese gestellt, die dünner

sein musste, als die in der konventionellen Aortenchirurgie verwendeten Prothesen.

Darüber hinaus musste eine adäquate Blutdichtigkeit gegeben sein, um die notwendige

Hämostate zu erreichen.

In der vorliegenden Arbeit errechnet sich eine Mortalitätsrate von 12,8 %. Diese hängt

wahrscheinlich mit der initialen Lernkurve aber auch der hohen Inzidenz zusätzlicher

Prozeduren zusammen (Novick 1999). Betrachtet man in diesem Zusammenhang die

Ergebnisse in der Literatur, so werden bei ähnlichem Vorgehen Mortalitätsraten von 14-

16 % angegeben (Bachet 1999, Minale 1994). In unseren eigenen Untersuchungen hat

sich als entscheidende technische Verbesserung gezeigt, dass das Einbringen eines

Führungsdrahtes über die Femoralarterie speziell bei Dissektionen hilft, das wahre vom

falschen Lumen zu unterscheiden.

In diesem Zusammenhang muss sicher auf die relativ hohe Inzidenz von neurologischen

Komplikationen eingegangen werden. Es zeigt sich jedoch, dass zwei der fünf Patienten

mit postoperativen neu aufgetretenen Neurologien bereits im Vorfeld zerebrovaskuläre

Insulte aufwiesen. Dass dies grundsätzlich zu einem erhöhten Risiko bei

herzchirurgischen Eingriffen führt, konnte in einer Vielzahl von Studien gezeigt werden

(Kato 2002, Mizuno 2002). Das Auftreten von Rekurrenzparesen erklärt sich aus der

häufig notwendigen exzessiven Präparation des distalen Aortenbogens.

Aus den Erfahrungen der Stentimplantation in der Bauchaorta ist bekannt, dass

Endoleaks eine unangenehme Komplikation nach Implantation darstellen können. Als

Endoleak bezeichnet man die Persistenz von Blutfluss zwischen dem Stentgraft und der

Aortenwand. Diese resultieren in der Regel aus distal unzureichend entfalteten, zu

kurzen oder im Durchmesser zu klein bemessenen Stentgrafts. Dies kann natürlich zu

einer weiteren Dilatation der Aorta und ggfs. Rupturgefahr führen. Ziel der

Hybridprothese war es, die aneurysmatische Aorta descendens soweit zu stenten, dass

keine Perigraft-Perfusion möglich sein sollte. Durch die Blutstase entsteht später ein

Thrombus, der mit der Zeit schrumpft. In der vorliegenden Analyse traten bei 6 % der

Patienten Endoleaks auf, eines konnte erfolgreich behandelt werden, eine weitere

Patientin lehnte die zusätzliche Intervention ab. Grundsätzlich sehen wir jedoch die

Endoleak-Rate in dem Kollektiv im Vergleich zur Literatur als tolerabel an (Dake 1994,

Fattori 2003, Greenberg 2005).

Zusammenfassung 6

Mit der Entwicklung der Chavan-Haverich-Hybridprothese ist nach Etablierung des

Elephant-Trunks durch Professor Borst eine weitere innovative Technik für eine

Hochrisiko-Patientengruppe entwickelt worden. Trotz einer nicht zu vernachlässigenden

Mortalität und durchaus vorhandener Morbidität des Eingriffes bietet die

Hybridprothese eine Reihe von Vorteilen. Neben einer Einsparung der distalen Naht an

der Aorta ascendens kann der oft notwendige Zweiteingriff vermieden werden. Somit

kommen für die Therapie auch Patienten in Frage, für die ein Zweiteingriff, z. B. bei

schwer eingeschränkter Lungenfunktion, nicht in Frage käme. Retrograde Dissektionen,

die durchaus durch retrograde Implantation von Stents in den distalen Aortenbogen oder

in die proximale Aorta descendens entstehen können, werden vermieden. Darüber

hinaus können weitere Pathologien am Herzen, die bei der Patientengruppe mit einem

hohen Anteil an Komorbidität häufig vorhanden sind, in der gleichen Sitzung

mitversorgt werden. Einschränkend muss jedoch betont werden, dass die

Hybridprothese sich nur für Patienten eignet, deren Aortendurchmesser sich oberhalb

der Zwerchfellhöhe (TH10) wieder normalisiert und damit der Stent proximal des

Truncus coeliacus verankert werden kann.

Um die Langzeitprognose der Hybridprothese zu evaluieren, müssen regelmäßige

computertomographische Untersuchungen mit Kontrastmittel durchgeführt werden. Mit

zunehmender Expertise können unserer Meinung nach die Indikationen weiter

ausgedehnt werden. Eine Behandlung jeder Typ A-Dissektion, die über den

Aortenbogen hinaus zieht, wäre demnach durchaus vorstellbar.

Zusammenfassung 7

1.3. Zusammenfassung

Thorakale Aortenaneurysmen, die den Aortenbogen und die proximale Aorta

descendens betreffen, haben bisher eine zweizeitige Operation erfordert. Dies umfasst in

einem ersten Schritt den Ersatz der Aorta ascendens und des Aortenbogens unter

Zuhilfenahme des Elephant-Trunks, gefolgt von einer im Zweiteingriff via einer

lateralen Thorakotomie.

Durch die Einführung der Hybridprothese, die aus einem proximalen, nicht gestenteten

und einem distal gestenteten Ende besteht, kann die gesamte thorakale Aorta einseitig

durch eine mediane Sternotomie ersetzt werden.

In der vorliegenden retrospektiven Studie wurde anhand des Krankengutes der MHH

die perioperative Mortalität und Morbidität sowie das mittelfristige Überleben der

Patienten nach Implantation einer solchen Hybridprothese evaluiert.

Dazu wurde zwischen 09/2001 und 03/2006 bei 39 Patienten (15 Frauen, mittleres Alter

62 Jahre) ein thorakaler Aortenersatz mittels einer Hybridprothese durchgeführt. 18

Patienten litten dabei an einer Aortendissektion, 21 wiesen ein Aneurysma auf.

Es gab keinen intraoperativen Todesfall, die 30-Tages-Mortalität lag bei 12,8 %. Eine

neurologische Dysfunktion konnte bei 5 Patienten nachgewiesen werden, bei 3 von

Ihnen persistierten die Symptome über die Entlassung hinaus. Eine Fehlanlage des

distalen Stentgrafts führte in einem Fall zu einer Perforation der Aorta descendens.

Die mittlere Nachbeobachtung betrug 22 +/- 17 Monate, bei 23 von 25 Patienten zeigte

sich in der postoperativen Kontrolle eine vollständige Thrombosierung des Perigraft-

Raumes.

Die Hybridprothese ermöglicht die Therapie von kombinierten Pathologien des

Aortenbogens und der Aorta descendens während eines einzeitigen Eingriffes. Die

perioperative Morbidität und Mortalität ist akzeptabel, das Langzeitergebnis scheint

aufgrund der vollständigen Thrombosierung des Perigraft-Lumens vielversprechend.

Folglich sollten alle Patienten mit einem thorakalen Aneurysma oder einer Dissektion

bezüglich der Möglichkeit einer Hybridprothese evaluiert werden. Mit zunehmender

Erfahrung scheint eine Erweiterung der Indikationen sowie eine Verbesserung der

Ergebnisse möglich. Eine adäquate und lückenlose Überwachung der Patienten ist

darüber hinaus substantiell.

Zusammenfassung 8

1.4. Literaturverzeichnis

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Lebenslauf 12

2. Lebenslauf

Name: Hassina Baraki

Anschrift: Domagkweg 7

30627 Hannover

Tel.: 0511/2154862

Email: hassinabaraki@yahoo.com

Geburtsdatum: 29. August 1974

Geburtsort: Kabul, Afghanistan

Familienstand: ledig

Schulbildung:

01/79-08/86: 1.-6. Schulklasse in Taif/Saudi Arabien

08/86-09/88: 6.-7. Schulklasse in Bad Karlshafen/Hessen

09/88-06/94: Wilhelm-Filchner-Schule in Wolfhagen, Allgemeine Hochschulreife

Medizinische Ausbildung:

10/94-05/01: Studium der Medizin an der Georg-August-Universität Göttingen

09/96: Ärztliche Vorprüfung

09/97: Erster Abschnitt der Ärztlichen Prüfung

10/98: United States Medical Licensing Examination step 1

04/00: Zweiter Abschnitt der Ärztlichen Prüfung

01/01: Test of English as a Foreign Language (TOEFL)

04/01: United States Medical Licensing Examination step 2

05/01: Dritter Abschnitt der Ärztlichen Prüfung

04/00-04/01: Praktisches Jahr:

1. Tertial: Chirurgie im Evangelischen Krankenhaus Weende in Göttingen

2. Tertial: Innere Medizin an der Tulane University in New Orleans, USA

3. Tertial: Neurologie im Klinikum der Georg-August-Universität Göttingen

Berufliche Tätigkeit:

7/2001 – heute: Assistenzärztin in der Klinik für Herz-, Thorax- und Gefäßchirurgie der MHH

Sonstiges:

01.09.95-30.03.96: Stipendiatin der Friedrich-Ebert-Stiftung

01.04.96-30.05.01: Stipendiatin des Evangelischen Studienwerkes Villigst e.V.

Sprachkenntnisse: Persisch, Arabisch, Englisch, Latein, Schulkenntnisse in Französisch

Hannover, den 12.11.2007

Erklärung 13

3. Erklärung nach § 2 Abs. 2 Nr. 5 und 6 Promotionsordnung

Ich erkläre, dass ich die der Medizinischen Hochschule Hannover zur Promotion

eingereichte Dissertation mit dem Titel

„ The Frozen Elephant Trunk Technique for Treatment of

Thoracic Aortic Aneurysms”

in der

Klinik für Herz-, Thorax-, Transplantations- und Gefäßchirurgie

der Medizinischen Hochschule Hannover

unter der Betreuung von

Herrn PD Dr. med. Christian Hagl

ohne sonstige Hilfe durchgeführt und bei der Abfassung der Dissertation keine anderen

als die dort aufgeführten Hilfsmittel benutzt habe. Ich habe bisher an keiner in- oder

ausländischen medizinischen Fakultät ein Gesuch um Zulassung zur Promotion

eingereicht, noch diese oder eine andere Arbeit als Dissertation vorgelegt.

Hannover, den 12.11.2007

Danksagung 14

4. Danksagung

Ganz besonders danke ich meinem Lehrer Herrn Prof. Dr. Axel Haverich, der die Idee

zu dieser Arbeit hatte und mir die Möglichkeit gegeben hat, diese Studie durchzuführen

und mich bei meiner wissenschaftlichen und klinischen Arbeit stets großzügig

unterstützt und inspiriert hat.

Mein größter Dank gilt meinem Doktorvater Herrn PD Dr. Hagl und Herrn Prof. Dr.

Karck für ihre hervorragende chirurgische Arbeit an der Hybridprothese, deren

Anleitung, die anregenden Diskussionen und die Betreuung meiner Studie. Ihre

kompetente Unterstützung bei der Auswertung und schließlich der Beurteilung der

Ergebnisse war eine wertvolle Hilfe.

Für die Unterstützung bei der Datenerhebung und -eingabe bedanke ich mich ganz

herzlich bei Frau Ilona Meading. Ihre Fachkompetenz war mir eine große Hilfe.

Zum Schluss möchte ich ganz besonders meiner gesamten Familie für ihre grenzenlose

Geduld sowie liebevolle und unermüdliche Unterstützung herzlich danken, vor allem

meiner Mutter, der ich alles, was ich bin und was ich habe, verdanke.