untersuchung der chorioideaperfusion in abhängigkeit von...

Untersuchung der Chorioideaperfusion

in Abhängigkeit von verschiedenen Fließbedingungen

- Etablierung eines Tiermodells

und Pilotmessungen

Von der Medizinischen Fakultät der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen

zur Erlangung des akademischen Grades einer Doktorin der Medizin genehmigte Dissertation

vorgelegt von Christina Bueb

aus Dormagen

Berichter: Herr Universitätsprofessor Dr. med. Holger Schmid-Schönbein Herr Universitätsprofessor Dr. med. Martin Reim Tag der mündlichen Prüfung: 31. Oktober 2008 Diese Dissertation ist auf den Internetseiten der Hochschulbibliothek online verfügbar.

für

meine Eltern Susanne und

Dr.-Ing. Michael Bueb

Inhalt

1. Einleitung ...................................................................................................... 5

2. Material und Methoden des entwickelten Modells ................................... 11

2.1 Theoretische Begründung einer neuartigen Untersuchungsstrategie ..... 11

2.2 Versuchstiere .......................................................................................... 11

2.3 Anästhesie .............................................................................................. 12

2.4 Arbeitsplatz und Instrumentarium ........................................................... 15

2.5 Operationsschritte .................................................................................. 17

2.5.1 Präparation ...................................................................................... 17

2.5.2 Isovolämische Hämodilution ............................................................ 25

2.5.3 Kanülierung für die Perfusographie ................................................. 30

2.5.4 Präparationskontrolle....................................................................... 34

2.5.5 Überdosisgabe ................................................................................ 35

2.6 Videofluoreszenzangiographie ............................................................... 36

2.6.1 Versuchsanordnung ........................................................................ 36

2.6.2 Perfusionslösungen ......................................................................... 41

2.6.3 Versuchsablauf ................................................................................ 49

3. Ergebnisse der Prüfung nicht weiterverfolgter Verfahren ...................... 53

3.1 Maßnahmen zur Gewebeprotektion ....................................................... 53

3.1.1 Retrograde Kanülierung .................................................................. 53

3.1.2 Hämodilution über die Femoralgefäße ............................................ 55

3.2 Kontralateraler Seitenvergleich ............................................................... 57

3.3 Einstellen des Perfusionsdruckes ........................................................... 59

4. Untersuchung der Einflussfaktoren auf die Perfusion ............................ 61

4.1 Einfluss des Perfusionsdruckes .............................................................. 64

4.2 Einfluss der Plasmaviskosität ................................................................. 71

4.3 Einfluss der Erythrozytenaggregation ..................................................... 76

5. Diskussion .................................................................................................. 81

5.1 Deutung der Ergebnisse ..................................................................... 81

5.1.1 Perfusionsinhomogenitäten ............................................................. 82

5.1.2 Variation des Perfusionsdrucks ....................................................... 83

5.1.3 Variation weiterer rheologischer Parameter ..................................... 84

5.2 Klinischer Bezug ................................................................................. 85

5.3 Problematik der Übertragbarkeit ......................................................... 87

6. Zusammenfassung ..................................................................................... 91

7. Anhang ......................................................................................................... 95

7.1 Hämatokritsenkung ................................................................................. 95

7.2 Höhe des Niveaugefäßes ....................................................................... 96

7.3 Druckmonitoring während der Hämodilution ........................................... 98

7.4 Angiographien ....................................................................................... 100

7.4.1 Hypertension .................................................................................. 100

7.4.2 Hypotension .................................................................................. 101

7.4.3 Erhöhte Plasmaviskosität ............................................................. 102

7.4.4 Erhöhte Aggregationsneigung ...................................................... 103

8. Literatur ..................................................................................................... 105

1. Einleitung 5

1. Einleitung

Die altersabhängige Makuladegeneration (AMD) ist in Industrienationen die

häufigste Erblindungsursache bei erwachsenen Patienten1-3. In Deutschland

stellt sie einen gewichtigen Einzelfaktor dar, der zur Einschränkung der Seh-

funktion oder gar deren Verlust führt4. Weltweit ist die AMD dritthäufigste Ur-

sache für Blindheit5. Da in den letzten Jahren eine Zunahme der Inzidenz zu

vermerken ist, ergeben sich daraus nicht nur für die Betroffenen ausgeprägte

Einschränkungen in der Lebensqualität, sondern auch hohe medizinische und

nicht-medizinische Kosten6.

Man unterscheidet eine atrophische, trockene und eine exsudative, feuchte

Form der AMD, wobei die atrophische Variante, die auch den Beginn der Er-

krankung markiert, mit 80 – 85 % aller Fälle überwiegt7. Bei der feuchten

Form sind mit photodynamischer Therapie, Laserkoagulation und neuerdings

auch durch intravitreale Anti-VEGF8-10 Injektion vielfältige Therapieoptionen

gegeben. Bei der trockenen Variante hingegen stehen bisher keine befriedi-

genden Therapiemöglichkeiten zur Verfügung. Umso wichtiger ist die Erkenn-

tnis, dass hier die Rheophorese in ersten Studien Wirksamkeit in Form einer

Visusverbesserung als klinischem Parameter gezeigt hat11-15. Dieses Verfah-

ren wurde zunächst entwickelt, um Plasmabestandteile, wie beispielsweise

Antikörper bei Myasthenia gravis, Cholesterin bei hereditären Hypercholeste-

rinämien, Immunkomplexe bei systemischen Lupus erythematodes oder Anti-

körper bzw. Antikörperbestandteile beim Plasmozytom zu eliminieren16.

In der Ophthalmologie wurde die Rheophorese zunächst zur Behandlung der

Uveitis eingeführt. Lag nebenbefundlich eine altersabhängige Makuladegene-

ration vor, so konnte teilweise eine Verbesserung oder Verzögerung im

Krankheitsverlauf der AMD beobachtet werden17. Ab diesem Zeitpunkt wurde

die Indikation der Anwendung der Rheophorese auf die AMD ausgeweitet.

6 1. Einleitung

Aktuelle experimentelle rheologische Therapien der AMD entfernen mittels

Plasmafiltration ein genau definiertes Spektrum hochmolekularer Proteine

aus dem Blut des Patienten. Dazu gehören Fibrinogen, α2 -Makroglobulin,

LDL-Cholesterin, Fibronectin und der von-Willebrand-Faktor. Daraus resultiert

eine Abnahme der Plasmaviskosität, der Erythrozyten- und Thrombozyte-

naggregationsneigung und eine Erhöhung der Erythrozytenflexibilität, was

insgesamt eine verbesserte Mikrozirkulation zur Folge hat15.

Warum durch diese Verbesserung ein günstigerer Krankheitsverlauf bei

AMD-Patienten erreicht werden kann, lässt sich zunächst durch das hämody-

namische Modell von Friedmann18,19 erklären. Der Kern dieses Konzeptes

beinhaltet, dass eine Verschlechterung der choroidalen Mikrozirkulation, be-

dingt durch Arteriosklerose und eine verringerte Compliance des okulären

Gewebes, ein entscheidender Faktor für die Entstehung und die Progression

der altersabhängigen Makuladegeneration ist. Seine Untersuchungen haben

zu dem Verständnis beigetragen, dass bestimmte Phänomene, die zu Perfu-

sionseinschränkungen führen sowie mit daraus resultierendem konsekutivem

Gewebeuntergang verbunden sind und von anderen Stromgebieten bekannt

sind, auch auf die Perfusion der Aderhaut übertragbar sind. Betrachtet man

die Tatsache, dass AMD-Patienten zumeist fortgeschrittenen Alters sind, so-

wie in ohnehin schlecht perfundierten submakulären Bereichen athereoskle-

rotische Veränderungen zum Tragen kommen, so erlangt das Konzept der

randständigen Minderperfusion (oft mit „Syndrom der letzten Wiesen“ be-

zeichnet) Bedeutung bei der Pathogenese der AMD20. Diese Hypothese lässt

sich durch die Tatsache belegen, dass bei Patienten mit AMD der submaku-

läre Blutfluss der Chorioidea reduziert ist. Diese Rolle der Chorioidea in der

Pathogenese der AMD ist schon lange bekannt und wird auch durch aktuelle

Ergebnisse belegt21-29. Weiterhin sind Arteriosklerose, ein erhöhter systoli-

scher Blutdruck30, sowie Nikotinabusus31,32 Risikofaktoren für die Entstehung

und die Progression einer altersabhängigen Makuladegeneration. Zuletzt fin-

1. Einleitung 7

den sich in den Drusen und in der Bruch-Membran von AMD-Patienten Lipop-

roteine, deren Quelle das retinale Pigmentepithel (RPE) zu sein scheint33.

Aktuelle Forschungsergebnisse zeigen aber auch andere wichtige Aspekte,

die in ein Konzept der Pathogenese der AMD integriert werden müssen. Ein

solches Modell liefert Pulido34. Dabei wird zwischen Diffusionseinschränkun-

gen, vaskulären Problemen und lokalen Inflammations- und Immunreaktionen

unterschieden, welche zu einer Dysfunktion des retinalen Pigmentepithels

führen. Hauptaufgabe des RPE ist Phagozytose, Metabolisierung und Trans-

port von Zellmaterial der Photorezeptoren. Es ist gekennzeichnet durch star-

ke Stoffwechselaktivität und einen stabil hohen Sauerstoffbedarf35. Diffusi-

onsbarrieren könnten durch Anlagerungen von Makromolekülen wie bei-

spielsweise Vitronectin an die Bruch-Membran entstehen, wodurch der Stoff-

transport zwischen Chorioidea und retinalem Pigmentepithel eingeschränkt

wird36. Da die Makularegion inklusive der Fovea ein avaskulärer Bereich ist

und nur per diffusionem ernährt wird, kann eine solche Einschränkung hier

besonders schwerwiegende Folgen haben. Dass auch ein lokaler Entzün-

dungs- und Immunprozess an der AMD-Entstehung beteiligt zu sein scheint,

zeigt die Entdeckung eines Polymorphismus im Gen des Complement Faktor

H (CFH), der das Risiko, an AMD zu erkranken, nahezu verdreifacht37 und

der bei circa 40% aller AMD-Patienten nachgewiesen werden kann38. Der

Complement Faktor H ist ein wichtiges Regulatorprotein in der Kaskade des

Komplementsystems39. Durch seine Aktivität wird unter anderem eine patho-

logische Komplementaktivierung auf körpereigenen Strukturen verhindert.

Der Polymorphismus führt nicht zu einem vollständigen Funktionsverlust des

CFH, sondern beeinträchtigt dessen Bindung an Heparin und das C-reaktive

Protein (CRP). Erhöhte CRP-Blutspiegel werden auch mit der altersabhängi-

gen Makuladegeneration in Verbindung gebracht und sind als unabhängiger

Risikofaktor zu betrachten40,41. Darüber hinaus werden verschiedene Akute-

Phase Proteine, Immunglobuline, Komplementaktivatoren und -inhibitoren42,43

in den Drusen von AMD-Patienten erfasst. Der hämodynamische Ge-

8 1. Einleitung

sichtspunkt dieses Konzeptes ist ebenfalls angelehnt an das zuvor beschrie-

bene Modell von Friedmann. Einschränkungen der Chorioidealen Perfusion

können z.B. durch eine altersbedingte Einengung der Gefäßlumina bedingt

sein. Dadurch ist der Abtransport von Debris und anderen Stoffwechselend-

produkten eingeschränkt, was zu einer weiteren Anlagerung an die Bruch-

Membran führt, die Diffusionsbarrieren (s.o.) verschärft44 und auch die In-

flammationsreaktionen triggert. Es ist somit umfassend beschrieben, dass die

Hämodynamik in der Chorioidea eine essentielle Rolle bei der Pathogense

der AMD spielt.

Zur Untersuchung der Abhängigkeit der Perfusion von verschiedenen rheolo-

gischen Bedingungen gibt es das Modell des isoliert perfundierten Rattenme-

senteriums45,46. Hierbei handelt es sich jedoch lediglich um ein indirektes Mo-

dell bezogen auf die Chorioidea, da sich die Gefäßtopologie der Aderhaut

aufgrund seiner speziellen Morphologie deutlich von normalen Gefäßgebieten

wie den Mesenterialgefäßen unterscheidet und somit eine verlässliche Über-

tragbarkeit nicht gegeben ist. Im Unterschied zum normalerweise vorliegen-

den mehr baumartigen Aufbau eines Gefäßnetzwerkes durchzieht die Ader-

haut eher schwammartig das zu perfundierende Gebiet. Bis heute ist noch

kein Tiermodell etabliert worden, um die hämodynamischen Vorgänge in der

Aderhaut des Auges gezielt zu untersuchen. Daher wurde, nicht zuletzt zur

Untersuchung des Wirkungsmechanismus der rheologischen Therapie, das

im folgenden beschriebene Tiermodell für die Chorioidea des Auges entwi-

ckelt und anschließend auf seine Einsetzbarkeit geprüft.

Bei der Etablierung des Modells wurden mehrere Zielsetzungen verfolgt. Im

ersten Schritt sollte die im hämodynamischen Modell von Friedmann47,48 auf-

gestellt Hypothese, dass bei einer Verschlechterung der vaskulären Aus-

gangssituation und damit der Fließbedingungen eine Verbesserung der rheo-

logischen Eigenschaften des Blutes in der Lage ist, eine gestörte Perfusion

wieder zu normalisieren, belegt werden. Anschließend sollte in einem zweiten

1. Einleitung 9

Schritt untersucht werden, welcher der Parameter, die bei der rheologischen

Behandlung verändert werden, den entscheidenden Beitrag zur Verbesse-

rung der Perfusion liefert. Dazu musste das Modell so konzipiert werden,

dass gezielt und reproduzierbar einzelne rheologische Parameter variiert und

die Perfusion in deren Abhängigkeit untersucht werden konnten. Während

klinisch in verschiedenen Studien gezeigt wurde, dass die Therapie als Gan-

zes zu einer Visusverbesserung führt12,13,15,49,50, ist bis heute noch nicht

nachgewiesen worden, dass es tatsächlich die bei der Therapie auftretenden

rheologischen Veränderungen sind, die den therapeutischen Erfolg bewirken.

Eine genauere Kenntnis des Wirkungsmechanismus ist nicht nur zur Klärung

der Pathogenese erforderlich, sondern auch unverzichtbar, um die bisher

recht teure Therapie auf die für die Wirkung entscheidende Komponente ein-

zugrenzen und dadurch eine dringend erforderliche Reduktion der Behand-

lungskosten zu erreichen. Zentrale Frage ist hierbei, ob die Therapie mehr

über eine günstige Beeinflussung der Plasmaviskosität und/oder aber vor-

nehmlich durch eine Verminderung der Aggregationstendenz der Erythrozy-

ten wirkt. Weiterhin soll untersucht werden, wie sich eine Variation des Perfu-

sionsdruckes auf die Perfusion der Chorioidea auswirkt.

Die Darstellung der Perfusion der Aderhaut sollte an der unversehrten, nicht

durch Präparationsartefakte beeinflussten Aderhaut erfolgen. Im Anschluss

an das präparatorische Vorgehen sollte eine intravitalmikroskopische Unter-

suchung der Perfusion der Aderhaut als isoliertes Organ ermöglicht werden.

Zuletzt sollte das Modell so universell ausgelegt sein, dass sich nicht nur die

Chorioideazirkulation, sondern in zukünftigen Untersuchungen auch das

Stromgebiet der Retinagefäße untersuchen lässt.

Zur Realisierung dieses Modells wurde am Rattenauge über einen Mikroka-

theter eine selektive okuläre Perfusion mit Lösungen definierter rheologischer

Eigenschaften durchgeführt und mittels Fluoreszenzangiographie intravital-

mikroskopisch dargestellt. Die Analyse des Perfusionszustandes erfolgt an-

hand typischer Kenngrößen und Fluoreszenzmuster.

10 1. Einleitung

Die methodischen Schwierigkeiten, den Einfluss rheologischer Parameter auf

die Chorioideaperfusion (als dem für die Ernährung der Makula allein zustän-

digen Gefäßgebiet) gezielt und reproduzierbar mit den heute verfügbaren Me-

thoden zu untersuchen, sind ein Grund dafür, dass die Pathologie der AMD

so lange ungeklärt geblieben ist. Durch das beschriebene Modell ist es ge-

lungen, ohne Eichung der Fluoreszenzintensität objektive Messungen an der

Aderhaut durchzuführen, da das Augenmerk auf den Einstrom und die Dy-

namik der Fluoreszenz gerichtet ist. Die Experimente beruhen darauf, dass

ein Gefässbett mit einem Perfusat mit genau definierten rheologischen Ei-

genschaften angefüllt wurde. In Folge wurde die Dynamik beobachten, mit

der das ungefärbte Blut durch das mit einem Fluroreszensfarbstoff angerei-

cherte Blut verdrängt wird. Da sich solche Untersuchungen aus methodi-

schen und ethischen Gründen nicht am Menschen direkt durchführen lassen,

war hierzu die Etablierung eines verlässlichen Tiermodells unumgänglich. Nur

so konnte in der Folge die Frage beantwortet werden, wie sich Veränderun-

gen des Perfusiondruckes, der Ery-throzytenaggregationstendenz sowie der

Plasmaviskosität auf die mikrozirkulatorischen Verhältnisse der Chorioidea

auswirken.

2. Material und Methoden des entwickelten Modells 11

2. Material und Methoden des entwickelten Modells

2.1 Theoretische Begründung einer neuartigen Un-tersuchungsstrategie

Nachfolgend sind das etablierte Tiermodell sowie die entsprechenden Opera-

tionstechniken beschrieben. Das linksseitig Auge wurde für die Perfusions-

messungen präpariert, am rechtsseitigen Auge wurde die Hämodilution

durchgeführt. Selbstverständlich lässt sich die Technik in gleicher Weise auch

seitenvertauscht durchführen. Bei der Etablierung des Tiermodells wurden

bereits bestehende Teilschritte anderer Versuchsreihen modifiziert und auf

ihre Eignung geprüft. Ziel war es, die Mikrozirkulation der Chorioidea in vivo

und damit als zusammenhängendes Netzwerk darzustellen und nicht nur die

Perfusion eines einzelnen Mikrogefäßes.

2.2 Versuchstiere

Das Tiermodell wurde für Sprague-Dawley-Ratten (SPRD) mit Herkunft aus

Janvier (Frankreich) etabliert. Diese Albinoratten verfügen über kein Pigment-

epithel, wodurch die Aderhaut der Versuchstiere mit dem verwendeten Farb-

stoff Natriumfluorescein entsprechend gut darstellbar ist. Durch die Diffusion

des verwendeten Fluoreszensfarbstoffes in das umliegende Gewebe konnte

jedes Tier für nur ein einziges Experiment herangezogen werden. Es wurden

weibliche Tiere mit einem Gewicht von 270 - 300 g verwendet.

12 2. Material und Methoden des entwickelten Modells

2.3 Anästhesie

Die zur Platzierung des Katheters durchgeführten Operationen machten eine

Vollnarkose des Versuchtieres erforderlich. Die Präanästhesie erfolgte durch

kurze Inhalation von Isofluran.

Abb. 2.1: Versuchstier im Betäubungskasten zur Durchführung der Präanästhesie

mit Isofluran (Isofluran/Forene, Abbott, Wiesbaden).

Vor dem Aufsetzen der Beatmungsmaske für die Inhalationsnarkose (schräg

angeschnittene Original-Perfusor-Spritze® 50 ml, Braun, Melsungen), welche

die Augen abdeckte, erfolgte eine Applikation eines Tropfens Mydriatikum

(Mydriaticum Stulln, Pharma Stulln, Stulln, Wirkstoff Tropicamid) in das linke

Auge. Das Mydriatikum diente dazu, den einsehbaren Bereich des Augen-

fundus durch Mydriasis zu maximieren, so dass die Aderhautgefäße bei der

Fluoreszenzangiographie bis weit in die Peripherie beurteilt werden konnten.


Zum Verhindern eines Transparenzverlusts der Cornea durch Austrocknung

während der Operation wurde das linke Augenlid vollständig geschlossen und

in dieser Position mit Leukosilk® fixiert. Die Beatmungsmaske wurde so auf-

gesetzt, dass sie Maul und Nasenpartie des Versuchstiers vollständig ab-

deckte.

Für die Anästhesie wurde eine Inhalationsnarkose durch Halothan verwendet

(Halothane, H-169, Sigma, München und Verdampfer [Analgesia machine]

Fluotec 3, Cyprane, Keighley, Yorkshire, UK), da bei diesem Narkotikum im

Vergleich zu Chloralhydrat keine Nonresponder auftreten. Der Halothanver-

dampfer ermöglichte es, dem Versuchstier das der Atemluft beigemischte In-

halationsnarkotikum in einer genau eingestellten Konzentration zuzuführen.

Vorteile dieses offenen Narkosesystems lagen in der guten Steuerbarkeit des

Narkotikums sowie der einfachen apparativen Umsetzung. Der nachteilig ho-

he Narkotikaverbrauch fiel auf Grund der geringen Atemvolumina der Ver-

suchstiere kaum in Gewicht.

Initial wurde der Atemluft das Narkotikum in hoher Konzentration zugesetzt,

um das Exzitationsstadium rasch zu durchlaufen. Die Vitalfunktionen des

Versuchstieres wurden fortlaufend überwacht. Nach Erreichen des Toleranz-

stadiums wurde die Konzentration wieder zurückgesetzt. Die Tiefe der Anal-

gesierung des Versuchstieres wurde anhand der Reaktion auf Schmerzreize

geprüft.

Die Versuchsphase der Videoangiographie betraf ein kurz zuvor durch Über-

dosierung getötetes Versuchstier, so dass Anästhesie-Effekte eines schnell

abnehmenden Anästhetikums unberücksichtigt bleiben können.


Abb. 2.2: Auf der Operationsunterlage gelagertes Versuchstier. Die Ratte ist an den

Halothanverdampfer angeschlossen. Der Arbeitsplatz für die beidseitige Carotisprä-

paration ist mit einem Stereooperationsmikroskop (Stemi SV8, 10 x 25, Zeiss, Jena)

ausgestattet. Zum Verhindern eines Transparenzverlusts der Cornea durch Aus-

trocknung während der Operation wurde das linke Augenlid vollständig geschlossen

und in dieser Position mit Leukosilk® fixiert. Die Beatmungsmaske deckte Maul- und

Nasenpartie des Versuchstiers vollständig ab.

Halothanverdampfer

Stereooperationsmikroskop


2.4 Arbeitsplatz und Instrumentarium

Als Operationsfläche diente eine Korkunterlage, auf welcher das Versuchstier

mittels kleiner, über die Extremitäten geführter Klebestreifen in Rückenlage

fixiert wurde. Das unter der Halsregion gelagerte Kissen diente der zusätzli-

chen Streckung des Operationsgebietes. Während der gesamten Operation

wurde die Körpertemperatur mittels einer Wärmelampe konstant gehalten.

Operationsbesteck

Das zur Präparation benötigte Instrumentarium ist in der Abbildung näher er-

läutert (s. Abb. 2.3). Die Präparation der Blutgefäße sowie die Kanülierung

wurden unter einem binokularen Stereooperationsmikroskop vorgenommen

(Stemi SV8, 10 x 25, Zeiss, Jena).


Abb. 2.3: Operationsbesteck zur Durchführung der Carotispräparation und Kathete-

risierung.

1. NaCl-Lösung und 1-ml-Spritze (Befeuchtung des Präparationsfeldes)

2. Q–Tips (Reinigen des Präparationsfeldes von Blut und NaCl)

3. Miniaturoperationshaken (Spreizen des Operationsfeldes und Weghalten von

Nachbarstrukturen während der Präparation)

4. Mydriatikum

5. Chirurgisches Nahtmaterial (nicht resorbierbar, Länge ca. 15 –20 mm (Stärke

3-0 für Ligaturen)

6. Gewebeschere

7. Federschere für Gefäßanschnitte

8. Gebogene Präparationspinzetten (Splitterpinzetten)

9. Chirurgische Pinzette (Aesculap)

10. Arterienklemmen

11. Tape

1

5

8

10

9

4

6

7

3

11

2


2.5 Operationsschritte

2.5.1 Präparation Die Öffnung des Operationsfeldes erfolgte durch einen Medianschnitt vom

oberen Sternumende nach kranial bis kurz unter die Mandibula, unter Scho-

nung des darunter liegenden Fettgewebes und der Speicheldrüsen, mittels

einer spitzen Schere. Mit den Miniaturoperationshaken wurde das Operati-

onsfeld aufgespannt. Nach Durchtrennung der oberflächlichen Fett- und Fas-

zienschicht wurde die Glandula submaxillaris dexter dargestellt nach außen

geschoben (Abb.2.4).

Abb. 2.4: Medianschnitt zur Eröffnung der Halsregion der Ratte vom oberen Ster-

numende nach kranial bis kurz unter die Mandibula.


Abb. 2.5: Oberflächliche Halseingeweide nach Durchtrennung der oberflächlichen

Fett- und Faszienschicht mit Sicht auf die großen und kleinen Speicheldrüsen.

Glandula submaxillaris

Glandula sublingularis

Glandula parotis


Nach Entfaltung des Operationsgebietes kam das Muskeldreieck, bestehend aus

dem M. sternohyoideus (medial), M. omohyoideus (lateral oben) und M. sternomas-

toideus (lateral unten), zur Darstellung. Entlang des lateralen Randes des M. ster-

nohyoideus erfolgte die Präparation in die Tiefe bis zum Erreichen des aus A. caro-

tis communis und N. vagus bestehenden Gefäß-Nervenstranges.

Die A. carotis communis wurde bis circa 10 mm proximal der Carotisgabel freipräpa-

riert, um ausreichend Raum für die Platzierung des Katheters zu erhalten. Anschlie-

ßend wurden die verbliebenen medialen Anteile des M. omohyoideus nach kranial

verfolgt bis zu Os hyoideum, dessen laterales Ende den Verlauf der A. carotis ex-

terna distal der Carotisgabel verdeckte und daher zu entfernen war. Dazu wurde der

äußere Anteil des Knochens mit einer scharfen Pinzette kräftig erfasst und mittels

einer spitzen Schere entfernt.

Nach Entfaltung des Operationsfeldes stellte sich die Anatomie entsprechend dem

nachfolgenden Operationsfoto (Abb. 2.6 / 2.7) bzw. der Zeichnung dar.


Abb. 2.6: Graphische Darstellung der Halsmuskulatur mit dem oberflächlichen

Muskeldreieck, gebildet aus M. sternohyoideus (medial), M. omohyoideus (lateral

oben) und M. sternomastoideus (lateral unten). Entlang des lateralen Randes des

M. sternohyoideus () erfolgte die Präparation in die Tiefe bis zum Erreichen des

aus A. carotis communis und N. vagus bestehenden Gefäß-Nervenstranges.

M. sternohyoideus

M. sterno-

mastoideus

M. digastricus

A. carotis

communis


.Abb. 2.7: Vollständig präpariertes linksseitiges Gefäßsystem.

A. carotis interna

zum Auge

A. pterygopalatina

A. carotis externa

A. thyroidea superior

A. pharyngea

ascendens

A. carotis communis

A. occipitalis


Deutlich ist die kaliberstarke A. carotis communis zu erkennen. Distal der Ca-

rotisgabel stellt sich die A. carotis externa dar. Deren erste Abzweigung, die

A. occipitalis (Verlauf in Richtung lateral), verdeckt die in die Tiefe ziehende

A. carotis interna. Kurz dahinter ist die nach medial abzweigende A. thyreoi-

dea superior zu erkennen. Kurz bevor die A. carotis externa am oberen Rand

des Operationsfeldes unter dem sehnigen Ansatz des M. digastricus ver-

schwindet, gibt sie noch die nach medial ziehende A. pharyngea ascendens

ab.

Im weiteren Operationsablauf war nun die A. carotis externa vor der Gefäß-

abzweigung der A. occipitalis zu unterbinden.


Abb. 2.8: Vorgelegter Faden in der Carotisgabel unter der nach medial (oben) ver-

laufenden A. carotis externa vor Abgang der A. occipitalis (1.Abgang).

Nun erfolgte, bei gleichzeitiger Abdrängung des kräftigen M. digastricus, die

Präparation der, nach lateral zum Auge hin abzweigenden, A. pterygopalati-

na. Die A. carotis interna wurde jedoch erst kurz vor der Kanülierung der A.

carotis communis unterbunden, da mit diesem Operationsschritt die Hirnper-

fusion vollständig sistierte und lediglich noch über Anastomosen gesichert

wurde. Das vollständig präparierte Gefäßsystem mit entsprechenden Ligatu-

ren kommt in Abb. 2.9 zur Darstellung: Nach Durchführung dieser Operati-

onsschritte konnte die Katheterlegung in die A. carotis communis zu späte-

rem Zeitpunkt erfolgen.


Abb. 2.9: OP-Feld. Als Striche dargestellt sind die zur Eingrenzung des Perfusions-

gebietes erforderlichen Ligaturen. Die in der fotographischen Darstellung abgebilde-

te Ligatur der A. carotis communis ist erst im späteren Operationsablauf zu setzen.

A. carotis interna

A. carotis communis

zum Auge

A. pterygopalatina

A. carotis externa

A. thyroidea superior

A. pharyngea

ascendens

A. occipitalis


2.5.2 Isovolämische Hämodilution Durchführung und Lösung für die Dilution

Oberstes Ziel des schrittweisen Austausches des tierischen Vollblutes gegen

eine Ersatzlösung war es, trotz der durch die Kanülierung der linksseitigen A.

carotis communis resultierenden Perfusionsunterbrechung die okuläre Mikro-

zirkulation zu erhalten und der Bildung von Mikrothromben und -embolien

vorzubeugen.

Der Volumenersatz wurde mit einer 3% Albumin-PBS-Lösung (pH 7,4)

durchgeführt, mit welcher Driessen8 bereits schon erfolgreich das Rattenme-

senterium infundierte (Albumin bovine serum, Fraction V, Sigma, München).

Das der Rinderfraktion zugeordnete Albumin (Sigma®, Fraction V,

www.sigmaldrich.com) wurde als Drei-Prozent-Volumen-Lösung gebraucht.

Der kolloidosmotische Druck der verwendeten Dilutionslösung entsprach dem

des Plasmas, wodurch es gelang, das Intravasalvolumen relativ konstant zu

halten. Die Kreislaufbelastung des Versuchstieres war entsprechend dem re-

lativ konstant gehaltenen Blutdruck nur gering.

Die Albuminlösung wurde heparinisiert (1000 I.E. Heparin/Na 25000 I.E.,

Braun, Melsungen pro ml Albuminlösung), um der Bildung von Mikrothrom-

ben vorzubeugen.

Beim schrittweisen isovolämischen Austausch des Vollblutes des Versuchs-

tieres gegen PBS-Puffer ohne Albuminzusatz (NaCl-/Ringerlösung) hingegen

wäre es zu einem erheblichen Volumenabstrom mit einem daraus resultie-

renden Blutdruckabfall (vergleiche Kap. 7.4 Druckmonitoring während der

Hämodilution) unter die für den Erhalt einer ausreichenden Mikrozirkulation

erforderlichen Grenze von 60 mm Hg (diastolisch) gekommen.

http://www.sigmaldrich.com/�


Die Hämodilution wurde isovolämisch durchgeführt, d.h. in mehren Zyklen

wurden jeweils 2,5 ml der heparinisierten 3%-Albuminlösung infundiert und

anschließend die gleiche Menge Blut wieder entzogen. Dies entsprach, aus-

gehend von einem Blutvolumen von 6 ml/100 g Körpergewicht51 und einem

Tiergewicht von 270 – 300 g, jeweils genau 1/6 des Gesamtblutvolumens des

Versuchstieres. Die Austauschzyklen wurden insgesamt 6 Mal wiederholt, so

dass am Ende des Hämodilutionsvorganges das insgesamt ausgetauschte

Volumen dem gesamten Blutvolumen des Versuchstiers entsprach und da-

durch der Hämatokrit ausgehend vom Ausgangswert von 48 % auf 20 % ge-

senkt wurde (Berechnung s. Anhang). Da es nach jeder Volumenentnahme

zu einem Abfall des Blutdrucks des Versuchstieres kam, war es auch hinsich-

tlich der Kreislaufstabilität sinnvoll, bei jedem Dilutionszyklus mit der Volu-

mengabe zu beginnen.

Der Katheter wurde hierzu an eine Hahnbank angeschlossen, so dass ein

Volumenaustausch mit Hilfe von zwei 20 ml Spritzen durchgeführt werden

konnte.

Da der isovolämische Austausch des Blutes des Versuchstieres aufgrund der

hohen kardiopulmonalen Belastung des Versuchstieres die kritische Phase

der Operation darstellt, waren eine langsame Durchführung der Hämodilution

und eine ständige Überwachung der Vitalfunktion der Ratte mittels Druckmo-

nitoring unabdingbar.


Abb. 2.10: Isovolämische Hämodilution. In sechs Zyklen wurden jeweils 2,7-3,0 ml

einer heparinisierten (1000 I.E. Heparin/Na 25000 I.E., Braun, Melsungen pro ml

Albuminlösung) 3%-Albuminlösung (Albumin bovine serum, Fraction V) appliziert

und anschließend die gleiche Menge Blut entzogen.

Abb. 2.11: Katheter für die rechtsseitige Hämodilution. Am Ende des Hämodilu-

tionsvorganges entsprach das insgesamt ausgetauschte Volumen dem Blutvolumen

des Versuchstiers wodurch der Hämatokrit ausgehend vom Ausgangswert von 48 %

auf 20 % gesenkt wurde.

Albuminlösung

Blut

Heparin


Kanülierung für die Hämodilution

Zur Hämodilution wurde das Stromgebiet der rechtsseitigen A. carotis com-

munis in ähnlicher Weise wie die Gegenseite präpariert (s. Kap. 2.4, Linkssei-

tige Kanülierung). Die Präparation erfolgte über den für die Präparation der

Gegenseite angelegten Medianschnitt.

Die A. carotis communis dexter wurde bis circa 10 mm proximal der Carotis-

gabel freipräpariert, mit einem Faden unterhalb der Carotisgabel legiert und

das Fadenende mit einer Klemme unter Zug genommen. Ein zweiter Faden

wurde möglichst weit proximal der Punktionsstelle vorgelegt und so stark un-

ter einen nach kaudal gerichtetem Zug gesetzt, bis der Blutfluss in der A. ca-

rotis communis sistierte.

Zum Einführen des Katheters musste die A. carotis communis vorsichtig

eröffnet werden. Dazu wurde die nach ventral weisende Gefäßwand mög-

lichst nahe der Carotisgabel mittels einer Federschere quer zur Gefäßrich-

tung angeschnitten und das Gefäß mit einer gebogenen Mikropinzette leicht

nach oben geführt. Der proximal vorgelegte, unter Zug stehende Faden un-

terband dabei den Blutfluss und setze die A. carotis communis zugleich unter

leichte Spannung. In die dadurch entstandene, klaffende Öffnung wurde der

spitz angeschnittene Katheter (Polyethylene Tubing, 0,5 mm ID, 1,00 mm

OD, 800/110/160, Portex, Hythe, Kent, UK) in kaudaler Richtung eingeführt

und fixiert. Jetzt konnte der Blutstrom durch Lösung des in der Carotisgabel

liegenden Haltefadens freigegeben werde und der Katheter füllte sich au-

genblicklich mit Blut. Die Lage der Punktionsstelle sowie der Fixations- und

Ligaturfäden ist in Abb.2.12 dargestellt.


Abb. 2.12: Lage des nach proximal in die rechtsseitigen A. carotis communis vor-

geschobenen Katheters (Polyethylene Tubing, 0,5 mm ID, 1,00 mm OD) zur Durch-

führung der Hämodilution) nach Fixierung. Der Blutdruck füllt den Katheter nach

sachgerechter Platzierung im Gefäßlumen.

proximal

proximall

A. carotis interna

A. carotis

communis

A. carotis externa

Katheter

nach proximal


2.5.3 Kanülierung für die Perfusographie Nach Durchführung der isovolämischen Hämodilution wurde die linksseitige

A. carotis communis kanüliert, um über den Katheter den Augenhintergrund

zu perfundieren. Durch die Ligatur der sich an der Carotisgabel nach medial

abzweigenden A. carotis externa sowie der A. carotis interna wurde das Per-

fusionsgebiet soweit eingegrenzt, dass das Auge nur über die zuleitende A.

pterygopalatina selektiv perfundiert wurde. Der Katheter (s. Abb. 2.13) be-

stand aus einem Polyethylenschlauch von 0,86 mm Innendurchmesser (Po-

lyethylene Tubing, 0,86 mm ID, 1,27 mm OD, 800/100/260, Portex, Hythe,

Kent, UK), in dessen Ende ein 5 cm langer Katheter mit einem Innendurch-

messer von 0,5 mm etwa 5 mm hineingeschoben wurde (Polyethylene Tu-

bing, 0,5 mm ID, 1,00 mm OD, 800/110/160). Die Zusammensetzung des Ka-

theters aus zwei Schläuchen unterschiedlichen Durchmessers war erforder-

lich, um den Katheterdurchmesser im Gefäßpunktionsabschnitt klein zu hal-

ten, wodurch die Kanülierung der dünnen A. carotis communis erleichtert

wurde. Der größere Innendurchmesser im zuführenden Teil des Katheters

diente dazu, den Druckabfall auf möglichst langer Strecke gering zu halten,

so dass der vom Druckbeutel vorgegeben Perfusionsdruck dem Druck am

Ende des Katheters entsprach.


Der Katheter war am unteren Dreiwegehahn einer Hahnbank angeschlossen

(DISCOFIX-Hahnbank, Hahnbank für komplexe Infusionsprogramme, mehr-

farbig, Productos Patex S.A., Barcelona, Spanien), an dessen zweiten Aus-

gang der Perfusor über einen weiteren Dreiwegehahn angeschlossen war.

Die kontinuierliche Perfusion wurde, sobald die A. carotis communis sinistra

legiert war, über diesen Perfusor (Perfusor Secura, Braun, Melsungen) mit

einer Flussrate von 6 ml/h gestartet.

Abb. 2.13: Hahnbank mit Katheter für linksseitige Kanülierung der A. carotis com-

munis. Die Perfusorspritze ist mit heparinisierten, 3%-igen Albuminlösung befüllt.


Die Kanülierung erfolgt hierbei analog der rechten Seite. Die A. carotis wurde

kaudal, knapp bevor dieses Gefäß unter der Muskulatur verschwindet, ligiert.

Der Gefäßanschnitt der unter Spannung stehenden A. carotis communis

wurde dicht oberhalb dieser Ligatur vorgenommen. Die kaudale Lokalisation

des Gefäßanschnittes ermöglichte es optimal, den geraden Gefäßverlauf der

A. carotis communis zu nutzen und den Katheter in kranialer Richtung zum

perfundierten Gebiet hin einzuführen. Die Lage der Punktionsstelle, Fixations-

und Ligaturfäden, sowie der Weg der Perfusionslösung, sind in Abb. 2.14

und 2.15 dargestellt.

Abb. 2.14: Linksseitige A. carotis communis nach kaudalseitiger (links im Bild) Liga-

tur. Zustand vor Kanülierung im unteren Drittel des Gefäßes. Das Gefäß zeigte

durch Zug an den beiden Fäden keine Pulsationen des Blutstroms mehr.

Arteria carotis communis

Lokalisation des Gefäßanschnittes


Abb. 2.15: Perfusionskatheter anterograd. Durch die linksseitigen Ligaturen wurde

das Perfusionsgebiet soweit eingegrenzt, so dass das Auge nur über die zuleitende

A. pterygopalatina selektiv perfundiert wurde.

A. pterygopalatina

A. carotis interna

A. carotis communis

A. carotis externa

Katheter zur

Zuführung des

Perfusats

zum Auge

1 cm

A. carotis externa

zu Gesicht,

Rachen, Schild-

drüse u.a.

A. carotis commu-

nis aus Aorta

A. pterygo-

palatina zum

Auge

A. carotis interna

zum Gehirn


2.5.4 Präparationskontrolle Um bei Vergleich der einzelnen Videoangiographien eine Kontrollgröße zu

schaffen, wurde vor Durchführung der Angiographie über den liegenden Ka-

theter die Durchgängigkeit des zu perfundierenden Gefäßgebietes überprüft.

Der mittels eines Niveaugefässes (∆H = 2 m) aufgebaute Referenzdruck lag

bei 110 mm Hg. Durch Positionierung dieses Gefäßes auf einer Waage war

es möglich, durch die Gewichtsabnahme die Flussrate zu ermitteln. Anhand

des Volumenstroms der heparinisierten, 3%-igen Albuminlösung über 30 s

Dauer war es möglich, etwaige Fehlerpräparationen herauszufiltern, die Ka-

theterlage zu überprüfen und abweichende Sequenzen der Videoangiogra-

phie zu erklären.

Das in zwei Meter Höhe aufgestellte Niveaugefäß mit 15 ml der Albuminlö-

sung wurde über einen Zuleitungsschlauch an die Hahnbank angeschlossen.

Die mittlere Flussrate lag bei den durchgeführten Waageexperimenten bei

etwa 1 ml/min.

Letztendlich konnte davon ausgegangen werden, dass bei Waageflüssen im

gleichen Toleranzbereich Unterschiede in den Ergebnissen der Videofluores-

zenzangiographie nur durch die bewusste Variation der Parameter Druck,

Viskosität oder Aggregationsneigung zustande kamen. Der Toleranzbereich

bei Experimenten ohne Papaverin lag bei 0,4 – 0,8 ml / 30 s, bei Experimen-

ten mit Papaverin 0,9 – 1,5 ml / 30 s.

Die Überlegung, die Präparationskontrolle mit einer Erythrozyten enthalten-

den Suspension durchzuführen, um der geschaffenen Kontrollgröße eine

stärkere Aussagekraft zu geben, wurde verworfen. Bis zur definitiven Durch-

führung der Videoangiographie wäre es in den beschickten Gefäßen zu Sta-

senbildung gekommen.


2.5.5 Überdosisgabe Parallel zur okulären Perfusion mit der Albuminlösung erfolgte für 10 Minuten

eine überdosierte Halothangabe bis zum Aussetzen jeglicher Vitalfunktionen

der Ratte. Bis zum Erreichen des Vergiftungsstadiums (Viertes Narkosesta-

dium nach Guedel) wurde die Halothananästhesie auf 4 Vol-% erhöht.

Sobald der Exitus letalis eingetreten war, wurde das Versuchstier auf den Ar-

beitsplatz übergeführt, auf welchem die Angiographie durchgeführt wurde.


2.6 Videofluoreszenzangiographie

2.6.1 Versuchsanordnung Die im direkten Anschluss an die Operation durchzuführende Perfusion erfor-

derte eine exakte Vorbereitung aller benötigten Apparaturen sowie der zu

perfundierenden Substanzlösung.

Zur mikroskopischen Angiographie wurde ein im Eigenbau modifiziertes In-

travitalmikroskop verwendet. Die für unsere Messungen relevanten Teile be-

inhalteten ein Auflichtmikroskop (Leitz, Wetzlar), einen Filterblock für Nat-

riumfluoreszein-Fluoreszenzmikroskopie, eine Hg-Dampflampe zur Fluores-

zenzanregung (Leitz, Wetzlar), eine Videokamera (CV-235, jAi, Copenhagen,

Dänemark) und einen handelsüblichen DV-Rekorder zur Zwischenspeiche-

rung des gewonnenen Bildmaterials.

Die vorhandene Horizontalpositionierung in zwei Richtungen des vorhande-

nen Aufbaus wurde um eine Höhenverstellung und eine drehbare Lagerung

des Auges in zwei Richtungen mit dem Pupillenzentrum als Drehpunkt aus

Fischertechnik-Bauelementen (Fischertechnik-Werke, Waldachtal) ergänzt.

Dadurch ließ sich der durch die erweiterte Pupille betrachtete Fundusaus-

schnitt so wählen, dass sich die Papille im Zentrum des Gesichtsfeldes be-

fand.

Es wurde eine 10-fache Vergrößerung durch Objektiv und Okular gewählt

(Reichert, Austria), so dass der gesamte, von der Pupille freigegebene Fun-

dusausschnitt bildfüllend dargestellt und ein möglichst großes Areal betrach-

tet werden konnte. Bei stärkerer Vergrößerung wurde zwar eine höhere De-

tailtreue erreicht, die Repräsentativität war jedoch gering, da nur ein relativ

kleiner Ausschnitt des gesamten Fundus zur Darstellung kam. Eine Orientie-

rung über die Anordnung des Arbeitsplatzes vermitteln die Abbildungen 2.16 und 2.17.


Abb. 2.16: Messanordnung der Videoangiographie (graphische Darstellung). Durch

Höhenverstellbarkeit, Horizontalpositionierung entlang der x- und der y-Achse sowie

durch Verdrehung des Auges mit dem Pupillenzentrum als Drehpunkt war eine op-

timale Positionierung der Papille möglich.

Kamera

Versuchstier

Mikroskop

Hg-Dampflampe

Rotation (Dreh-

punkt≈Pupillen-

zentrum)

Höhenverstellung

Horizontal-

positionierung

Perfusions-

lösung mit

Fluoreszenz-

farbstoff

Druckbeutel mit Ma-

nometer


Abb. 2.17: Versuchsaufbaus der Videofluoreszenzangiographie:

1. Waage (Sartorius); 2. Bildschirm (Sony Trinitron) zur Verfolgung der ablaufenden

Videoangiographie; 3. Stoppuhr; 4. DV–Rekorder (Sony DHR 1000 VC, Digital Vi-

deo Cassette Recorder); 5. Druckbeutel (Combiflac isot. NaCl-Lösung, Braun, Mel-

sungen) mit einer Manschette für Druckmonitoring (Biotest-Medizintechnik, Alzenau)

und einem Manometer (Erkameter, ERKA Kallmeyer Medizintechnik, Bad Toelz), 6. Hg – Dampflampe (Leitz, Wetzlar); 7. Intravitalmikroskop; 8. Eigenbau zur Scharf-

stellung der Papille (Fischertechnik-Werke, Waldachtal).

1 2

3

4

5

6

8


Nach Entfernung des Pflasters vom rechten Augenlid wurden zur dauerhaften

Exposition der Cornea etwa 3 mm der Oberlidkante und etwa 2 mm der Un-

terlidkante mit der Schere abgetrennt. Anschließend wurden zur Bildung ei-

nes Flüssigkeitsfilms zwischen der Cornea und einem aufgelegten Deckglas

einige Tropfen NaCl-Lösung auf die Cornea gegeben.

Die Ratte wurde auf dem Angiographietisch auf die rechte Körperhälfte gela-

gert, so dass nach Fokussierung die Papille zentral durch die Pupille sichtbar

war. Zur Orientierung konnten hierbei die, von der Papille ausgehenden,

sternförmig in die Peripherie verlaufenden Retinagefäße herangezogen wer-

den, die durch die in den Gefäßen liegenden Erythrozyten rot zur Darstellung

kamen.

Abb. 2.18: Strahlengang. Die Papille ist durch die vorgelagerte Cornea und die Lin-

se zentral zu fokussieren. Die von ihr ausgehenden, sternförmig in die Peripherie

verlaufenden Retinagefäße wurden zur Orientierung genutzt.

Perfusionslösung

Betrachtungsperspektive


Abb. 2.19: Auf dem Angiographietisch positioniertes Versuchstier. Der Strahlen-

gang ist auf das Auge gerichtet, welches mit einem Deckglas abgedeckt ist.


2.6.2 Perfusionslösungen 2.6.2.1 Basiserythrozytensuspension

Ausgangspunkt für die Herstellung aller Erythrozytensuspensionen waren

zwei Monovetten mit jeweils 10 ml heparinisierten, humanen Vollblut von

Blutspendern des Blutspendedienstes des Universitätsklinikum Aachen. Das

heparinisierte Blut wurde mit 45 ml D-PBS (Gibco™, -CaC2, - MgCl2,

www.Invitrogen.com) auf 50 ml aufgefüllt und durch 10 minütige Zentrifugati-

on bei 4000 U/min gewaschen. Der so entstandene Überstand wurde mit Hil-

fe einer Wasserstrahlpumpe abgesaugt. Man erhielt 5 ml einer Basiserythro-

zytensuspension, deren Hämatokritgehalt 70 % betrug. Diese konnte nun

entsprechend der gewünschten rheologischen Eigenschaften modifiziert wer-

den.

Um das Perfusionsverhalten angiographisch darstellen zu können, wurden

die so erhaltene Erythrozytensuspensionen mit einer 10%igen Natriumfluo-

reszeinlösung (Fluorescein Alcon 10 %, 5ml Injektionslösung zur intravenö-

sen Anwendung, Alcon Pharma GmbH, Freiburg) im Verhältnis von 1:100

versetzt. Da bei den verwendeten Versuchstieren (albinotische Ratten) das

die Aderhautfluoreszenz größtenteils absorbierende retinale Pigment fehlt, ist

der Fluoreszenzfarbstoff Natriumfluoreszein in unserm Fall gut zur Darstel-

lung der Aderhaut geeignet. Natriumfluoreszein hat eine hohe Fluoreszenzef-

fizienz und diffundiert auf Grund seiner variablen Proteinbindung relativ

schnell aus der Choriokapillaris. Die gleichmäßig diffuse Hintergrundfluores-

zenz limitiert die detailgenaue Darstellung des Augenhintergrundes.

Im vorliegenden Tierexperiment wurde bei der Auswertung der aufgezeichne-

ten Sequenzen jedoch primär die Einstromphase betrachtet, während der es

zu keiner nennenswerten Diffusion des Farbstoffes aus den Retinagefäßen

kam. Durch die höhere Fluoreszenzeffektivität dieses Farbstoffes, im Ver-

gleich zu Indocyaningrün, erhielt man im vorliegenden Tierexperiment detail-

http://www.invitrogen.com/�


genauere Bilder und einzelne Strukturen konnten mit wesentlich geringeren

Farbstoffmengen gut dargestellt werden.

Bei der Durchführung von Fluoreszenzangiographien am menschlichen Auge

wird derzeit, wenn es auf die Darstellung der hinter dem Pigmentepithel lie-

genden Aderhaut ankommt, zusätzlich Indocyaningrün eingesetzt. Dieser

Farbstoff ist zu einem Anteil von 95 % an Plasmaproteine gebunden und dif-

fundiert daher, bei geringer Fluoreszenzeffektivität (5–10% im Vergleich zu

Natriumfluoreszein), nur zu einem vernachlässigbar geringen Anteil durch die

Aderhaut. Indocyaningrün durchdringt wesentlich besser als Natriumfluores-

zein das Pigmentepithel.

2.6.2.2 Perfusionslösung mit physiologischen Eigenschaften

Um auf der Basis dieses Hämatokrits eine physiologische rheologische Situa-

tion zu schaffen, von welchem ausgehend die verschiedenen Parameter wie

Vollblutviskosität, Plasmaviskosität und Erythrozytenaggregation definiert

unabhängig voneinander eingestellt werden sollten, wurde die Basiserythro-

zytensuspension mit 70%igem Hämatokrit durch Zugabe von Thomadex® 40

(NaCl 10 %, Dextrane 40 10 %, Delta Pharma GmbH, Pfullingen) im Verhält-

nis 1:4 mit NaCl 0,9 % verdünnt. Basierend auf den Erkenntnissen von Li-

powsky et al. (Fließwiderstand), die von Driessen weiterentwickelt worden

waren, gelingt es dadurch, die Auswirkungen des Hämatokrits auf die retina-

len Fließeigenschaften zu beobachten. In ausführlichen Akut-Versuchen mit

den sehr viel besser zugänglichen, isolierten Mesenterien der Ratte war fest-

gestellt worden, dass die verwendete Perfusionslösung hämodynamisch gut

vertragen wurde. Insbesondere konnte auch gezeigt werden, dass sich die

rheologischen Eigenschaften der verwendeten Kunstlösung und die Charak-

teristika des Blutes des Versuchtieres gleichen.


3 ml dieser verdünnten Thomadex 40-Lösung wurden zur Basiserythrozyten-

suspension gegeben. Die dadurch entstandene Perfusionslösung hatte eine

physiologische Ausgangskonzentration der korpuskulären Anteile des Blutes

von 44 % und eine Plasmaviskosität von 1,3 mPas, gemessen im Kapillarvis-

kosmeter MA 2 (Coulter Harkness Kapillarviskosmeter, Coulter Elektronics

Ltd., Luton Befordshire, UK) bei 22°C.

Abb. 2.20: Komponenten zur Erstellung der Humanerythrozytensuspension mit de-

finierten rheologischen Eigenschaften.


2.6.2.3 Perfusionslösung mit pathologischen Eigenschaften

Perfusionslösung mit erhöhter Viskosität

Zur Simulation einer bereits von Driessen untersuchten, pathologisch erhöh-

ten Plasmaviskosität wurde zunächst eine Ausgangslösung, bestehend aus

25 ml D-PBS Puffer, 3,35 g Dextran FP 60 pyrogen-free (research grade, M

55000 – 65000, Serva, Boehringer Ingelheim Bioproducts Partnerchip. Hei-

delberg) und 2,5 ml Aqua bidest, hergestellt. Diese Ausgangslösung hatte

eine Viskosität von 9 mPas.

Damit konnte man zusammen mit der Basiserythrozytensuspension eine

Endviskosität von 4,19 mPas erzeugen, indem man 5 ml der Basiserythrozy-

tensuspension mit 3 ml der Ausgangslösung vermischte.

Perfusionslösung mit erhöhter Erythrozytenaggregationstendenz

Am Mesenterium narkotisierter Ratten wurden die Fließeigenschaften bei

Veränderung der Aggregationstendenz der roten Blutkörperchen bereits von

Driessen untersucht52. Um eine erhöhte Erythrozytenaggregationsneigung zu

bewirken, wurde das in D-PBS Puffer gelöste, hochmolekulare Polysaccharid

Ficoll (approx. Mol Wt. 400000, Type 400,Sigma-Aldrich Chemie GmbH,

Steinheim) verwendet. Es wurden 3 ml einer vierprozentigen Ficollösung zu 5

ml der Basiserythrozytensuspension gegeben. Um vergleichbare und repro-

duzierbare Werte zu erzeugen53, wurde zur Messung der Erythrozytenaggre-

gation ein Myrenne-Aggregometer (MA2, myrenne®, [email protected])

verwendet. Der Aggregationsindex der Perfusionslösung, gemessen mit dem

Aggregometer (low shear, 10 s), betrug 56 (Norm: < 20).


Perfusionslösung mit Papaverin

Ausgehend von engen Gefäßen konnte bei den Versuchen, die mit dem Va-

sorelaxans Papaverin (Papaverine hydrochloride, Sigma, Sigma-Aldrich

Chemie GmbH, Steinheim) durchgeführt wurden, die Gefäßweite erhöht wer-

den. Das Vasorelaxans befand sich hierbei in einer Konzentration von 0,1

mmol/l in allen verwendeten Lösungen.


Einzelsubstanzen Zusammensetzung

Albumin

Bovine serum Albumin, Fraction V Powder, Sigma, München

Heparin

Heparin,Braun, Melsungen

Thomadex 40 Dextrane 40, 10 % Lösung mit NaCl 0,9%, Mo-lekulargewicht 40.000, Delta Pharma GmbH, Pfullingen

Dextran 60 Molekulargewicht 60.000, Serva, Boehringer Ingelheim Bioproducts

Fluorescein Fluorescein Alcon 10 %, Injektionslösung zur intravenösen Anwendung, Alcon Pharma GmbH, Freiburg

D-PBS Puffer Phosphate buffered saline nach Dulbecco: KCl 200 mg/l, KH2PO4 200 mg/l, NaCl 8000 mg/l, Na2HPO4-7H2O 2160 mg/l, pH 7,4; ohne CaCl2 + MgCl2 Gibco

Ficoll Polysucrose, Type 400, Molkulargewicht 400.000, Sigma-Aldrich Chemie GmbH

Ausgangsprodukte Zusammensetzung

Albuminlösung, heparinsiert 3g Albumin in 100ml D-PBS Puffer, 1000 I.E. Heparin/ml, pH 7,4

Basiserythrozytensuspension Aus 5 ml heparinisiertem humanen Vollblut, in D-PBS Puffer, aufgenommen; Hämatokrit 70 %, pH 7,4

Basiserythrozytensuspension, gefärbt

4ml Basiserythrozytensuspension +40µl Fluorescein, pH 7,4

Ausgangslösung zur Erzeugung erhöhter Plasmaviskosität

25 ml D-PBS Puffer pH 7,4 + 3,35 g Dextran 60 +2,5 ml Aqua bidest. Plasmaviskosität 9 mPas

Ficolllösung 4% 4g Ficoll in 100 ml D-PBS Puffer


Perfusionslösungen Zusammensetzung

Perfusionslösungen mit physiologischen rheologischen Eigenschaften

3 ml Thomadex 40 + 12ml NaCl 0,9 % + 5 ml Basiserythrozytensuspension, Hämatokrit 44 %, Viskosität 1,3 mPas, Aggregationsindex < 20

Perfusionslösung mit erhöhter Erythrozyten-Aggregationsneigung

3 ml Ficolllösung + 5ml Basiserythrozytensuspension. Aggrega-tionsindex 56, Plasmaviskosität 1,3 mPas, Hämatokrit 44 %

Perfusionslösung mit erhöhter Plasmaviskosität

5 ml Ausgangslösung zur Erzeugung erhöhter Plasmaviskosität + 3 ml Basiserythrozytenlösung, pH 7,4. Plas-maviskosität 4,8 mPas, Aggregationsindex < 20, Hämatokrit 44 %

Abb. 2.21: Komponenten zur Erstellung der Humanerythrozytensuspension mit de-

finierten rheologischen Eigenschaften. Angeben sind die Einzelsubstanzen sowie

die gebrauchsfertigen Lösungen.


2.6.2.4 Einstellung des Perfusionsdrucks

Zur genauen Einstellung des Perfusionsdrucks wurde der Katheter über ei-

nen Standard-Infusionsschlauch an einen Druckbeutel angeschlossen (Com-

biflac isot. NaCl-Lösung, Braun, Melsungen), welcher sich in einer Manschet-

te für Druckmonitoring befand (Biotest-Medizintechnik, Alzenau). Um eine

exakte Ablesbarkeit des Manschettendrucks zu ermöglichen, wurde dessen

Druckanzeige durch die eines Blutdruckmessgeräts (Erkameter, ERKA Kall-

meyer Medizintechnik, Bad Tölz) ersetzt.

Da der Druckbeutel und der Großteil des Infusionsschlauchs ausschließlich

dem Druckaufbau dienten, genügte es, zur Volumeneinsparung der Perfusi-

onslösung das Zuleitungssystem nur vom Katheter bis in die Tropfkammer

des Infusionsschlauchs zu befüllen.

Über das befüllte Perfusionssystem war es möglich, die Perfusionslösung mit

einem genau definierten, reproduzierbar vorgegebenen Druck einströmen zu

lassen, um anschließend die intravitalmikroskopischen Perfusionsverläufe zu

beobachten und aufzeichnen (s. hierzu Kap. 3.1.2 Einstellung des Perfusi-

onsdruckes).


2.6.3 Versuchsablauf Die Perfusionsmikroskopie fand am unverletzten Auge mit vollständig intakter

Anatomie der Aderhaut des Versuchstiers statt. Vor der eigentlichen Durch-

führung der Angiographie wurde, um die Albumin-Spüllösung im Gefäßsys-

tem des Auges zu verdrängen, ein Bolus ungefärbter Erythrozytensuspension

von ansonsten gleicher Zusammensetzung wie die eigentliche Messlösung in

das zu untersuchende Auge appliziert. Dadurch wurden einheitliche rheologi-

sche Vorbedingungen für die sich anschließenden Angiographien sicherge-

stellt, bei denen das Anströmverhalten der fluoreszenzmarkierten Erythrozy-

tensuspensionen unter dem durch den Druckbeutel vorgegebenen Druck

aufgezeichnet wurde.

Nach Durchführung der Präparationskontrolle (s. oben Kap. 2.4.3 Präparati-

onskontrolle) wurde der Strahlengang der Hg-Dampflampe auf die zentral im

Fundusausschnitt lokalisierte Papille gerichtet und unter Gabe eines Bolus

gefärbter Erythrozytensuspension (circa 0,1-0,3 ml) die Papille intravitalmik-

roskopisch fokussiert. Nach Aufsetzen der Videokamera ließ man nun die

Perfusionslösung mit dem gewünschten, vom Druckbeutel vorgegebenen

Perfusionsdrucks einströmen.

Die mit dem Rekorder aufgezeichnete Bildsequenz hatte eine Dauer von 4

min, da nach diesem Zeitraum keine Änderungen des Angiographieverlaufes

mehr zu erwarten waren. Die Auswertung der einzelnen Videofluoreszenzan-

giographien erfolgte nach Digitalisierung der Aufzeichnungen durch das Insti-

tut für Hochfrequenztechnik. Danach konnten die Angiographien hinsichtlich

auftretender Perfusionsmuster untersucht werden. Weiterhin wurden die Ver-

suche jeder Gruppe hinsichtlich der quantitativen Chorioideaperfusion aus-

gewertet. Dazu wurde von jedem einzelnen ein Bild bei einer mittleren Hellig-

keit von 100 Helligkeitsstufen erzeugt (0 = min., 255 = max. Helligkeit). Aus-

gehend von diesen Bildern wurde dann die relative Aderhautdurchblutung in

Prozent ermittelt.


Übersicht des Versuchsablaufs

Abb. 2.22: Schematische Übersicht des kompletten Versuchsablaufs und der an-

schließenden Auswertung

Fluoreszenzangiographische Darstellung zur Beurteilung von Perfusionsmustern und der prozentualen Chorioideaperfusion

Perfusionslösung mit Fluoreszenzfarbstoff, Perfusion des Auges über Mikrokatheter

Versuchstier

Perfusion und Angiographie des Rattenauges

Einstellung eines konstanten Perfusionsdruckes.

Erythrozytensuspension mit definierten rheologischen Eigenschaften.

Druckbeutel zur Einstellung des Perfusionsdrucks

Mikroskop- und Aufzeich-nungseinheit für die Fluores-zenzangiographie


Abb. 2.23: Schema-

tische Übersicht des

kompletten Ver-

suchsablaufs.

3. Ergebnisse der Prüfung nicht weiterverfolgter Verfahren 53

3. Ergebnisse der Prüfung nicht weiterver-folgter Verfahren

3.1 Maßnahmen zur Gewebeprotektion

3.1.1 Retrograde Kanülierung Oberstes Ziel des schrittweisen Austausches des tierischen Vollblutes gegen

eine Ersatzlösung war es, trotz der durch die Kanülierung der linksseitigen A.

carotis communis resultierenden Perfusionsunterbrechung die okuläre Mikro-

zirkulation zu erhalten und der Bildung von nicht leicht reversiblen Stasen

bzw. Mikrothromben im Untersuchungsbereich vorzubeugen.

Vorteilhaft bei der retrograden Kanülierung war die Tatsache, dass es nicht

zu einem Perfusionsstop während der Katheterisierung kam. In Anlehnung an

die von Takasato et al. (lit., 1984) beschriebene Technik wurde hierbei der

Katheter nicht direkt in die A. carotis interna eingebracht, sondern stattdessen

die A. carotis externa anpunktiert, um einen Katheter retrograd in Richtung

der A. carotis interna einzuführen.

Da die A. carotis communis erst mit Beginn der Perfusion unterbunden wur-

de, ist ein ungestörter Blutfluss via A. carotis interna während der Präparation

und der Kanülierung möglich. Dadurch konnte eine hypoxische Schädigung

bzw. Mikrozirkulationsstörungen durch Mikrothromben und -embolien vermie-

den werden.

Die Präparation der A. carotis externa musste im Vergleich zur oben be-

schriebenen Präparationstechnik (s. Kap. 2.4.1 Präparation) aufwendig weit

nach distal freigelegt werden, um ausreichend Platz für die Kanülierung zu

schaffen. Durch die kurze zur Kanülierung zur Verfügung stehende Gefäß-

strecke der A. carotis externa ergab sich wegen der mangelnden Möglichkeit

der Fixierung des Katheters die Problematik der Leckage, so dass nur ein

verhältnismäßig geringer Teil der Perfusionslösung das Stromgebiet der A.

54 3. Ergebnisse der Prüfung nicht weiterverfolgter Verfahren

pterygopalatina erreichte. Lediglich unter Bedingungen hohen Drucks war die

Kapazität des Lecks erschöpft und es kam zu einer Anflutung der Chorioidea.

Der Versuch, die Leckage durch festere Fixierfäden zu vermeiden, brachte

keine Verbesserung, da durch die Widerstandserhöhung die Durchflusszeit

des Katheters auf 22% reduziert wurde.

Da die A. carotis externa ein im Vergleich zur A. carotis communis sehr dünn-

lumiges Gefäß ist, war der Druckabfall entlang des entsprechend kleinlumi-

gen Katheter entsprechend groß.

Da durch die Durchführung der Hämodilution eine Schädigung der Mikrozir-

kulation weitestgehend vermieden werden konnte und der reproduzierbar

eingestellte Perfusionsdruck in diesem Versuch eine wichtige Messgröße

darstellt, etablierte sich letztlich die Technik der anterograden Perfusion.

Abb. 3.1: Lage des Perfusionskatheter in der A. carotis externa bei der retrograden

Perfusion. Der Katheter ist in der A. carotis externa lokalisiert, die Gefäßabgänge

sind mit Ausnahme der A. pterygopalatina zur Eingrenzung des Perfusionsgebietes

legiert.

A. carotis interna

A. carotis communis

zum Auge

A. pterygopalatina

A. carotis externa

Katheter zur

Zuführung des

Perfusats


3.1.2 Hämodilution über die Femoralgefäße Um die Zeitdauer der Kreislaufbelastung für das Versuchstier während der

Hämodilution zu verkürzen, wurde das Volumen über einen Katheter in der V.

femoralis perfundiert und simultan mit gleicher Flussrate aus der A. femoralis

entzogen. Die Leistengefäße boten sich für dieses Vorgehen auf Grund der

günstigen oberflächlichen und benachbarten Lokalisation an.

Die Kanülierung erfolgte dabei entsprechend der vorangehend beschriebe-

nen Technik. Über einen in der linken Leistenbeuge gesetzten, quer zur

Beinachse verlaufenden Schnitt erfolgte die Darstellung der Femoralgefäße

und deren Anschlingung mit jeweils drei unter das Gefäß gelegten Seidenfä-

den. Dann wurden die beiden proximalen Fäden unter Zug genommen bis

zum sichtbaren Sistieren des Blutflusses und die Gefäße durch Zuknotung

des distalen Fadens legiert. Nach Eröffnung der Gefäßlumina mittels der Mik-

ro-Federschere konnten die Katheter (Polyethylene-tubing; 0,50 mm ID; 1,00

mm OD = PE 50) eingeführt und fixiert werden.

Da sich bei dieser Vorgehensweise hinsichtlich der kardialen Belastung und

Kreislaufstabilität des Versuchstieres kein Vorteil ergab, der präparatorische

Aufwand jedoch erhöht war, etablierte sich die oben beschriebene, weniger

invasive Hämodilution über die rechtsseitige A. carotis communis (s. Kap.

2.4.2 Isovolämische Hämodilution).


Abb. 3.2: Femoralis-Katheterisierung. Der in der A. femoralis lokalisiert Katheter

dient der Volumenentnahme. Über einen weiteren Katheter (im Bild nicht darges-

tellt) wurde Volumen simultan über die Vene perfundiert.


3.2 Kontralateraler Seitenvergleich

Um interindividuelle Unterschiede auszuschließen, wurde ein Seitenvergleich

des linken und rechten Stromgebietes des Auges etabliert, wobei diese über

zwei Katheter unabhängig voneinander perfundiert wurden. Ein Auge wurde

hierbei mit der Bezugslösung perfundiert, kontralateral waren die zu untersu-

chenden Einflussparameter zu verändern.

Bei Perfusion einer Seite kam es simultan zu einer Farbstoffanflutung der

Chorioidea des anderen Auges, so dass die Aussagekraft durch zahlreiche

Anastomosen, unter anderem im Nasen- und Rachenbereich, nicht erhöht

werden konnte.


Abb. 3.3: Darstellung des links- und rechtsseitigen Stromgebietes. Ein Seitenver-

gleich ist durch Anastomosen, unter anderem im Nasen- und Rachenbereich, nicht

möglich. Bei Perfusion einer Seite kam es simultan zu einer Farbstoffanflutung der

Chorioidea des anderen Auges, so dass die Aussagekraft durch zahlreiche Anas-

tomosen, unter anderem im Nasen- und Rachenbereich, nicht erhöht werden konn-

te.

A. carotis communis

A. thyreoidea superior

A. occipitalis A. pterygopalatina

zum Auge zum Auge

A. pterygopalatina

Anastomosen im Nasen- und Rachenbereichbereich

A. carotis externa

A. carotis interna

A. carotis interna


3.3 Einstellen des Perfusionsdruckes

Mit dem zuleitenden Standardinfusionsschlauch (Länge 1,80m) und einem

mit der Humanerythrozytensuspension befüllten Niveaugefäß, welches in

entsprechender Höhe positioniert wurde (s. Anhang, Kap. 7.3 Höhe des Ni-

veaugefäßes), war es nicht möglich, die Suspension mit einem reproduzier-

bar gewähltem Druck einströmen zu lassen, um nachfolgend vergleichbare

intravitalmikroskopische Perfusionsverläufe aufzeichnen zu können.

Weiterhin konnte wegen des langen Zuleitungsweges und der dabei auftre-

tenden Sedimentation der Erythrozyten nicht davon ausgegangen werden,

dass die vorgegebenen Parameter der Lösung hinsichtlich Hämatokritgehalt

und Viskosität (nach Phasentrennung) in der berechneten Zusammensetzung

im Einströmungsgebiet noch vorlagen.

Die Sedimentationsgeschwindigkeit (vs) im Zuleitungsschlauch ergibt sich aus

dem folgenden Zusammenhang:

wobei:

rT = Radius der sedimentierenden Teilchen

ρT = Dichte der sedimentierenden Teilchen

ρF = Dichte der Flüssigkeit

η = dynamische Viskosität der Flüssigkeit

g = Erdbeschleunigung

Weiterhin war bedingt durch den langen Zuleitungsschlauch eine Volumen-

verdopplung der mit Natriumfluoreszein versetzten Perfusionslösung notwen-

dig, deren sachgerechte Durchmischung vor der Durchführung der okulären

Perfusion schwierig zu realisieren war.

( )η

ρρ9

2 2FTT

sgrv −

=

4. Untersuchung der Einflussfaktoren auf die Perfusion 61

4. Untersuchung der Einflussfaktoren auf die Perfusion

Die aufgezeichneten Angiographiesequenzen wurden unter Variation rheolo-

gisch relevanter Bluteigenschaften der Perfusionslösung wie Plasmaviskosi-

tät und Aggregationsneigung sowie in Abhängigkeit von der Gefäßweite beur-

teilt. Weiterhin war es über das zuleitende Perfusionssystem möglich, die

Humanerythrozytensuspensionslösung mit genau definiertem, reproduzierbar

vorgegebenem Druck einströmen zu lassen.

Als Zielgröße wurde die Perfusion der Chorioidea herangezogen. Hierbei

wurde, unter Einbeziehung der Anflutungszeiten bis zum Erscheinen des

Fluoreszenzfarbstoffes in den Retinagefäßen sowie der Aderhaut, die Homo-

genität der Chorioidea vergleichend bewertet. Charakteristische Läppchens-

trukturen und eine weitgehend homogene Fluoreszenz der Chorioidea waren

hierbei entscheidendes Merkmal suffizienter Perfusion, während pathogene-

tisch bedeutsame Perfusionsinhomogenitäten auf eine unzureichende Durch-

blutung des Augenhintergrundes hinwiesen. Sowohl für die genannte Ver-

gleichs-Strategie als auch für die Zielgröße gab es keine Vorbilder in der Lite-

ratur. So erfolgte die Beurteilung pathogenetisch bedeutsamer Inhomogenitä-

ten anhand des etablierten Modells subjektiv, die Methoden und Kriterien er-

lauben jedoch die quantitative und objektive Beurteilung, die in späteren Ar-

beiten nachgeliefert werden können.

Eine bei einem Perfusionsdruck von 200 mm Hg und einem 44%igen Häma-

tokritgehalt durchgeführte Referenzangiographie ist nachfolgend (Abb. 4.1)

exemplarisch dargestellt. Die angiographische Auswertung zeigt die typi-

schen, physiologischen Perfusionszustände der Aderhaut und die in charak-

teristischer Weise sternförmig vorgelagerten, in die Peripherie ausstrahlen-

den Netzhautgefäße. Beim Anfluten der Chorioidea mit der fluoreszenzmar-

kierten Erythrozytensuspension zeigen sich auch im Tiermodell die typischen

62 4. Untersuchung der Einflussfaktoren auf die Perfusion

Phasen, die aus den angiographischen Fundusdarstellungen des Menschen

bekannt sind.

Der Farbstoff erscheint nach erfolgter Bolusgabe als Erstes in der Zentralar-

terie. Nach zwei Sekunden beginnt die homogene, lobuläre Verteilung des

Fluoreszenzfarbstoffes im Bereich der Aderhautgefäßstruktur. Einige Sekun-

den später folgt die Füllung der Netzhautgefäße. Im Verlauf wird nach circa

sechs Sekunden als charakteristisches Kennzeichen suffizienter Perfusion

die homogene Läppchenstruktur im Untersuchungsbereich der Chorioidea

sichtbar. Nach etwa 10 Sekunden ist die Perfusion der Chorioidea mit zu die-

sem Zeitpunkt erreichter maximaler Intensität ausgeprägt.


Abb. 4.1: Beispiel einer Fluoreszeinangiographie des Fundus einer Albinoratte, mit

der Perfusionslösung mit physiologischen rheologischen Eigenschaften: Hämatokrit

44 %, Plasmaviskosität 1,3 mPas, Aggregationsindex <20 (vgl. Tab. 2.21, S. 45 f.).

Referenzversuch zur Erzielung einer sicher suffizienten Perfusion unter hypertensi-

ven (200 mm Hg). Die zugehörige Angiographiesequenz beginnt mit dem Leerbild

zum Zeitpunkt des Versuchsbeginns (Abb. a), gefolgt von der frühen Anflu-

tungsphase mit erster Darstellung des Fluoreszenzfarbstoffes. Bereits nach zwei

Sekunden ist die Füllung der Zentralarterie zu beobachten (Abb. b). Im weiteren

Verlauf zeigt sich eine deutliche und homogene Läppchenstruktur im gesamten

Stromgebiet als Zeichen physiologischer und suffizienter Perfusion bei t=5 s (Abb. c) und intensiv ausgeprägt bei t=14 s (Abb. d). Eine flächige Überblendung mit

schon zu diesem Zeitpunkt erreichter maximaler Intensität ist nach einer Minute er-

reicht. Insgesamt ist eine über das gesamte Untersuchungsgebiet homogen verteilte

Läppchenstruktur sichtbar, fast keine unfluoreszierten Bereiche sind erkennbar.

a

c

b

d


4.1 Einfluss des Perfusionsdruckes

Die durchgeführten Pilotmessungen zur Untersuchung des Einfluss des Per-

fusionsdruckes auf die Chorioideaperfusion wurden bei physiologischen Hä-

matokritgehalt (44%) durchgeführt. Dabei wurde die Chorioideaperfusions-

messung bei einem vom Druckbeutel vorgegebenen Perfusionsdruck von

200, 100 und 90 mm Hg sowie mit einem Druck von 110 mm Hg (entspricht

dem physiologischen Mitteldruck) durchgeführt. Die Plasmaviskosität lag mit

1,2 mPas im physiologischen Bereich. Die Ergebnisse sind am Ende des Ka-

pitels zusammengestellt (Abb. 4.3).

Hypertension (200 mm Hg)

Zunächst wurde unter hypertensiven Perfusionsbedingungen bei einem Per-

fusionsdruck von 200 mm Hg gearbeitet. Dieser deutlich über normalen hu-

manen Bedingungen liegende Druckbereich wurde bewusst gewählt, um eine

suffiziente Durchblutung sicher zu erreichen. Im gesamten perfundierten

Stromgebiet der Chorioidea dominieren als Kennzeichen suffizienter Perfusi-

on größtenteils charakteristische, homogen verteilte Inselstrukturen (circa

95% Homogenität bezogen auf die Grundfläche der Chorioidea). Die hier ge-

wonnenen visuellen Eindrücke kommen guten physiologischen Bedingungen

gleich. Die Erscheinungszeit der Fluoreszenz in der Chorioidea fällt entspre-

chend des hoch gewählten Drucks kurz aus. Bereits nach zwei Sekunden ist

die Füllung der Zentralarterie zu beobachten. Es beginnt die homogene, lobu-

läre Verteilung des Fluoreszenzfarbstoffes im Bereich der Chorioidea, die in

ihrer Intensität auch im Verlauf (t=7s) nur noch geringfügig zunimmt, was

Kennzeichen einer bereits ausreichenden Durchblutung ist. Eine flächige

Überblendung mit schon zu diesem Zeitpunkt erreichter maximaler Intensität

ist nach einer Minute erreicht. Insgesamt ist eine über das gesamte Untersu-


chungsgebiet homogen verteilte Läppchenstruktur sichtbar, fast keine unfluo-

reszierten Bereiche sind erkennbar, so dass hier von suffizienter Perfusion

gesprochen werden kann.

Normotension (110 mm Hg)

Von diesem hypertensiven Druckniveau ausgehend wurde der Druck nach-

folgend auf 110 mm Hg abgesenkt. Dieser Druckbereich wurde bewusst ge-

wählt, um die Durchblutung des Augenhintergrundes bei Vorliegen regulärer,

humaner Bedingungen mit den Ergebnissen bei 200 mm Hg zu vergleichen.

Die angiographische Betrachtung der Perfusion bei einem Druck von 110 mm

Hg zeigte eine, auf das gesamte aufgezeichnete Stromgebiet bezogene, ho-

mogene Chorioideale Perfusion sowie die typische Läppchenstruktur der

Aderhaut (circa 94% Perfusionshomogenität bezogen auf die Grundfläche der

Chorioidea). Wie bei der erheblich stärkeren arterio-venösen Druckdifferenz

war auch unter normotensiven Bedingungen eine gleichmäßig gute Vertei-

lung der Fluoreszenz im Messbereich der Aderhaut zu sehen.

Nach etwa zwei Sekunden ist die Zentralarterie hell emittierend mit Fluores-

zenzfarbstoff gefüllt und es sind bereits weitere Gefäße des Augenhinter-

grundes angeflutet. Nach insgesamt 5 Sekunden ist die Darstellung der zent-

ralen Gefäßsystems voll ausgeprägt. Die von zentral ausgehende Füllung der

Netzhautgefäße mit dem Fluoreszenzfarbstoff beginnt schlagartig und schrei-

tet nach peripher fort. Nach 7 Sekunden sind auch in den zuvor noch nicht

angefluteten Bereichen überwiegend die typischen lobulären Läppchenstruk-

turen der Aderhaut als charakteristisches Merkmal suffizienter Perfusion er-

kennbar. Offensichtlich ist selbst bei stark erhöhtem Perfusionsdruck die

Durchblutung im Aderhautstromgebiet nicht wesentlich zu steigern. Die kapil-

lare Blutzirkulation war bei 110 mm Hg suffizient und derjenigen bei hohen

Druckverhältnissen äquivalent.


Übergangsbereich (100 mm Hg)

Im nächsten Schritt wurde der Perfusionsdruck weiter unter den physiologi-

schen Mitteldruck, zunächst auf 100 mm Hg, gesenkt. In diesem Druckbe-

reich liegen Bedingungen vor, die mit einer physiologischen Durchblutung

des Augenhintergrundes nicht mehr uneingeschränkt korrelieren.

Es zeigten sich lediglich regional kleinere Bereich mit homogener Perfusion,

jedoch war der Untersuchungsbereich der Chorioidealen Mikrozirkulation

dominiert von deutlichen Heterogenitäten (circa 65% Perfusionshomogenität

bezogen auf die Grundfläche der Chorioidea). Dieses Ergebnis zeigt, im Un-

terschied zum Versuch mit hoher arteriovenöser Druckdifferenz, eine un-

gleichmäßige und zum Teil nur regionale Verteilung des Fluoreszenzfarbstof-

fes im Messbereich der Aderhaut.

Nach zwei Sekunden ist das Lumen der Zentralarterie in der retinalen Ein-

trittspforte hell emittierend mit Fluoreszenz gefüllt. Die radiär verlaufenden

Gefäße sind nur schwach, die Hintergrundgefäße nur zum Teil diffus angeflu-

tet. Nach fünf Sekunden ist die Darstellung des zentralen Gefäßes deutlicher

ausgeprägt und erste homogene Läppchenstrukturen sind im Stromgebiet der

Aderhaut erkennbar.

In diesem Übergangsbereich fällt die okuläre Perfusion im Mittel deutlich ab.

Offensichtlich ist unter diesen Fließbedingungen ein Übergangsbereich der

Perfusion erreicht, der nicht mehr uneingeschränkt mit physiologischen Ver-

hältnissen vergleichbar ist. Die okuläre Hämodynamik nimmt gegenüber der

suffizienten Durchblutung der Chorioidea bei höherem Druck ab.


Hypotension (90 mm Hg)

Bei weiterem Absenken des Perfusionsdrucks auf 90 mm Hg ist das gesamte

Stromgebiet nicht mehr homogen perfundiert und die typische Läppchens-

truktur der Chorioidea ist nur noch vereinzelt sichtbar. In diesem Druckbe-

reich ist die Perfusion im Mittel deutlich unterhalb ausreichender Fließbedin-

gungen. Die stark inhomogene Verteilung der Fluoreszenz (circa 20 % Perfu-

sionshomogenität bezogen auf die Grundfläche der Chorioidea) sowie die

geringe Anflutung der Aderhaut (s. Abb. 4.2) grenzt diesen Bereich deutlich

von dem vorher beschriebenen engen Übergangsbereich ab.

In den zeitlich unterteilten Einzelbildreihen der aufgezeichneten Angiographie

ist eine Unterversorgung des Chorioidealen Stromgebietes zu sehen. Nach

zwei Sekunden erscheint der Fluoreszenzfarbstoff in der Zentralarterie, die

radiär verlaufenden Retinagefäße sind nur schwach gefüllt. Hintergrundgefä-

ße sind nicht erkennbar, lediglich eine diffuse fluoreszierende Streuung. Auch

im Verlauf kommt es zu keiner Zunahme der Fluoreszenz, Inselstrukturen

sind im Stromgebiet der Chorioidea nur minimal ausgeprägt.

Diese Ergebnisse zeigen einen Bereich, in dem die Perfusion nicht mehr suf-

fizient ist. Offensichtlich ist bei diesen Fließbedingungen keine physiologische

Perfusion mehr zu erreichen, so dass in der Auswertung der quantitativen

Homogenitätsanalyse von einer Hypoperfusion zu sprechen ist.


Abb. 4.2: Fluoreszeinangiographie mit der fluoreszeinmarkierten Perfusionslösung

mit physiologischen rheologischen Eigenschaften: Hämatokritgehalt (44%), Plasma-

viskosität 1,3 mPas, Aggregationsindex < 20. Bei Absenkung des Perfusionsdrucks

auf 90 mm Hg ist die Durchblutung erheblich eingeschränkt. Es ergibt sich sehr

deutlich die Reduktion auf eine nur noch rudimentäre Restperfusion. Die in Abb. a–d dargestellte Angiographiesequenz zeigt das Anflutverhalten zu den Zeitpunkten t

= 0 s nach Beginn der Infusion der fluoreszeinhaltigen Perfusionslösung (a). Nach

circa zwei Sekunden erscheint wenig Farbstoff in den radiären Ästen der Zentralar-

terie. Gefäßstrukturen der Aderhaut sind im Hintergrund nicht erkennbar (b). Im Ver-

lauf (t = 5 s) erscheint ein wenig Fluoreszein im Fundus. Inselstrukturen, die der

Chorioidea zugeordnet werden können, sind nur minimal ausgeprägt (c). Nach 6

Sekunden ist die Läppchenstruktur der Chorioidea immer noch nicht sichtbar. Die

Füllung der Netz- und Aderhaut bleibt ein schwaches Hintergrundleuchten. Auch die

retinalen Venen bleiben ohne Fluoreszein und damit dunkel (d).

a

c

b

d


Zusammenstellung der Ergebnisse - Variation des Perfusionsdruck

Zunächst wurde der Perfusionsdruck mit 200 mm Hg deutlich über normalen

Durchblutungsbedingungen gewählt, um eine suffiziente Perfusion sicher an-

giographisch darstellen zu können. Anschließend wurde die arteriovenöse

Druckdifferenz auf physiologische Druckverhältnisse abgesenkt. Beim Ver-

gleich der Perfusionsmuster für die verschiedenen Druckbereiche zeigte sich,

dass sich der Bereich physiologischer Perfusion mit deutliche erkennbarer

Läppchenstruktur und Homogenität im gesamten Stromgebiet von 200 bis

110 mm Hg erstreckt.

Bei weiterer Druckabsenkung folgt bei 100 mm Hg ein schmaler Übergangs-

bereich mit deutlicher Heterogenisierung der Perfusion. Die Läppchenstruktur

wird zunehmend unregelmäßig.

Bei weiterer Senkung des Perfusionsdruckes stellt sich ab 90 mm Hg schließ-

lich ein Bereich mit ausgeprägten Hypoperfusion der Chorioidea mit kaum

noch vorliegender Restperfusion ein. Die kennzeichnenden Strukturen der

Aderhaut sind nur noch ganz vereinzelt sichtbar.


0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Cho

roid

eape

rfus

ion

[%]

Perfusionsdruck [mm Hg]

HypoperfusionSuffiziente PerfusionÜbergangs-

bereich

110 mm Hg200 mm Hg 90 mm Hg 0 mm Hg

Perfusionsbereiche

Abb. 4.3: Übersicht über die Chorioideaperfusion am Fundus von Albinoratten bei

experimentellen Fluoreszeinangiographien in Abhängigkeit vom Perfusionsdruck.

Abszisse: Perfusionsdruck in mmHg. Ordinate: Aderhautfüllung (Chorioideaperfusi-

on) in Prozent der maximalen Fluoreszenz am Ende der Angiographie: Die grauen

Säulen stellen die Mittelwerte aus den prozentualen Anteilen der perfundierten

Areale der Aderhaut der verschiedenen Versuchsreihen dar. Die Angiographien er-

folgten mit der fluoreszeinmarkierten Perfusionslösung mit physiologisch rheologi-

schen Eigenschaften: Hämatokrit 44 %, Plasmaviskosität 1,3 mPas, Aggregations-

index < 20 (vgl. Tab. 2.21, S. 45 f.). Die Bereiche der verschiedenen Perfusionsdru-

cke wurden farblich markiert: Im Bereich der suffizienten Perfusion von 200 – 110

mm Hg. lag der Mittelwert im Bereich von 95 %. Im anschließenden relativ schma-

len Übergangsbereich fiel er auf etwa 65 % ab. Der Hypoperfusionsbereich bei 90

mm Hg lag mit einem Absinken dieses Anteils unter 20 %.


4.2 Einfluss der Plasmaviskosität

Neben dem Blutdruck wurden der Einfluss einer erhöhten Viskosität und Ery-

throzytenaggregationstendenz auf die okuläre Perfusion unter Variation des

Gefäßdurchmessers (Zugabe von Papavarin) vergleichend untersucht. Es

war davon auszugehen, dass sich diese rheologischen Parameter unter

Normotension erst bemerkbar machen, sobald diese Größen drastisch ver-

ändert würden. Folglich gewinnen diese erst an Einfluss auf die okuläre Per-

fusion, wenn ohnehin schon schlechte vaskuläre Ausgangsbedingungen vor-

liegen (vergleiche Friedmann, Hämodynamisches Modell54). Um den Einfluss

dieser Parameter auf die Perfusion der Chorioidea zu untersuchen, musste

zunächst in Vorversuchen der Perfusionsdruck soweit reduziert werden, dass

die Durchblutung des Rattenauges gerade noch möglich war. Dadurch sollte

die kritische vaskuläre Situation im pathosphysiologischen Modell der Entste-

hung der trockenen Form der AMD simuliert werden. Daher wurde sowohl

unter Verwendung von Papaverin als auch ohne dessen Zusatz der Perfusi-

onsdruck ausgehend von einem Wert von 100 mm Hg kontinuierlich gesenkt.

Videofluoreszenzangiographisch konnte detektiert werden, ob eine Durchblu-

tung des Auges noch möglich war. Es ergab sich für die Gruppe ohne Papa-

verin ein Druck von 80 mm Hg, für die Papaveringruppe von 40 mm Hg. Bei

diesen Drücken wurden alle weiteren beschriebenen Ergebnisse ermittelt. Zur

Bewertung der Videoangiographien wurde der Vergleich mit physiologischen

Bedingungen herangezogen, bei deren Vorliegen die Chorioidea bei weiten

und engen Gefäßen, eine schnelle homogene Anflutung zeigte. Als charakte-

ristisches Kennzeichen suffizienter Perfusion wurde hier eine deutliche Insel-

struktur im Untersuchungsgebiet der Aderhaut angesehen, der prozentuale

Anteil der homogen perfundierten Chorioidea war nahezu gleich. Das Intensi-

tätsmaximum mit vollständiger Überstrahlung wurde jeweils nach ca. 40 Se-

kunden erreicht. Die Ergebnisse sind nachfolgend zusammengestellt.


Erhöhte Plasmaviskosität

Weite Gefäße

Betrachtet man das Perfusionsmuster, welches unter Verwendung einer Hu-

manerythrozytensuspension mit erhöhter Plasmaviskosität (4,8 m Pas) und

unter Verwendung von Papaverin zur Darstellung kommt, so lassen sich

kaum Einschränkungen der Chorioideadurchblutung im Vergleich zu unve-

ränderten Parametern erkennen (circa 70% Perfusionshomogenität bezogen

auf die Grundfläche der Chorioidea). Die Perfusion setzt, analog zu der unter

physiologische Bedingungen durchgeführten Videoangiographie, beginnend

mit der Füllung der Retinagefäße in der Papillenregion bereits nach circa fünf

Sekunden ein. Nur wenige Sekunden später ist die Chorioidea vollständig

und weitestgehend homogen perfundiert. Vergleichbar zu den Referenzver-

suchen lässt sich eine vollständige Überstrahlung des Augenhintergrundes

bereits nach circa 45 Sekunden detektieren.

Enge Gefäße

Bei erhöhter Plasmaviskosität und bei Vorliegen enger Gefäße zeigte sich

eine deutliche Perfusionsminderungen. Nach erfolgter Bolusgabe fluoreszie-

ren die Retinagefäße nur minimal, ein Fluss findet zu diesem Zeitpunkt noch

nicht statt. Erst nach circa vier Minuten kommt es zu einer langsamen Zu-

nahme der Intensität im Bereich der Papille. Die Füllung der Retinagefäße

erfolgt zögerlich nach fünf Minuten. In den Retinagefäßen kommt es zu Bil-

dung von Aggregaten, die unter dem Mikroskop zu beobachten sind. Bis zu-

letzt ist eine teilweise inkomplette und inhomogene Anflutung der Chorioidea

zu erkennen (circa 18% Homogenität bezogen auf die Fläche der Chorioi-

dea), die in der nachfolgenden Abbildung (s. Abb. 4.4) zur Darstellung

kommt.


Abb. 4.4: Fluoreszeinangiographie des Fundus einer Albinoratte, mit der Perfusi-

onslösung mit erhöhter Plasmaviskosität: Hämatokrit 44 %, Plasmaviskosität 4,8

mPas, Aggregationsindex <20, aber ohne Zusatz von Papaverin (vgl. Tab. 2.21, S.

45 f.), Perfusionsdruck 80 mmHg. Bei normal engen Blutgefäßen erschien im Fun-

dusbild das Fluoreszein sehr dünn und erheblich verzögert. Abb. a: 8 Sekunden

nach Beginn der Infusion mit fluoreszeinhaltiger Perfusionslösung zeigt sich keine

Perfusion der Chorioidea. Nur die Papille und einige Retinagefäße sind schwach mit

Fluoreszein dargestellt. Abb. b: Nach zwei Minuten erscheint eine unregelmäßige

Fluoreszeinfüllung im oberen Fundus von 11 bis 1 Uhr. Die Retinagefäße sind frag-

mentiert und zeigen Aggregate. Nach zwei Minuten ist weiterhin keine Chorioideale

Perfusion erkennbar. In den Retinagefäßen zeigen sich Aggregate. Abb. c: Nach 4

min hat die Fluoreszeinfärbung an Intensität im Bereich der Papille und in den radiä-

ren retinalen Gefäßen zugenommen. Es sind weiterhin keine Zeichen für eine Per-

fusion der Chorioidea zu sehen. Abb. d: Auch im weiteren Verlaufb leibt nur eine

verschwommene Hintergrundfärbung übrig.

c

a b

d


Zusammenstellung der Ergebnisse – Variation der Plasmaviskosität

Betrachtet man die Ergebnisse einer Erythrozytensuspension mit erhöhter

Plasmaviskosität, so zeigt sich bei engen Gefäßlumina ein deutlicher Perfusi-

onsabfall. Die relative Aderhautdurchblutung bzw. der prozentuale Anteil der

Chorioidealen Mikrozirkulation der homogenen Inselstrukturen als charakte-

ristisches Merkmal suffizienter Perfusion, ist bei engem Gefäßdurchmesser

signifikant geringer. Bei weiten Gefäßen (Zugabe von Papaverin) verringert

sich die Chorioideaperfusion mit zunehmender Plasmaviskosität vergleich-

sweise weniger stark.


Abb. 4.5: : Prozentuale Chorioideaperfusion in Abhängigkeit von der Plasmavisko-

sität bei normal engen und mit Papaverin maximal erweiterten Blutgefäßen. Auf der

x-Achse ist die Plasmaviskosität (m Pas) aufgetragen. Ordinate: Aderhautfüllung

(Chorioideaperfusion) in Prozent der maximalen Fluoreszenz am Ende der Angiog-

raphie. Perfusion mit der Perfusionslösung mit erhöhter Plasmaviskosität: Hämatok-

rit 44 %, Plasmaviskosität 4,8 mPas, Aggregationsindex <20 (vgl. Tab. 2.21, S. 45

f.). Der Zusatz von Papaverin betrug 0,1 mmol/l. Der Perfusionsdruck wurde auf 80

mmHg ausgewählt, wenn dem Perfusionsmedium kein Papaverin zugesetzt wurde,

mit Papaverin wurden 40 mmHg eingestellt. n = 4. Betrachtet man die Ergebnisse

einer Perfusion mit Erythrozytensuspension mit erhöhter Plasmaviskosität, so zeigt

sich bei engen Gefäßlumina (durchgezogene Linie) eine wesentlich geringere Fül-

lung mit Fluoreszein, oder gar ihr nahezu vollständiger Ausfall wie in Abb. 4.4.. Der

prozentuale Anteil der chorioidealen Mikrozirkulation, der homogene Läppchens-

trukturen als charakteristisches Merkmal suffizienter Perfusion aufweist, ist bei en-

gem Gefäßdurchmesser signifikant geringer. Bei weiten Gefäßen (gestrichelte Linie)

nach Zugabe von Papaverin verringerte sich die Chorioideaperfusion mit zuneh-

mender Plasmaviskosität nur geringfügig.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6

Cho

roid

eape

rfus

ion

[%]

Plasmaviskosität [mPas]

weite Gefäßeenge Gefäße

mit Papaverin


4.3 Einfluss der Erythrozytenaggregation

Erhöhte Aggregationsneigung

Weite Gefäße

Bei Einsatz einer Perfusionslösung mit erhöhter Erythrozytenaggregations-

neigung zeigte sich bei weiten Gefäßen (mit Papaverin) ein schnelles Einset-

zen der Aderhautdurchblutung nach durchschnittlich 2 – 4 Sekunden. Gleich-

zeitig füllten sich auch die Retinagefäße. Bereits zwei Sekunden später ist die

Chorioidea homogen perfundiert mit deutlicher Läppchenstruktur als charak-

teristisches Merkmal suffizienter Perfusion (circa 71% Perfusionshomogenität

bezogen auf die Grundfläche der Chorioidea). Eine Überstrahlung des Fun-

dus war nach etwa 50 Sekunden festzustellen.

Enge Gefäße

Bei Vorliegen enger Gefäße zeigten sich hingegen deutliche Heterogenitäten

im Perfusionsverhalten der Aderhaut (circa 36% Perfusionshomogenität be-

zogen auf die Grundfläche der Chorioidea). Nach Freigabe der Perfusionslö-

sung war zunächst kein Fluss zu beobachten und die Retinagefäße fluores-

zierten durch die Bolusgabe nur minimal. Erst nach circa einer Minuten setzte

die Perfusion verzögert ein, die Ausbildung von Inselstrukturen waren nur

teilweise und unvollständig zu erkennen (s. Abb. 4.6).

Teilweise kam es offenbar in den Retinagefäßen zur Ausbildung von Aggre-

gaten. Diese kurzfristigen, reversiblen Stasenbildungen lassen die Perfusion

kurzfristig sistieren. Anschließend kam es mit Verzögerung zu einer langsa-

men Zunahme der Intensität, die das Wiedereinsetzen des Flusses darstellt.


Abb. 4.6: Fluoreszeinangiographie des Fundus einer Albinoratte, mit der Perfusi-

onslösung mit erhöhter Erythrozytenaggregation: Hämatokrit 44 %, Plasmaviskosität

1,3 mPas, Aggregationsindex 56, aber ohne Zusatz von Papaverin (vgl. Tab. 2.21,

S. 45 f.), Perfusionsdruck 80 mmHg. Bei normal engen Blutgefäßen erschien auch

hier im Fundusbild das Fluoreszein sehr dünn und erheblich verzögert. Abb. a: t =

4 s nach Freigabe der fluoreszeinhaltigen Perfusionslösung ist noch keine Füllung

des Fundus mit Fluoreszein zu beobachten (Abb. b). Einige retinale Arteriolen er-

scheinen minimal fluoreszierend. Nach 15 s kommt es zu einer Zunahme der Inten-

sität im Bereich der Papille. Von 1 bis 6 Uhr sind die Felder zwischen den retinalen

Arteriolen gefüllt, aber nur in der näheren Umgebung der Papille. In den übrigen

Feldern des Fundus und weiter peripher besteht nur eine geringe Fluoreszeinabla-

gerung, die von ganz dunklen Feldern bei 6, 8, 9, und 11 Uhr unterbrochen wird.

Die retinalen Arteriolen sind unregelmäßig, z.T. fragmentiert gefüllt. (Abb. c). Nach

01:30 min leuchtet der ganze Fundus. Von 6 bis 8 Uhr besteht von der Papille aus-

gehend eine inhomogene Überstrahlung, vermutlich handelt es sich um ein großes

a

c

b

d


präretinales Extravasat. Weiter peripher kann man eine Fluoreszeinfüllung sehen,

bei der es sich auch um Aderhaut handeln kann. Die sichtbaren retinalen Arteriolen

sind noch immer fragmentiert gefüllt.

Zusammenstellung der Ergebnisse – Variation der Aggregationsnei-gung

Betrachtet man die Einzelbildsequenzen der beiden Videoangiographien im

Vergleich, so zeigt sich auch bei erhöhter Erythrozytenaggregationsneigung

bei engem Gefäßdurchmesser eine deutlich verminderte Perfusion. Der pro-

zentuale Anteil der Chorioidealen Mikrozirkulation, der homogene Inselstruk-

turen als charakteristisches Merkmal suffizienter Perfusion aufweist, ist bei

engem Gefäßdurchmesser deutlich geringer. Der Abfall der Aderhautdurch-

blutung ist, verglichen mit den Ergebnissen unter erhöhter Plasmaviskosität,

jedoch etwas geringer. Augenscheinlich machen sich eine Erhöhung der

Erythrozytenaggregationneigung und der Plasmaviskosität (s.o.) erst be-

merkbar, wenn bereits schlechte vaskuläre Ausgangsbedingungen, im Tier-

experiment dargestellt durch den engen Gefäßdurchmesser, vorliegen (vgl.

Friedmann, hämodynamisches Modell).


Abb. 4.7: Prozentuale Chorioideaperfusion in Abhängigkeit von der Erythrozyte-

naggregation bei normal engen und mit Papaverin maximal erweiterten Gefäßen.

Auf der x-Achse ist der Aggregationsindex aufgetragen. Ordinate: Aderhautfüllung

(Chorioideaperfusion) in Prozent der maximalen Fluoreszenz am Ende der Angiog-

raphie. Perfusion mit der Perfusionslösung mit erhöhter Erythrozytenaggregations-

neigung: Hämatokrit 44 %, Plasmaviskosität 1,3 mPas, Aggregationsindex 56 (vgl.

Tab. 2.21, S. 45 f.). Der Zusatz von Papaverin betrug 0,1 mmol/l. Der Perfusions-

druck wurde auf 80 mmHg ausgewählt, wenn dem Perfusionsmedium kein Papave-

rin zugesetzt wurde, mit Papaverin wurden 40 mmHg eingestellt (n = 2). Betrachtet

man die Ergebnisse einer Perfusion mit der Perfusionslösung mit erhöhter Erythro-

zytenaggregationsneigung, so zeigt sich bei engen Gefäßlumina eine stark verzö-

gerte und wesentlich geringere Füllung mit Fluoreszein (durchgezogene Linie). Der

prozentuale Anteil der chorioidealen Mikrozirkulation, der homogene Läppchens-

trukturen als charakteristisches Merkmal suffizienter Perfusion aufweist, ist bei en-

gem Gefäßdurchmesser deutlich kleiner. Bei weiten Gefäßen nach Zugabe von Pa-

paverin (gestrichelte Linie) verringerte sich die Chorioideaperfusion bei erhöhter

Erythrozytenaggregation überhaupt nicht. Augenscheinlich macht sich eine Erhö-

hung der Erythrozytenaggregationneigung erst bemerkbar, wenn bereits schlechte

vaskuläre Ausgangsbedingungen vorliegen, wie im hier durchgeführten Tierexperi-

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10 20 30 40 50 60

Cho

roid

eape

rfus

ion

[%]

Aggregationsindex

weite Gefäße

enge Gefäße

mit Papaverin


ment durch normal enge Blutgefäße und einen deutlich herabgesetzten Perfusions-

druck.

5. Diskussion 81

5. Diskussion

5.1 Deutung der Ergebnisse Die durchgeführten Untersuchungen, für die es in der Literatur keine Vorbil-

der gab, zeigten eine deutliche Verschlechterung der Perfusion bei reduzier-

tem Perfusionsdruck, erhöhter Plasmaviskosität und erhöhter Erythrozyte-

naggregationsneigung insbesondere bei Vorliegen einer pathologischen vas-

kulären Ausgangssituation. Die Auswirkungen der erhöhten Plasmaviskosität

und die gesteigerter Erythrozytenaggregation (als in vitro objektivierbare

rheologische Parameter) unterschieden sich dahingehend, dass es bei einer

Viskositätserhöhung zu einer ganzheitlichen Verlangsamung der Strömung

kam, während bei gesteigerter Aggregationsneigung die Auswirkungen ver-

stärkt lokal begrenzt waren.

Um die von Friedmann in seinem hämodynamischen Modell zur Pathogenese

der AMD aufgestellten Postulate in das etablierte Tiermodell mit einzubezie-

hen55,56, wurden in dieser Arbeit die Fließbedingungen verschlechtert, um den

Einfluss rheologisch relevanter Parameter auf die Chorioideaperfusion als

Netzwerk zu untersuchen.

Bei einem Perfusionsdruck von 100 mm Hg zeigte sich in einem Übergangs-

bereich eine deutliche Abnahme und Heterogenisierung der Perfusion. Ab

einem Perfusionsdruck von 90 mm Hg traten eine ausgeprägte Hypoperfusi-

on der Chorioidea bzw. Perfusionsmerkmale einer gestörten Zirkulation der

Aderhaut auf.

Die Untersuchungen weisen darauf hin, dass in einem kritischen Schwellbe-

reich bereits kleine Veränderungen rheologischer Parameter genügen, um

die Perfusion entweder zu verschlechtern oder auch deutlich zu verbessern.

Diese Ergebnisse stützen die Vorstellung, dass durch rheologisch wirksame

Komponenten gerade unter pathologischen Ausgangssituationen (wie sie ge-

häuft im Alter vorliegen) die Perfusion entscheidend verbessert werden kann.

82 5. Diskussion

Weiterhin konnte mit diesem Modell ein Beitrag zur Beantwortung der Streit-

frage geliefert werden, in wieweit die Rheologie in der Pathogenese der AMD

eine Rolle spielt.

5.1.1 Perfusionsinhomogenitäten Die Auswertung der einzelnen Perfusionsangiographien erfolgte, wie bereits

in der Literatur für andere Stromgebiete beschrieben, mittels Homogenitäts-

analysen des zu untersuchenden Stromgebietes. Hierdurch konnte eine deut-

lich genauere Aussage über den Perfusionsablauf (zeitlich) und -zustand ge-

macht werden, als wenn lediglich die Gesamtperfusion summarisch betrach-

tet und hierbei das Anströmverhalten des applizierten Fluoreszenzfarbstoffs

analysiert worden wäre. In der Tat war erkennbar, dass sich mangelperfun-

dierte Areale im untersuchten Stromgebiet ausgebilden können, obwohl die

Gesamtperfusion noch ausreichend erscheint. So ist aus tierexperimentellen

Studien seit langem bekannt, dass bei einer globalen Verminderung der

Durchblutung in ischämischen Strombahnen auch eine deutliche Heterogeni-

tät der Perfusionsraten festgestellt werden kann57,58. Es konnte gezeigt wer-

den, dass sich, auch wenn die Gesamtperfusion summarisch noch ausreicht,

bereits mangelperfundierte Abschnitte ausgebildet haben können59-61. Die

Gründe hierfür könnten funktionelle Kurzschlussbildungen, die nicht zwang-

släufig anatomisch vorgebildet sind, sowie mikrovaskuläre Okklusionen sein.

Daher ist die Homogenitätsanlyse einer Betrachtung der Gesamtperfusion vor

allem bei nur leicht eingeschränkter Perfusion überlegen, da sich mangelper-

fundierte Areale bereits nachweisen lassen, wenn sie mit Untersuchungsme-

thoden, die lediglich die Gesamtperfusion erfassen, noch nicht diagnostizier-

bar sind. Neben den beschriebenen tierexperimentellen Perfusionsuntersu-

chungen wurde die quantitative Homogenitätsanalyse auch erfolgreich kli-

nisch-diagnostisch eingesetzt für die Gefäßgebiete des Beins62-64, der Pla-

zenta65,66 und der Haut bei Verbrennungen67-69. Mit dem Verfahren der soge-

nannten Perfusographie wird die Perfusion des zu analysierenden Stromge-

5. Diskussion 83

bietes pixelweise anhand der Anströmkinetik des applizierten Fluoreszenz-

farbstoffs quantitativ und untersucherunabhängig analysiert, wobei zunächst

für jeden Pixel und dann für das gesamte zu analysierende Stromgebiet eine

typische, die jeweilige Perfusion beschreibende Kenngröße berechnet wird.

Eine farbkodierte topographische Darstellung bietet dem Untersucher die

Möglichkeit, den jeweiligen Perfusionszustand direkt und ortsaufgelöst zu be-

urteilen. Dieses Verfahren könnte als Weiterentwicklung der konventionellen

Angiographie auch auf das Auge übertragen werden. Erste erfolgverspre-

chende Versuche, aus angiographischem Bildmaterial grundlegende kreis-

laufdiagnostische Größen zu extrahieren, wurden bereits in der Aachener

Augenklinik unternommen70,71.

5.1.2 Variation des Perfusionsdrucks Betrachtet man die in vivo Untersuchungen (Kap. 4.1; Einfluss des Perfusi-

onsdrucks), bei denen der Perfusionsdruck variiert wurde, so zeigt sich ein

erheblicher Unterschied der prozentualen Chorioideaperfusion zwischen ei-

nem pathologisch gesenktem Perfusionsdruck (circa 20% Perfusionshomo-

genität) und einem physiologischen, beim Menschen vorkommendem Druck-

niveau (circa 94% Perfusionshomogenität). Das homogene Perfusionsmuster

der Chorioidea bleibt bei Absenkung des Perfusionsdruckes zunächst relativ

lange bestehen, bis in einem Übergangsbereich plötzlich eine starke Zunah-

me von heterogenen Durchblutungsverhältnissen auftritt. So zeigte sich, dass

bei gesenktem Perfusionsdruck teilweise Sektoren gar nicht mehr angeflutet

sind. Dies kommt in einem stark heterogenen angiographischen Bild zum

Ausdruck. Fasst man die Ergebnisse zusammen, so geht der Bereich mit suf-

fizienter Perfusion über einen relativ schmalen Übergangsbereich in einen

Bereich klarer Hypoperfusion über (Kap. 4.1; Zusammenstellung der Ergeb-

nisse). Die Ursache ist darin zu sehen, dass bei laminarer Blutdurchströmung

der Gefäße der Volumenstrom proportional zum Vordruck ist (Hagen-

Poiseuille). Weiterhin ist die perfusionsdruckabhängige Gefäßweite zu be-

84 5. Diskussion

rücksichtigen. Gerade in diesem Bereich verspricht ein rheologisch wirksamer

Therapieansatz erfolgreich zu sein, da durch eine nur geringe Verbesserung

der Rheologie deutliche Verbesserungen der Chorioideaperfusion zu erwar-

ten sind.

5.1.3 Variation weiterer rheologischer Parameter Bei Variation weiterer rheologisch relevanter Parameter zeigten sich bei Vor-

liegen verengter Gefäßlumina große Unterschiede zwischen der prozentualen

Chorioideaperfusion unter physiologischen, rheologischen Bedingungen (cir-

ca 72% Homogenität bezogen auf die Grundfläche der Chorioidea) und Be-

dingungen mit erhöhter Plasmaviskosität (circa 18% Perfusionshomogenität)

oder verstärkter Erythrozytenaggregationsneigung (circa 36 % Perfusions-

homogenität). Der Anteil der jeweils homogen perfundierten Chorioidea ist im Vergleich zu

physiologischen, rheologischen Bedingungen signifikant geringer (Kap. 4.2).

Diese Ergebnisse zeigen den Einfluss der rheologischen Parameter auf das

mikrovaskuläre System der Aderhaut im Bereich grenzwertigen Perfusion,

hervorgerufen z.B. durch die Drucksenkung bei engen Gefäßquerschnitten.

Bei erhöhter Plasmaviskosität tritt eine Heterogenität der Chorioideaperfusion

ein mit teilweise nur schlecht perfundierten Sektoren. Auch aus anderen tier-

experimentellen Studien ist die Inhomogenität der Perfusion bei global insuffi-

zienter Durchblutung bekannt57,58.

Eine verstärkte Erythrozytenggregationsneigung führt ebenfalls zu einer Ver-

minderung der prozentualen Aderhautperfusion. Diese wirkt sich im Vergleich

zur erhöhten Plasmaviskosität jedoch weniger gravierend aus. Die Perfusi-

onsmuster zeigen einen sehr inhomogenen Fluss, der immer wieder durch

statische Situationen unterbrochen wird. Dieser Befund verdeutlicht den Ein-

fluss der Erythrozytenaggregationsneigung auf die Mikrozirkulation der Cho-

rioidea.

5. Diskussion 85

Ob die Verbesserung der Mikrozirkulation durch Rheophoresebehandlung

eher über Senkung der Plasmaviskosität oder über Verminderung der Eryth-

rozytenaggregationsneigung zustande kommt, ist nicht geklärt. Die Tendenz

weist allerdings eher in Richtung einer stärkeren Wirkung der Plasmaviskosi-

tät.

Bei Einsatz von Papaverin zur Einstellung eines erweiterten Gefäßquerschnit-

tes (Kap. 4.2; Einfluss rheologisch relevanter Parameter) zeigte sich auch bei

erhöhter Plasmaviskosität (circa 70% Perfusionshomogenität) und bei ver-

stärkter Erythrozytenaggregationsneigung (circa 71% Perfusionshomogenität)

eine wesentliche Verbesserung der Aderhautperfusion. Die Ursache ist darin

zu sehen, dass bei laminarer Blutdurchströmung der Gefäße der Volumen-

strom potenziell mit dem Gefäßdurchmesser zunimmt. Bei einer auch nur ge-

ringen Erweiterung des Gefäßdurchmessers durch Papaverin wird ein deut-

lich höherer Durchstrom in den Gefäßen erzeugt.

So gilt für laminaren Strömungen in Gefäßen (Hagen-Poiseuille): v ~ d4.

Dies kann durch Betrachtung der Perfusionsmuster belegt werden. Die Cho-

rioideagefäße wurden in allen Versuchen sehr schnell (2–6s) angeflutet und

es kam zur zügigen Überstrahlung des Fundus.

5.2 Klinischer Bezug Aus den Untersuchungsergebnissen lässt sich folgern, dass pathologische

vaskuläre Situationen wie erhöhte Erythrozytenaggregationsneigung und er-

höhte Plasmaviskosität besonders in Kombination mit anderen Faktoren, in-

sbesondere bei engen Gefäßdurchmessen oder bei hypotensiven Perfusi-

onsbedingungen zu einer reduzierten Perfusion führen. Damit wird die Vor-

stellung, dass die rheologische Therapie gerade bei Vorliegen einer patholo-

gischen vaskulären Ausgangssituation die Fließfähigkeit stark verbessern

kann, untermauert.

Hiermit wird also ein experimenteller Beleg der in klinischen Studien nachge-

wiesenen Wirksamkeit der Rheophoresebehandlung12,13,72,73 geliefert. So

•

86 5. Diskussion

scheint es plausibel zu sein, dass durch das Entfernen von aggregationsför-

dernden und viskositätssteigernden Proteinen wie beispielsweise α2-

Makroglobulin und Fibrinogen eine verbesserte Chorioideaperfusion in den

verengten Gefäßen erzielt wird. Dadurch könnte die Clearance von Lipopro-

teinen und anderen Sekretionsprodukten des RPE gesteigert werden, was

letztendlich zu einer Erholung der retinalen Funktion führt.

In einem nächsten Schritt sollte weiterhin untersucht werden, ob die Therapie

auch wirklich die entscheidenden rheologischen Komponenten wie Plasma-

viskosität und Erythrozytenaggregation mit einschließt und welche der thera-

peutisch veränderten Parameter letztlich den entscheidenden Beitrag zum

Therapieerfolg leistet. Die Grundidee der Rheophorese (Verhinderung einer

Homogenitätsstörung) kann hierbei durch einfache in vitro–Daten bzw. sin-

nesphysiologische Daten in Teilen mitbestätigt und/oder verworfen werden.

Es spricht jedoch vieles dafür, dass das Therapieziel auch mit alternativen

Verfahren wie der Hämodilution erreichbar ist, die erheblich weniger Kosten

verursachen. Diesem gleichsam metawissenschaftlichen Ziel müssen innova-

tive biometrische Verfahren gewidmet werden, die gleichfalls schon im An-

satz verfügbar sind. Deren Darstellung würde über den Rahmen dieses For-

schungsvorhabens hinausgehen, soll jedoch im Sinne eines Ausblicks nicht

unerwähnt bleiben. Vor dem Hintergrund dieser künftig einsetzbaren innova-

tiven biometrischen Strategien wird die Absicht verständlich, apheretische

Therapien zu Beginn klinischer Symptomatik durch eine Dilutionstherapie zu

optimieren.

Weiterhin werden bei der rheologischen Behandlung mehrere Fließeigen-

schaften des Blutes (wie Plasmaviskosität, Perfusionsdruck oder Erythrozy-

tenaggregation) gleichzeitig verändert. Inwieweit sich die einzelnen rheologi-

schen Parameter durch Interaktionen beeinflussen und ob sie sich gegensei-

tig durch additive oder gar synergistische Wirkung verstärken, ist hierbei noch

weiterführend zu untersuchen. Diese Problematik ist wegen ihrer in alternden

Populationen zunehmenden Inzidenz und wegen der starken Einschränkung

5. Diskussion 87

der Lebensqualität durch AMD von hoher klinischer Relevanz. Das Ziel, die

Therapie auf die wesentlichen Komponenten zu konzentrieren, wäre weiter-

hin auf Grund der hohen Kosten von nur palliativ wirksamen Verfahren von

erheblicher sozialmedizinischer und ökonomischer Bedeutung.

5.3 Problematik der Übertragbarkeit Die Ergebnisse haben auch positive Relevanz bezüglich der immunologi-

schen und inflammatorischen pathogenetischen Aspekte der AMD. So kann

in den pathologisch verengten Gefäßen der Aderhaut die gestörte Perfusion

als Promoter für Entzündungs- und Immunprozesse dienen74. Gerade hier

haben die Versuche den Einfluss der rheologischen Parameter Plasmavisko-

sität und Erythrozytenaggregationsneigung auf die Mikrozirkulation gezeigt.

Es könnte also durch die Rheophorese zu einer Durchblutungssteigerung in

der Chorioidea und damit zu einer Verbesserung der Inflammationssituation

kommen. Ähnliche Wirkung wird durch die monatliche intravitreale Injektion

des Antikörpers Ranibizumab (Lucentis) oder alternativ des preisgünstigeren

„off-label“ Antikörper Bevacizumab (Avastin) erreicht. Durch die Injektion des

Krebsmedikamentes kann das Fortschreiten der Neovaskularisierung bei der

altersabhängigen Makuladegeneration verzögert und vielfach auch sogar die

Sehstärke verbessert werden75. Die Rheophorese würde hierbei eine kosten-

günstigere Therapieoption darstellen als die Antikörpertherapie, die einen von

vielen Ärzten als prohibitiv empfundenen Preis von 1.950 US-Dollar pro Injek-

tion verursacht.

Für die diabetische Retinopathie könnte unter Berücksichtigung dieser Er-

gebnisse mit der Rheophorese ebenfalls eine Therapieoption gegeben sein,

was durch klinische Erfolge auch bestätigt ist76,77. Die diabetische Retinopa-

thie zeigt eine der AMD ähnliche Situation hinsichtlich der Chorioideaperfusi-

on. Hier ist ebenso eine verminderte Durchblutung der Aderhaut beobachtet

worden78. Diese Perfusionseinschränkungen sind nicht nur bei Patienten mit

88 5. Diskussion

einer manifesten diabetischen Retinopathie bestätigt, sondern auch bei Dia-

betikern ohne bisherige Beteiligung des Auges zu erkennen79,80. Bei der Un-

tersuchung der Chorioidea von Ratten mit medikamentös induziertem Diabe-

tes mellitus konnten Gefäßveränderungen, die mit einer Verminderung des

Querschnittes vereinbar sind, diagnostiziert werden81. Es ergeben sich also

Vorraussetzungen, die im Rahmen dieser Pilotversuche gut geeignet für das

Ansprechen einer Rheophoresetherapie zu sein scheinen. Um die Wirksam-

keit weiter klinisch überprüfen zu können, ist es also durchaus sinnvoll, ran-

domisierte Studien zu etablieren.

Dass pathologisch verengte Gefäße eine besondere Vulnerabilität gegenüber

verschlechterten Fließeigenschaften des Blutes haben, lässt sich auch auf

weitere Organsysteme übertragen. So konnte in einem Pilotprojekt gezeigt

werden, dass die Rheophoresetherapie einen günstigen Einfluss auf den

Krankheitsverlauf peripherer, arterieller Verschlusskrankheit (pAVK)82 und auf

das diabetische Fußsyndrom83 hat. Weiterhin hatte die Fibrinogen/LDL-

Apharese und die Rheophorese in klinischen Studien einen positiven Effekt

auf den idiopathischen Hörsturz84,85. Auch hier wird der Einfluss verbesserter

Fließeigenschaften des Blutes auf verengte Gefäße in diesem Fall hervorge-

rufen durch endotheliale Dysfunktion deutlich.

Es konnte in den Pilotmessungen ebenfalls veranschaulicht werden, dass bei

weiten Gefäßquerschnitten schlechte rheologische Bedingungen keinen we-

sentlichen Einfluss auf die Perfusion der Chorioidea haben. Dieser Befund

stützt Überlegungen, wonach vasodilatierende Pharmaka in der Behandlung

der nicht-exsudativen Form der AMD therapeutischen Nutzen zeigen sollten.

Mit Sildenafil86 und Niacin87 konnte aber kein Effekt auf die Aderhautzirkulati-

on erzielt werden. Eine Ursache der mangelnden Wirksamkeit könnte der

nicht-hierarchische Aufbau des Gefäßsystems der Aderhaut sein. Wie bereits

1983 von Hunold beschrieben, handelt es sich vielmehr um ein schwammar-

tiges Maschenwerk aus Kapillaren88, vergleichbar mit der hepatischen Mikro-

zirkulation oder der Plazentazottendurchblutung. In diesen besonderen Sys-

5. Diskussion 89

temen kann die Wirkung von gefäßerweiternden Substanzen verändert sein

und dadurch die verbesserte Chorioideaperfusion ausbleiben.

Bei allen Schlussfolgerungen ist zu beachten, dass Ergebnisse, die durch ein

Modell des Rattenauges gewonnen worden sind, auf humane Pathologien

übertragen wurden. Bei den erzielten Erkenntnissen spielt die Chorioidea ei-

ne große Rolle. Vergleichend anatomisch zeigen sich zwar Unterschiede zwi-

schen der menschlichen Aderhaut und der RattenChorioidea, aber es ist

durchaus möglich, die im Tiermodell gewonnenen Resultate auf humane pa-

thologische Konzepte zu übertragen89. So konnte mittlerweile mit Hilfe mo-

derner quantitativer Video-Fluoreszenz-Angiographien gezeigt werden, dass

bei Rheophoresepatienten im Therapieverlauf Perfusions- und Visusverbes-

serung hochsignifikant miteinander korrelieren. Durch den Effekt der Rheo-

phorese kann die Gesamtperfusion der Chorioidea teilweise drastisch gestei-

gert werden, wodurch auch die submakuläre Region bei vielen Patienten

wieder verstärkt perfundiert wird. Dabei gilt das gesagte sowohl für „Non-

Responder“, die zwar den Gesamtbenefit, allerdings nicht in der Region der

Makula, aufweisen und dementsprechend keinen therapeutischen Gewinn

aufweisen, als auch für „Responder“, die sowohl eine entscheidende Perfusi-

ons- als auch Visusverbesserung erfahren90.

6. Zusammenfassung 91

6. Zusammenfassung

Die altersabhängige Makuladegeneration (AMD) ist die am häufigsten zur

Blindheit führende Erkrankung in der westlichen Welt im Sinne des Gesetzes.

Therapieoptionen, vor allem der nicht-exsudativen, trockenen Form der AMD,

sind nur sehr begrenzt gegeben. Eine Vielzahl aktueller Studien deuten auf

eine eingeschränkte Chorioideadurchblutung, hervorgerufen vor allem durch

arteriosklerotische Gefäßveränderungen, als Ursache der AMD hin. Im Rah-

men klinischer Studien konnte die Wirksamkeit der Rheophorese im Sinne

einer Visusverbesserung gezeigt werden. Durch den Effekt der Rheophorese

kann eine Abnahme der Plasmaviskosität und der Erythrozytenaggregations-

neigung erreicht werden, was zu einer Verbesserung der Fließeigenschaften

des Blutes und dadurch zu einer besseren Blutversorgung der Gefäßhäute

des Auges führt.

Ziel dieser Arbeit war es, ein Tiermodell zur Untersuchung der hämodynami-

schen und mikrozirkulatorischen Eigenschaften der Chorioidea und der Netz-

hautgefäße an einem der Standard-Labortiere zu etablieren. Die Entwicklung

dieses Modells war erforderlich, um die Pathogenese und die therapeuti-

schen Möglichkeiten der altersabhängigen Makuladegeneration (AMD) zu

verstehen. Hierzu wurde am anatomisch intakten Rattenauge die selektive

okuläre Perfusion über einen Mikrokatheter mit Erythrozytensuspensionen

definierter rheologischer Eigenschaften durchgeführt und mittels Fluores-

zenzangiographie intravitalmikroskopisch die Perfusionsabläufe dargestellt.

Die quantitative Bewertung der Chorioidealen Mikrozirkulation für verschie-

dene Durchblutungssituation bei verschiedenen Fließbedingungen (Perfusi-

onsdruck und rheologische Parameter) erfolgte durch Ermittlung des prozen-

tualen Anteils der homogen perfundierten Chorioidea. Zusätzlich konnte

durch Zudosierung von Papaverin der Einfluß einer Gefäßerweiterung ermit-

telt werden.

92 6. Zusammenfassung

Am Tiermodell zeigten sich unter Variation physiologischer Kenngrößen wie

Plasmaviskosität (Zugabe von hochmolekularen Dextranen), Aggregations-

tendenz der Erythrozyten (Zusatz von Ficoll) sowie unter Absenkung des

Druckes unterhalb des Bereiches, in welchen die Perfusion der Chorioidea

noch physiologisch war, Perfusionsmerkmale einer gestörten Zirkulation der

Aderhaut.

Derartig signifikante Perfusionsminderungen traten bei erhöhter Plasmavis-

kosität und bei verstärkter Aggregationsneigung der Erythrozyten insbeson-

dere beim Vorliegen enger Gefäße (entsprechend schlechter vaskulären

Ausgangsbedingungen) auf. Die Auswirkungen der erhöhten Plasmaviskosi-

tät schienen hierbei tendenziell stärker zu sein als der Einfluss der gesteiger-

ten Aggregationsneigung. Ebenfalls kam es zur drastischen Abnahme der

Chorioidealen Perfusion bei Absenkung des Perfusionsdruckes auf 100 mm

Hg. In einem Übergangsbereich zwischen 110 und 90 mm Hg trat eine deutli-

che Heterogenisierung der Perfusion und unterhalb eines Perfusionsdrucks

von 90 mm Hg eine ausgeprägte Hypoperfusion der Chorioidea ein. Diese

Ergebnisse stützen die Vorstellung, dass durch die rheologische Komponente

der Rheophorese gerade unter pathologischen Ausgangssituationen (wie sie

gehäuft im Alter vorliegen) die Fließfähigkeit und in Folge die Perfusion ent-

scheidend verbessert werden kann. Mittels des etablierten Modells konnte ein

Zusammenhang zwischen verschlechterten rheologischer Bedingungen, en-

ger Gefäßlumina und unzureichenden Perfusionsverhältnissen ermittelt wer-

den. Da diese Problematik bei Patienten mit nicht-exsudativer AMD vorliegt,

kann hier die Rheophorese als sinnvolle Behandlung betrachtet werden. So

kann durch den Effekt der Rheophorese die Gesamtperfusion der Chorioidea

teilweise drastisch gesteigert werden. Dabei gilt das Gesagte sowohl für

„Non-Responder“, die zwar den Gesamtbenefit, allerdings nicht in der Region

der Makula, aufweisen und dementsprechend keinen therapeutischen Ge-

winn aufweisen, als auch für „Responder“, die sowohl eine entscheidende

Perfusions- als auch Visusverbesserung erfahren.

6. Zusammenfassung 93

Auch unter Berücksichtigung aktueller pathogenetischer Konzepte zur AMD,

die vor allem inflammatorische und immunologische Gesichtspunkte in den

Mittelpunkt stellen, haben die Ergebnisse Relevanz. So kann eine gestörte

Perfusion in pathologisch verengten Gefäßen als Promoter für Entzündungs-

reaktionen dienen.

Weiterhin ist der Einfluss der Rheologie bei Gefäßverengungen auch bei an-

deren Erkrankungen wie z.B. der diabetischen Retinopathie von Bedeutung.

Hier sind ebenfalls Perfusionsverminderungen zu beobachten, so dass mit

Hilfe der Rheophorese auch hier eine Therapieoption gegeben sein könnte.

Zuletzt sind erste Erkenntnisse eines erfolgversprechenden rheologischen

Therapieansatzes bei Diabetes Typ 2 Patienten veröffentlicht worden91,92,

welche bereits in Studien durch eine Visusverbesserung Behandlungserfolge

zeigten76.

7. Anhang 95

7. Anhang

7.1 Hämatokritsenkung

Schrittweise wurden in sechs Zyklen jeweils 2,5 ml der heparinisierten 3%-

Albuminlösung infundiert und anschließend die gleiche Menge Blut entzogen,

so dass ausgehend von einem Blutvolumen von 6 ml/100 g Körpergewicht51

und einem Tiergewicht von 270 – 300 g am Ende des Hämodilutionsvorgangs

das insgesamt ausgetauschte Volumen dem gesamten Blutvolumen des Ver-

suchstiers entsprach und dadurch der Hämatokritgehalt auf 20 % gesenkt

wurde.

Abb. 7.1: Darstellung der isovolämische Hämodilution bei Albinoratten. y-Achse:

Hämatokrit, x-Achse: Dilutionszyklen mit schrittweisem Austausch - jeweils 2,5 ml -

des gesamten Blutvolumens gegen heparinisierten 3%-Albuminlösung. Am Ende

des Hämodilutionsvorganges entsprach das insgesamt ausgetauschte Volumen

dem Blutvolumen des Versuchstiers wodurch der Hämatokrit ausgehend vom Aus-

gangswert von 48 % auf 20 % gesenkt wurde.

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

Start 1 2 3 4 5 6

Häm

atok

ritan

teil

Zyklen

96 7. Anhang

7.2 Höhe des Niveaugefäßes

Das aus einem zuleitenden Standardinfusionsschlauch (Länge 1,80m,

Durchmesser: 60 mm) und einem mit der Humanerythrozytensuspension be-

füllten Niveaugefäß bestehende System musste in entsprechender Höhe po-

sitioniert werden, um die Perfusionslösung mit reproduzierbar gewähltem,

hydrostatischen Druck einströmen zu lassen. Aus diesem Grunde wurde die

rechnerische Umwandlung des Perfusionsdruckes in cm Wassersäule not-

wendig. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass sich die Dichte von Blut

und Wasser unterscheidet, wurde die Umwandlung in cm Blutsäule notwen-

dig.

Perfusionsdruck 1 mm Hg = 1,33322 m bar = 0,133322 kPa

= 1,3560 cm Wassersäule; da

ρBlut = 1,055 g/cm3 ergibt sich hieraus ≅ 1,2853 cm Blutsäule.

7. Anhang 97

mm Hg kPa Wassersäule

[cm] Blutsäule

[cm]

10 1,3 13,6 12,9 20 2,7 27,1 25,7 30 4,0 40,7 38,6 40 5,3 54,2 51,4 50 6,7 67,8 64,3 60 8,0 81,4 77,1 70 9,3 94,9 90,0 80 10,7 108,5 102,8 90 12,0 122,0 115,7 100 13,3 135,6 128,5 110 14,7 149,2 141,4 120 16,0 162,7 154,2 130 17,3 176,3 167,1 140 18,7 189,8 179,9 150 20,0 203,4 192,8 160 21,3 217,0 205,6

Abb. 7.2: Umrechnung der Drücke. Das aus einem zuleitenden Standardinfusions-

schlauch und einem mit der Humanerythrozytensuspension befüllten Niveaugefäß

bestehende System musste in entsprechender Höhe positioniert werden, um die

Perfusionslösung mit reproduzierbar gewähltem, hydrostatischen Druck einströmen

zu lassen. Aus diesem Grunde wurde die rechnerische Umwandlung des Perfusi-

onsdruckes in cm Wassersäule notwendig.

98 7. Anhang

7.3 Druckmonitoring während der Hämodilution

Nachfolgend ist anhand zweier Beispiele das Druckmonitoring bei der Durch-

führung der Hämodilution dargestellt. Die angegebenen Werte beziehen sich

auf den diastolischen Blutdruck des Versuchstieres.

Der Volumenersatz wurde mit einer 3% Albumin-PBS-Lösung (pH 7,4)

durchgeführt. Der kolloidosmotische Druck der verwendeten Dilutionslösung

entsprach dem des Plasmas, wodurch es gelang, das Intravasalvolumen rela-

tiv konstant zu halten. Die Kreislaufbelastung des Versuchstieres war ent-

sprechend dem relativ konstant gehaltenen Blutdruck nur gering.

Beim schrittweisen isovolämischen Austausch des Vollblutes des Versuchs-

tieres gegen PBS-Puffer ohne Albuminzusatz (NaCl-/Ringerlösung) hingegen

wäre es zu einem erheblichen Volumenabstrom mit einem daraus resultie-

renden Blutdruckabfall unter die für den Erhalt einer ausreichenden Mikrozir-

kulation erforderlichen Grenze von 60 mm Hg (diastolisch) gekommen.

7. Anhang 99

Abb. 7.3: Beim schrittweisen isovolämischen Austausch des Vollblutes des Ver-

suchstieres gegen NaCl-/Ringerlösung oder PBS-Puffer ohne Albuminzusatz kam

es durch den Volumenabstrom nach dem dritten Hämodilutionszyklus zu einem ra-

piden Blutdruckabfall auf 30 mm Hg. So musste bei Werten unter 60 mm Hg davon

ausgegangen werden, dass eine Schädigung der Mikrozirkulation möglich war. Un-

ter Verwendung der 3%igen Albuminlösung war es möglich, unter kreislaufstabilen

Bedingungen alle 6 Hämodilutionszyklen vollständig durchzuführen. Der kolloidos-

motische Druck der verwendeten Dilutionslösung entsprach dem des Plasmas, wo-

durch es gelang, das Intravasalvolumen relativ konstant zu halten.

Dilutionszyklus a 2,7 - 3 ml

RR bei Dilution mit NaCl-/Ringer-Lösung

RR bei Dilution mit Albumin-Lösung (3 %)

Hämatokrit (%)

Start 48

1 60 95 41

2 38 105 35

3 29 bis Abbruch 63 30

4 66 26

5 60 22

6 62 bis 74 19

100 7. Anhang

7.4 Angiographien

7.4.1 Hypertension

Abb. 7.4: Angiographiesequenz über den ganzen zeitlichen Ablauf des Referenz-

versuchs zur Erzielung einer sicher suffizienten Perfusion unter hypertensiven (200

mm Hg) Perfusionsbedingungen (physiologischen Hämatokritgehalt (44%), Viskosi-

tät 1,3 mPa s, Aggregationsindex < 20). Die zugehörige Angiographiesequenz be-

ginnt mit dem Leerbild zum Zeitpunkt des Versuchsbeginns (s. Kap. 4., Abb. 4.1;

Pilotmessungen – Untersuchung der Einflussfaktoren auf die Perfusion).

7. Anhang 101

7.4.2 Hypotension

Abb. 7.5: Angiographiesequenz über den ganzen zeitlichen Ablauf bei dem Expe-

riment im Hypoperfusionsbereich (physiologischen Hämatokritgehalt (44%), Viskosi-

tät 1,3 mPa s, Aggregationsindex < 20). Bei Absenkung des Perfusionsdrucks auf

90 mm Hg ist die Durchblutung erheblich eingeschränkt. Es zeigt sich sehr deutlich

die Reduktion auf eine nur noch rudimentäre Restperfusion (siehe Kap. 4.1, Abb.

4.2; Einfluss des Perfusionsdruckes)

102 7. Anhang

7.4.3 Erhöhte Plasmaviskosität

Abb. 7.6: Ganzer zeitlicher Ablauf einer Fluoreszeinangiographie bei engem Ge-

fäßdurchmesser und mit der fluoreszeinmarkierten Perfusionslösung miterhöhter

Plasmaviskosität auf 4,8 m Pas (physiologischen Hämatokritgehalt (44%), Aggrega-

tionsindex < 20, Perfusionsdruck 80 mm Hg) bei engem Gefäßdurchmesser (s. Kap.

4.2, Abb. 4.4; Einfluss der Plasmaviskosität).

7. Anhang 103

7.4.4 Erhöhte Aggregationsneigung

Abb. 7.7: Ganzer zeitlicher Ablauf einer Fluoreszeinangiographie mit der fluores-

zeinmarkierten Perfusionslösung bei engem Gefäßdurchmesser sowie erhöhter

Aggregationsneigung (Aggregationsindex 56) der Erythrozyten (physiologischen

Hämatokritgehalt (44%), Viskosität 1,3 mPa s, Perfusionsdruck: 80 mm Hg). Nach

Freigabe der Perfusionslösung ist noch kein Fluss zu beobachten (s. Kap. 4.3, Abb.

4.6; Einfluss der Erythrozytenaggregationsneigung).

8. Literatur 105

8. Literatur

Reference List

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112

Danksagung

Herrn Professor Dr. med. Holger Schmid-Schönbein danke ich, auch im

Namen der Kollegen meiner Arbeitsgruppe, für seine Betreuung als Doktorva-

ter. Insbesondere seine Anregungen haben dazu beigetragen, dass ein

komplexe wissenschaftliche Fragestellung stark vereinfach dargestellt wer-

den konnte. Durch seine beständige Anerkennung und große wissenschaftli-

che Erfahrung legte er den Grundstein zu einer erfolgreichen Arbeit.

Herrn Dr. med. Thomas Kirschkamp, der mich für das Thema dieser Arbeit

begeisterte, danke ich für seine intensive und kollegiale Betreuung. Jederzeit

erreichbar konnte er in schwierigen Phasen des Projektes die Richtung vor-

geben und stand stets hilfsbereit zur Verfügung.

Herrn Professor Dr. med. Martin Reim danke ich für die Übernahme des

Korreferats und seine stets fördernde wissenschaftliche Beratung und Beglei-

tung.

Herrn Dr. rer. nat. Cees Haest, Mitarbeiter unserer Forschungsgruppe, dan-

ke ich für seine konstruktiven und pragmatischen, wissenschaftlichen Rat-

schläge.

Frau Degenhardt danke ich für ihre Hilfe bei praktisch, experimentellen Fra-

gen.

Meinem Bruder Stephan Bueb und meinem Verlobten Thomas Freuden-berg danke ich für ihre bereitwillige Unterstützung bei computertechnischen

Fragen und bei der Formatierung dieser Arbeit.

Schließlich möchte ich allen danken, die durch ihre Unterstützung zum Gelin-

gen dieser Arbeit beitrugen.

113

Erklärung zur Datenaufbewahrung

Hiermit erkläre ich, dass die dieser Dissertation zu Grunde liegenden Origi-

naldaten bei mir, Christina Bueb, Mitterweg 21, 83233 Bernau a. Chiemsee,

hinterlegt sind.

114

Lebenslauf

Christina Bueb

geboren am 10.02.1981

in Dormagen

ledig

Ärztliche Tätigkeit / Weiterbildung

Seit 06/2008 Assistenzärztin in der Abteilung Chirurgie der TRIAMED

Kreisklinik Prien am Chiemsee

Chefarzt: Prof. Dr. med. Josef Stadler

06/2007 – 05/2008 Assistenzärztin in den Abteilungen für Gelenkersatz-

chirurgie und Neurochirurgie der ENDO-Klinik Hamburg

Ärztlicher Direktor: Dr. med. Thorsten Gehrke

09/2007 Fortbildung Osteoporose, ENDO-Klinik Hamburg

10/2007 Strahlenschutz Grund- und Spezialkurs Computertomog-

raphie und Interventionsradiologie, Ärztekammer Ham-

burg;

angestrebt: Fachkunde Strahlenschutz

115

Studium

18.12.2006 Approbation als Ärztin

10/2004 - 05/2007 Dissertation am Institut für Physiologie,

Universitätsklinikum Aachen,

Prof. Dr. med. H. Schmid-Schönbein:

Untersuchung der Chorioideaperfusion in Abhängigkeit

von verschiedenen Fließbedingungen - Etablierung eines

Tiermodells und Pilotmessungen

20.11.2006 Dritter Abschnitt der Ärztlichen Prüfung

10/2005 Zweiter Abschnitt der Ärztlichen Prüfung

08/2003 Erster Abschnitt der Ärztlichen Prüfung

09/2002 Ärztliche Vorprüfung

10/2000 – 2006 Studium der Medizin an der Rheinisch-Westfälischen

Technischen Hochschule Aachen

Praktische Erfahrung (Praktisches Jahr)

10/2005 Beginn des Praktischen Jahres

1. Tertial: Klinik für Innere Medizin im

Knappschaftskrankenhaus Bardenberg, Würselen

Leiter: Prof. Dr. med. rer. nat. Norbert Busch

116

2. Tertial: Klinik für Ohren-, Nasen-, Hals- und

Gesichtschirurgie am Universitätsspital Zürich, Schweiz

Leiter: Prof. Dr. med. P. Ott

3. Tertial: Klinik für Viszeral-, Gefäß- und Thoraxchirurgie/

Klinik für Unfallchirurgie im Knappschaftskrankenhaus

Bardenberg, Würselen

Leiter: Priv.-Doz. Dr. med. Ingo M. Krüger / Dr. med.

Hartmut Engelbrecht

Praktische Erfahrung (Famulatur)

02/2005 – 03/2005 Famulatur in der Abteilung für Unfall- und Wiederherstel-

lungschirurgie in der Berufsgenossenschaftlichen Unfall-

klinik Murnau

Leiter: Dr. med. M. Militz

02/2004 - 04/2004 Famulatur in der Abteilung für Allgemeine Chirurgie im

Krankenhaus Schlanders, Italien

Leiter: Dr. Alberto Gottardi

08/2004 - 09/2004 Praxisfamulatur in der Gemeinschaftspraxis für

Allgemeinmedizin und Innere Medizin in Aachen

Dr. med. R. Kluge, Karl-W. Brandt, Angelika Sailer

02/2003 - 03/2003 Famulatur in der Neurochirurgischen Klinik und Poliklinik

am Universitätsklinikum Großhadern, München

Direktor: Prof. Dr. med. Jörg-Christian Tonn

117

Schulausbildung

09/1991 – 05/2002 Allgemeine Hochschulreife

Norbert-Gymnasium Knechtsteden, Dormagen

07/1997 - 01/1998 halbjähriger Schüleraustausch:

Yankton High School, South Dacota, USA

09/1987 - 07/1991 Städt. kath. Grundschule, Tannenbusch-Schule,

Dormagen

Weitere Tätigkeiten

03/2003 - 05/2007 Zur Finanzierung des Studiums Tätigkeit als Indoor Cyc-

ling Instruktor mit Leitung von Kursgruppen im Fitness-

studio (Team World of Fitness), sowie beim Hochschul-

sport der RWTH Aachen

Sportliche Aktivitäten/Interessen

Freizeitsport Badminton, Tennis, Alpinski

Wettkampfsport Triathlon, Marathon

Kunst

Weitere Kenntnisse

Fremdsprachen Englisch, fließend in Wort und Schrift

EDV Word, Excel, PowerPoint

untersuchung der chorioideaperfusion in abhängigkeit von...

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