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Geschichte der Herzchirurgie

Fortschritte Schlag auf Schlag

Mit knapp 200.000 Eingriffen pro Jahr gehört die Herzchirurgie zu einer der wichtigsten ­Fachrichtungen in Deutschland. Doch der Weg war steinig, und die Pioniere mussten etliche Rückschläge hinnehmen. Ihre ­Erfolge verdanken sie nicht nur neuen Techniken, sondern auch Fortschritten in der Pharmazie.
Michael van den Heuvel
15.02.2019
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In der Antike sahen Gelehrte im Puls den Ursprung vieler Krankheiten. ­Systole und Diastole waren bereits ein ­Begriff. Ihr grundlegendes Verständnis ging im Mittelalter verloren. Plötzlich rankten sich um das Herz zahlreiche Mythen. Um den vermeintlichen Sitz ihrer Seele zu retten, bestanden hochgestellte Persönlichkeiten auf eine separate Bestattung ihres Organs. Davon zeugen noch heute zahlreiche Herzurnen der österreichischen Habsburger. Ab dem 18. Jahrhundert entwickelte sich die Kardiologie unter wissenschaftlichem Blickwinkel rasant weiter.

Alles begann mit neuen Messverfahren, um zu verstehen, wer krank und wer gesund ist. Dem britischen Naturforscher Stephen Hales (1677–1761) gelang es erstmals, Blutdruckwerte zu bestimmen. Er führte Kanülen in die Halsschlagader von Pferden ein. Zur Messung verwendete Hales bereits ein Quecksilbermanometer. Der Begriff »Millimeter Quecksilbersäule« (mmHg) für Blutdruckwerte zeugt bis heute davon. Scipione Riva-Rocci (1863–1937) entwickelte schließlich eine Manschette als Bestandteil von Blutdruckmessgeräten. Lassen Ärzte die Luft langsam ab, entspricht der Druck beim ersten ertasteten Puls dem systolischen Blutdruck. Sie verwenden »RR« (Riva-Rocci) immer noch als Kürzel für Blutdruckmessungen. Und auf René Laënnec (1781–1826) geht eine primitive Form des Stethoskops zurück. Das Abhören von Herzgeräuschen liefert seither ohne großen Aufwand erste Hinweise auf Krankheiten und später auf notwendige ­Eingriffe oder Pharmakotherapien.

Eingriffe am Herzbeutel

Das Jahr 1896 gilt als Geburtsstunde der Herzchirurgie. Ludwig Rehn (1849–1930) aus Frankfurt am Main behandelt einen 22-jährigen Gärtner mit Stichverletzung der Brust. Alle damals üblichen Versuche, dazu gehörten Campher-­Injektionen oder Eispackungen, schlugen fehl. Der Zustand seines Patienten verschlechterte sich rapide. Deshalb eröffnete Rehn den Herzbeutel (das ­Perikard). Er fand eine 1,5 cm große Wunde im rechten Ventrikel und verschloss diese mit mehreren Nähten. Postoperativ entzündete sich die  Wunde, der Patient entwickelte hohes Fieber, doch er überlebte.

Bald darauf behandelten sowohl Rehn als auch Ferdinand Sauerbruch (1875–1951) Patienten mit einem »Panzerherz«. Durch chronische Entzündungen verdickt sich das Perikard. Der Körper lagert vermehrt Bindegewebe und Kalk ein. Schließlich gleitet das Herz nicht mehr problemlos im Inneren des Beutels. Im Zuge von Perikardektomien entfernten sie Teile des Herzbeutels. Fehler am Herzen selbst konnten sie aber nicht beheben.

Künstliche Pumpe

Das war mehr als 50 Jahre später aufgrund von John Gibbons (1903–1973) Ideen möglich. Nach langer Vorarbeit und nach etlichen Rückschlägen stellte der amerikanische Chirurg im Jahr 1953 die erste Herz-Lungen-Maschine vor. Sie übernahm die Pumpfunktion des Herzens, die Sauerstoffanreicherung des Blutes und die Entfernung von Kohlendioxid. Dabei kam auch Heparin zum Einsatz. Jay McLean (1890–1957), ein amerikanischer Arzt, entdeckte das Antikoagulans im Jahr 1916. Gibbons selbst demonstrierte die Leistungsfähigkeit seiner Herz-Lungen-Maschine bei einer 18-jährigen Patientin. Sie hatte ein Loch in der Herzscheidewand zwischen beiden Vorhöfen des Herzens.

Ein Jahr später, nämlich 1954, kamen modifizierte Geräte mit Blutstromkühlung zum Einsatz. Verringerten Chirurgen bei der tiefen Hypothermie die Körpertemperatur auf 26 bis 27 °C, sank der Sauerstoffbedarf des Gehirns auf rund 15 Prozent. Jetzt konnten sie sechs bis acht Minuten lang beim Kreislaufstillstand Herzfehler beheben. Heute sind Operationen für mehr als 30 Minuten möglich. Einer der Pioniere war Wilfred Gordon Bigelow (1913–2005) aus Kanada.

Im Takt bleiben

Bigelow arbeitete im Tierexperiment auch mit frühen Herzschrittmachern. Die Geräte geben elektrische Impulse ab, um Kontraktionen des Herzmuskels auszulösen. Damit lassen sich Herzrhythmusstörungen beheben. Weitere technische Verbesserungen folgten. Im Jahr 1958 gelang dem US-Chirurgen Clarence Walton Lillehei (1918–1999) erstmals, einen Schrittmacher am Menschen einzusetzen. Seine Geräte ließen sich aufgrund ihrer Größe noch nicht implantieren und mussten immer am Stromnetz hängen.

Nachdem ein Kind starb, weil der Strom ausfiel und sein Herzschrittmacher aussetzte, beauftragte Lillehei den Elektrotechniker Earl Elmer Bakken (1924–2018), sich auf die Suche nach netzunabhängigen Alternativen zu machen. Der schwedische Herzchirurg Åke Senning (1915–2000) arbeitete zusammen mit dem Ingenieur Rune Elmqvist (1906–1996) an ähnlichen Lösungen. Schließlich implantierte Senning im Jahr 1958 den ersten kompakten Herzschrittmacher. Neben der Schaltung selbst bestand sein Schrittmacher aus Nickel-Cadmium-Akkus und einer Spule. Das Ladegerät befand sich zur drahtlosen Energieübertragung außerhalb des Körpers. Alle Komponenten wurden in einer kleinen Metalldose mit Epoxidharz vergossen. Später folgten Zink-Kohle-Batterien.

Aufgrund der kurzen Laufzeiten setzten Medizintechnik-Hersteller zwischen 1971 und 1976 auch Plutonium-Batterien ein. 284 Patienten haben in Deutschland Registerdaten zufolge Implantate mit einer Radionuklidbatterie erhalten. Plutonium stellt vor allem bei unsachgemäßer Entsorgung eine Gefahr dar. Zu Schäden durch die Strahlung beim Träger selbst ist nichts bekannt. Heute garantieren Lithiumbatterien neben stromsparenden Schaltungen eine Funktionsdauer von bis zu zehn Jahren.

Blutfluss verbessern

Neben Herzrhythmusstörungen sind Herzklappenfehler ein wichtiges Thema der Herzchirurgie. Es gibt angeborene oder erworbene Funktionsstörungen. Herzklappen wirken wie Ventile, indem sie verhindern, dass Blut in die falsche Richtung fließt. Auch hier war aller Anfang schwer. Charles Anthony Hufnagel (1916–1989), ein US-amerikanischer Chirurg, wagte sich nicht direkt an das Herz. Bei einer Patientin mit Aortenklappen-Insuffizienz implantierte er 1952 lediglich eine Klappe in die absteigende Aorta. Trotzdem verbesserte sich der Blutfluss bei der Patientin. Erst ab 1960 entwickelte ein Team um den US-Kardiologen Albert Starr brauchbare Modelle. Ihre Herzklappe bestand aus vier Edelstahl-Bügeln mit Teflon-Gewebe und einer Stahlkugel als Ventil im Inneren. Starrs erste Patientin starb aufgrund einer Embolie. Beim zweiten Eingriff war der Chirurg aber erfolgreich. In den Folgejahren wurde das Modell immer weiter verbessert. Heute setzen Chirurgen in Deutschland mehr als 32 000 Herzklappeneingriffe pro Jahr ein. Zum Erfolg tragen Arzneistoffe bei. Patienten erhalten nach der Implantation mechanischer Herzklappen ihr Leben lang Cumarinderivate wie Phenprocoumon und Warfarin zur Antikoagulation.

Herzen transplantieren

Ist das Herz zu stark geschädigt, bleibt nur noch eine Transplantation als letzter Ausweg. Im Jahr 1967 transplantierten 31 Ärzte und Assistenten unter Leitung von Christiaan Barnard (1922–2001) das erste menschliche Herz. Zwar überlebte ihr Patient den Eingriff. Er starb jedoch 18 Tage später an einer Lungenentzündung als Folge der starken Immunsuppression. Barnards zweiter Patient erhielt wenige Monate später ein Spenderorgan. Ihm blieben noch 18 Monate an Lebenszeit, was Skeptikern bewies, dass der Eingriff prinzipiell möglich ist. 1974 schrieb Barnard erneut Medizingeschichte, indem er die erste heterotope Transplantation durchführte. Das geschädigte Herz blieb im Körper, wurde durch ein Spenderorgan aber in seiner Arbeit unterstützt.

Heute liegt die 5-Jahres-Überlebensrate für Herztransplantationen bei 70 bis 80 Prozent. Pro Jahr verpflanzen Experten weltweit mehr als 3000 dieser Organe. Der Erfolg ist nicht nur auf chirurgische Techniken zurückzuführen. Auch die Immunsuppression hat sich durch moderne Moleküle wie Cyclosporin A oder Tacrolimus deutlich verbessert. Nach wie vor fehlen Spenderorgane, und viele Menschen sterben während der Wartezeit.

Lebensretter Kardioverter

In den nächsten Jahren machte vor allem die Halbleitertechnik Fortschritte, was nicht nur zu besseren Herzschrittmachern führte. Patienten mit lebensbedrohlichen Herzrhythmusstörungen erhalten heute implantierbare Kardioverter/Defibrillatoren (Implantable Cardioverter-Defibrillators, ICDs). Bei Herzkammerflattern oder -flimmern geben die Geräte automatisch einen elektrischen Impuls ab. Erste Tierexperimente begannen 1969 in den USA unter Leitung von Morton Mower (*1933) beziehungsweise Michel Mirowski (1924–1990). Die Fachwelt war skeptisch. Schließlich sprang ein Sponsor ab, was weitere Entwicklungen verlangsamte. Erst ab 1975 gewann ihr Projekt durch neue Veröffentlichungen wieder an Fahrt. Fünf Jahre später erhielt eine 57-jährige Frau mit medikamentös nicht kontrollierbarem Kammerflimmern das erste Gerät. In den Folgejahren verkleinerten Mirowski und Mower ihr Gerät immer weiter. Mittlerweile ist zur Implantation keine Öffnung des Brustkorbes mehr erforderlich.

Minimalinvasive Eingriffe

Für Patienten waren Eingriffe in früheren Jahren äußerst belastend, schließlich musste der Brustkorb eröffnet werden. Heute erobern minimal-invasive Techniken die Herzchirurgie. Im Herzkatheterlabor untersuchen Kardiologen nicht nur den Blutfluss oder die elektrische Aktivität bei Erregungsstörungen. Sie eröffnen verengte Blutgefäße mit einem Ballon (»Ballondilatation«) und setzen kleine Metallgefäße, sogenannte Stents, zur Stabilisierung ein. Herzklappen lassen sich ebenfalls über diesen Weg einsetzen, das Verfahren ist als Transkatheter-Aortenklappenimplantation (TAVI, Transcatheter Aortic Valve Implantation) bekannt ­geworden. Löcher in der Herzscheidewand lassen sich ebenfalls meist minimalinvasiv schließen. Ventrikelseptumdefekte gehören mit 35 Prozent zu den häufigsten angeborenen Herzfehlern. Viele Eingriffe sind heute Routine.

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