N Kayhan

Reevaluation of Direct True Lumen Cannulation in Surgery for Acute Type A Aortic Dissection

BACKGROUND The optimal mode of arterial cannulation in acute type A aortic dissection is controversial. We retrospectively investigated our experience with direct true lumen cannulation as an alternative to standard cannulation procedures. METHODS From April 2004 to August 2007, 29 patients (20 men, 9 women; mean age of 63.2 +/- 12.6 years) underwent emergency operation for acute type A aortic dissection with direct true lumen cannulation. After venous drainage into the venous reservoir, the ascending aorta was completely transected in the region between the sinotubular junction and innominate artery. After visual and digital identification of the true lumen, the arterial cannula was directly inserted into the true lumen and secured with a ligature. RESULTS Mean aortic cross-clamp time was 77.4 +/- 28.3 minutes, and hypothermic circulatory arrest for the distal anastomosis was 10.4 +/- 11.0 minutes. All patients survived the surgical procedure. No surgical problems were observed by applying this strategy. Mean intensive care unit stay was 4.0 +/- 3.5 days. Postoperative mean ventilation time was 43.3 +/- 41.3 hours. One patient had a prolonged postoperative course and required permanent ventilation. Two patients required temporary hemofiltration. Neurologic disorders occurred in 6 patients: 2 had severe cerebral hypoxia, and 4 had temporary hemiplegia under good regression. All patients were alive at discharge. CONCLUSIONS Direct true lumen cannulation is a promising surgical strategy for emergency operations in type A aortic dissection. It is a simple, quick, and safe method to provide antegrade flow through the true aortic lumen.

The adenosine deaminase inhibitor erythro-9-[2-hydroxyl-3-nonyl]-adenine decreases intestinal permeability and protects against experimental sepsis: a prospective, randomised laboratory investigation

IntroductionThe treatment of septic conditions in critically ill patients is still one of medicines major challenges. Cyclic nucleotides, adenosine and its receptors play a pivotal role in the regulation of inflammatory responses and in limiting inflammatory tissue destruction. The aim of this study was to verify the hypothesis that adenosine deaminase-1 and cyclic guanosine monophosphate-stimulated phosphodiesterase inhibition by erythro-9-[2-hydroxyl-3-nonyl]-adenine could be beneficial in experimental endotoxicosis/sepsis.MethodWe used two established animal models for endotoxicosis and sepsis. Twenty-four male Wistar rats that had been given intravenous endotoxin (Escherichia coli lipopolysaccharide) were treated with either erythro-9-[2-hydroxyl-3-nonyl]-adenine infusion or 0.9% saline during a study length of 120 minutes. Sepsis in 84 female C57BL/6 mice was induced by caecal ligation and puncture. Animals were treated with repeated erythro-9-[2-hydroxyl-3-nonyl]-adenine injections after 0, 12 and 24 hours or 4, 12 and 24 hours for delayed treatment.ResultsIn endotoxaemic rats, intestinal production of hypoxanthine increased from 9.8 +/- 90.2 μmol/l at baseline to 411.4 +/- 124.6 μmol/l and uric acid formation increased from 1.5 +/- 2.3 mmol/l to 13.1 +/- 2.7 mmol/l after 120 minutes. In endotoxaemic animals treated with erythro-9-[2-hydroxyl-3-nonyl]-adenine, we found no elevation of adenosine metabolites. The lactulose/L-rhamnose ratio (14.3 versus 4.2 in control animals; p = 2.5 × 10-7) reflects a highly permeable small intestine and through the application of erythro-9-[2-hydroxyl-3-nonyl]-adenine, intestinal permeability could be re-established. The lipopolysaccharide animals had decreased L-rhamnose/3-O-methyl-D-glucose urine excretion ratios. Erythro-9-[2-hydroxyl-3-nonyl]-adenine reduced this effect. The mucosa damage score of the septic animals was higher compared with control and therapy animals (p < 0.05). Septic shock induction by caecal ligation and puncture resulted in a 160-hour survival rate of about 25%. In contrast, direct adenosine deaminase-1 inhibition resulted in a survival rate of about 75% (p = 0.0018). A protective effect was still present when erythro-9-[2-hydroxyl-3-nonyl]-adenine treatment was delayed for four hours (55%, p = 0.029).ConclusionsWe present further evidence of the beneficial effects achieved by administering erythro-9-[2-hydroxyl-3-nonyl]-adenine, an adenosine deaminase-1 and cyclic guanosine monophosphate-stimulated phosphodiesterase inhibitor, in an endotoxicosis and sepsis animal model. This suggests a potential therapeutic option in the treatment of septic conditions.

Anomalous origin of the left coronary artery from the pulmonary artery: mid-term results after surgical correction

ObjectivesChildren with anomalous origin of the left coronary artery from the pulmonary artery (ALCAPA) are at risk for myocardial infarction and death. This retrospective study shows the mid-term follow-up after the use of aortic implantation and alternative methods to achieve coronary transfer.MethodsSince 1990 seven consecutive children underwent primary repair of ALCAPA. Age at operation ranged from 2 to 71 months (median 11 months). Operative techniques included ligation (n = 1), intrapulmonary tunnel (n = 1), and aortic implantation (n = 5). One patient with severe mitral valve incompetence underwent additional mitral valve replacement. A 4-month-old patient was successfully treated after the operation with a left heart assist device.ResultsOne death in the series occurred at 2 weeks after intrapulmonary tunneling. The mid-term results were evaluated in the six survivors with a follow-up mean of 98 months (ranged 58–168). In all surviving patients with two-vessel coronary blood supply, left ventricular end-diastolic volume and left ventricular ejection fraction returned to near normal values 2–12 months postoperatively. The mitral valve incompetence decreased in all patients with a native mitral valve. One patient with coronary ligation showed severe mitral valve regurgitation and received additional mitral valve replacement concomitantly. Six years after primary valve replacement of a 21 mm SJM (Saint Jude Medical) a change of the mechanical valve to a 27 mm valve was necessary because of development of severe stenosis due to growth.ConclusionsIt is always preferable to establish an antegrade flow of oxygenated blood through the coronary arteries and to create a two-coronary artery system. Mitral valve annuloplasty or replacement may be necessary for patients with severe mitral valve incompetence.

Reevaluation of two techniques of harvesting the skeletonized internal mammary artery.

BACKGROUND Selective skeletonization of the internal mammary artery (IMA) without adjacent vasculo-muscular structures reduces trauma to the chest wall, results in elongated grafts, makes ideal graft positioning possible, and eliminates the need to implant a dissected or hypoplastic graft with direct visual control of the vessel. We compared two techniques of skeletonizing the IMA in a prospective randomized trial. METHODS 51 IMAs were randomly harvested and divided into two groups according to the technique of skeletonization. In group I (n = 31), IMAs were harvested in a skeletonized fashion with the Harmonic Ultrasonic scalpel, and in group II (n = 20) using scissors and hemostatic clips. We compared arterial wall histology, harvesting time, spasm frequency, and the use of hemostatic clips between the two groups. RESULTS There were no significant morphological differences in the arterial wall in the two groups. Use of an ultrasonically-activated scalpel reduced the IMAs harvesting time (p < 0.001), the frequency of spasm (p = 0.01), and the use of hemostatic clips (p < 0.001). CONCLUSIONS Ultrasonic harvesting of a skeletonized IMA is a non-traumatic preparatory technique that reduces the costs of surgical clips and that can be performed safely and quickly.

Der Frank-Starling-Mechanismus in dem Myokard von Patienten mit einer angeborenen extremen rechtsventrikulären Ausflusstraktobstruktion

ZusammenfassungDas Ziel der vorliegenden Studie war es, den Frank-Starling-Mechanismus (FSM) im hypertrophierten rechtsventrikulären Myokard von Patienten mit einer angeborenen extremen rechtsventrikulären Ausflusstraktobstruktion (RVOTO) zu untersuchen.Material und Methoden:Die vorliegende Studie untersuchte die aktive isometrische Kraftentwicklung, die passive Ruhespannung und das damit verbundene Calciumhandling isolierter intakter Muskelpräparate von Patienten mit extremer angeborener RVOTO (n = 12) und von gesunden Spenderherzen (NDH; n = 9) in Abhängigkeit von der jeweiligen Muskellänge. Dazu wurden die rechtsventrikulären (RV) Trabekel in einem Versuchsaufbau befestigt, während sie sich in einer 37 °C warmen oxygenierten Krebs-Henseleit-Lösung (KHL) befanden. Um die kontraktilen Parameter bestimmen zu können, wurden die Trabekel 10% über ihrer ermittelten Erregungsschwelle mit einer Frequenz von 1 Hz elektrisch stimuliert. Um das Calciumhandling der Trabekel zu ermitteln, wurde der Fluoreszenzfarbstoff Fura-2/AM eingesetzt. In einer weiteren Versuchsreihe untersuchten wir das kontraktile Verhalten von „gehäuteten“ (demembranisierten) Fasern der beiden Versuchsgruppen, indem wir sie einer zunehmenden und abnehmenden Calciumkonzentration zwischen 4,3 und 6,5 pCa aussetzten.ErgebnisseDie intakten „lebenden“ Muskeltrabekel der RVOTO zeigten eine vielfach höhere passive Ruhespannung als die NDH bei gegebener Muskellänge (p < 0,0001). Die Zunahme der passiven Spannung bzw. der „diastolischen Steifigkeit“ (stiffness) der RVOTO-Trabekel war assoziiert mit einer Reduktion des intrazellulären Calciumtransienten und einer Zunahme der diastolischen Calciumkonzentration im Vergleich zu den Trabekeln der NDH (p < 0,0001). Der längenabhängige Anstieg der aktiven isometrischen Kraft war in den RVOTO-Präparaten geringer als in den NDH. Die kontraktilen Parameter der gehäuteten Muskelfasern von RVOTO und NDH zeigten keine signifikanten Unterschiede.SchlussfolgerungenIn intakten isolierten Muskeltrabekeln von Patienten mit einer angeborenen extremen RVOTO bleibt der FSM erhalten. Im Vergleich zu dem der NDH ist er jedoch verändert. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die nachgewiesene starke Zunahme der passiven Ruhespannung der RVOTO-Trabekel in Abhängigkeit von ihrer Muskellänge durch eine signifikante Zunahme der freien intrazellulären diastolischen Calciumkonzentration hervorgerufen wird.SummaryIt is still not clear whether the Frank-Starling mechanism (FSM) is operative in hypertrophied human myocardium. We studied the FSM in isolated myocardium strips obtained from patients with congenital right ventricular outflow tract obstruction (RVOTO) with and without pump failure. The tissue was obtained during corrective cardiac surgery. The data were compared with those acquired from normal donor hearts (NDH) during heart transplantation.Material and methodsActive isometric force, passive tension and the related handling of intracellular calcium have been measured in isolated muscle strips harvested from patients with RVOTO and from NDH. The myocardial strips of NDH served as controls. Data were collected from 12 patients with congenital RVOTO (n = 12) and 9 NDH (n = 9). The measurement were made in a device designed to record the data in vitro under steady-state conditions. The isolated myocardial strips were submerged in an oxygenated Krebs-Henseleit solution (KHL) at 37 °C. They were electrically stimulated with a frequency of 1 Hz, 10% above threshold. The intracellular calcium concentrations were simultaneously recorded using the fluorescent dye FURA-2/AM at rest and during active contraction. Furthermore the contractile behaviour was studied in skinned fibres acquired from the same patients with RVOTO and NDH. In this setting the fibres were exposed to KHL with different Ca2+ concentrations, pCa ranging 4.3–6.5. The student t-test has been used for statistical analysis.ResultsThe passive tension in the myocardium of RVOTO was higher as compared to the myocardium of NDH at any given length (p < 0.0001). The increased passive tension was associated with higher calcium concentration at rest, while calcium concentration transients were lower as compared with the myocardial strips of NDH (p < 0.0001). Accordingly the length dependent increase in active force development was less in the muscle strips from RVOTO than in those of NDH. After skinning the data of fibres from RVOTO and NDH revealed no differences.ConclusionThe FSM in the myocardium of patients with RVOTO is shifted to higher resting tension and less active force development compared to normal heart. The results suggest that the increased passive tension is caused by an enhanced free intracellular calcium concentration.

Evidence for a negative inotropic effect of obesity in human myocardium

OBJECTIVE The present study was performed as an attempt to analyze the relationship between body weight and human myocardial performance. As overweight is frequently associated with hypertension, stenosis of epimyocardial coronary arteries and other factors that influence myocardial performance, the experimental model of isolated human atrial myocardium was selected. Atrial contractile performance does neither depend on the extent of stenosis of epicardial coronary arteries nor on the degree of hypertension and its secondary pathology. METHODS Right atrial muscle preparations (0.5 x 6 mm) of 183 patients undergoing coronary artery bypass surgery were electrically stimulated at optimal length. Active tension (stimulation) and passive resting tension (relaxation) were measured (measurement conditions: 37 degrees C, Krebs-Henseleit solution, optimal length and supramaximal electrical stimulation). The relationship of body weight with the measured parameters was analyzed statistically by using linear regression model and Students t-test. RESULTS Active tension (mN/mm2) and passive resting tension (mN/mm(2)) declined significantly with increasing body weight (p < 0.0001). The ratio passive resting tension/active tension correlated significantly with body weight (p < 0.0001). The negative association between body weight and active tension amplitude was more pronounced in women (p < 0.05). The following linear regression was calculated: for men: force = -0.04 x body weight + 8.74 (R = 0.505, p < 0.0001, n = 106); for women: force = -0.08 x body weight + 12.03 (R = 0.717, p < 0.0001, n = 77). CONCLUSION The experimental data are in accordance with the hypothesis, that obese tissue may exert a direct cardio-depressant effect on electromechanical coupling.

Präoperative Aufklärung über neue Operationsstrategien: Interaktive Software zur Verbesserung der Patienteninformation

ZusammenfassungHintergrundIm Kontext innovativer klinischer Forschung müssen Patienten in angemessener Form über neuartige chirurgische Strategien informiert werden. Bereits unter Alltagsbedingungen wurde die Qualität der chirurgischen Aufklärung in empirischen Studien als wesentliche Schwachstelle identifiziert. Die Bedeutung der präoperativen Aufklärung in zivilrechtlichen Verfahren zwingt zur Elimination dieser Schwachstelle gerade dann, wenn durch Anwendung neuer chirurgischer Konzepte die Unsicherheit und Unüberschaubarkeit der perioperativen Situation für den Patienten zunimmt.MethodenAnhand von 250 Aufklärungsgesprächen vor aorto-koronarer Bypassoperation wurden die Bedürfnisse der Patienten systematisch protokolliert und analysiert: Information über Klinik und Operationsteam, Aufklärung über die Grunderkrankung und therapeutische Optionen, chirurgische Indikation und Strategie, medizintechnische Randbedingungen, Komplikationsmöglichkeiten, postoperativen Verlauf und Prognose. Für jede dieser Komponenten werden unter Verwendung von Ton und Bild Animationen, Original-Filmsequenzen, Graphiken und schematische Zeichnungen entwickelt. Diese einzelnen Komponenten der Aufklärung wurden zu einer interaktiven, multimedialen CD-ROM zusammengebunden, die an einem touch screen auf einfachste Art vom Patienten bedienbar ist.ErgebnisEine selbsterklärende Benutzeroberfläche ermöglicht dem Patienten eine selbständige Bedienung. Er kann daher selbst Ort, Zeit und Randbedingungen dieser multimedial unterstützten Aufklärungssituation bestimmen. Der Patient bestimmt selbst, welche Inhalte er sehen möchte, und wie tief er sich in Komplikationen eindenken möchte. Da jedes Teilsegment beliebig oft wiederholt werden kann, ist eine individuelle Adaptation gegeben. Die aus forensischer Sicht gegebene Forderung an das Aufklärungsgespräch nach Vollständigkeit der Information sowie örtlich-zeitliche Abkoppelung von der Operation wird durch das Medium unterstützt.SchlussfolgerungDie Software zur „multimedialen Patientenaufklärung“ setzt an die Stelle eines punktuellen Aufklärungsgespräches einen kontinuierlichen Aufklärungsprozess, der mit dem Eintritt des Patienten in die Klinik beginnt und dessen Charakteristika (Tempo, Intensität, Wiederholungen) vom Patienten wesentlich mitbestimmt werden. Bei adäquatem Einsatz ist es ein ideales Instrument zur Vorbereitung des abschließenden Aufklärungsgespräches. Forensische Einwände zur klinischen Aufklärungssituation könnten durch Einsatz dieses Verfahrens entschärft werden.SummaryBackgroundThe goals of signed informed consent are still imperfectly realized. Improvements of the quality of informed consent in cardiac surgery are required to reduce the incidence of litigation.MethodsDuring an initial six-month period 1) different informed consent forms for aorto-coronary bypass operations were analyzed, 2) the content and characteristics of the surgeon’s oral explanation and the patient’s questions of more than 250 patients were documented and analyzed and 3) a profile concerning the patient’s expectations regarding the preoperative information (content, complexity, details, time) was developed. Based on this information a software tool was developed that contained everything the patient expected to know before signing the informed consent form using interactive multimedia technology that allowed the patient to select what he wanted to know: information regarding his disease, potential operative strategies and complications, characteristics of the hospital and the surgical team. Computer graphics, text charts, intraoperative video sequences, 3D-visualization, animation, acoustic signals etc. were used as tools. A “touch screen” made the system easy to use even for those patients who had no previous contact with computer technology.ResultsA self-explaining, software tool (CD-ROM) for patients facing aorto-coronary bypass operations was developed. The patient can obtain answers concerning the “when, where, what, why, who and how” of the surgical intervention. Due to its modular architecture the patient can repeat any module—containing specific information—as often as desired. The information provided by the software tool is complete and easy to understand, supporting the surgeon’s oral explanation essentially. By using this tool, the oral explanation is no longer the only and last way to obtain signed informed consent, but a last step for the patient within a process of becoming informed.ConclusionInteractive software tools are an instrument that can improve the quality of signed informed consent. An improved quality of informed consent may reduce the incidence of medical litigation.

Geschlechtsspezifische negative inotrope Wirkung von Übergewicht

ZusammenfassungFragestellungDie Hypothese wurde geprüft, ob sich auf der Grundlage der Analyse isolierten menschlichen Myokards eine geschlechtsspezifische Beziehung zwischen Kontraktionsverhalten und Übergewicht nachweisen ließe.MethodenRechtsatriale Muskelpräparate (0.5 x 6 mm) von 77 Frauen und 106 Männern, die sich einer aortokoronaren Bypassoperation unterzogen, wurden bei optimaler Länge elektrisch stimuliert. Wir bestimmten isometrische Kraftamplitude, passive Ruhekraft und Muskelquerschnitt der Präparate (Messbedingungen: 37 °C, Krebs-Henseleit-Lösung, optimale Länge, supramaximale Stimulation). Die Beziehung von Body-Mass-Index (BMI) und muskelphysiologischen Messwerten am menschlichen Myokardpräparat wurde unter Verwendung linearer Regressionsmodelle und deskriptiver Statistik analysiert.ErgebnisseDie Messwerte zeigten eine deutliche geschlechtsspezifische Reduk- tion der isometrischen Kraftamplitude (mN/mm2) und der bei optimaler Länge bestimmten passiven Ruhekraft (mN/mm2) mit zunehmendem BMI (p < 0.0001). Diese Effekte waren im atrialen Myokard von Frauen deutlich ausgeprägter als bei Männern (p < 0.0001).FazitDie Daten zeigen am Modell des isolierten atrialen Myokards einen mit dem Anstieg des BMI assoziierten deutlichen negativ inotropen Effekt, der bei Frauen deutlich ausgeprägter erscheint.Offensichtlich hat das Fettgewebe als endokrines Organ das Potenzial, durch Sekretion von Mediatoren einen direkten und signifikanten kardiodepressiven Einfluss auszuüben und kann so zur Entwicklung der Herzinsuffizienz übergewichtiger Patienten beitragen.AbstractObjectivesThe hypothesis was tested, whether there is a gender-specific association between contractile performance and obesity based on the analysis of isolated human myocardium.MethodsRight atrial muscle preparations (0.5 x 6 mm) of 77 female and 106 male patients undergoing coronary artery bypass surgery were electrically stimulated at optimal length. Isometric force amplitude (stimulation) and resting force (relaxation) were measured (measurement conditions: 37 °C, Krebs-Henseleit solution, optimal length, supramaximal electrical stimulation). The relationship between body mass index (BMI) and measured parameters was analyzed statistically by using a linear regression model and the student’s T test.ResultsThere was a gender-specific decline in isometric force amplitude (mN/mm2) and resting force (mN/mm2) with increasing BMI (p < 0.0001). The effects were more pronounced in women (p < 0.0001).ConclusionsThe data seem to indicate that in isolated human myocardium there is a considerable negative inotropic effect of BMI and this effect is more pronounced in women. Adipose tissue thus may be interpreted as an endocrine organ with the potential to exert important cardio-depressant effects that may contribute to the development of heart failure in overweight patients.

Auf dem Weg zu einem detaillierteren Verständnis atrialer Rhythmusstörungen: Darstellung biphasischer Kalziumtransienten

ZusammenfassungDurch akute mechanische Alterationen (Muskeldehnung bzw. -verkürzung) können atriale Rhythmusstörungen induziert werden. Die vorliegende, unter exakt kontrollierten experimentellen Bedingungen durchgeführte Analyse leistet einen Beitrag, mögliche Ursachen hierfür aufzuklären.Isolierte menschliche atriale Trabekel (0,3 x 5,0 mm) wurden Patienten vom rechten Herzohr entnommen, die sich einer koronaren Bypassoperation unterzogen (n = 17). Nach Ladung mit dem Fluoreszenzfarbstoff FURA-2 zur Kalziumbestimmung (Messbedingungen: optimale Länge, isometrische Bedingungen, oxygenierte Krebs-Henseleit-Lösung, 37° C, supramaximale Stimulation mit 0,5 Hz) und einer Äquilibrierungsperiode wurden bei den Präparaten rasche Entdehnungsprozeduren bis hin zur “slack-length” (A), auf 90 % (B) bzw. auf 95 % der optimalen Länge (Lmax) (C) durchgeführt. Systolische und diastolische Kraftentwicklung sowie systolisches und diastolisches Kalzium wurden simultan über 2 min nach Auslösung der experimentellen Prozeduren registriert.Die rasche ”unloading procedure” war assoziiert mit Extrakontraktionen bei 13 von 17 Muskelpräparaten bei Muskellängenreduktion auf slack length (A), bei 8 von 17 Präparaten bei Entdehnung auf 90 % Lmax (B) und bei 2 von 17 Präparaten bei Entdehnung auf 95 % Lmax (C). Überraschenderweise zeigte die Form des intrazellulären Kalziumtransienten in einigen Präparaten substanzielle Veränderungen mit einem biphasischen Kalziumtransienten bei monophasischer Kraftantwort, was wiederum auf wenigstens zwei Populationen von Muskelfasern im selben multizellulären Präparat hinweist. Dieses Phänomen wurde dokumentiert bei 8 von 17 in (A), 4 von 17 in (B) und 1 von 17 in (C).Die Befunde zeigen erstmals die Präsenz von mindestens zwei Muskelfaserpopulationen im multizellulären Muskelpräparat, die unterschiedliche Arten der elektromechanischen Kopplung aufweisen. Damit ist nach unserer Einschätzung ein Ausgangspunkt möglicher atrialer Rhythmusstörungen unter experimentellen Bedingungen nachgewiesen worden. Der Entdeckung mechanisch induzierter biphasischer Kalziumtransienten (mit monophasischer Kraftantwort) kommt möglicherweise entscheidende Bedeutung für das Verständnis der Entstehung atrialer Rhythmusstörungen zu.AbstractAcceleration and decelaration procedures are associated with induction atrial arrhythmias. The present study was designed to investigate the underlying pathophysiological mechanisms using exactly controlled experimental conditions.Isolated intact human atrial trabeculae (0.3 x 5.0 mm) obtained from patients undergoing CABG (n=17) were loaded for calcium measurement with FURA 2 (measurement conditions: optimal length, isometric, 37 °C, oxygenated Krebs Henseleit solution, supramaximal stimulation with 0.5 Hz). After an equilibration period the fibres were subjected to rapid unloading procedures to slack length (A), to 90 % Lmax (B) and to 95 % Lmax (C). Systolic and diastolic force, and systolic and diastolic calcium were simultaneously recorded for 2 min after this procedure.The rapid unloading procedure induced extra contractions in 13/17 fibres at slack length (A), in 8/17 fibres at 90 % Lmax (B) and in 2/17 fibres at 95 Lmax (C). Surprisingly the shape of the calcium transient was substantially altered in some preparations showing a biphasic response with a monophasic isometric force response, indicating the presence of at least two populations of muscle cells with different electromechanical coupling within the same multicellular preparation. This phenomenon was documented in 8/17 in (A), 4/17 in (B) and 1/17 in (C).This is the first time that the presence of two populations of muscular cells with different electromechanical properties have been detected within the same preparation. Thus, the source of arrhythmias was directly monitored under experimental conditions. The discovery of mechanically induced biphasic calcium transients within a monophasic contraction may become crucial for the understanding of atrial arrhythmias.

Akuteffekte von Photonenstrahlung auf den kontraktilen Apparat von Vorhofmyokard

ZusammenfassungZiel dieser Arbeit war die Untersuchung akuter Effekte von Photonenstrahlung auf die Eigenschaften des isolierten kontraktilen Apparates humanen Vorhofmyokards. Dem zugrunde liegen bislang erfolgreiche kardiologisch-interventionelle Studien über das Verfahren der intrakoronaren Brachytherapie und die Frage, ob die koronare Brachytherapie auch für den Einsatz im herzchirurgischen Operationssaal zur Behandlung komplexer Koronarpathologien geeignet erscheint, oder ob es durch hohe Energiedosen zur Schädigung des benachbarten Myokards mit konsekutiven hämodynamischen Auswirkungen kommen könnte. Detaillierte Untersuchungen über akute myokardiale Reaktionen auf ionisierende Strahlung erfolgten bis heute nicht, es gibt jedoch Hinweise auf akute negative Auswirkungen auf die kardiale Kontraktilität.48 Herzohren von Patienten der kardiochirurgischen Abteilung der Universitätsklinik Heidelberg wurden sechs Gruppen zugeteilt, welchen jeweils eine einheitliche Strahlendosis appliziert wurde. Nach der Präparation eines Herzohres wurden die gewonnenen Trabekel in eine „Kontrollgruppe“ und eine „Bestrahlungsgruppe“ aufgeteilt, so dass von jedem einzelnen Herzohr sowohl unbestrahltes als auch bestrahltes Myokard für die weiteren experimentellen Untersuchungen zur Verfügung stand. Die Bestrahlung der Trabekel erfolgte mit den Energiedosen 2, 4, 10, 20, 40 und 80 Gray. Zu Untersuchungen des kontraktilen Apparates unter Standard- und Gleichgewichtsbedingungen erfolgte die Demembranisierung der Präparate mit Triton-X-100. Unter isometrischen Bedingungen wurden die Kraftentwicklung und Muskelsteifheit zur Evaluierung mechanisch-elastischer Eigenschaften gemessen. Die Messergebnisse wurden mit Hilfe eines varianzanalytischen Modells für Messwiederholungen auf Unterschiede zwischen bestrahltem und unbestrahltem Myokard untersucht.Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigten für keine der untersuchten Parameter statistisch signifikante Unterschiede zwischen Bestrahlungsund Kontrollgruppen. Bei Energiedosen bis zu 80 Gray bewahrte der kontraktile Apparat seine strukturelle und funktionelle Integrität. Demzufolge wären potentielle strahlungsinduzierte Akuteffekte auf das Herz auf höheren Ebenen wie Gefäßprozessen, membranvermittelten Effekten oder Auswirkungen auf das kardiale Reizbildungs- und Reizleitungssystem anzusiedeln. Von Seiten des kontraktilen Apparates wäre unseren Ergebnissen zufolge bei intraoperativen brachytherapeutischen Interventionen keine akute Depression der myokardialen Kontraktilität zu erwarten. Über Langzeitwirkungen ionisierender Strahlung auf den kontraktilen Apparat kann hierbei keine Aussage getroffen werden.SummaryThis study aimed to examine acute effects of photon radiation on the isolated cardiac contractile apparatus. This objective is based on successful clinical trials on the subject of intracoronary brachytherapy and the vision of also using radiation in cardiac surgery, in addition to conventional revascularization techniques to treat highly affected coronary vessels, in which bypass grafting alone would be hopeless. For this, however, it would require larger radiation fields than in conventional intracoronary brachytherapy; thus adjacent myocardium could be more affected and depression of ventricular function with hemodynamic consequences could occur. Elementary knowledge about acute myocardial reaction to radiation does not currently exist; there are only considerations about depressing radiation effects.The model of myocardial demembranized, “skinned” fibers was used to analyze the isolated contractile apparatus under conditions of equilibration and without regulation systems of the living cell. A total of 48 right atrial appendages were obtained from patients undergoing coronary artery bypass grafting. Atrial trabeculae were irradiated with one single dose of 2, 4, 10, 20, 40, or 80 Gy, respectively, or kept unirradiated as the control. Accordingly, from each appendage, there were both trabeculae being radiated and those not being radiated. Trabeculae were demembranized with Triton-X-100. Force development and cross bridge kinetics were analyzed under isometric conditions by approximating the force courses on an exponential function. Muscle stiffness was registered to evaluate the filaments’ mechanic and elastic properties. The statistics were performed using a Repeated Measures Analysis of Variance model.No significant differences were found between control and irradiated fibers concerning mean force amplitudes related to cross-sectional area, time constants and stiffness, regardless of the delivered dose. Up to 80 Gy, the cardiac contractile apparatus maintained its structural und functional integrity.The absence of acute radiation effects on the contractile filaments’ function argues against acute myocardial protein deformation during brachytherapy. Thus, it is possible that potential acute radiation effects on the heart could be caused at higher levels, like vessels, changes of membrane’s properties or effects on the cardiac conduction system. Subsequently, acute depression of myocardial function caused by radiation-induced failure of the contractile apparatus has not to be expected during brachytherapy with large radiation fields. Nevertheless, long-term effects remain to be analyzed.