Definition, Epidemiologie und spezielle Pathophysiologie der akuten Ischämie der unteren Extremitäten

Die akute Extremitätenischämie (ALI) ist eine Reduktion der arteriellen Perfusion mit potenzieller Bedrohung für das Überleben der Extremität (Björck et al. 2020). Definitionsgemäss ist die (ALI) eine symptomatische Reduktion der arteriellen Perfusion mit einer akuten Symptomdauer von bis zu 14 Tagen. Die (ALI) kann unbehandelt in eine subakute Ischämie bei einer mehr als 14 Tage bestehenden Anamnesedauer und in eine chronische Ischämie bei einer mehr als 4 Wochen dauernden Anamnese übergehen. Der klinische Verlauf der unbehandelten akuten Perfusionseinschränkung ist im Wesentlichen von der Entwicklung einer Kollateralzirkulation abhängig und kann im Spektrum von der chronisch kritischen Extremitätenischämie bis hin zum asymptomatischen Stadium reichen. Auch wenn sich Thromben und Thromboembolien, als häufigste Ursache der (ALI) , durch körpereigene Fibrinolysevorgänge auflösen können, so ist der Effekt auf kleinere Thrombusvolumina beschränkt, und die Auswirkung, im Vergleich zur Entwicklung von Kollateralen mit entsprechender Perfusionsverbesserung, eher gering. Im nachfolgenden wird explizit auf die diagnostischen und therapeutischen Entscheidungen im akuten Stadium eingegangen.

Inzidenz und Prävalenz der (ALI) in der Allgemeinbevölkerung sind nicht genau bekannt. Historische Daten aus Schweden und dem Vereinigten Königreich weisen auf eine Inzidenz von 3 bis 14 Ereignissen pro 100.000 Personen pro Jahr bei > 80 Jährigen hin. In verschiedenen Übersichtsarbeiten wird die Inzidenz der (ALI) zwischen 9 bis 16 Fällen pro 100,000 Personen pro Jahr global angegeben (Creager et al. 2012; Davies et al. 1997; Dryjski und Swedenborg 1984). Es finden sich aber auch Analysen aus den USA in denen die Rate mit 23 bis 42 pro 100.000 Personen pro Jahr angegeben wird. Im Gegensatz dazu beträgt die Rate der wegen (ALI) behandelten Patienten in Gefässzentren mit 24/7 Service deutlich mehr als 10 % des Patientenaufkommens (Correia et al. 2020). Auch wenn die Zahl der stationären Aufnahmen aufgrund einer Medicare Analyse aus den USA in der Zeit von 1998 bis 2009 von 45,7 auf 26,0 pro 100.000 Einwohner abgenommen hat, so ist die Kenntnis des klinischen Bildes und der Behandlungsalgorithmen relevant für den Gefässspezialisten. In Gefässzentren ist ein hohes Mass an fachspezifischer Expertise und rascher Zugang zu einer breiten Palette von diagnostischen wie therapeutischen Möglichkeiten erforderlich. Die damit einhergehende, nachweislich verbessere Prognose für Patienten hat dazu geführt, dass vor allem Patienten mit akuten Gefässproblemen rasch in ausgewiesene Gefässzentren verlegt werden. Während des stationären Aufenthaltes zur Behandlung der (ALI) liegt die Mortalitätsrate, selbst bei zeitgerechter, spezialisierter Behandlung, um 10 %, und die Beinamputationsrate (major amputation) bei 6–8 %. Innerhalb eines Jahr nach akutem Ereignis beträgt die Mortalitätsrate dieser Patienten bis zu 40 % und die Beinamputationsrate 11–15 %. Dementsprechend sollten Patienten mit (ALI) auch im weiteren Verlauf nach der Krankenhausentlassung weiter fachärztlich betreut werden. Während der SARS-COVID-19 Pandemie hat sich der Anteil mit (ALI) notfallmässig gesehener Gefässpatienten, im Vergleich zu Patienten mit stabiler peripherer Verschlusskrankheit (PAVK), erhöht. Inwieweit die erhöhte Thrombogenizität und der mit der Viruserkrankung einhergehende Endothelschaden oder ein verändertes Patientenverhalten eine Rolle spielen, ist nicht ganz klar (Correia et al. 2020).

Lokoregionale Thrombusgeneration (in-situ Thrombose) auf der Grundlage einer meist arteriosklerotischen Gefässwandschädigung und Thromboembolien sind die häufigsten Ursachen der (ALI). Thromboembolien haben am häuftigsten eine kardiale Ursache (80–90 %). Hier stehen insbesondere das Vorhofflimmern, aber auch Embolien aus dem linken Vorhof, Klappenvitien, ein Herzwandaneurysma oder ein Herzinfarkt im Vordergrund. Nicht-kardiale Embolien (10–20 %) basieren meist auf arteriosklerotischen Plaquerupturen mit Thrombusfragmentierung und Dislokation von Thrombusanteilen in die distal gelegene Gefässstrombahn, Gefässaneurysmen und sehr selten Luft-, Fremdkörper oder Tumorembolien. Die Lokalisation von thromboembolischen Gefässverschlüssen ist klassischerweise an Engstellen und Gefässbifurkationen. Im Swedvasc Register, in dem 16.229 Patienten mit (ALI) analysiert wurden, waren die Ursachen in 43 % lokal thrombotischer (<acute-on-chronic disease> oder in-situ Thrombose auf der Basis einer meist vorbestehenden arteriosklerotischen Gefässwanderkrankung), in 53 % embolischer Genese, und in 3 % lag als Auslöser ein Poplitealaneurysma zugrunde (Grip et al. 2018). In der EUCLID (Examining Use of Ticagrelor in Peripheral Artery Disease) Studie in die 13.885 PAVK Patienten wurden, wurde im Verlauf eines mittleren Beobachtungszeitraums von 30 Monaten, eine Inzidenz der (ALI) von 1,7 % oder 0,8 Ereignisse pro 100 Patientenjahre gesehen (Hess et al. 2019). Eine dem Studieneinschluss vorausgehende Revaskularisation im Bereich der unteren Extremitäten, ein Vorhofflimmern zum Zeitpunkt des Einschlusses in die Studie und ein tiefer ankle brachial index (ABI) Wert, im Vergleich zum Mittelwert der in die Studie eingeschlossenen Patienten, waren mit einem erhöhten Risiko für (ALI) vergesellschaftet. Bereits diese beiden Studien zeigen, dass eine exakte Angabe der Ursachen für eine (ALI) nicht möglich ist, da die zugänglichen Literaturangaben vom Beobachtungskontext abhängen. In Abb. 1 findet sich eine für den klinischen Alltag einfach zugängliche Darstellung.

Seltenere Auslöser der (ALI) sind im Detail in der Tab. 1 aufgelistet und müssen in der Notfallsituation ebenfalls in Erwägung gezogen werden, da sich die therapeutischen Algorithmen ganz wesentlich unterscheiden können.

Eine primär lebensbedrohliche Sonderform ist die (ALI) bedingt durch einen Verschluss der Aorta abdominalis (Leriche Syndrom). Sie kann durch grosse Sattelembolien vom Herzen, durch Thrombose einer atherosklerotischen oder aneurysmatischen Aorta, eine Thrombophilie oder ein niedriges Herzzeitvolumen verursacht werden.

(ALI) bei Kindern ist selten, aber potenziell mit erhöhter Sterblichkeit, Verlust von Gliedmassen und dauerhafter Behinderung verbunden (Tab. 2; siehe Kap. „Gefäßerkrankungen im Kindesalter“). Die Diagnose wird in etwa 26 bis 85 von 100.000 pädiatrischen stationären Aufnahmen gestellt (Aboyans et al. 2018). Aufgrund der in Tab. 2 aufgeführten, von der Erwachsenenmedizin zu unterscheidenden Epidemiologie der (ALI) bei Kindern, können die Lehrmeinungen zum Vorgehen, wie in den nachfolgenden Kapiteln aufgeführt, nicht komplett auf Kinder übertragen werden. So zeigt die offene chirurgische Behandlung im Gegensatz zur (ALI) im Erwachsenalter in einer kürzlich publizierten Arbeit keinen Vorteil in Bezug auf Amputationsrate und Sterblichkeit im Krankenhaus (Lim et al. 2018). Der Behandlungsalgorithmus muss daher für jedes Kind individuell betrachtet werden und basiert im Wesentlichen auf der vorhandenen Expertise im Zentrum und Expertenmeinung.

Die akute Ischämie einer Extremität tritt in mehreren Stadien auf, wobei das Ausmass der Hypoxämie und die Dauer für die Entstehung von Gewebeuntergang prognostisch entscheidend sind. Bei der Anamnese von Patienten mit (ALI) spielt die Erfragung des zeitlichen Verlaufs eine wesentliche Rolle. Als akute Folge der Ischämie tritt zunächst ein reaktiver Vasospasmus mit initial massivsten Schmerzen v. a. bei embolischer Ursache auf. Distal des Verschlusses kommt es rasch zu einer maximalen Vasodilatation mit zusätzlicher Abnahme des postokklusiven Perfusionsdrucks. Gleichzeitig kommt es dabei oft zu einer vorübergehenden Regredienz der Schmerzen.

Unabhängig von der pathophysiologischen Ursache führen die Perfusionsminderung und der plötzliche Sauerstoffmangel im Gewebe zur Bildung freier Sauerstoffradikale, Anreicherung von toxischen Metaboliten durch mangelnden Abtransport sowie einer Entzündungsreaktion in Verbindung mit einem Ödem. Eine gestörte zelluläre Homöostase führt zu Endothelzellschäden und durch eine gestörte Zellwandintegrität kommt es zu Elektrolytverschiebungen sowie pH-Abfall mit Azidose. Je nach Gewebe besteht eine unterschiedliche Ischämietoleranz, bei deren Überschreiten es zu irreversibler Gewebeschädigung kommt. Hypoxie führt nach 1–2 Stunden zur Schädigung von Neuronen mit vermindertem Berührungs-, Druck- und Temperaturempfinden, gefolgt von einem zunehmenden Taubheitsgefühl der Haut und Lähmungen der Muskulatur. Ein irreversibler Muskelschaden ist nach 4–6 Stunden kompletter Ischämie zu erwarten (Simon et al. 2018). Myoglobin und Kreatinkinase sind bekannte Marker für einen Skelettmuskelschaden aufgrund von Ischämie und Rhabdomyolyse. Systemisch zirkulierendes Myoglobin präzipitiert in den Nierentubuli und führt bei Patienten mit schwer ischämischer Rhabdomyolyse zu einem Verlust der Nierenfunktion. Beim Bild der kompletten Ischämie mit völligem Verlust von Sensibilität und Motorik über die Dauer von mehr als 6 Stunden gilt, dass eine Revaskularisation nur noch mit Einschränkungen (chirurgischer Einsatz der extrakorporalen Kälteperfusion) erfolgen darf, da die Ausschwemmung von toxischen Metaboliten, Kalium und ein pH Abfall im Moment der Reperfusion zum Tod der Patienten führen kann. Ein kompletter Sensibilitätsverlust und Paralyse weisen grundsätzlich auf einen irreversiblen Gewebeschaden hin (Rutherford Stadium III, siehe Tab. 1, Kap. „Klinisches Bild und diagnostisches Vorgehen bei akuter Ischämie der unteren Extremitäten“). Eine Revaskularisation muss dann mit den Risiken der Reperfusion abgewogen werden.

Bei länger anhaltender, akuter (inkompletter) Ischämie kann es zu einem circulus vitiosus mit gestörter Fibrinolyse sowie erhöhter lokaler Thrombogenizität kommen, der zusammen mit der ischämiebedingten Endothelzellschädigung auch bei technisch erfolgreicher Revaskularisation der Makrozirkulation eine ausreichende Wiederherstellung der nutritiven Mikrozirkulation verunmöglicht. Das Phänomen der ausbleibenden Reperfusion wird auch als <no reflow phenomenon> bezeichnet und kommt durch das Zusammentreffen von verschiedenen Prozessen während der akuten Ischämie wie auch während der Reperfusion zustande (Abb. 2).

Das <no-reflow-phenomenon> kann trotz technisch erfolgreicher Revaskularisation der Makrozirkulation den Extremitätenerhalt verunmöglichen (Rezkalla und Kloner 2002).

Die Schwere der Hypoxämie wird neben dem Zeitfaktor ganz wesentlich von den Ursachen der Ischämie und der Kapazität des bestehenden Kollateralnetzwerks beeinflusst. Zu unterscheiden sind (1) akute arterielle Embolie, (2) akute Exazerbation einer chronischen Extremitätenischämie (<acute-on-chronic disease>, in-situ Thrombose), (3)iatrogene (ALI) nach Revaskularisation. Das nicht konditionierte Gefässbett mit einer anatomisch wenig ausgebildeten Kollateralzirkulation bei akuter Embolie zeigt in Abhängigkeit von der Lokalisation des Gefässverschlusses das am stärksten ausgeprägte klinische Bild der Gewebehypoxämie. Ein bereits bestehender Kollateralkreislauf bei vorbestehender Durchblutungseinschränkung, mit z. B. einer Claudicatio intermittens in der Vorgeschichte, wirkt sich dagegen günstig auf die Kompensationskapazität und die zeitliche Toleranz gegenüber einer Ischämie aus (siehe auch Kap. „Spezielle Pathophysiologie der PAVK“). Wichtig ist zwischen thrombo-embolischem Verschluss einer nicht-atherosklerotischen Arterie und einem Verschluss einer atherosklerotisch veränderten Arterie mit bereits entwickeltem Kollateralkreislauf zu unterschieden. Bei iatrogener (ALI) kommen häufig der gesetzte operative Gewebeschaden und chirurgisch wie endovaskulär möglicherweise verursachte Thromboembolien in die Peripherie hinzu. Die Variabilität des klinischen Bildes ist hier jedoch extrem heterogen.

Neben der direkt Hypoxie bedingten Gewebeschädigungen der (ALI) müssen die potenziellen Reperfusionsschäden unbedingt in den Behandlungsalgorithmus des Gefässspezialisten aufgenommen werden. Neben der bereits genannten quo ad vitam bedrohlichen 6-Stunden Grenze bei kompletter Ischämie, kann es bei der Reperfusion zu diversen weiteren Komplikationen kommen, die es gilt aufmerksam zu monitorisieren. Bei einer akuten Ischämie und insbesondere während der Reperfusionsphase führen Störungen der Membranintegrität zu veränderten intra- und extrazellulären Elektrolytspiegeln. Es kommt zu intra- wie extrazellulärer Azidose und zellulärer Degeneration sowie Flüssigkeitstransfer in das Gewebe mit Gewebeödemen. Gewebeödeme tragen aufgrund der verlängerten Diffusionsstrecke zu einer Verringerung des Sauerstoffaustausches bei. Durch das Anschwellen der Muskulatur wie Gewebeödem wird nicht nur die Muskulatur weiter geschädigt, sondern es können in anatomischen Problemzonen, wie der Anteriologe am Unterschenkel, Nerven und arterielle Gefässe zusätzlich komprimiert und irreversibel geschädigt werden.

Die zirkulierende Kreatinkinase wird auch als Marker für Ischämie-Reperfusionsschäden und Gefahr der Entwicklung eines Kompartmentsyndroms nach Revaskularisation herangezogen. Eine anatomische „remote-Komplikation“ während der Reperfusion ist die zusätzliche Schädigung der Niere. Die Pathophysiologie der sogenannten „Crush“-Niere beruht auf der Rhabdomyolyse, die aus ischämischen Muskelzellschädigung resultiert. Konsekutives Ausschwemmen und Zirkulation von Myoglobin führt zum Verschluss von Arteriolen in den Glomerula der Niere. Das Ergebnis ist ein akutes Nierenversagen, das durch das Ausbleiben der Urinproduktion angezeigt wird. Ein weiteres sehr anfälliges mesenchymales Organ ist die Lunge, die auf die im Rahmen der (ALI) entstehenden systematischen Entzündung mit erhöhter Gefässpermeabilität reagiert und so ein Lungenödem entstehen kann. Funktionell zeigt sich dies in einem gestörten Gasaustausch und einer verminderten Lungencompliance.