Dieser Artikel würdigt das außergewöhnliche Leben und Werk von Dr. Fedor A. Serbinenko, dem wegweisenden Neurochirurgen, der in den 1960er Jahren die Ballonembolisation erfand. Seine unter schwierigen Bedingungen in der ehemaligen Sowjetunion entwickelte Arbeit revolutionierte die Behandlung komplexer Gefäßerkrankungen des Gehirns wie Aneurysmen und Fisteln und begründete das gesamte Feld der endovaskulären Neurochirurgie. Mit bemerkenswerter Ausdauer über neun Jahre Entwicklungszeit wurden seine Techniken seither bei über 3.000 Patienten eingesetzt und bieten weltweit unzähligen Menschen eine schonendere Alternative zur offenen Gehirnoperation.

Der Vater der modernen Hirngefäßbehandlung: Die Geschichte von Dr. Fedor Serbinenko

Inhaltsverzeichnis

• Einleitung: Eine medizinische Revolution
• Frühes Leben und Ausbildung
• Eine zufällige Beobachtung, die die Medizin veränderte
• Entwicklung des Ballonkatheters
• Die ersten erfolgreichen Eingriffe
• Etablierung eines neuen medizinischen Fachgebiets
• Globale Auswirkungen und Anerkennung
• Der Mensch hinter der Medizin
• Quelleninformationen

Einleitung: Eine medizinische Revolution

Die moderne Behandlung von Hirngefäßerkrankungen ist ohne die endovaskuläre Neurochirurgie kaum vorstellbar. Dieses Fachgebiet ermöglicht es Ärzten, komplexe Probleme wie Hirnaneurysmen, arteriovenöse Malformationen (AVM – abnorme Gefäßknäuel) und Karotis-Kavernosus-Fisteln (CCF – abnorme Verbindungen zwischen Arterien und Venen hinter dem Auge) von innerhalb der Blutgefäße heraus zu behandeln und so eine offene Gehirnoperation zu umgehen.

Das Spektrum der Erkrankungen, die heute von Neurointerventionalisten behandelt werden, ist beeindruckend und reicht von Gefäßtumoren bis zur Schlaganfalltherapie. Moderne Ärzte verwenden hochentwickelte Instrumente wie geflochtene hydrophile Katheter, komplexe Aneurysmaspiralen und speziell für empfindliche Hirngefäße konzipierte Stents. Viele dieser Geräte befanden sich jedoch noch vor 5–6 Jahren, als dieser Artikel im Jahr 2000 verfasst wurde, in der Entwicklung.

Zwanzig Jahre zuvor führten weltweit nur wenige Ärzte diese Eingriffe mit einfacher Technologie und primitiven Bildgebungssystemen durch. Dieser Artikel erzählt die Geschichte des Pioniers, der alles ins Rollen brachte – Fedor Serbinenko, der vor mehr als 30 Jahren unter enorm schwierigen Bedingungen in Sowjetrussland neuartige kathetergestützte Therapien für neurovaskuläre Erkrankungen entwickelte.

Frühes Leben und Ausbildung

Fedor Andrejewitsch Serbinenko wurde am 24. Mai 1928 im kleinen Dorf Dmitriovsk in der Region Stawropol im Nordkaukasus geboren, damals Teil der Sowjetunion. Als Kind zog seine Familie nach Mineralnyje Wody, wo sein Vater als Mechaniker in der örtlichen Mehlmühle arbeitete und seine Mutter Hausfrau war.

Seine Schulausbildung wurde durch den Zweiten Weltkrieg (in Russland Großer Vaterländischer Krieg genannt) unterbrochen, während dessen sein älterer Bruder Juri getötet wurde. Sein Vater, ebenfalls Soldat, überlebte den Krieg. Um seine Mutter und Großmutter in den Kriegsjahren 1941 bis 1945 zu unterstützen, begann der junge Serbinenko mit 14 Jahren eine Ausbildung zum Maschinenschlosser.

Nach dem Krieg arbeitete er weiter als Maschinenschlosser, studierte aber abends und schloss 1948 die Sekundarschule mit Auszeichnung ab. Anschließend wurde er am I.M. Setschenow Ersten Moskauer Medizinischen Institut zugelassen, wo er ein begeisterter Student und Sportler war, der sich im Volleyball, Schwimmen und Eislaufen auszeichnete.

Wirtschaftliche Schwierigkeiten im Nachkriegsrussland zwangen Serbinenko, häufig nebenbei körperlich anstrengende Jobs anzunehmen. Trotzdem hielt er eine perfekte Anwesenheitsbilanz im Medizinstudium. Bis zum dritten Studienjahr interessierte er sich für wissenschaftliche Forschung in den Bereichen Chirurgie, Pharmakologie und Urologie.

Nach seinem Abschluss 1954 erhielt er eine Stelle als Stipendiat der Akademie der Medizinischen Wissenschaften am N.N. Burdenko Neurochirurgischen Institut in Moskau, wo er zum Zeitpunkt der Verfassung dieses Artikels seit 44 Jahren ununterbrochen arbeitete. Das Burdenko-Institut war als führendes Zentrum der Sowjetunion für Neurowissenschaften bekannt.

Es zeigte sich bald, dass Serbinenko über herausragende technische und intellektuelle Fähigkeiten verfügte, die ihm das Potenzial für eine außergewöhnliche chirurgische Karriere boten. Dies erkannten sofort seine Mentoren, die Professoren A. Schlykow und M.A. Salaskin, zwei der führenden sowjetischen Neurochirurgen ihrer Zeit. Sie ermutigten Serbinenko, sich mit der perkutanen zerebralen Angiographie zu befassen, die damals durch direkte Karotis- und Vertebralarterienpunktion durchgeführt wurde.

Serbinenko wurde bald ein Experte in dieser Technik, was sein Interesse an neurovaskulärer Pathologie weckte. 1957 wurde er Doktorand der Neurowissenschaften. Ein Teil seiner Dissertation widmete sich der Untersuchung der Pathophysiologie und klinischen Manifestationen von CCF. Er schlug ein neues Klassifikationssystem für CCF basierend auf ihrem Einfluss auf den zerebralen Kreislauf vor, was seine Vorstellungskraft bei der Suche nach alternativen Behandlungsoptionen anregte.

Eine zufällige Beobachtung, die die Medizin veränderte

1959, bei den Maifeierlichkeiten auf dem Roten Platz in Moskau, wurde Serbinenkos Aufmerksamkeit von heliumgefüllten Ballons angezogen, die Kinder hielten. Er bemerkte, wie diese Ballons durch einfache Manipulationen ihrer Halteleinen leicht manövriert werden konnten. Er begann sich zu fragen, ob ein winziger Ballon am Ende eines langen Katheters ähnlich gesteuert und intravaskulär navigiert werden könnte, um ein Gefäß diagnostisch oder therapeutisch zu blockieren.

Diese einfache Beobachtung löste eine medizinische Revolution aus. Serbinenko richtete bald ein kleines Labor ein, um potenzielle Materialien für die Herstellung eines solchen Ballonkatheters zu untersuchen. Er testete Materialien wie Polyvinylchlorid, Polyethylen, Nylon, Silikon und Latex. Nach vielen Versuchen und Irrtümern schuf er Prototypen von Silikon- und Latex-Ballonkathetern.

Mehrere Fehlschläge im Labor und in der Klinik während der nächsten 9 Jahre führten zu wiederholten Verbesserungen seines Designs. Bald zeigte sich, dass der ballongespitzte Mikrokatheter mit optimiertem Design und sorgfältiger Ballonaufblasung und -entleerung ausgezeichnete flussrichtende Eigenschaften hatte, die die Navigation durch die gewundene Gefäßanatomie der Schädelbasis ermöglichten.

Dies machte die erste effektive intrakranielle Katheterisierung möglich. Dieselben flussrichtenden Eigenschaften ermöglichten es der Ballonspitze auch, bevorzugt hochfließende arteriovenöse Fisteln und wichtige AVM-versorgende Arterien aufzusuchen. Durch den Einsatz mehrerer Ballonvorrichtungen wurde die superselektive intrakranielle Katheterisierung möglich.

Entwicklung des Ballonkatheters

Die ersten Ballonkatheter hatten fest angebrachte Ballons und Durchmesser von weniger als 1 mm. Diese Vorrichtungen wurden durch Nadeln eingeführt, die direkt in die zervikale Karotisarterie eingeführt wurden. Am 8. Februar 1964 wurde das erste selektive externe Karotisangiogramm mit Hilfe einer temporären internen Karotisballonokklusion durchgeführt.

Danach wurde die temporäre Ballonokklusion eine wichtige Ergänzung zur direkten Punktionskarotisangiographie am Burdenko-Institut. Zwei Arten von Ballonvorrichtungen kamen zum Einsatz:

• Eine Vorrichtung ohne Endloch, die nur zur Gefäßokklusion diente
• Ein Ballonkatheter, der nicht nur eine Okklusion erzeugte, sondern auch den Durchtritt von Flüssigkeiten durch ein separates Lumen entweder distal oder proximal des Ballons ermöglichte (ein Vorläufer des kalibrierten Leckballonkatheters)

Die wichtigste initiale Anwendung von Serbinenkos Erfindung war die temporäre diagnostische Okklusion großer Hirnarterien. Von 1969 bis 1972 führte Serbinenko 304 solcher Eingriffe mit nur zwei Todesfällen durch.

Die permanente therapeutische Okklusion wurde mit einer Vorrichtung ohne Endlochballon erreicht, die an einer Zielstelle mit einer Mischung aus Silikonpolymer und Tantalpulver aufgeblasen wurde, um ein röntgendichtes Material zu erzeugen, das innerhalb des Ballons und des distalen Katheterlumens schnell zu einem stabilen Gel wurde. Dies ermöglichte es, den Katheter zu durchtrennen, ohne das Risiko eines Polymeraustritts aus dem distalen Kathetersegment, das intraarteriell belassen wurde.

Die erste derart berichtete Gefäßokklusion wurde am 24. April 1970 durchgeführt, um eine interne Karotisarterie zu opfern und eine CCF zu behandeln. (Serbinenko behauptete später, dass seine erste erfolgreiche Ballonembolisation am 15. Dezember 1969 gelungen sei.)

Die Technik wurde verbessert, indem der Ballon zunächst mit weniger viskosem jodhaltigem Kontrastmittel aufgeblasen wurde, um zu bestimmen, ob die Position zufriedenstellend war. Sobald die korrekte Platzierung bestätigt war, wurde das Kontrastmittel aspiriert und Silikonpolymer in den Ballon injiziert.

Serbinenko entwickelte anschließend einen Ballon mit einem ingeniosen Ventilmechanismus, der es ermöglichte, den Ballon von seinem Abgabemikrokatheter zu lösen, indem Zug auf den Katheter ausgeübt wurde. Diese Modifikation eliminierte das angebrachte distale Kathetersegment, das im früheren Einsatzsystem verwendet wurde.

Von 1970 bis 1973 führte Serbinenko 162 permanente therapeutische zerebrovaskuläre Okklusionen durch, behandelte Aneurysmen, CCFs und wichtige versorgende Gefäße von AVMs, mit nur zwei berichteten Todesfällen. Später entwickelte er einen Ballon, der ein winziges distales röntgendichtes Goldkügelchen enthielt, das eine schwere Spitze erzeugte und größere Durchleuchtungssichtbarkeit und Richtungseigenschaften verlieh.

Obwohl der größte Teil seiner frühen Arbeit durch direkte Karotispunktionen durchgeführt wurde, übernahm Serbinenko später die transfemorale Seldinger-Technik für seine endovaskulären Eingriffe. Sorgfältig und methodisch sammelte er eine beeindruckende Patientenserie. Bis heute wurden über 3000 Patienten von Serbinenko mit Ballonkathetertechniken untersucht und/oder behandelt.

Die ersten erfolgreichen Eingriffe

Serbinenkos Arbeit ermöglichte erstmals effektive Therapien für eine Vielzahl neurovaskulärer Läsionen. Die grundlegenden Konzepte, die er 30 Jahre vor diesem Artikel für die Behandlung von CCFs, AVF und inoperablen kavernösen fusiformen Aneurysmen der internen Karotisarterie entwickelte, sind heute genauso tragfähig und wichtig.

Seine aufblühende endovaskuläre Praxis beanspruchte all seine Zeit und zwang ihn, die konventionelle operative Neurochirurgie aufzugeben. Seine Konzentration auf endovaskuläre Verfahren eröffnete jedoch ein neues Kapitel in der Erforschung der zerebrovaskulären Pathophysiologie.

In Zusammenarbeit mit dem Neuropsychologen Alexander Lurija, ebenfalls vom Burdenko-Institut, halfen Serbinenkos Ballontestokklusionen von Hirnarterien bei der Hirnkartierung und präoperativen Beurteilung potenziell eloquenter Bereiche der Großhirnrinde. Diese temporären Ballonokklusionen, ähnlich den aktuellen selektiven Wada-Tests durch Injektion von Natriumamytal, wurden durch elektrophysiologische und biochemische Studien ergänzt.

Etablierung eines neuen medizinischen Fachgebiets

Zu ihrem Verdienst hatten andere Forscher in den 1960er und frühen 1970er Jahren über die Anwendung endovaskulärer Techniken zur Behandlung neurovaskulärer Läsionen berichtet oder diese vorgeschlagen. Dazu gehörten Luessenhop und Spence, die zerebrale AVM therapeutisch embolisierten und versuchten, ein supraklinoideales Karotisaneurysma mit einem intravaskulären Silikonballon zu behandeln; Alksne und Fingerhut, die magnetisch unterstützte transarterielle Embolisation experimenteller Hundeaneurysmen durchführten; und Prolo und Hanbery, die die transluminale Okklusion einer CCF mit einem nicht abtrennbaren Ballon beschrieben.

Die Arbeit dieser frühen Forscher war visionär, doch Serbinenkos Erfindung des Ballonkatheters in den 1960er Jahren und die erste erfolgreiche permanente Ballonokklusion eines intrakraniellen Gefäßes mit seinem Gerät im Jahr 1969 waren die wegweisenden Ereignisse, die die Geburt der endovaskulären Neurochirurgie markierten.

Globale Auswirkungen und Anerkennung

1971 stellte Serbinenko auf dem ersten Allunionskongress für Neurochirurgie in Moskau seine gesammelten endovaskulären Erfahrungen vor. Im selben Jahr veröffentlichte er seinen bahnbrechenden Artikel, der den Einsatz seines Ballonkatheters zur Diagnose und Behandlung zerebrovaskulärer Erkrankungen beschrieb.

Trotz der durch den Kalten Krieg verursachten Barrieren im Ideenaustausch zwischen Ost und West konnten solche revolutionären neuen Konzepte nicht umhin, weltweit Einfluss auf das medizinische Denken zu nehmen. 1974 wurde ein weiterer Artikel über seine endovaskulären neurochirurgischen Ergebnisse im Journal of Neurosurgery veröffentlicht.

Danach wurde das Burdenko-Institut zum Ziel ausländischer Ärzte, die neurointerventionelle Techniken beobachten wollten. Die Anerkennung von Serbinenkos Arbeit schuf Möglichkeiten für andere sowjetische Neurointerventionalisten, darunter J.N. Zubkov vom A.L. Polenov Neurochirurgischen Institut in Leningrad und W.I. Schtscheglow vom Kiewer Forschungsinstitut für Neurochirurgie.

Serbinenkos Arbeit löste zahlreiche Innovationen anderer Forscher weltweit aus, die zu einer technologischen Explosion und der heutigen breiten Anwendung neurointerventioneller Techniken führten. In den späten 1970er und frühen 1980er Jahren berichteten Debrun et al. über ihre Ergebnisse mit dem Debrun-Latexballon bei der Behandlung von Hirnaneurysmen und karotiko-kavernösen Fisteln (CCF).

Die Einführung nicht abtrennbarer Ballonkatheter machte Ballontestokklusionen der Karotis- und Vertebralarterien praktikabel. Derselbe Gerätetyp wurde zum Ballonschutz der Hirndurchblutung während Karotisangioplastie- und Stenting-Eingriffen verwendet.

Der kalibrierte Leckballon (eine Variante von Serbinenkos Erfindung) ermöglichte einen antegraden Flussstillstand in den AVM-zuführenden Arterien während der Embolisation des AVM-Nidus mit einem flüssigen Klebemittel. Die anschließende Entwicklung flexibler flussgesteuerter und über-Draht-Mikrokatheter erweiterte die Rolle der Embolisation bei der Behandlung von arteriovenösen Malformationen (AVM) erheblich.

Ende der 1970er Jahre entwickelten Hieshima et al. einen Silikon-abtrennbaren Ballon mit einem selbstabdichtenden Ventil, der nachgiebiger als Latexballons war. Dieses Gerät wurde zur Behandlung von CCF, arteriovenösen Fisteln (AVF), intrakraniellen Aneurysmen, AVM-zuführenden Arterien und neurovaskulären traumatischen Läsionen eingesetzt.

Bis 1990 hatten mehrere Gruppen beträchtliche Erfahrung mit abtrennbaren Ballons zur Behandlung intrakranieller Aneurysmen unter Erhalt der Trägerarterie gesammelt. Die Komplikationen blieben jedoch erheblich, wobei eine Studie Todes- und Schlaganfallraten von 17,9 % bzw. 10,7 % im Zusammenhang mit endosakkulären Aneurysma-Ballonembolisationen berichtete.

Eine andere Studie berichtete über eine 10%ige Rate technischer Fehlschläge, eine 4%ige Sterberate und eine 10%ige Rate neurologischer Komplikationen während dieser Eingriffe. Diese Komplikationsraten führten schließlich zur Entwicklung Guglielmi abtrennbarer Spiralen (Coils), die Ballons für die endovaskuläre Behandlung intrakranieller Aneurysmen weitgehend ersetzt haben, obwohl Ballons immer noch in Verbindung mit der Ballon-Remodeling-Technik zur Behandlung von breitbasigen Aneurysmen verwendet werden.

Der Mensch hinter der Medizin

In Anerkennung seiner vielen Beiträge zur Medizin wurde Serbinenko die Ehrenmitgliedschaft in mehreren internationalen wissenschaftlichen und medizinischen Gesellschaften verliehen, darunter der American Society of Neuroradiology. 1976 wurde ihm der Staatspreis der UdSSR für seine Erfindung verliehen.

1986 wurde er Korrespondierendes Mitglied der Russischen Akademie der Medizinischen Wissenschaften und 1995 Akademiemitglied. Serbinenko war besonderer Ehrengast während der Wissenschaftlichen Konferenz der Weltföderation für Interventionelle und Therapeutische Neuroradiologie im Jahr 1999.

Serbinenko ist stellvertretender Direktor für Wissenschaftliche Angelegenheiten des Burdenko-Instituts und Wissenschaftlicher Sekretär des Fachrates für Dissertationen. Er ist auch Mitglied des Redaktionsausschusses von Woprossy Neirochirurgii. Er hat mehr als 150 wissenschaftliche Publikationen verfasst oder mitverfasst und hält 11 Patente für Medizinprodukte in Russland, den USA, Deutschland, Schweden, Kanada, Japan und Frankreich.

Serbinenko ist als zielstrebiger und anspruchsvoller Arzt und Forscher bekannt. Im Namen der Patientenversorgung erwartet er von seinen Kollegen und Mitarbeitern nichts weniger als maximale Anstrengung, aber vor allem von sich selbst. Er kann sich keinen größeren Ausdruck des Mitgefühls für seine Patienten vorstellen als die konsequente Bereitstellung exzellenter medizinischer Versorgung.

Unter dieser fordernden Fassade verbirgt sich ein warmer und mitfühlender Sentimentalist. Sein aufrichtiges Gefühl der Sorge erstreckt sich über Patienten und Kollegen hinaus auf Menschen im Allgemeinen. Er ist niemals zu beschäftigt oder hält sich für zu wichtig, um Zeit zu finden, einer Freundin oder einem Freund eine persönliche Nachricht zu schreiben, einen besonderen Anlass zu würdigen, einen kleinen Gefallen zu tun oder die Familie eines erkrankten Patienten zu trösten.

Serbinenko lernte seine Frau Maya, die einen Doktortitel in Neurophysiologie hat, während seines Medizinstudiums kennen. Wegen ihrer ähnlichen Herkunft stellten die beiden fest, dass sie viel Gemeinsamkeiten hatten. Ihre Freundschaft entwickelte sich zu einer liebevollen Beziehung, die über die Jahre hinweg stärker und tiefer geworden ist.

Maya hat Fjodor wahrlich "vollendet", indem sie ihm Unterstützung und Ermutigung gab, die ihn in seiner anspruchsvollen Karriere getragen haben. Sie haben eine Tochter, Natalia, die ebenfalls Ärztin ist. Obwohl die Serbinenkos ein Haus in Moskau haben, verbringen sie all ihre Urlaubszeit im Herzen der russischen Landschaft nahe den Ufern der Wolga in der Region Kostroma.

Quelleninformationen

Originaltitel des Artikels: Eine Hommage an Dr. Fedor A. Serbinenko, Begründer der endovaskulären Neurochirurgie

Autoren: George P. Teitelbaum, M.D., Donald W. Larsen, M.D., Vladimir Zelman, M.D., Ph.D., Anatolii G. Lysachev, M.D., Leonid B. Likhterman, M.D., Ph.D.

Veröffentlichung: Neurosurgery 46:462-470, 2000

Hinweis: Dieser patientenfreundliche Artikel basiert auf peer-reviewter Forschung und bewahrt alle sachlichen Informationen, Daten, technischen Details und medizinischen Erkenntnisse des ursprünglichen Hommage-Artikels.