Guinguette Marais Poitevin

Dieses Kapitel ist am relevantesten für Abschnitt F6(vi) aus dem CICM-Primärlehrplan 2017, der von den Prüfungskandidaten erwartet, dass sie „das Konzept des Shunts erklären“ können, und für Abschnitt V(ii), der sie auffordert, „die venöse Beimischung, ihre Beziehung zum Shunt und die Ventilations-Perfusions
(V/Q)-Missverhältnisse zu erklären“. Dieser spezielle Sachverhalt ist in Frage 6 aus dem zweiten Papier von 2009 erschienen. Die Tatsache, dass es nur einmal vorkam, sollte Prüfungskandidaten nicht davon abhalten, sich mit dem Thema vertraut zu machen, da es ziemlich grundlegend ist. Wenn einem schon bei der Diskussion des Unterschieds zwischen venöser Beimischung und Shunt die Augen zufallen, dann sollte zumindest die Berggren-Gleichung fest im Gedächtnis verankert sein, denn sie ist Freiwild für zukünftige Fragen und Prüfungsstationen.

Zusammengefasst:

Die detaillierteste Erklärung dieser Konzepte findet sich in „Understanding the meaning of the shunt fraction calculation“ von Cruz & Metting (1987), aber dieser Artikel ist nicht frei verfügbar und aufgrund seines Umfangs möglicherweise für eine kurzfristige Überarbeitung nicht geeignet. Eine bessere Referenz ist wahrscheinlich Bigeleisen (2001), der nicht nur ein frei verfügbarer Artikel ist, sondern auch einer, der mit der ausdrücklichen Absicht geschrieben wurde, diese Konzepte für Leute zu erklären, von denen dann erwartet wird, dass sie andere unterrichten.

Die Beziehung von venöser Beimischung zu Shunt

Was ist „Shunt“? Ein autoritativ klingendes Dokument aus den 1970er Jahren („Glossary on respiration and gas exchange“, Hughes et al, 1973) definiert es als:

„Vaskuläre Verbindung zwischen Kreislaufbahnen, so dass venöses Blut in Gefäße umgeleitet wird, die arterialisiertes Blut enthalten“

So, das ist eindeutig nicht die Art von Shunt, von der wir hier sprechen. Für die Atmungsphysiologie, definiert Wests (S.68 Auflage) definiert Shunt als:

„Blut, das in das arterielle System eintritt, ohne durch belüftete Bereiche der Lunge zu gehen“

West versucht nicht, eine Unterscheidung zwischen venöser Beimischung und Shunt zu treffen, aber in anderen Lehrbüchern (einschließlich Nunns und Levitzky) werden die beiden Begriffe deutlich gemacht. In der 8. Auflage von Nunn’s (p. 123) wird die venöse Beimischung definiert als:

„Der Grad der Vermischung von gemischtem venösem Blut mit pulmonalem endkapillärem Blut, der erforderlich wäre, um die beobachtete Differenz zwischen dem arteriellen und dem pulmonalen endkapillären PO2 zu erzeugen (üblicherweise gleich dem idealen alveolären PO2)“

Damit, „venöse Beimischung“ ist die berechnete Schätzung, wie viel hypoxisches Blut erforderlich wäre, um die gemessenen arteriellen Sauerstoffwerte bei einem gegebenen Herzzeitvolumen zu erzeugen. Es handelt sich dabei um ein Volumen desoxygenierten Blutes aus dem venösen Kreislauf, das anscheinend die Lunge umgangen hat und nicht am Gasaustausch teilnimmt.

So… Wie unterscheidet sich dies vom Shunt? Nun ja. Die beiden Begriffe werden oft austauschbar verwendet. Für die Herausgeber von Nunn’s muss die Verwirrung bei den Studenten ein solches Ausmaß angenommen haben, dass sie ein kurzes Unterkapitel über die Nomenklatur rechtfertigten, an dessen Ende die Autoren zugaben, dass, obwohl die beiden Konzepte unterschiedlich sind, „venöse Beimischung …oft locker als Shunt bezeichnet wird“.

Allerdings ist venöse Beimischung kein Shunt. Es ist ein berechnetes Volumen, das die pulmonale Gasaustauschfläche umgangen zu haben scheint. Es ist das Produkt der Shunt-Gleichung, die davon ausgeht, dass es nur zwei Arten von Alveolen gibt (perfekt belüftete und perfekt kollabierte). Der „echte“ intrapulmonale Shunt hingegen ist das Volumen des venösen Blutes, das tatsächlich die belüfteten Alveolen umgangen hat und desoxygeniertes Blut über den Lungenkreislauf zum linken Herzen zurückgeführt hat. „Echte“ Shunts integrieren nicht den Beitrag der thebesianischen Venen und der alveolären Regionen mit V/Q-Verhältnissen zwischen 0 und 1,0 oder andere zusätzliche Quellen von zusätzlichem venösen Blut, das zum systemischen Kreislauf beiträgt (wie intrakardiale Rechts-Links-Shunts), und daher wird das berechnete venöse Beimischungsvolumen normalerweise größer sein.

Die venöse Beimischung schätzt also weder das Volumen des echten intrapulmonalen Shunts genau ab, noch hilft sie, genau zu bestimmen, woher das zusätzliche venöse Blut kommt. Der Begriff „venöse Beimischung“ impliziert, dass es eine bekannte Menge an hypoxischem venösen Blut gibt, das sich mit dem arteriellen Kreislauf vermischt, aber in Wirklichkeit gibt es so etwas nicht; man weiß nie genau, wie viel Shuntblutvolumen vorhanden ist oder wie hypoxisch dieses Blut ist. Stattdessen errechnet man einen bestimmten Anteil des Herzzeitvolumens, der aus diesem Blut besteht. Das ist eine völlig sinnvolle Abkürzung, denn es ist eigentlich unmöglich, den „echten“ Shunt zu messen, da man praktisch nie den Anteil des Blutes, der aus wirklich unbelüfteten Lungeneinheiten kommt (V/Q =0), von dem Blut trennen kann, das aus nur unvollständig belüfteten Einheiten kommt (V/Q < 1,0). Aus diesem Grund verwenden wir die venöse Beimischung als Surrogat für den Shunt und berichten sie als „Shuntfraktion“ oder Fshunt.

Typen von Shunt und venöser Beimischung

Es scheint ein Klassifizierungssystem für Shunt zu geben, das in den verschiedenen Lehrbüchern variiert (während einige, z. B. West, die ganze Idee der Klassifizierung aufgeben). Nicht nur die Kategorien sind unterschiedlich, sondern die gleiche nominale Kategorie kann für verschiedene Autoren unterschiedliche Bedeutungen haben. Hier ist zum Beispiel ein Vergleich von Nunn und Levitzky:

Unterschiedliche Klassifikationssysteme
für Venenverschlüsse und Shunts

Aus Nunn’s, 8. Auflage	Aus Levitzky, 7. Auflage
Anatomischer Shunt: Physiologischer Shunt Bronchialvenen Thebesische Venen „Echter“ Shunt Intrakardialer Shunt „Virtueller“ Shunt Pathologischer anatomischer Shunt V/Q-Streuung Physiologischer Shunt	Physiologische Shunts Physiologischer anatomischer Shunt Bronchialvenen Thebes’sche Venen Pathologischer anatomischer Shunt Intrakardialer Shunt Intrapulmonaler Shunt Absoluter intrapulmonaler Shunt („echter“ Shunt) „Shunt-like states“: V/Q-Streuung, d.h.. V/Q < 0
Aus Basic Physiology for Anaesthetists von Chambers et al (2015) Physiologischer Shunt: Anatomischer Shunt Bronchialvenen Thebesische Venen Funktioneller Shunt V/Q-Streuung Pathologischer Shunt: Intrakardialer Shunt Pulmonale AVM Intrapulmonaler Shunt (echter Shunt)

Dies sind nur einige der möglichen Taxonomien. Nach dem Fehlen von Literaturhinweisen zu urteilen, wurden diese nicht durch die Arbeit eines wissenschaftlichen Gremiums zusammengestellt, sondern von jedem Lehrbuchautor unabhängig ausgeheckt. Daher ist es unmöglich zu sagen, welche von ihnen „besser“ ist. Die Prüfungskandidaten sind aufgefordert, sich für ein System zu entscheiden und bei diesem zu bleiben.

Ohne den Versuch, eines der bestehenden Klassifizierungssysteme zu rechtfertigen oder ein neues zu erfinden, wird die folgende Liste von Shunts und shuntartigen Beimengungen in ungeordnetem Zustand angeboten.

Unterschiedliche Quellen venöser Beimengungen

• „Echter“ Shunt durch unbrauchbare Lunge: Blut, das durch eine kranke (oder kollabierte) Lunge fließt, mit einem V/Q-Verhältnis von 0 (d. h. kein V, alles Q). Dieses Blut wird kein Gas austauschen.
• „V/Q-Streuung“: Lungenregionen, die ein V/Q-Verhältnis von weniger als 1 haben, haben einen ineffizienten Gasaustausch und liefern pulmonalvenöses Blut, das unvollständig mit Sauerstoff angereichert ist. Wie der Name schon sagt, wird der Sauerstoffgehalt eines solchen Blutes in einem weiten Bereich liegen, von Blut, das einem gemischt-venösen Blut sehr ähnlich ist, bis hin zu Blut, das nur leicht deoxygeniert ist. Die Kategorie des anatomischen Shunts schließt diese Form der venösen Beimischung aus irgendeinem Grund aus.
• Die thebesianischen Venen, auch bekannt als Venae cordis minimae, sind winzige klappenlose Venen in den Wänden der vier Herzkammern. Ihr Beitrag zum Blutfluss ist verschwindend gering – Untersuchungen an narkotisierten Probanden haben ergeben, dass der Fluss in den thebesianischen Venen 0,12 % bis 0,43 % des gesamten Aortenflusses ausmacht. Allerdings ist der Sauerstoffgehalt in diesen Venen wahrscheinlich sehr gering, und der Einfluss auf die A-a-Differenz ist nicht trivial.
• Die Bronchialvenen tragen wahrscheinlich nicht mehr als 1 % zum gesamten Herzzeitvolumen bei. Das ist Blut, das die Aorta verlässt, die Bronchialwand ernährt und dann wieder in den zentralen Kreislauf eintritt, indem es in die Pulmonalvenen abfließt. Nach Nunn’s Angaben kann dieser Beitrag bei Patienten mit Bronchiektasen oder COPD beträchtlich sein – bis zu 10 % des Herzzeitvolumens.
• Eine angeborene Herzerkrankung mit Rechts-Links-Shunt ist eine Möglichkeit, die erwähnt werden sollte, da sie es dem rechten Herzen erlaubt, in den linken Kreislauf zu ejizieren, unter Umgehung der Lunge.
• Intrapulmonale arteriovenöse Verbindung, wie z.B. eine AVM oder Fistel, würde genau dasselbe bewirken wie der intrakardiale Shunt
• Intrapulmonale Quellen von sauerstoffarmem Blut, wie z.B. Blut, das aus den anoxischen Tiefen eines Lungentumors abfließt, oder portopulmonale Shunts bei Lebererkrankungen, können sehr sauerstoffarmes Blut in den pulmonalvenösen Kreislauf abgeben
• Der virtuelle Shunt ist virtuell in dem Sinne, dass er möglicherweise nicht tatsächlich existiert. Wenn die Messung des Shunts ohne eine gemischte venöse Blutprobe durchgeführt wird, bezeichnet man den resultierenden Shunt als virtuell. Soweit man sagen kann, ist diese Terminologie nur in Arbeiten von oder über Nunn zu finden (siehe Lawler & Nunn, 1984). Laut den Originalautoren ist dies „der Shunt, der die Beziehung zwischen arteriellem PO2 und inspirierter Sauerstoffkonzentration erklären würde, wenn die Differenz zwischen arterieller und gemischtvenöser Sauerstoffkonzentration 5 Vol% beträgt“.

Die Größe einer normalen Shuntfraktion

In Frage 6 aus dem zweiten Papier von 2009 scheinen die CICM-Prüfer eine Aussage über eine „normale“ Shuntfraktion oder einen venösen Beimischungswert erwartet zu haben. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass dies alles andere als klar ist.

Für den Shunt selbst geben verschiedene Quellen sehr unterschiedliche Fraktionen an. Smeenck et al. (1997) z. B. untersuchten dies an einer Gruppe von Patienten, die vor einer Herzoperation mit 100 % Sauerstoff beatmet wurden, und errechneten eine Shuntfraktion von 10 %. Diese Gruppe kann natürlich nicht als normal oder gesund angesehen werden, da sie alle auf eine Herzoperation warteten. Ming et al. (2014) verwendeten eine Shuntfraktion von 5 % als Grenzwert für den Normalbereich in ihrer Studie zur Auswertung des 100 %-Sauerstoff-Tests. Sarkar et al. (2017) berichten in ihrem Review von 2-3 %, geben aber keine Quelle an. Die wahrscheinlich maßgebliche Referenz zu diesem Thema ist Wagner et al. (1974), die MIGET zur Bewertung gesunder Freiwilliger verwendeten. Diese Probanden hatten im Wesentlichen keinen Shunt bei normaler Raumluft und einen mittleren Shunt von etwa 3,2 % bei der Atmung von 100 % FiO2 (oder bis zu 10,7 % bei einem Probanden), was die Untersucher auf eine Denitrogenierungs-Atelektase zurückführten.

Die venöse Beimischung, wie sie bei normalen Probanden, die Raumluft atmen, gemessen wird, beträgt normalerweise etwa 3 %. Dieser Wert stammt von Said & Banerjee (1963).