Das Konzept des mittleren systemischen Füllungsdrucks

Dieses Kapitel hat keine Relevanz für irgendeinen Abschnitt des CICM-Primärlehrplans 2017, da das College seine Prüfungskandidaten nie gefragt hat, was die Konzepte des mittleren systemischen und des mittleren Kreislauffüllungsdrucks eigentlich bedeuten. Diese Begriffe tauchen jedoch an vielen Stellen auf. Im Grunde kommt man in jeder Situation, in der die Determinanten des Herzzeitvolumens, des venösen Rückflusses, der Vorlast oder des zentralvenösen Drucks erörtert werden müssen, an einen Punkt, an dem man den MSFP zumindest erwähnen, wenn nicht sogar erklären muss. Daher hielt es der Autor für notwendig, ihm eine ganze separate Seite zu widmen, um einige Missverständnisse, vor allem seine eigenen, auszuräumen.

Zusammenfassend:

Die beste Einführung in dieses Thema ist wahrscheinlich der Artikel von Carl F. Rothe (1993), geschrieben mit der Autorität von jemandem, der drei Jahrzehnte lang Pionierarbeit auf diesem Gebiet geleistet hat. Obwohl das Konzept in der medizinischen Literatur gut akzeptiert ist, ist seine Anwendung auf die Interpretation der hämodynamischen Physiologie nicht unumstritten. Sollte ein CICM-Schüler jedoch zu kompetent dagegen argumentieren, könnte er sich in die gefährliche Lage bringen, richtiger zu liegen als der Prüfer. Für eine erfolgreiche Prüfungsleistung wäre es am besten, die Frage nach der Nützlichkeit dieser Variable oder der Gültigkeit des hämodynamischen Modells von Guyton zu umgehen.

Blutdruck bei fehlendem Kreislauf

Unter Vorwegnahme einiger der nachstehenden Definitionen kann man mit Sicherheit sagen, dass der mittlere Kreislauffüllungsdruck im Grunde der Druck ist, der durch das Blut ausgeübt wird, das sich im Kreislaufsystem eines toten Körpers sammelt. Betrachten Sie das folgende Gedankenexperiment, das mit Hilfe einer Reihe von Diagrammen erläutert wird. Theoretisch hätte ein Diagramm ausgereicht, aber diese Website hat eine lange Geschichte der Übertreibung.

Also. Arterien haben typischerweise einen hohen mittleren Druck und Venen einen niedrigen mittleren Druck, wobei die Kapillaren irgendwo dazwischen liegen. Der hohe arterielle Druck ist hauptsächlich auf den Druck zurückzuführen, der durch die Pumpleistung des Herzens erzeugt wird, sowie (in geringerem Maße) auf die Muskulatur der Arterienwände. Der niedrige Venendruck ist zum einen auf den geringen Muskeltonus in den Wänden dieser Gefäße zurückzuführen, zum anderen darauf, dass die Pumpleistung des Herzens die zentralen Venen kontinuierlich dekomprimiert.

Wenn jedoch der arterielle Pulsdruck abnimmt (z. B. bei Herzversagen), sinkt der arterielle Druck. Gleichzeitig steigt der zentralvenöse Druck an, da die Pumpleistung des Herzens nicht mehr so viel Flüssigkeit aus dem venösen Kreislauf befördert, und der venöse Druck steigt ebenfalls an.

Angenommen, das Herz bleibt stehen. Die pulsierende Pumptätigkeit hört auf, und der arterielle Druck fällt steil ab. Der Blutfluss kommt jedoch nicht völlig zum Erliegen. Da die Arterien muskulöser sind, üben sie einen größeren Druck auf ihren Blutinhalt aus als die Venen, und aufgrund dieses Druckgefälles wandert ein Teil des arteriellen Kreislaufvolumens allmählich in den venösen Kreislauf, wenn das Herz stillsteht. Dieses Volumen beträgt ca. 4ml/kg, d.h. ca. 300ml bei einem normal großen Menschen, oder ca. 6% des gesamten Kreislaufvolumens. Diese Werte stammen von Rothe (1976), der bei Hunden einen Herzstillstand herbeiführte und dann die Blutmenge maß, die er aus den zentralen Venen entfernen musste, um den zentralen Venendruck auf einem stabilen Wert vor dem Herzstillstand zu halten.

Auf diese Weise wird ein Teil des Volumens in den venösen Teil des Kreislaufs umverteilt, und nach einer ausreichend langen Zeit steigt der venöse Druck und sinkt der arterielle Druck, bis sich beide Drücke im Gleichgewicht befinden. Dies ist der mittlere Füllungsdruck des Kreislaufs oder „mittlerer Druck der Fliessigkeit“.

Es fällt auf, dass es während dieses gesamten Prozesses irgendwo im Kreislaufsystem einen Punkt gibt, der bei einem stabilen Druck bleibt (der zufällig der MCFP ist), unabhängig von den katastrophalen Ereignissen, die im restlichen Organismus nachhallen. Rothe (1993) vermutete, dass dies wahrscheinlich in kleinen Venolen (weniger als 1 mm Durchmesser) geschieht und dass dieser Druck nicht konstant ist, sondern an verschiedenen Stellen in verschiedenen Organen vorhanden ist und sich je nach den vorherrschenden Bedingungen ständig ändert.

Mittlerer systemischer Druck und mittlerer Kreislauffüllungsdruck

Der mittlere Kreislauffüllungsdruck (MCFP) ist der Druck im gesamten Kreislaufsystem bei fehlendem Fluss. Er ist der Druck, der von den Wänden des Kreislaufs (einschließlich des Herzens und der Lungengefäße) auf den Flüssigkeitsinhalt ausgeübt wird, und kann daher als Maß für das in diesen Wänden gespeicherte elastische Rückstellpotenzial angesehen werden. Er wurde von Arthur Guyton definiert als

„Der Druck, der an allen Punkten des gesamten Kreislaufsystems gemessen würde, wenn das Herz plötzlich stillstünde und das Blut augenblicklich so umverteilt würde, dass alle Drücke gleich wären.“

Der mittlere systemische Füllungsdruck (MSFP) ist der Druck nur im systemischen Kreislauf, d. h. ohne Berücksichtigung des Herzens und des Lungenkreislaufs, auch bei fehlendem Fluss. Dies ist in der Regel der Druck, für den man sich interessiert, wenn man über die kardiale Vorlast und die Gefäßfunktionskurven spricht, denn dies ist der Druck, von dem man annimmt, dass er das Blut entlang eines Druckgradienten in den rechten Vorhof drückt.

Der mittlere kardiopulmonale Füllungsdruck ist also der mittlere Druck in den unbewegten Herzkammern und im Lungenkreislauf. Diese Größe ist ein notwendiges Gegenstück zum MSFP, wird aber selten diskutiert. Er ist in der Regel etwa 3 mmHg höher als der MSFP, was hauptsächlich auf die höhere Elastizität der Herzkammern zurückzuführen ist. Er kann am Krankenbett durch gleichzeitiges Abklemmen aller großen Gefäße und Anhalten des Herzens gemessen werden.

Messungen des mittleren systemischen Füllungsdrucks beim Menschen

Nachdem sie ganze Berge von toten Mischlingshunden erzeugt hatten, konnten Guyton und Mitarbeiter mit Sicherheit sagen, dass der MSFP bei den meisten mittelgroßen Säugetieren wahrscheinlich bei 7-8 mmHg liegt. Beim Menschen war es im aufgeklärten wissenschaftlichen Umfeld nach Nürnberg schwieriger, Daten zu sammeln, da der Herzstillstand eine der wichtigsten Voraussetzungen für eine genaue Messung ist. Der Einfallsreichtum von Forschern hat uns jedoch einige Informationen geliefert, die Guyton im Wesentlichen bestätigen. Schipke et al. (2003) gelang es, etwa achtzig Personen davon zu überzeugen, ihren MSFP während eines induzierten Herzstillstands (VF, während der Implantation eines AICD) messen zu lassen, und sie fanden MSFP-Werte um 12 mmHg. Die Forscher bemängelten, dass die Dauer des Herzstillstands (~13 Sekunden) nicht lang genug war, um gute Messungen zu erhalten: Der arterielle und der venöse Druck kamen nie ins Gleichgewicht. Eine spätere Studie von Repessé et al. (2015) hatte dieses Problem nicht, da sie tote Intensivpatienten verwendeten, die zufällig ZVKs und arterielle Leitungen hatten; und auch hier lag der MSFP bei 12 mmHg. Ihre Daten sind zur Veranschaulichung des Konzepts nachstehend wiedergegeben.

Determinanten des mittleren systemischen Füllungsdrucks

Aus den obigen Ausführungen folgt, dass es zwei Hauptfaktoren geben muss, die den MSFP bestimmen:

• Tonus der glatten Muskulatur im systemischen Kreislauf und
• Flüssigkeitsvolumen im systemischen Kreislauf.

Der Tonus der glatten Muskulatur, aus der die Wände des Kreislaufsystems bestehen, spielt eindeutig eine Rolle für den elastischen Rückstoßdruck, der den MSFP erzeugt. Repessé et al. (2015) erwähnten in der bereits oben beschriebenen Studie, dass der MSFP bei toten Patienten, die Noradrenalin erhalten hatten, höher war (etwa 14-15 mmHg), was sinnvoll ist, da Noradrenalin ein starker Arterien- und Venenkonstriktor ist. Im Gegensatz dazu ergab eine viel frühere Studie von Starr (1940) Messungen von 5,6 mmHg bei Körpern, die bereits seit mehreren Stunden tot waren, was wahrscheinlich der Fall ist, wenn der Tonus der glatten Muskulatur irreversibel verloren geht.

Das Volumen des Kreislaufsystems spielt natürlich auch eine Rolle. Das Einfüllen von Flüssigkeit in ein Gefäß übt einen Druck auf die Wände dieses Gefäßes aus, und im Kreislaufsystem hängt der Druck, den diese weichen, schwammigen Wände erzeugen, hauptsächlich vom Tonus der glatten Muskulatur ab (siehe oben). Häufig wird dieses Konzept in ein „unbelastetes“ und ein „belastetes“ Volumen unterteilt. Als „unbelastetes“ Volumen wird ein Flüssigkeitsvolumen (vermutlich Blut) im Kreislaufsystem bezeichnet, das keinen „Stress“ auf die Wände ausübt, d. h. wo die Messung des MSFP einen Druck von 0 mmHg ergeben würde. Nach Young (2010) und Magder (2016) beschreibt das „unbelastete Volumen“ etwa 85 % des gesamten venösen Blutvolumens: In einem Kreislauf mit minimalem Sympathikustonus tragen nur etwa 15 % des gesamten Blutvolumens zur Erzeugung des MSFP bei.

Logisch gesehen ist das „gestresste Volumen“ also „das Blutvolumen, das aus dem Gefäßsystem entfernt werden muss, um den transmuralen Druck der Gefäße von dem bestehenden Wert auf Null zu senken“. Nach Rothe (1983) handelt es sich bei diesen Volumina um rein hypothetische Konstrukte, „die durch Extrapolation des linearen Anteils der Kapazitätsbeziehung auf den transmuralen Druck Null berechnet werden“. Die reale Kurve wird bei sehr niedrigen MSFP-Werten (unter 5mmHg) weniger linear, wie von Lee et al. (1988) gezeigt wurde:

Das unbelastete Volumen ist also wahrscheinlich nicht völlig unbelastet. In jedem Fall wäre es unlogisch, dass der intravaskuläre Druck tatsächlich null mmHg beträgt, da selbst ein Milliliter Flüssigkeit einen Druck ungleich null auf die Wände der Kammer ausübt, in der sie sich befindet.

Die Bedeutung und Relevanz des mittleren systemischen Füllungsdrucks

Das Guyton-Modell legt nahe, dass der Blutrückfluss zum Herzen hauptsächlich durch diesen mittleren systemischen Füllungsdruck bestimmt wird. Dies ist der Druck, von dem aus das Blut fließt, und der CVP ist der Druck, zu dem es fließt und dabei den venösen Gefäßwiderstand überwindet. Das Herzzeitvolumen spielt in diesem Modell keine Rolle bei der Bestimmung des Drucks im venösen Kreislauf.

Nicht alle sind sich einig, dass diese Konzepte einen wissenschaftlichen Wert haben. Magder (2006), Brenglemann (2003) und Henderson et al. (2010) gehen näher darauf ein, aber hier soll es genügen zu sagen, dass verschiedene ernsthafte Studenten der Physiologie an Guytons Versuchsaufbau, Messmethodik und grundlegender Argumentation Anstoß genommen haben. Dem CICM-Praktikanten wird jedoch empfohlen, sich mit dieser Kontroverse abzufinden und dieses hämodynamische Schibboleth auswendig zu lernen, als wäre es ein Newtonsches Gesetz. Dieses Konzept ist sehr populär, und es besteht die Gefahr, dass der Prüfer, der Ihnen gegenübersitzt, ein starker Befürworter ist. Glitzernde Rockstars der FOAM (z. B. Jon-Emile Kenny von PulmCCM) verleihen ihr ebenfalls Glaubwürdigkeit, indem sie ihre Bekanntheit erhöhen. Darüber hinaus erwähnten die Prüfer in ihren Kommentaren zu Frage 19 der ersten Arbeit von 2014, dass „zusätzliche Punkte für Beschreibungen der Beziehung zum mittleren systemischen Füllungsdruck und anderen darüber hinausgehenden Einflüssen vergeben wurden“. Kurzum: MSFP besteht die Prüfungen.