Dieses Kapitel ist am relevantesten für Abschnitt F5(ii) des CICM-Primärlehrplans 2017, in dem erwartet wird, dass die Prüfungskandidaten in der Lage sind, „den Lungengefäßwiderstand und die Faktoren, die dies beeinflussen, zu verstehen“. Historisch gesehen ist dies in zwei früheren SAQs aufgekommen:

• Frage 5 aus dem zweiten Papier von 2016
• Frage 4(s.2) aus dem zweiten Papier von 2009

Davon der Kommentar des Kollegiums zu Frage 4(S.2) war bei weitem informativer, da es klar umreißt, nach welcher Art von Antwort sie suchten, bis hin zu einer Seitenreferenz (Wests). Es wurde verwendet, um dieses Kapitel zu strukturieren, und ist ein gutes Modell dafür, wie Prüferkommentare aussehen sollten. Die andere Frage ging mehr darauf ein, was Widerstand eigentlich ist und wie er den Druck beeinflusst. Dies ist auch etwas, das es wert ist, diskutiert zu werden, wahrscheinlich in einem eigenen Kapitel.

Jenseits des Lungenkreislaufs Kapitel von Nunn’s (Kap. 6, S. 89 der 8. Auflage), keine andere Ressource vereint all diese Faktoren in einer Weise, die als alternative freie Quelle für die gleichen Informationen verwendet werden könnte. Wenn man darauf bestehen würde, keine Lehrbücher zu kaufen, wäre man gezwungen, eine ziemlich große Bibliographie von häufig mit Paywalls versehenen Artikeln aus den 1960er Jahren zu durchsuchen.

Faktoren, die den pulmonalarteriellen Druck beeinflussen

Obwohl Frage 5 aus dem zweiten Papier von 2016 nach Faktoren fragte, die den pulmonalarteriellen Druck beeinflussen, wollten sie nach der College-Antwort wirklich eine Diskussion über den Druck in allgemeinen hydrodynamischen Begriffen. „Ein strukturierter Ansatz zur Definition und Beschreibung der vielen Faktoren, die den Flüssigkeitsfluss und den Widerstand beeinflussen, war erforderlich, um gut zu punkten“, sagten die Prüfer. Poiseuilles Gesetz wurde zur Sprache gebracht. Es ist daher etwas seltsam, dass in der Frage speziell nach dem pulmonalen Druck gefragt wurde, da dies die Auszubildenden in die Irre geführt und sie in eine sinnlose Diskussion über hypoxische pulmonale Vasokonstriktion und dergleichen versetzt haben könnte. Was folgt, deshalb, ist ein Versuch, die Faktoren zu untersuchen, die den Druck einer Flüssigkeit beeinflussen, die ein beliebiges Gefäß durchquert, aber mit dem Versuch, die Diskussion mit Faktoren zu würzen, die eindeutig pulmonal sind.

Also:

• Druck ist das Produkt aus Durchfluss und Widerstand.
• Der Fluss im Lungenkreislauf ist gleich dem Fluss im systemischen Kreislauf, d. h. Es ist das Herzzeitvolumen, und wird daher bestimmt durch:
  • Herzfrequenz
  • Nachlast (speziell RV-Nachlast)
  • Ventrikuläres Schlagvolumen, das wiederum bestimmt wird durch
    • Vorlast
    • Herzkontraktilität
    • Ventrikuläre Compliance

Der Widerstand im Lungenkreislauf wird bestimmt durch:

• Anteile von laminarer und turbulenter Strömung
• Bei turbulenter Strömung kann der Widerstand nicht durch Standardgleichungen bestimmt werden, nur um zu sagen, dass er mit zunehmender Strömung nichtlinear zunimmt
• Der meiste Fluss in gesunden Lungenarterien ist laminar
• Bei laminarer Strömung wird der Widerstand durch die Hagen-Poiseuille-Gleichung beschrieben:
  
  wobei:
  • Δp ist die Druckdifferenz zwischen arteriellem und venösem Kreislauf;
  • L ist die Länge des Gefäßes,
  • μ ist die dynamische Viskosität des Blutes,
  • Q ist der Volumenstrom (Herzzeitvolumen),
  • R ist der Radius der Gefäße
• Von diesen ist der Gefäßradius die leicht regulierbare Variable, die beeinflusst wird durch:
  • Blutfluss
  • Lungenvolumen
  • Hypoxische pulmonale Vasokonstriktion
  • Humorale und hormonelle Mediatoren (z. eicosanoide)
  • Drogen (zB. stickstoffmonoxid und Sildenafil)

Wirkung des pulmonalen Blutflusses auf den pulmonalen Gefäßwiderstand

Das Herzzeitvolumen kann von 3-4 l / min in Ruhe auf etwa 25 L/ min mit Bewegung schwanken. Mit diesen Fluktuationen im Fluss bleibt der pulmonale arterielle Druck ziemlich stabil (Kovacs et al., 2012). Da der Druck das Produkt aus Fluss und Widerstand ist, bedeutet dies, dass der pulmonale arterielle Widerstand in Abhängigkeit vom pulmonalen Blutfluss variieren muss. In einem Viva-Szenario oder einer schriftlichen SAQ-Antwort könnte man möglicherweise ein eingehendes Verständnis dieses Themas umgehen, indem man diesen Graphen reproduziert:

Dies ist ein relativ berühmter Graph, mit dem man wahrscheinlich zumindest beiläufig vertraut sein sollte. Es stammt aus einem berühmten 1965-Papier von West & Dollery und wird in der einen oder anderen Form in praktisch allen Physiologielehrbüchern reproduziert. Die seltsame vertikale Widerstandsskala ist die Folge davon, dass die archaischen Einheiten aus der ursprünglichen Figur in solche umgewandelt werden müssen, die den Benutzern eines modernen Swan-Ganz-Katheters (Dyn / sec / cm-5) vertrauter wären. Aus Respekt vor den Autoren wird hier auch das Originalwerk reproduziert.

Der pulmonale Blutfluss im Diagramm ist niedriger als erwartet (die Skala reicht nur bis zu 800 ml / min), da die Daten von einer isolierten Lunge eines 26 kg schweren Hundes gesammelt wurden, die aufrecht in einer Plethysmographbox gehalten wurde und vom venösen Blut eines anderen Hundes perfundiert wurde.

Also, wie passiert das? Sicherlich würden Sie erwarten, dass die glatte Muskulatur der Lungenarterien hier nur die geringste Rolle spielt. Es gibt einfach nicht genug davon. Daher muss ein anderer Mechanismus diesen Fall erzeugen, ist Widerstand. Tatsächlich gibt es zwei solcher Mechanismen: Dehnung und Rekrutierung.

Ausdehnung der Lungenkapillaren als Reaktion auf zunehmenden Druck

Eine elastische Ausdehnung der Lungengefäße tritt als Reaktion auf einen erhöhten Blutfluss auf. Sie sind so elastisch, dass sie wie Luftballons explodieren können. Sobin et al (1972) erhielten ein Bündel Katzenlungen, perfundierten sie mit einem Siliciumpolymer bei unterschiedlichen Drücken und härteten dann die Siliciummischung katalytisch aus, um das Lungengefäßsystem so zu erhalten, wie es war. Scheiben der Lunge wurden dann untersucht, um zu sehen, wie sich der Gefäßdurchmesser mit unterschiedlichen Drücken veränderte. Nichts würde dies besser sagen als die ursprüngliche Mikrofotografie der geschnittenen Katzenlunge:

Am unteren Rand des Bildes sieht man einige kollabierte Katzenkapillaren aus einer Lunge, die mit einem Treibdruck von nur 5 mm Hg perfundiert wurde; die Dicke der Kapillarfolie beträgt hier weniger als 6 µm. Oben sind Fettpolsterkapillaren mit einem Durchmesser von mehr als 10 µm aus einer mit einem Druck von 20 mmHg perfundierten Lunge zu sehen. Tatsächlich wurde bei der Darstellung der Druck-Durchmesser-Beziehung festgestellt, dass sie zumindest über einen Bereich physiologisch plausibler Drücke relativ linear ist:

Es ist unmöglich und wahrscheinlich irrelevant zu spekulieren, was passieren würde, wenn der Perfusionsdruck ansteigen würde, aber die Beziehung würde sicherlich ihre Linearität bei hohen Drücken verlieren, und darüber hinaus würde es einen Punkt geben, an dem die Alveolarkapillaren ihre Integrität auf visuell spektakuläre Weise verlieren würden. Relevanter ist das Niederdruckgebiet. Kapillaren mit einem kleinen Durchmesser aufgrund des niedrigen Drucks hätten ebenfalls einen höheren Strömungswiderstand und wären bei einem Durchmesser von weniger als 5 µm wahrscheinlich zu eng, um rote Blutkörperchen aufzunehmen. So sehen die Dinge wahrscheinlich in den Scheitelpunkten der Lunge aus: verengte, funktionell nutzlose Kapillaren mit minimalem Blutfluss durch sie. Mit zunehmendem Blutfluss und Druck nehmen diese zuvor verengten Gefäße im Durchmesser zu und beginnen wieder am Lungenkreislauf teilzunehmen, d.h. Sie werden rekrutiert.

Rekrutierung von Lungenkapillaren

Die Umleitung des Blutflusses in neue Gefäßräume ist eine attraktive Erklärung für die Abnahme des Lungengefäßwiderstands mit erhöhtem Fluss. Der Fluss nimmt zu, ergo bekommen ehemals kollabierte Kapillaren etwas Blut in sie und folglich nimmt der gesamte Lungengefäßwiderstand ab.Bekanntlich veröffentlichten zwei Gruppen von Forschern innerhalb von zwei Monaten Artikel mit jeweils einem ähnlichen Experiment, aber unterschiedlichen Schlussfolgerungen. (1993) injizierten Kaninchen nanoskalige Partikel aus kolloidalem Gold, töteten dann die Kaninchen und zeigten, dass Goldpartikel in den Lungenkapillaren zu finden waren, dh keine dieser Kapillaren befand sich in einem „kollabierten“ Zustand. (1993) perfundierten einige Rattenlungen mit fluoreszierendem Albumin, froren sie zum Schneiden ein und stellten fest, dass nur 33% der Alveolarkapillaren mit dem fluoreszierenden Marker perfundiert waren.

Der Unterschied zwischen diesen beiden Studien war der Alveolardruck. Konig et al. hatten ganze Kaninchen und Atmosphärendruck, während Conhaim et al. isolierte Rattenlungen verwendeten, die sie mit 15 cm H2O aufgeblasen hatten, um jede Lunge in eine Big West Zone One zu verwandeln. Die Bedeutung des Alveolardrucks in diesem Prozess wurde von Godbey et al (1995) bestätigt, die mit direkter Mikroskopie subpleurale Kapillaren bei unterschiedlichen Perfusionsdrücken und Alveolardrücken beobachteten. Überall dort, wo der Kapillardruck den Alveolardruck überschritt, hatte die betreffende Kapillare eine Strömung (von den Autoren als Vorhandensein roter Blutkörperchen definiert). Dies geschah auch bei physiologisch abnormal niedrigem Durchfluss, d.h. die Forscher zeigten, dass der Kapillardruck hier der wichtigste Faktor war.

Wie viel Rekrutierung können Sie bekommen? Es stellt sich heraus, mehr als Sie jemals verwenden könnten. (1991) zeigten, dass mit erhöhtem Herzzeitvolumen die Diffusionskapazität der Lunge weiter zunimmt, ohne ein Plateau zu erreichen, d. H. Selbst bei einem Herzzeitvolumen von 30-35 L / min stieg der DLCO weiter an. Dies bedeutet, dass Sie selbst bei Spitzenübungen nicht die Grenzen Ihrer kapillaren Rekrutierungsreserve gefunden haben.

Einfluss des Lungenvolumens auf den Lungengefäßwiderstand

Kurz gesagt, die Beziehung zwischen Lungenvolumen und PVR kann in drei Pointform-Aussagen zusammengefasst und über ein hilfreich einprägsames und hochgradig lehrbuchartiges Diagramm ausgedrückt werden:

• Der Lungengefäßwiderstand ist bei FRC am niedrigsten
• Bei niedrigen Lungenvolumina steigt er aufgrund der Kompression größerer Gefäße an
• Bei hohen Lungenvolumina steigt er aufgrund der Kompression kleiner Gefäße an

Dieses Diagramm stammt wahrscheinlich von Simmons et al (1961), und obwohl der Artikel selbst ist eine Beschreibung eines Hundeexperiments, Diese Grafik, die sich bisher in den Lehrbüchern verbreitet hat, ist eine hochgradig gentrifizierte und spekulative Interpretation, nicht wirklich abgeleitet aus experimentellen Daten. Eine genaue Darstellung der ursprünglichen Tierdaten aus diesem Papier sieht folgendermaßen aus:

Einige Variationen davon sind praktisch überall zu sehen, und jeder dieser Graphen hat typischerweise a) keine Achsenskala-Beschriftungen und b) in jedem Lehrbuch unterschiedliche Kurvenformen. Was ist also die definitive Kurve und ist es relevant, darüber Bescheid zu wissen? Das Beste, was man tun kann, ist, eine Publikation mit dem Anstand aufzuspüren, ihre Diagramme richtig zuzuordnen, und das Papier zu verfolgen, auf das sie verweisen. Dabei stößt man im Allgemeinen auf Thomas et al (1961), eine Studie von Hundelungen, die mit frischem heparinisiertem Hundeblut unter Bedingungen statischer Inflation perfundiert wurden. Ihre Originaldaten sind nach einer kleinen Reinigung mit Photoshop unten dargestellt.

Die Idee, dass große Gefäße bei kleineren Volumina kollabieren und kleine Gefäße bei großen Volumina kollabieren, kann Howell et al (1961) zugeschrieben werden, denen es auf geniale Weise gelang, das Mikrogefäßsystem durch Perfundieren von Hundelungen mit Kerosin auszuschließen. Das unpolare Lösungsmittel gelangte nicht in die kleinen Gefäße, egal wie hoch der verwendete Druck war (sie gingen bis zu 80 cm H2O), wahrscheinlich aufgrund von Oberflächenspannungseffekten. Man konnte daher den Widerstand gegen den Kerosinfluss messen und einigermaßen sicher sein, dass er auf die größeren Gefäße beschränkt war. Die Autoren taten genau dies und entdeckten, dass der Druck in großen Gefäßen mit zunehmendem Lungenvolumen abnahm, während der Druck in kleinen (Dextran-perfundierten) Gefäßen zunahm. Unabhängig davon, wie diese Beziehung dargestellt wird, ist sie allgegenwärtig, und man sollte in der Lage sein, eine Variante davon zu reproduzieren, wenn man in einer Prüfung nach PVR gefragt wird. Unter diesen Bedingungen spielt die genaue Form der Kurve keine so große Rolle wie die Fähigkeit, über die Hauptereignisse zu sprechen.

Lassen Sie uns diese Ereignisse narrativ durchgehen.

• Bei RV nehmen wir an, die Lunge ist maximal entleert. Die großen Gefäße, die normalerweise durch die Dehnung des Alveolarseptums und die parenchymale Traktion offen gehalten werden, finden ihre Wände eher weniger gestützt als bei höheren Volumina. Das Gewicht der Lunge drückt auch auf sie, verringert ihren Durchmesser und ändert ihren Querschnitt, wodurch der Strömungswiderstand durch seine Wirkung auf ihre Reynolds-Zahl erhöht wird. Ein Teil der erhöhten Resistenz ist wahrscheinlich auch auf die Auswirkungen einer hypoxischen pulmonalen Vasokonstriktion zurückzuführen. Der Nettoeffekt dieses Lungendeflationsniveaus besteht darin, den Lungengefäßwiderstand zu erhöhen, wenn auch nicht wesentlich – die großen Gefäße tragen nicht sehr viel zum gesamten Lungengefäßwiderstand bei (40% des Widerstands treten auf der Ebene der Kapillaren auf).
• Bei DC ist die Lunge maximal aufgeblasen. Die Alveolarsepten sind gestreckt und die Kapillaren in ihnen sind zwischen hyperexpandierten Alveolen gequetscht. Die elastischen Bänder des Bindegewebes, die das strukturelle Gerüst der Alveolarwände bilden, sind fest gespannt, diese Kapillaren werden eingeengt und in eine bestimmte Form gezwungen. Unter diesen Bedingungen nimmt der Widerstand der kleinen Gefäße zu. Große Gefäße hingegen sind offen gestreckt, weil ihr Durchmesser an den Durchmesser der gesamten Lunge gebunden ist. Da die gesamte Lunge an Größe zunimmt, werden auch diese parenchym angebundenen Gefäße geöffnet. Theoretisch sollte dies den Netto-Lungengefäßwiderstand verringern, aber da diese großen Gefäße nur minimal zum Gesamtwiderstand beitragen, ist der Gesamtwiderstand immer noch erhöht.
• Bei FRC ist der Lungengefäßwiderstand minimal. Die Kräfte, die die kleinen Alveolarwandkapillaren komprimieren und die Kräfte, die die größeren Gefäße kollabieren, üben bei diesem Lungenvolumen den geringsten Einfluss aus.

Obwohl dies alles sehr plausibel klingt, muss der Leser daran erinnert werden, dass alles in dieser Beschreibung auf Spekulationen basiert und möglicherweise nichts mit dem Verhalten der menschlichen Lunge in vivo zu tun hat. Isolierte Hundelappenpräparate und mathematische Modelle wurden verwendet, um diese plausibel klingenden physiologischen Theorien zu erzeugen, aber niemand in diesem Stadium war jemals in der Lage, irgendetwas von diesem Zeug in einer lebenden menschlichen Lunge zu demonstrieren, ganz zu schweigen davon, es mit irgendetwas klinisch Relevantem in Verbindung zu bringen.

Wirkung der Atelektase auf den Lungengefäßwiderstand

Wenn ein geringes Lungenvolumen theoretisch den Lungengefäßwiderstand erhöhen soll, sollte die logische Atelektase (d. H. Der vollständige Kollaps der Lungeneinheiten) die PVR wirklich erhöhen. In der Tat, das ist, was passiert. Die Abnahme des Blutflusses und die Zunahme des Widerstands können objektiv nachgewiesen werden. Woodson et al (1963) maßen einen Anstieg der PVR von bis zu 93% in der atelektatischen Hundelunge. Die Mechanismen dafür sind jedoch nicht die gleichen wie im obigen Abschnitt.

Mechanische Kompression und Verlust der parenchymalen Traktion scheinen die PVR im Zusammenhang mit der Atelektase überhaupt nicht zu beeinflussen; Praktisch alle Veränderungen der pulmonalen Hämodynamik sind auf die hypoxische pulmonale Vasokonstriktion zurückzuführen. Dies wurde in einem eleganten Experiment von J.L. Benumof (1979) demonstriert. Wie so oft auf dieser Seite, Die Originaldiagramme aus diesem Papier werden mit einigen minimalen Änderungen dargestellt, um die Ereignisse des Experiments klarer zu machen:

Die Hundelunge war durch Absorptionsatelektase kollabiert und der Flussabfall war erheblich (etwa 60%). Die Lunge wurde dann mit einem Stickstoff-CO2-Gemisch wieder aufgeblasen, und der Fluss blieb fast genau gleich, d.h. Mit der Auflösung der mechanischen Kompression gab es absolut keine Verbesserung des Blutflusses. Erst wenn Sauerstoff in das Gasgemisch eingeführt wurde, wurde der Fluss wieder auf das Ausgangsniveau gebracht. Das ist ein bequemer Übergang in die Diskussion der hypoxischen pulmonalen Vasokonstriktion.

Hypoxische pulmonale Vasokonstriktion

Diese Eigenschaft von Lungengefäßen ist einer der Hauptunterschiede zwischen ihnen und ihren systemischen Gegenstücken, die im Allgemeinen dazu neigen, sich als Reaktion auf Hypoxie zu erweitern. (1981), die einige Hamster-Lungenarterien in den Wangenbeutel eines Hamsters implantierten und zeigten, dass sich die Transplantatarterien als Reaktion auf Hypoxie verengten, während sich nahe gelegene „normale“ Wangenarterien entspannten. Einen hervorragenden aktuellen Überblick über dieses Phänomen bieten Tarry et al (2017, BJA). Dies ist eines dieser Dinge, die gut funktionieren, wenn sie auf Sensor-Controller-Effektor-Weise beschrieben werden:

• Sauerstoffmessung durch einen Mechanismus, niemand ist sich ganz sicher, was:
  • Direkte Wirkung auf Kaliumkanäle, oder vielleicht
  • mitochondriale reaktive Sauerstoffspeziesproduktion, oder vielleicht
  • Veränderungen des zellulären Energiezustands, oder vielleicht
  • Aktivierung eines bisher unentdeckten Hypoxie-induzierbaren Faktors
• Regulierung der Reaktion durch Lungenendothelzellen mittels mehrerer Zwischenmodulatoren:
  • Stickoxid, das gegenregulatorisch (d.h. antiregulatorisch) ist. es fördert die Vasodilatation)
  • Prostacyclin, das auch die Vasodilatation fördert
  • Endothelin-1, ein Vasokonstriktor, der über G-Protein-gekoppelte Rezeptoren auf die glatte Gefäßmuskulatur wirkt
• Effektor (Vasokonstriktor) -Reaktion durch Membrandepolarisation nach Natriumioneneinstrom, was zu einer Erhöhung der Calciumkonzentration und damit der glatten Muskelkontraktion führt.

Einige Punkte zur hypoxischen pulmonalen Vasokonstriktion:

• HPV wird durch die gesamte regionale Sauerstoffversorgung bestimmt. Nicht nur der alveoläre, sondern auch der gemischte pulmonale arterielle Sauerstoffgehalt ist wichtig, obwohl letzterer weniger wichtig ist. Basierend auf verschiedenen Kombinationen von alveolären und pulmonalen arteriellen Sauerstoffspannungen konnte Marshall & Marshall (1988) feststellen, dass etwa ein Drittel des Stimulus vom Sauerstoff in der Lungenarterie und etwa zwei Drittel vom alveolären Sauerstoff stammt. In Lehrbüchern wird diese Beziehung normalerweise durch eine Gleichung dargestellt, die ebenfalls von den Marshalls entwickelt wurde:
  
  wobei
  • PAO2 der Partialdruck des alveolären Sauerstoffs und
  • PVO2 der Partialdruck des Sauerstoffs im gemischten venösen Blut ist
• Die spezifische Sache, die HPV steuert, ist (wahrscheinlich) die Sauerstoffspannung, nicht der Inhalt. Im Jahr 1952 Duke & Killick perfundiert einige körperlose Katze Lungen mit einer Dextran-Lösung auf verschiedenen Ebenen der Anämie, einige verdünnt auf eine Hämoglobinkonzentration von weniger als 10 g/l. Vorausgesetzt, die Spannung des gelösten Sauerstoffs blieb stabil, kümmerten sich die Lungengefäße nicht darum. Dies ist logisch, da sie auch keinen Einfluss auf die gesamte Sauerstofftragfähigkeit des Blutes haben und es daher sinnlos wäre, wenn sie sich als Reaktion auf Anämie oder das Vorhandensein anderer Hämoglobinspezies verengen würden.
• HPV wird durch eine Erhöhung des Widerstands kleiner distaler Lungenarterien erzeugt. Wir sprechen wahrscheinlich von Gefäßen mit einem Durchmesser von etwa 100 µm. Staub (1985) beschreibt verschiedene Versuche, mit denen die anatomische Stelle der hypoxischen pulmonalen Vasokonstriktion lokalisiert wurde, in der Regel durch Beatmung von Katzenlungen mit Gasgemischen unterschiedlichen Sauerstoffgehalts. Druckmessungen an verschiedenen Stellen im Gefäßbaum zeigten dann, dass der Hauptdruckabfall irgendwo über den kleinen Arteriolen (30-50 im Durchmesser) lag, wie dieses Bild von Nagasaka et al. (1984):
  
  Wie man deutlich sehen kann, verengen sich auch andere Gefäße (sogar Venolen) und seltsamerweise wird auch beobachtet, dass Kapillaren im Durchmesser abnehmen, obwohl dies rätselhaft ist, da sie wirklich keine glatte Muskulatur haben und daher wahrscheinlich nicht vasokonstriktiv sein sollten. Hierfür wurden verschiedene Erklärungen angeboten (interstitielle Zellen? Perizyten? Kontraktile Elemente in der Alveolarwand?), aber keiner hat bisher hohe Standards der wissenschaftlichen Strenge erfüllt.
• Hypoxische pulmonale Vasokonstriktion ist ein zweiphasiger Prozess. Es gibt eine anfängliche schnelle Vasokonstriktion und eine chronische langsamere Vasokonstriktion. In Lehrbüchern, die dies erwähnen, gibt es normalerweise ein Diagramm davon, und es ist normalerweise eine Variante dieses Diagramms von Talbot et al (2005):
  
  Diese Studie umfasste zwölf gesunde Freiwillige, deren PVR indirekt mittels Echosonographie gemessen wurde, während sie eine hypoxische Mischung atmeten (ihr Endgezeiten-PO2 betrug 50 mmHg). Zu Beginn der hypoxischen Periode hatten sich die Gefäße innerhalb von Sekunden zu verengen begonnen, und dieser Prozess erreichte um etwa fünf Minuten eine Art Plateau. Danach dauert es einige Stunden, bis sich ein allmählicherer Anstieg des Widerstands entwickelt. Am Ende kehrt der PVR nicht sofort zum Ausgangswert zurück, und selbst wenn die Normoxie wiederhergestellt ist, sind die Lungenarterien noch viele Stunden lang „im Krampf“.
• Die hypoxische pulmonale Vasokonstriktion wird selbst von vielen Faktoren beeinflusst, die von Lumb & Slinger (2015):
  • Es ist im neonatalen / fetalen Leben kräftiger und kann durch Alterung gedämpft werden
  • Es scheint durch Hypothermie abgeschwächt zu werden
  • Es wird durch Eisen verringert, und Eiseninfusionen können die pulmonale Reaktion auf Hypoxie verringern; Im Gegenzug kann Desferrioxamin die pulmonale hypoxische Vasokonstriktion verstärken.
  • Sie ist bei Vorliegen einer Infektion reduziert, sei es eine systemische Sepsis oder eine lokalisierte Lobarpneumonie

Regionale pulmonale arterielle Resistenz bei Pneumonie und Sepsis

Der normale Mechanismus der hypoxischen pulmonalen Vasokonstriktion ist durch eine Infektion etwas behindert. Nach Ansicht ungebildeter Laien wurde dieser Mechanismus immer als Stickoxid-vermittelte Sache angesehen, da Sepsis dazu neigt, durch eine Vielzahl von NO-bezogenen Mechanismen zu einer Vasodilatation zu führen. Dies kann jedoch nicht so sein. McCormack et al (1993) testeten diese Hypothese, indem sie Pseudomonas-verkrustete Agarperlen in die Lungengefäße von Ratten embolisierten. Sobald eine Nice-Pneumonie gewachsen war, konnten die Forscher dies nachweisen Die Infusion eines NO-Synthase-Inhibitors (L-NMMA) kehrte die hypoxische pulmonale Vasokonstriktion nicht um einen statistisch signifikanten Grad um. Andere Mechanismen sind ebenfalls beteiligt, folgerten sie.

Metabolische und endokrine Einflüsse auf den Lungengefäßwiderstand

Verschiedene „humorale Faktoren“ können den Tonus der Lungengefäße beeinflussen. Ohne ausführlich auf jeden abzuschweifen, sind diese hier aufgelistet:

• Katecholamine erhöhen PVR
• Arachidonsäuremetaboliten (z. thromboxan A2) erhöhen die PVR
• Histamin (wirkt auf H1-Rezeptoren) erhöht normalerweise die PVR
• Substanz P
• Neurokinin A
• Adenosin verringert normalerweise die PVR

Neben Hypoxie und gelösten hormonähnlichen Mediatoren beeinflussen mehrere andere metabolische Faktoren den pulmonalen Gefäßwiderstand:

• Hyperkapnie: Hyman & Kadowtz (1975) fand heraus, dass die hyperkapnische Beatmung den Lungengefäßwiderstand von betäubten Lämmern erhöhte, jedoch nicht sehr stark. Bei einem relativ hohen inspirierten Anteil von CO2 (12-15% oder etwa 115 mmHg) gab es nur einen bescheidenen Anstieg des Lungendrucks von 15 mmHg auf etwa 22,5 mmHg. Beim Menschen ist der Effekt vielleicht etwas größer; Kiely et al (1996) fanden heraus, dass die PVR von 129 auf 171 dyn.cm−5
• Aziämie: Ein niedrigerer pH-Wert sensibilisiert die Lungenarterien und macht sie reaktiver auf Hypoxie. Rudolph & Yuan (1966) konnten zeigen, dass sich die PVR im Wesentlichen verdoppelt, wenn Hypoxie (FiO2 von 10%) bei einem pH-Wert von 7,42 mit Hypoxie bei einem pH-Wert von 7,19 verglichen wird. Sie erreichten dies, indem sie ihre neugeborenen Kälber mit Milchsäure infundierten,
• Alkali hat wiederum den gegenteiligen Effekt; hypoxische pulmonale Vasokonstriktion neigt dazu, unterdrückt zu werden (Loeppky et al, 1992)
• Hypothermie scheint den pulmonalen Druck zu erhöhen, obwohl die Daten, die wir dafür haben, überwiegend von Tieren zu stammen scheinen – zum Beispiel dieses Papier von Zayek et al (2000) verwendete sieben Tage alte Ferkel. Die Abkühlung dieser Ferkel auf 32-34 ° C führte zu einer Verschlimmerung ihrer pulmonalen Hypertonie (die experimentell durch eine Infusion von Thromboxan A2 induziert wurde). Es ist unklar, ob man diese neugeborenen Ferkeldaten auf den älteren Patienten mit Herzstillstand außerhalb des Krankenhauses extrapolieren kann.

Kontrolle durch das autonome Nervensystem

Lungenarterien haben sowohl α1- als auch β2-Rezeptoren. Sie werden sowohl von den sympathischen Nervenfasern der Brustwirbelsäule als auch vom Vagusnerv (M3-Rezeptoren) innerviert. Die Dichte dieser Rezeptoren begünstigt die α1-Neurotransmission, und sie scheinen hauptsächlich um die größeren Lungenarterien verteilt zu sein. Wie viel trägt dieses System tatsächlich zur Regulierung des Blutflusses in der Lunge bei? Sicherlich hat das Einbringen von rohem Adrenalin oder Acetylcholin in den Lungenkreislauf die Wirkung, den Lungengefäßwiderstand zu verändern, aber unter normalen Umständen ist die Rolle des autonomen Nervensystems im Lungenkreislauf wahrscheinlich begrenzt. Kummers (2011) überprüfte das Thema und kam zu dem Schluss, dass die Aktivierung dieser Rezeptoren ihre größte Bedeutung als trophischer Stimulus hat, der die Hypertrophie der glatten Lungengefäßmuskulatur fördert und dadurch zur pulmonalen Hypertonie beiträgt

Wirkung der Blutviskosität auf den Lungengefäßwiderstand

Sicherlich würde man ein Gespräch über Faktoren, die den Lungengefäßwiderstand beeinflussen, nicht mit einer Diskussion über die Blutviskosität beginnen, da dies wahrscheinlich ein eher untergeordneter Faktor ist. Es ist auch nichts, was wir routinemäßig messen. Es spielt jedoch eine Rolle. Hoffman (2011) überprüfte diesen vergessenen Faktor und konnte eine Handvoll Studien an mit Erythropoetin behandelten Ratten zusammenfassen, die zeigten, dass die PVR mit einem Anstieg des Hämatokrits anstieg.

Auswirkung des Alters auf den Lungengefäßwiderstand

Obwohl der Lungenarteriendruck mit dem Alter zunimmt (Lam et al., 2009), ist es wahrscheinlich, dass der lungenarterielle Widerstand dies nicht tut. Lumb & Slinger (2015) erwähnt auch, dass die hypoxische pulmonale Vasokonstriktion in der fetalen und neonatalen Altersgruppe stärker ist.

Medikamente, die den Lungengefäßwiderstand beeinflussen

Man findet typischerweise „Drogen“ als eine Kategorie unter Listen von Faktoren, die den Lungengefäßwiderstand beeinflussen. Die meisten davon sind wahrscheinlich allen CICM-Auszubildenden sehr vertraut. Für den Fall, dass zu einem späteren Zeitpunkt eine Liste von ihnen erstellt werden muss, können sie wahrscheinlich als Tabelle dargestellt werden. Diese Medikamente fallen logischerweise in zwei Gruppen, da der Lungengefäßwiderstand eine eindimensionale Zahl ist, die entweder zunehmen oder abnehmen kann.

Pulmonary vasodilators and vasoconstrictors

Vasodilators	Vasoconstrictors
Nitric oxide Milrinone Levosimendan Sildenafil Vasopressin Bosantan / ambrisantan Prostacycline and its analogs Calcium channel blockers ACE-inhibitors	Adrenaline Noradrenaline Adenosin