Blandet venøst ilt- og kuldioxidindhold

Dette kapitel er knap nok relevant for afsnit G4(iii) i CICM Primary Syllabus 2017, som beder eksaminanden om at “beskrive de faktorer, der påvirker den venøse iltmætning”. Selv om kollegiet var omhyggeligt med ikke at kalde det central venøs iltmætning, er det sikkert at antage, at det var det, de tænkte, da perifer venøs iltmætning stort set er ubrugelig. Derimod kan central venøs iltmætning være nyttig, selv om den har mistet en del popularitet, siden den blev kørt over af ANZICS CTG-festbussen.

Som altid afholder en manglende klinisk relevans ikke eksaminatorerne fra at stille detaljerede spørgsmål om et emne, især hvis det er interessant ud fra et abstrakt videnskabeligt synspunkt. Selv efter at være blevet trampet ned i litteraturen har venøs oxygenering ofte optrådt i CICM First Part-eksamen. Indtil videre har det været genstand for to SAQ’er:

• Spørgsmål 19 fra den første opgave i 2017
• Spørgsmål 10 fra den første opgave i 2008

Specifikt spurgte stammen af disse spørgsmål til den blandede venøse PO2, iltpartialtrykket i blandet venøst blod; eksaminatorernes kommentarer (“…a number of candidates wrote about mixed venous oxygen saturation” blev anført blandt de almindelige fejl). Derudover blev der i spørgsmål 23 fra den anden opgave i 2015 og spørgsmål 7 fra den første opgave i 2011 spurgt om determinanterne for det blandede venøse CO2-indhold. Da de begreber, der anvendes til at forklare dette spørgsmål, er meget ens, blev det tilføjet i slutningen af dette kapitel i mangel af et bedre sted at placere det.

Sammenfattende:

Dette er fortsat et attraktivt emne for oversigtsartikler, om end med en synlig ændring i tonen, der har udviklet sig gennem årene. Fra meget optimistiske værker, der blev offentliggjort tidligere i dette århundrede (f.eks. Emanuel Rivers et al, 2001), udgiver man nu artikler med titler som “Should We Abandon Measuring SvO2 or ScvO2 in Patients with Sepsis?” (Teboul et al, 2019). Pearse & Rhodes (2005) giver en solid opdeling af fysiologien (endda inklusive nogle normale værdier), og deres arbejde er forfriskende velrefereret. For blandet venøst CO2 var der ikke nogen bedre oversigt end Lamia et al (2006).

Venøst, centralt venøst og blandet venøst blod

Det ville være logisk først at fastslå, hvad det præcist er, vi taler om. I kortest mulig form,

• Venøst blod er alt blod, der strømmer fra de postkapillære venoler tilbage til hjertet, efter at det har udvekslet gas og andre stoffer med vævene.
• Som følge af gasudvekslingen vil sammensætningen af dette blod være forskellig. Der vil være mindre ilt i det, mere CO2, og der vil være andre metaboliske biprodukter til stede.
• Denne forskel i sammensætning vil derfor afspejle metabolisk aktivitet. Kort sagt bør der være en sammenhæng mellem det cellulære stofskifte og veneblodets sammensætning, især dets iltindhold (da iltforbruget er en god repræsentation af stofskiftet).

Deraf følger det logisk, at

• Syreindholdet i blod, der tages fra en vene, vil afspejle den metaboliske aktivitet i de specifikke væv, som blodet drænes fra.
• Oxygeneringen af veneblodet i de centrale kar bør derfor afspejle den metaboliske aktivitet i hele kroppen
• Denne information kunne være nyttig til at vejlede terapi, da den ville muliggøre en sammenligning mellem ilttilførsel og iltudtrækning (udtrykt som iltudtrækningsforholdet)

Det følger også, at den centrale venøse iltning er meget vigtigere end den perifere, og at hvis man vil vurdere iltforbruget i hele organismen, er det vigtigt at få så central som muligt. Som du vil se nedenfor, vil selv 10 cm forskel mellem højre atriale og pulmonalarterielle prøvetagningssteder have betydning med nogle få procentpoint.

Lad os i erkendelse af, at dette kapitel er ved at glide ud på faretruende pragmatisk territorium, styre det tilbage til abstrakt videnskab og kynisk prøveforberedende eksamensforberedelse.

Definition af blandet venøst blod

De fleste SAQ’er om dette emne har spurgt specifikt om blandet venøst blod, og kollegiets kommentarer synes at lægge vægt på definitionen af dette begreb. Med hensyn til at indarbejde den fysiologiske betydning af blandet veneblod i definitionen fremgår det mest grundige forsøg i Kandel & Aberman (1983):

“Blandet veneblod stammer ideelt set fra en pulje af veneblod med følgende egenskaber: (1) omfatter alt blod, der har passeret kapillarbede, der er i stand til at udvinde ilt fra blodet; (2) udelukker alt blod, der ikke har passeret kapillarbede, der er i stand til at udvinde ilt fra blodet (f.eks. udelukker blod, der er shuntet fra venstre ventrikel til højre ventrikel som i tilfælde af en ventrikelseptumdefekt); og (3) indeholder blod, der er så grundigt blandet, at der er en enkelt iltmætning overalt, på trods af at det er dannet af blod med varierende iltmættelser.”

Denne definition har kun én ulempe, nemlig at den absolut ingen respekt har for læserens tid eller opmærksomhedsspændvidde. Det er måske fint nok blandt de bogstavelige abonnenter af Archives of Internal Medicine, men en CICM-eksaminator, der allerede har rettet halvfjerds spørgsmål, vil ikke have tålmodighed til omsvøb. Der er tydeligvis behov for en afsmeltet version:

“Blandet venøst blod er:

• prøvetagning fra lungearterien
• blandet i højre ventrikel ud fra flere venøse kilder
• repræsentativt for iltudtrækningen for hele kroppen”

Og, fra første del, en endnu kortere definition, der opfylder alle de væsentlige kriterier fra eksaminandens kommentarer:

“Blod fra IVC, SVC og koronar sinus, som er blevet blandet af RV’s pumpevirkning og typisk udtages fra lungearterien”

Og en, der indeholder det absolutte minimum af oplysninger og samtidig er på grænsen til nøjagtighed:

“Blandet veneblod er pulmonalarterieblod.”

Sammensætningen af blandet veneblod

“Gode svar angav også den varierende PO2 fra forskellige vævslejer, der udgør blandet veneblod”, befalede eksaminatorerne i deres SAQ-kommentar. Man kan påpege, at alle vævslag pr. definition udgør blandet venøst blod. Nogle repræsentative bidrag fra denne store pulje er medtaget som mærkede elementer i følgende diagram:

Dette er faktisk en modifikation af et velkendt diagram af Konrad Reinhart, der kan spores tilbage til hans velklingende titel “Zum Monitoring des Sauerstofftransportsystems” (1988). Ikke alene er det på tysk, men det er også umuligt at få fat i et elektronisk eksemplar af Der Anaesthesist fra 1988. Derfor får vi måske aldrig at vide, hvor disse numre stammer fra. Desuden synes ikke alle tallene at være plausible, og nogle af dem manglede. SVC- og IVC-værdierne måtte hentes fra Leiner et al (2008), nyrevenen fra Nielsen et al (1992) og jugularen fra Nakamura (2011).

Difference mellem SvO2 og ScvO2

Der er bred enighed i litteraturen om, at der er forskel på centralvenøs iltmætning (ScvO2) og blandet venøs iltmætning (SvO2), selv om ikke alle er enige om, at forskellen er klinisk signifikant.

Der synes lejlighedsvis at være uenighed om, hvilken der er højere. Oh’s Manual (s. 154 i 7. udg.). angiver, at under normale fysiologiske forhold er den centrale venøse saturation (ScvO2) 2-3 % lavere end den blandede venøse iltmætning (SvO2). Så hvis ens krydsende viva eksaminator tilfældigvis er Thomas John Morgan eller Balasubramanian Venkatesh, vil man gøre klogt i at genbruge denne information.

Derimod deltager de sandsynligvis ikke i første del af vivaer; da deres kapitel stort set er den eneste kilde, der fremsætter denne påstand. Gennemsnitsværdier målt direkte på raske frivillige af Barrat-Boyes et al (1957) fik et gennemsnit på 78,4% i SVC og 76,8% i pulmonalarterien. Faldet i iltindholdet mellem det centralvenøse og pulmonalarterielle blod tilskrives normalt det blod, der kommer ud af sinus venus, som typisk er ret anoxisk (hjertet er et organ med et berømt højt iltudtrækningsforhold).

De fleste andre kilder angiver en endnu lavere normalværdi for SvO2, måske fordi de henviser til kritisk syge patienter med et højt myokardisk iltbehov. En undersøgelse fra 2004, der er offentliggjort i Chest, vil have os til at tro, at ScvO2 er 5 % højere end SvO2, og antyder, at forskellen kan være et mål for øget myokardisk iltforbrug. Endnu en anden oversigtsartikel rapporterer, at denne forskel ændrer sig med CVC-prøvetagningsspidsens position (ved 15 cm fra trikuspidalklappen var ScvO2 8 % højere, men i højre atrium var den kun 1 % højere). Måske er forskellen større, jo mere alvorligt chokket er, jo større er forskellen. Det følgende billede illustrerer de venøse iltmætningsværdier på tre forskellige steder langs PA-katetret (sheath, proximal injektorport, distal PA-port) hos en patient i alvorligt septisk chok med en markant hyperdynamisk cirkulation:

Venøs iltsaturation (SvO2), partialtryk og indhold

De fleste lærebøger angiver et partialtryk (PvO2) på omkring 40 mmHg, hvilket svarer til en blandet venøs iltsaturationsværdi på omkring 70-75 % (Barrat-Boyes et al, 1957). Når det drejer sig om at gøre en eller anden form for praktisk brug af venøse blodgasresultater, anses PvO2 generelt for at være en mindre vigtig faktor, da det bidrager minimalt til beregningen af det blandede venøse iltindhold. Og det er det indhold, man har brug for, hvis man skulle beregne noget nyttigt.

Syreindholdet i blandet veneblod har mange påvirkninger, som grundlæggende er de samme som alle de normale ting, der påvirker iltindholdet i fuldblod. Disse er:

Totalt iltindhold i blodet = (sO2 × ceHb × BO2 ) + (PO2 × 0,03)

Hvor:

• ceHb = den effektive hæmoglobinkoncentration
• PO2 = partialtrykket af ilt i blodet
• 0.03 = indholdet, i ml/L/mmHg, af opløst ilt i blodet
• BO2 = den maksimale mængde Hb-bundet O2 pr. blodvolumenenhed (normalt 1,34 eller 1,39)
• sO2 = iltmætning

Disse determinanter er ikke specielle i den forstand, at der ikke er noget specielt venøst ved dem, som ikke også kan siges om arterielt blod. Hvis man således skulle diskutere disse i en eksamensbesvarelse om blandet venøs iltmætning, ville man formentlig være nødt til at bringe nogle yderligere elementer ind. Et godt et ville være forskellen i ilttransporterende kapacitet mellem arterielt og venøst blod, som skyldes en forskydning i ilt-hæmoglobin-dissociationskurven:

Da blandet venøst blod indeholder mere opløst CO2 og er mere surt, forskydes p50-værdien til højre (det er Bohr-effekten). Størrelsen af forskydningen under normale omstændigheder er sandsynligvis ikke særlig stor. De få forfattere, der rent faktisk rapporterer blandet venøst p50-værdier fra normale personer (f.eks. Kronenberg et al., 1971), har en tendens til at rapportere værdier inden for et interval, hvis grænser omfatter normalt arterielt p50 (26,6 mmHg).

Lad os imidlertid vende tilbage til kollegiets SAQ’er, som specifikt spurgte til den blandede venøse PO2, og som faktisk straffede folk, der forsøgte at styre spørgsmålet ind på et mere meningsfuldt område. Hvordan kan vi destillere det komplekse samspil af ovennævnte faktorer til en form, der sætter denne relativt ubetydelige parameter i centrum? Man kunne nok sige noget i retning af dette:

• PO2 i blandet veneblod er en vigtig determinant for dets iltindhold:
  • PO2 beskriver andelen af opløst ilt (PO2 × 0.03)
  • PO2 bestemmer også SvO2 i henhold til formen af ilt-hæmoglobin-dissociationskurven i blandet veneblod
    • Denne kurve er en smule forskudt til højre (sammenlignet med arterielt blod) på grund af Bohr-effekten
  • SvO2 bestemmer derefter ilttransporten af hæmoglobin i blandet veneblod, og dermed det blandede venøse iltindhold

Determinanter for det blandede venøse iltindhold

Afhængig af determinanterne for ilttransporterende kapacitet bestemmes iltindholdet i det blandede venøse blod af følgende hovedfaktorer:

• Hvor meget ilt der var i det, før det blev til veneblod; i.dvs. det arterielle iltindhold
• Hvor meget af dette arterielle blod der blev leveret til vævene, dvs. hjertets output,
• Hvor meget ilt der blev udvundet fra det af vævene, dvs. det systemiske iltforbrug (VO2)

Disse determinanter er, hvis man ser nærmere efter, komponenterne i Fick-ligningen, hvor hjertemængden beregnes ud fra forholdet mellem det systemiske iltforbrug og den arteriovenøse forskel i iltindholdet:

hvor

• CO er hjertets output,
• VO2 er organismens iltforbrug i ml/min,
• CaO2 er det arterielle iltindhold i ml/L, og
• CvO2 er det venøse iltindhold.

En omarrangeret ligning, der løser for CvO2, findes i Farkas (2017):

hvor de ekstra elementer er:

• ceHb = den effektive hæmoglobinkoncentration
• BO2 = den maksimale mængde Hb-bundet O2 pr. blodvolumenenhed (normalt 1,34 eller 1.39)

Mixed venous oxygen content and arterial oxygenation

Hvis man skulle beskrive betydningen af arteriel oxygenation for mixed venous oxygenation, kunne man sandsynligvis fremstille en grov graf (ved hjælp af ovennævnte ligning), hvor iltforbruget (VO2) forbliver det samme, mens CaO2 falder:

Det ville nok have været nemmere blot at sige, at den blandede venøse iltning falder i forhold til faldet i den arterielle iltning, alt andet lige. De forbliver naturligvis normalt ikke lige (tænk på, at hjertekapaciteten og pH-værdien ikke ville forblive roligt uændret, når SaO2 falder til 50 %). Vævenes iltbehov forbliver dog generelt det samme, og hvis man leverer mindre ilt til dem, vil der være mindre ilt tilbage i det venøse blod, når de er færdige med det. Det samme gælder for en stigning i ilttilførslen. Her viser en graf fra Reinhart et al (1989) virkningerne af hypoxi og hyperoxi på SvO2 og ScvO2 hos nogle forsøgsdyr:

Mixed venous oxygen content and VO2

VO2, dvs. hastigheden af vævets iltforbrug, vil naturligvis være afgørende for, hvor meget ilt der er tilbage i det arterielle blod, når det har passeret gennem vævene og bliver venøst. Dette begreb, sammen med iltudtrækningsforholdet, diskuteres mere detaljeret i kapitlet om forholdet mellem venøs iltning og cellulær metabolisme. Kort fortalt vil en stigning i det systemiske iltforbrug, hvis hjertekapaciteten og det arterielle iltindhold forbliver det samme, medføre et fald i det blandede venøse iltindhold, da der udvindes mere ilt. På samme måde vil alt, der mindsker det samlede iltforbrug i kroppen, føre til en stigning i SvO2.

Manoeuver, der reducerer det samlede metaboliske behov i kroppen, øger helt klart det blandede venøse iltindhold. F.eks. øgede induktion af anæstesi med sufentanil og suxamethonium SvO2 fra 75 % til 82 % i gennemsnit, mens hjertemængden faldt en smule (Colonna-Romano et al., 1994). I forlængelse heraf fandt Hu et al (2016) hos allerede bedøvede patienter, der gennemgik en hjertekirurgi, at SvO2 steg fra 79 % til 83 %, når patienterne blev afkølet til ca. 30ºC. Efterhånden som der foretages mere afkøling, falder det samlede stofskifte i kroppen endnu mere. Pesonen et al (1999) registrerede en SvO2 på 93 % hos børn ved 21ºC, lige før påbegyndelsen af dybt hypotermisk kredsløbssvigt.

Hypotetisk set ville det blandede venøse iltindhold i de blandede vener være identisk med det arterielle (CaO2 = CvO2), hvis kroppen ikke brugte nogen som helst ilt. Det er derfor, at cyanidforgiftning er noget af en klassiker i SvO2-litteraturen, da cyanid har den virkning, at det fuldstændig ophæver mitokondriernes iltmetabolisme, hvilket effektivt forhindrer vævene i at bruge noget af den cirkulerende ilt. Martin-Bermudez et al (1997) rapporterer et tilfælde af forsætlig indtagelse af cyanid, hvor SvO2 steg til 95,2 %, hvilket i litteraturen plejer at blive beskrevet som arteriolisering. Det mest ekstreme eksempel kommer fra Chung et al (2016), der rapporterer om deres håndtering af en 77-årig kvinde, som endte med en SvO2 på 99,8 % i et tilfælde af nitroprussidforgiftning, mens hun var på bypass. Det originale billede fra deres artikel gengives her som en ganske hilsen til den koreanske anæstesilæge, der trak sin telefon frem og tog et billede af linjerne, mens personalet på operationsstuen febrilsk fortyndede thiosulfat.

Mixed venous oxygen content and cardiac output

Sidst påvirker cardiac output den blandede venøse iltkoncentration, i en sådan grad, at SvO2 er blevet foreslået som et surrogatmål for cardiac output. Dette diskuteres indgående i kapitlet om praktisk anvendelse af centrale og blandede venøse blodgasser.

Hvis hjertekapaciteten falder, vil det venøse iltindhold også falde, forudsat at alt andet forbliver det samme. Iltindholdet i arterielt blod er kun noget værd, hvis dette blod bliver pumpet rundt. Hvis cirkulationen er langsom og sløv, ender det med at ilttilførslen til vævene bliver relativt langsom, mens iltudtrækningshastigheden forbliver den samme – hvilket naturligvis giver anledning til et fald i det blandede venøse iltindhold. På samme måde vil det resterende blod i venekredsløbet stadig være rimeligt godt iltet, hvis ilttilførselshastigheden stiger langt over vævsbehovet. Ud fra dette kunne man komme til den konklusion, at måling af SvO2 kunne være en rimelig god metode til at estimere hjertets output (eller i det mindste opdage ændringer i det), men desværre er dette ikke tilfældet i den virkelige verden ved patientens sengestue.

Mixed venous CO2-indhold

Når læseren har set de vigtigste determinanter for det blandede venøse iltindhold, vil læseren nu have indset, at det er let at anvende nøjagtig de samme principper på det blandede venøse CO2. Bemærk:

• Det blandede venøse PCO2 er normalt ca. 46 mmHg og bestemmes af det samlede iltindhold i det blandede venøse blod og formen af CO2-dissociationskurven
• Det samlede CO2-indhold i det blandede venøse blod, som normalt er ca. 520 ml/L, beskrives med den modificerede Fick-ligning:
  

  VCO2 = CO × k × (PvCO2 – PaCO2)

  hvor

  • VCO2 er CO2-produktionshastigheden,
  • CO er hjertekapaciteten,
  • PvCO2 – PaCO2 er den arteriovenøse CO2-difference, og
  • k er en koefficient, der anvendes til at beskrive det næsten lineære forhold mellem CO2-indholdet og partialtrykket i blodet.

  • CO2-indholdet i det arterielle blod – enhver stigning i arteriel CO2 vil blive nedarvet af den blandede venøse CO2. Dette styres af de centrale ventilationsreflekser.
  • CO2-produktion i vævene, som er relateret til hastigheden af aerobt stofskifte og iltforbrug (VO2). En lav stofskiftehastighed vil medføre et fald i blandet venøs CO2 (f.eks. hypotermi).
  • Hjertets output, som bestemmer hastigheden af vævets CO2-fjernelse.
    • En lavt hjertets output (f.eks. ved kardiogent shock) vil medføre en øget blandet venøs CO2 ved et “stagnationsfænomen”
      • Dvs. at en unormalt stor mængde CO2 vil blive tilsat kapillærblodet pr. volumenenhed, hvis transittiden øges (dvs.dvs. flowet mindskes)
• Blodets CO2-bærende kapacitet, som beskrives af CO2-dissociationskurven:
  • Kurven er forskudt mod venstre, fordi deoxygeneret hæmoglobin har en højere affinitet for CO2 (Haldane-effekten)