DGIM Innere Medizin
Autoren
Irmengard X. Meyer, F. Joachim Meyer und James E. Jackson

Pulmonale arteriovenöse Malformationen (PAVM)

Pulmonale arteriovenöse Malformationen (PAVM) sind pathologisch dilatierte dünnwandige Gefäße, die eine direkte Verbindung zwischen pulmonalarteriellem und pulmonalvenösem Kreislauf herstellen. Das bedeutet, in diesem Bereich wird die Kapillardurchblutung mit Kontakt zur Alveole umgangen, und ein anatomischer Rechts-Links-Shunt resultiert. Dadurch können bei Patienten mit PAVM der Gasaustausch gestört (Folge: Hypoxämie) und die Filtration des venösen Blutes (Risiko für paradoxe Embolien) eingeschränkt sein. PAVM finden sich häufiger, als bisher angenommen. Dabei spielen die heute verbesserten radiologischen Untersuchungstechniken eine wesentliche Rolle.

Einleitung

Pulmonale arteriovenöse Malformationen (PAVM) sind pathologisch dilatierte dünnwandige Gefäße, die eine direkte Verbindung zwischen pulmonalarteriellem und pulmonalvenösem Kreislauf herstellen und bei Betroffenen unterschiedliche Auswirkungen haben können („Cartin-Ceba et al. (2013), Faughan et al. (2011), Hsu et al. (2012), Reichert et al. (2016)“, Shovlin (2014)). Das bedeutet, in diesem Bereich wird die Kapillardurchblutung mit Kontakt zur Alveole umgangen, und ein anatomischer Rechts-Links-Shunt resultiert. Dadurch können bei Patienten mit PAVM der Gasaustausch gestört (Folge: Hypoxämie) und die Filtration des venösen Blutes (Risiko für paradoxe Embolien) eingeschränkt sein (Abb. 1). PAVM finden sich häufiger, als bisher angenommen. Dabei spielen die heute verbesserten radiologischen Untersuchungstechniken eine wesentliche Rolle (Abb. 2, Video 1).
Nur etwa in 40 % der Fälle werden PAVM symptomatisch. Am häufigsten berichten Patienten von Dyspnoe und Hämoptysen sowie, falls eine hereditäre hämorrhagische Teleangiektasie (HHT) zugrunde liegt, von Epistaxis und Teleangiektasien der Mundschleimhaut.
Bei Patienten mit Lungenrundherd und Apoplex bzw. Hirnabszess besteht Verdacht auf PAVM. Ebenso bei ungeklärter Dyspnoe, Hypoxämie, Hämoptysen bzw. Hämatothorax.

Ätiologie

Die häufigste Ursache für PAVM ist die hereditäre hämorrhagische Teleangiektasie (HHT; früher: Morbus Osler-Rendu-Weber). Bei Patienten mit dieser autosomal-dominant vererbten Mutation von ENG, Endoglin (HHT1) oder ACVLI/ALK1 (HHT2) treten arteriovenöse Malformationen oder kleine Teleangiektasien beispielsweise nasal, kutan, pulmonal, hepatisch, gastrointestinal oder zerebral auf. Dies führt bei vielen HHT-Patienten typischerweise zu Nasenbluten, Eisenmangelanämie und zu Komplikationen eines Rechts-Links-Shunts (Hypoxämie, paradoxe Embolien, Hirnabszesse) sowie einem erhöhten Risiko für pulmonale Hypertonie.
Nach der HHT ist das sporadische Auftreten von PAVM am häufigsten. Die Prävalenz der sporadischen PAVM – häufig asymptomatisch – steigt, vor allem durch den zunehmenden Einsatz der CT-Diagnostik (Video 1). Außerdem führt bei Patienten mit zyanotischen Herzvitien die kardiochirurgische Shuntanlage zwischen Vena cava superior und Arteria pulmonalis regelmäßig zur Entwicklung von PAVM. Andere Ursachen (z. B. arteriovenöse Fistel nach Trauma, Schistosomiasis, Aktinomykose, Fanconi-Syndrom) sind selten und meist nur in Einzelfallberichten publiziert.
Video 1 zeigt das Computertomogramm eines Patienten mit multiplen PAVM in unterschiedlicher Größe in beiden Lungen, die selektive Pulmonalisangiografie links ist in Video 2 und rechts in Video 3 dargestellt.

Epidemiologie und Alter

Die Prävalenz von PAVM ist deutlich höher als in den Autopsie-basierten Studien der 1950er-Jahre beschrieben. In Screeninguntersuchungen der Bevölkerung nach Lungenkrebs mittels Computertomografie (CT) wurden bei 1 von 2630 Patienten (95 %-Konfidenzintervall, 1:1315–1:5555) PAVM entdeckt.
Üblicherweise ist die Entwicklung einer PAVM mit Ende der Pubertät abgeschlossen. Trotz des Komplikationsrisikos waren in einem Kollektiv von 497 PAVM-Patienten ein Viertel über 60 Jahre alt.

Klinik

Nur etwa 40 % der Patienten zeigen Symptome. Am häufigsten sind Epistaxis (bei HHT-Patienten), Dyspnoe, Hämoptysen, Teleangiektasien der Nasen-, Mund-, bzw. Darmschleimhaut (bei HHT-Patienten), Strömungsgeräusch verstärkt während Inspiration, Uhrglasnägel und Zyanose.

Dyspnoe und Hypoxämie

Der Rechts-Links-Shunt (bei Normalpersonen <2 % des Herzzeitvolumens) kann zu schwerer Hypoxämie führen, sobald der Anteil des Shuntvolumens über 20 % des Herzzeitvolumens ausmacht. Es ist beachtlich, dass oftmals PAVM-Patienten trotz deutlicher Zyanose intensive körperliche Belastbarkeit und nur wenig Dyspnoe zeigen. Unter Belastung führt das gesteigerte Herzzeitvolumen auch zu erhöhtem Shuntvolumen und verstärkter Hypoxämie: So können mitunter einige Kniebeugen bei PAVM-Patienten bereits zum signifikanten Abfall der transkutan gemessenen Sauerstoffsättigung führen.
Die basale Betonung der PAVM spielt für die oftmals beobachtete Orthodeoxie eine wesentliche Rolle. Hierbei führt der Lagewechsel vom Liegen zum Sitzen bzw. Stehen zu einer verstärkten Perfusion der basalen (weniger ventilierten) Lungenabschnitte und damit zum gesteigerten Rechts-Links-Shuntvolumen über basal betonte PAVM. Die normale Gegenregulation durch den Euler-Liljestrand-Mechanismus entfällt im Bereich der PAVM.
Erstaunlicherweise wird das Phänomen der Platypnoe (Besserung der Dyspnoe durch Lagewechsel vom Stehen zum Liegen) bei PAVM-Patienten allenfalls in Einzelfällen beobachtet.
In Studien führte die Embolisation der PAVM zwar regelhaft zur Korrektur der Hypoxämie, aber eine signifikante Besserung der Belastungsdyspnoe oder der Belastbarkeit (Sauerstoffaufnahme in der Spiroergometrie) wurde nicht beobachtet (Abb. 3).

Hämoptysen und Hämatothorax

Bei etwa 10 % der PAVM-Patienten treten Hämoptysen oder Hämatothorax auf (Abb. 4). Oftmals sind Hämoptysen die Folge einer PAVM-Ruptur (bzw. Blutung aus endobronchialen Teleangiektasien bei HHT-Patienten). Einem Hämatothorax liegt meist eine Blutung aus subpleural lokalisierten PAVM zugrunde.
Hämoptysen und Hämatothorax sind bei PAVM-Patienten eine potenziell lebensbedrohliche Situation mit Indikation zur stationären Überwachung mit Interventionsbereitschaft. Die Mortalität ist insbesondere erhöht bei PAVM-Patienten in der Schwangerschaft, mit pulmonaler Hypertonie oder bei Versorgung der PAVM durch Bronchialarterien bzw. systemischen Arterien.
Das deutlich erhöhte Risiko während der Schwangerschaft, insbesondere im dritten Trimenon, resultiert vor allem aus der gesteigerten Durchblutung der PAVM durch ein erhöhtes Blutvolumen und Herzzeitvolumen sowie eine Gefäßdilatation.

Pulmonale Hypertonie

Im Gegensatz zu systemischen arteriovenösen Malformationen beeinflussen PAVM die kardiale Hämodynamik nicht.
Für das Auftreten einer Pulmonalen Hypertonie sind bei PAVM-Patienten verschiedene Ursachen beschrieben.
1.
Bei HHT-Patienten fand man eine seltene Form der familiären pulmonal-arteriellen Hypertonie, die auf einer Störung von ALK-1, einem Produkt des HHT-Gens, beruht.
 
2.
Bei Patienten mit hepatischem Rechts-Links-Shunt über arteriovenöse Malformationen in der Leber kann es infolge der („high-output“) Linksherzinsuffizienz zu einer pulmonalen Hypertonie (Gruppe 2 – PH, d. h. pulmonalvaskulärer Widerstand niedrig) oder zu portopulmonaler Hypertonie (Gruppe 1 – PAH, d. h. pulmonalvaskulärer Widerstand erhöht) kommen.
 
3.
Durch PAVM-Embolisation oder PAVM-Resektion kann eine pulmonal Hypertonie aggraviert werden oder neu auftreten, insbesondere wenn die Shuntfraktion der ausgeschalteten PAVM mehr als ein Fünftel des Herzzeitvolumens betrug.
 

Neurologische Komplikationen durch PAVM

Bei 10–40 % der PAVM-Patienten treten neurologische Komplikationen auf, typischerweise während der 4.–6. Lebensdekade. Paradoxe Embolien führen oftmals zu transitorischen ischämischen Episoden oder Apoplex sowie zu Hirnabszessen. Außerdem finden sich bei PAVM-Patienten Migräne, epileptische Krampfanfälle, Schwindel, Synkope, Tinnitus und das Auftreten von Doppelbildern.
Das Risiko für neurologische Komplikationen steigt mit der Anzahl der PAVM und mit dem Lebensalter des Patienten.

Diagnostik

Die Diagnose PAVM folgt oftmals einem auffälligen Thorax-Röntgenbild (siehe Abb. 2) oder einer Thorax-CT (siehe Video 1) im Rahmen der Abklärung von Patienten mit unklarer Dyspnoe, Hypoxämie, septischem Hirnabszess, paradoxer Embolie bzw. beim Screening nach HHT.

Radiologische Methoden

Erst relativ große PAVM werden im Thorax-Röntgenbild als glattbegrenzter Rundherd sichtbar (Abb. 2 und 5). Das Thorax-Röntgenbild ist nur wenig sensitiv zum Nachweis von PAVM.
Als radiologischer Goldstandard wurde früher die Pulmonalisangiografie angesehen, die heute erst im Zusammenhang mit einer potenziellen therapeutischen Intervention der PAVM, das heißt bei zuführenden Gefäßen mit Durchmesser >2–3 mm, zum Einsatz kommt (siehe Video 2 und 3).
Tatsächlich weist die radiologische Bildgebung (Angiografie bzw. CT) in Kombination mit Bestimmung des alveolo-arteriellen Sauerstoffgradienten die höchste Spezifität für den Nachweis von makroskopisch sichtbaren PAVM auf. Demgegenüber ist mittlerweile die transthorakale Kontrastechokardiografie zur nicht-invasiven Diagnostik von PAVM mit signifikant höherer Patientensicherheit und Sensitivität, aber niedrigerer Spezifität, etabliert und wird auch für Screeninguntersuchungen bei HHT-Verdacht empfohlen (Abb. 6).
Bei dringendem Verdacht auf PAVM in der Kontrastechokardiografie kann durch die Dünnschicht-Thorax-CT (1–2 mm), im Lungenfenster bzw. in Maximumintensitätsprojektion (MIP, „maximum intensity projection“) ohne Kontrastmittel, eine zwei- oder dreidimensionale Rekonstruktion der PAVM mitsamt zu- und abführender Gefäße erfolgen. Die präzise Kenntnis von Anzahl, Größe und Struktur der PAVM ist für die angiografiegestützte oder thoraxchirurgische Therapie erforderlich. Außerdem ist die Thorax-CT für die differenzialdiagnostische Abgrenzung der PAVM von besonderer Bedeutung (Tab. 1).
Tab. 1
PAVM: radiologische Differenzialdiagnosen. (Modifiziert nach: Gill et al. 2015)
Vaskulär
Aneurysma der Pulmonalarterien
Aneurysma
Idiopathisch
 
Sekundär
Syphilis, Bindegewebserkrankung, Morbus Behçet, Takayasu Arteriitis, CTEPH, IPAH
Pseudoaneurysma
Tuberkulose, postpneumonisch, septische Embolie, Bindegewebserkrankung
 
Varikosis der Pulmonalvenen
Angeboren
  
Erworben
In Verbindung mit Mitralvitium oder sekundär nach Tuberkulose oder Sarkoidose
 
Kollateralen der Lungenarterien
In Verbindung mit CTEPH und IPAH
  
Nicht-vaskulär
Bronchocele
Angeboren
Angeborene bronchiale Atresie
 
Erworben
Fremdkörper, endobronchialer Tumor, Bronchiektasen, ABPA
 
Tumoren
  
Metastasen
  
ABPA, allergische bronchopulmonale Aspergillose, CTEPH, chronisch thromboembolische pulmonale Hypertonie, IPAH, idiopathische pulmonal-arterielle Hypertonie

Kontrastechokardiografie

Bei der transthorakalen Kontrastechokardiografie wird eine aufgeschüttelte Kochsalzlösung-Luft-Mischung („bubble echo“) bzw. ein pharmakologisch definiertes Kontrastmittel venös injiziert. Der Nachweis des Kontrastmittels innerhalb von 1–2 Herzzyklen weist auf einen intrakardialen Shunt (z. B. Foramen ovale oder Vorhofseptumdefekt) hin, während das verzögerte Auftauchen des Kontrastmittels in den linken Herzhöhlen nach 3–4 Herzzyklen für einen intrapulmonalen Shunt spricht (Abb. 6).

Magnetresonanztomografie

Als nicht-invasives Bildgebungsverfahren gewinnt die Magnetresonanztomografie zunehmend an Bedeutung in der Diagnostik von Patienten mit PAVM. Mittels Magnetresonanztomografie können auch multiple kleine PAVM repetitiv zwar mit potenziell nephrotoxischem Gadolinium-Kontrastmittel, aber ohne Strahlenbelastung im Verlauf visualisiert werden.

Evaluation Rechts-Links-Shunts

Die quantitative Bestimmung des Rechts-Links-Shunts ist durch Blutgasbestimmung unter Atmung von 100 %igem Sauerstoff, durch Radionuklid-Perfusionsszintigrafie oder durch Kontrastechokardiografie möglich. Nach periphervenöser Injektion von echogenem Kontrastmittel (häufig werden 10–20 ml geschüttelter 0,9 %iger NaCl-Lösung verwendet), wird es im rechten Vorhof sichtbar. Jeder Kontrast im linken Vorhof ist pathologisch und sollte weiter abgeklärt werden (siehe unten).
Nach Atmen von 100 %igem Sauerstoff über 15–20 min und somit dem alveolären Auswaschen von Stickstoff erfolgt eine arterielle Blutentnahme. Die alveolo-arterielle Sauerstoffdifferenz erlaubt dann das quantitative Abschätzen des Shuntvolumens.
Bei Patienten mit PAVM wird nach venöser Injektion von 99mTc-markiertem makroaggregierten Albumin nicht nur in der Lunge radioaktives Albumin nachweisbar, sondern durch den Rechts-Links-Shunt auch in Gehirn und/oder Nieren und wird ebendort quantifiziert zur Shuntvolumenbestimmung.
Einzelne Arbeitsgruppen graduieren den Rechts-Links-Shunt während der Kontrastechokardiografie nach der Menge von Kontrastmittel in den linken Herzhöhlen, das heißt, ob <30 Microbubbles, 30–100 Microbubbles oder >100 Microbubbles im linken Ventrikel nachweisbar sind (Abb. 6).

Therapie

Embolisation

Die angiografiegestützte Embolisation der PAVM ist heute die Therapie der Wahl. Während zur Embolisation mehrere Coils implantiert werden müssen, ermöglicht ein Amplatzer-Plug den Verschluss auch von kaliberstarken zuführenden Gefäßen mit geringer Eingriffszeit und Strahlenbelastung.
Eine erfolgreiche Embolisation, vorausgesetzt die zuführenden Arterien bleiben verschlossen und die PAVM rekrutiert keine neue Gefäßversorgung durch benachbarte pulmonale und/oder systemische (cave: Hämoptysen!) Arterien, führt zur Organisation und Obliteration des PAVM-Sacks bzw. des PAVM-Konvoluts sowie zur Normalisierung der Lumina von zuführenden und abführenden Gefäßen. In Studien konnte nach erfolgreicher Embolisation von PAVM gezeigt werden, dass der Rechts-Links-Shunt und die Hypoxämie sowie die Rate von paradoxen Embolien, Migräne und Anämie abnehmen.
Video 4 zeigt eine singuläre kleine PAVM im peripheren rechten Unterlappen in der Computertomografie. Video 5 demonstriert die selektive Angiografie der rechten Pulmonalarterie vor und Video 6 nach dem PAVM-Verschluss mittels Amplatzer-Vascular-Plug und Erhalt der Pulmonalarterienäste.

Thoraxchirurgie (VATS)

Historisch war die thoraxchirurgische Resektion der PAVM lange Zeit die Therapie der Wahl. Obwohl radiologische Interventionen mittlerweile in nahezu allen Fällen erfolgreich zum Einsatz kommen, eröffnet die minimalinvasive oder videoassistierte thoraskopische Chirurgie (VATS) mit Wedge- bzw. Sublobärresektion (selten Lobektomie) schonende Therapiealternativen in ausgewählten Fällen.

Sauerstoffsubstitution

Obwohl der Rechts-Links-Shunt die Korrektur der systemischen Hypoxämie einschränkt, kann bei symptomatischen Patienten Sauerstoff substituiert werden (z. B. über Nasenbrille). Bei Patienten mit PAVM liegt keine alveoläre Hypoxämie vor. Daher gibt es keine Rationale für eine prophylaktische Sauerstoffsubstitution, um einer hypoxischen pulmonalen Hypertonie vorzubeugen.

Aderlass und Eisenmangelanämie

Als Adaptation an die Hypoxämie entwickeln Patienten mit PAVM eine Polycythämie. Heutzutage ist man mit Aderlass zurückhaltend wegen des drohenden Eisenmangels, der einerseits zu kardialer Mehrbelastung (Steigerung Herzzeitvolumen zur Deckung des peripheren Sauerstoffbedarfs) und andererseits zu erhöhtem Risiko für zerebrovaskuläre Embolien führen kann. Die Indikation zum Aderlass wird aktuell bei Patienten mit Hyperviskositätssymptomen gestellt.
Die Optimierung des Eisenhaushalts spielt als Therapieziel eine wichtige Rolle. Insbesondere bei Patienten mit PAVM und HHT kann rezidivierendes Nasenbluten zu gravierenden Eisenverlusten führen.
Eisenmangel ist in Patientenkollektiven mit PAVM/HHT als Risikofaktor sowohl für venöse als auch arterielle Thrombosen beschrieben.

Antibiotikaprophylaxe, Mundhygiene und Zahnstatus

Der Zusammenhang zwischen oraler Bakterienflora, zahnärztlichen Prozeduren und PAVM-assoziierten zerebralen Abszessen ist seit vielen Jahren bekannt. Die prophylaktische Antibiotikaeinnahme richtet sich nach den Leitlinien zur Endokarditisprophylaxe. Das Risiko für Hirnabszesse bei PAVM infolge beispielsweise zahnärztlicher Eingriffe ist deutlich höher als für die Entwicklung einer Endokarditis. In der Regel ist diese Antibiotikaprophylaxe lebenslang erforderlich, da bei den meisten PAVM-Patienten auch nach erfolgreicher PAVM-Embolisation Kontrastmittelübertritt echokardiografisch nachweisbar bleibt.
Eine adäquate Mundhygiene ist bei Patienten mit PAVM zwingend.

Lungentransplantation

Eine Lungentransplantation ist bei Patienten mit PAVM eine therapeutische Option. In der Literatur und nach Erfahrungen von PAVM-Zentren wurden bisher nur selten Patienten mit PAVM einer Lungentransplantation zugeführt bzw. wurde nur vereinzelt eine Lungentransplantation durchgeführt.

Verlauf und Prognose

Bei den meisten Patienten mit PAVM sind Verlaufsbeobachtungen erforderlich. Einerseits sind Patienten mit geringem Rechts-Links-Shunt (Kontrastechokardiografie: <30 Microbubbles im linken Ventrikel), niedrigem Risiko für paradoxe Embolien über 5 Jahre jährlich zu reevaluieren, um die Entwicklung von therapierbaren PAVM frühzeitig zu erkennen. Bei Patienten mit multiplen kleinen PAVM bzw. mit singulären PAVM mit einem zuführenden Gefäßdurchmesser <2 mm ist nur selten eine Intervention indiziert. Vielmehr sollten diese Patienten über 3–5 Jahre beobachtet werden. Andererseits zeigen postinterventionelle Beobachtungen eine Persistenz des PAVM-Sacks in bis zu 5–25 % der Fälle. Diese neue arterielle Versorgung aus pulmonalen und/oder systemischen Arterien kann erneute Interventionen erforderlich machen.

Besondere Aspekte

Luftembolie

PAVM-Patienten sollten wegen des erhöhten Risikos für Luftembolien auf Tauchen mit Pressluft verzichten. Ebenso gilt es, bei jeglicher Injektion oder Infusion Lufteinschlüsse zu vermeiden. Das heißt, makroskopisch sichtbare Luftblasen sind durch Verwendung eines Infusionsfilters zu entfernen, um Luftembolien zu verhindern.

Elektronische Zusatzmaterialien

  • Video 1 Multiple PAVM – CT
  • Video 2 Multiple PAVM – selective Pulmonalisangiographie links
  • Video 3 Multiple PAVM – selective Pulmonalisangiographie rechts
  • Video 4 Singuläre PAVM – CT
  • Video 5 Singuläre PAVM – selective Angiographie vor Embolisation
  • Video 6 Singuläre PAVM – selective Angiographie nach Embolisation

Video/Audio

Video 1
(MOV 69590 kb)
Video 2
(MOV 4390 kb)
Video 3
(MOV 3903 kb)
Video 4
(MOV 3410 kb)
Video 5
(MOV 2472 kb)
Video 6
(MOV 2005 kb)
Literatur
Cartin-Ceba R, Swanson KL, Krowka MJ (2013) Pulmonary arteriovenous malformations. Chest 144:1033–1044CrossRef
Faughan ME, Palda VA, Garcia-Tsao G, Geisthoff UW, McDonald J, Proctor DD, Spears J, Brown DH, Buscarini E, Chesnutt MS, HHT Foundation International – Guidelines Working Group (2011) International guidelines for the diagnosis and management of hereditary haemorrhagic teleangiectasia. J Med Genet 48:73–87CrossRef
Gill SS, Roddie ME, Shovlin CL, Jackson JE (2015) Pulmonary arteriovenous malformations and their mimics. Clin Radiol 70:96–110CrossRef
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Reichert M, Kerber S, Bodner J (2016) Management of a solitary pulmonary arteriovenous malformation by video-assisted thoracoscopic surgery and anatomic lingula resection: video and review. Surg Endosc 30:1667–1669CrossRef
Shovlin CL (2014) Pulmonary arteriovenous malformations. Am J Respir Crit Care Med 190:1217–1228CrossRef