Transport im kardiovaskulären System (Kreislauf, Blut, Lymphe)

Untersuchung der Kreislauffunktion


 
© H. Hinghofer-Szalkay
Anamnese: ἀνά-μνησις = Wieder-Erinnerung
hydrostatisch: ὕδωρ = Wasser, stare = (still)stehen (unbewegte Flüssigkeit!)
Korotkoff-Geräusche: Nikolai S. Korotkow
Müller-Versuch: Erich Müller
Schellong-Test: Fritz Schellong

Valsalva-Versuch: Antonio Valsalva
Windkessel: Behälter, der Druckschwankungen minimiert (engl. 'windkessel vessels')



Bei der Messung des arteriellen Blutdrucks passieren in der Praxis besonders oft Fehler. Ist man an Ruhewerten interessiert, muss physische und psychische Ruhe wirklich gewährleistet sein (Patient alleine in ruhigem Raum ohne Reizfaktoren, 15 Minuten ungestörtes "Auschillen", automatisierte Messung). Die Messstelle muss auf Herzhöhe liegen (hydrostatischer Druckgradient), die Breite der Manschette auf die anatomischen Gegebenheiten abgestimmt sein (breitere Manschette bei höheren Umfangwerten).

Die Angabe der gefundenen Werte sollte ohne Pseudogenauigkeit erfolgen, da nichtinvasive Blutdruckmessungen immer mit beträchtlichen Fehlerquellen einhergehen.

Die Höhe des Blutdrucks schwankt physiologischerweise, abhängig z.B. von Atemposition, Körperlage, Tageszeit, Blutvolumen, Elektrolythaushalt, Änderungen der physischen und psychischen Belastung.

Soll der Zustand des kardiovaskulären Systems (des "Kreislaufs") ermittelt werden, ist - neben "Momentaufnahmen" aktueller Zustandsgrößen (Blutdruck, Herzfrequenz, Elektrolyte, EKG..) - die Dynamik der Reaktionen auf bestimmte Reize (Änderungen der Zustandsgrößen) besonders aufschlussreich, zum Beispiel:

   -- Beim Valsalva-Versuch wird der Zeitverlauf von Blutdruck und Herzfrequenz während und nach Atmung gegen einen definierten Pressdruck ermittelt
   -- Kipptischversuche (oder der Stehtest nach Schellong) untersuchen ebenfalls
Blutdruck und Herzfrequenz, oft auch zusätzlicher Größen, diesmal in Reaktion auf Änderung der Körperlage
   -- Der Cold pressor test (Eintauchen einer Hand in Eiswasser) erhöht Sympathikustonus, Herzfrequenz und Blutdruck (einige Minuten Vasokonstriktion); auch der Blutspiegel an Katecholaminen steigt an.



Blutdruckmessung Kreislauftestung


>Abbildung: Hydrostatische Druckschichtung (Mittelwerte) in Arterien und Venen beim stehenden Menschen
  Nach Loring Rowell: Human circulation - regulation during physical stress. Oxford University Press, NY 1986

Die angegebenen Werte gelten für 1 G (Erdbeschleunigung) in axialer Richtung

Die Beurteilung der Kreislauffunktion  beginnt im Allgemeinen mit Beobachtung und Erhebung der Vorgeschichte:
 
 
  Beobachtung (Zeichen adäquater Durchblutung der Organe / Gewebe? Schmerzen? Mentale und emotionale Belastbarkeit? Kurzatmigkeit? Kollapsneigung?)
 
  Anamnese (Risikofaktoren? Lebensstil? Verwandtschaft?)
   
Erst dann - nur in Ausnahmefällen als Erstes - folgt die

  Untersuchung (Perkussion, Auskultation; Herzgeräusche? Herzfrequenz, systolischer und diastolischer Blutdruck? etc)
 
Einfache physikalische Überlegungen helfen bereits, die Kreislauffunktion besser zu verstehen:

In einem kommunizierenden Gefäßsystem ist der Druck umso höher, je weiter "unten" gemessen wird (hydrostatische Druckschichtung; >Abbildung). In den Beinvenen reichert sich beim Sitzenden oder im Stehen Blut an, die Halsvenen sind hingegen nicht gefüllt, außer wenn durch Pressen oder Belastung der venöse Druck ansteigt. Hervorspringende Halsvenen beim ruhig aufrecht sitzenden Patienten (kein Singen, Pressen o.ä.) gelten als diagnostisches Zeichen (Rückstau vor dem Herzen: Herzinsuffizienz).
 
Über Untersuchungsmöglichkeiten der Herzfunktion s. dort.
 
  Blutdruckmessung: Der arterielle Blutdruck (Faustregel für den Mitteldruck in Herzhöhe: Herzzeitvolumen mal peripherer Gefäßwiderstand) hängt von zahlreichen Faktoren ab:

  Höhe der Messstelle - je dm Höhenunterschied ändert sich der hydrostatische Druck um 1 kPa = 7,5 mmHg

  Förderleistung des linken Ventrikels (steigt diese, baut sich ein höherer arterieller Druck im Gefäßsystem auf)

  Eigenschaften der Arterien (Windkesseleffekt) - steife Arterien erhöhen den Druck, vor allem den systolischen, da sie Volumenpulse weniger gut auffangen

  gesamter peripherer Gefäßwiderstand - nimmt dieser zu, fließt Blut langsamer in das Niederdrucksystem aus, es steigt der arterielle Druck, vor allem der diastolische
 
Die übliche nichtinvasive Blutdruckmessung mittels Staumanschette beruht auf dem Prinzip, dass die Blutströmung durch den Manschettendruck so über das Gewebe auf die Arterie übertragen wird, dass

  die Strömung in der Arterie dann vollständig blockiert wird, wenn der Manschettendruck dem systolischen Druck im Arteriensystem entspricht; und dass

  die Strömung in der Arterie dann zu keinem Zeitpunkt mehr zum Erliegen kommt, wenn der Manschettendruck dem diastolischen Druck im Arteriensystem entspricht.
 
Als Kriterien werden bei der Manschettenmethode herangezogen:

  Auftreten bzw. Verschwinden der Korotkoff-Geräusche (auskultatorisches Kriterium)

  Verschwinden des Pulses (palpatorisches Kriterium: nur systolischer Druck eruierbar)

  während der Messung auftretende Druckschwankungen in der Manschette (oszillometrisches Kriterium)

  Blutströmung (Ultraschall-Doppler) peripher von der Engstelle
Die Absolutgenauigkeit (accuracy) der nichtinvasiven Blutdruckmessung ist eingeschränkt, der zu erwartende Fehler beträgt etwa ±10 mmHg oder mehr. Wichtig ist die Manschettenbreite; je dünner die Extremität, desto eher wird bei gegebenen Druckverhältnissen die Arterie verschlossen (deshalb verwendet man schmale "Kindermanschetten" für dünne Extremitäten und breitere Manschetten, wenn der Arm einen großen Umfang aufweist).

Für die Praxis sind die ermittelten Werte als Orientierungshilfe
geeignet (wenn grobe Fehler vermieden werden), man darf diese Blutdruckwerte aber nicht überbewerten; lächerlich sind bei dieser Methode Angaben des Blutdrucks auf 3 oder mehr Stellen (z.B. "136/89" - Pseudogenauigkeit!).


>Abbildung: Invasive Blutdruckmessung (Sonde in a. radialis)


  Direkte Messungen erfolgen mittels in die Arterie eingebrachter Sonde und externem Druckfühler (invasive Blutdruckmessung, >Abbildung). Mit diesem Verfahren kann hohe Präzision und Absolutgenauigkeit erreicht werden, es eignet sich für Blutdruckmonitoring in Extremsituationen (perioperativ, Intensivstation).

Der Blutdruck wird vom Kreislaufzentrum reguliert, dieses reagiert sowohl auf periphere (afferente) Impulse (Barorezeptoren) als auch auf zentrale (z.B. bei Stresseinwirkung). Dementsprechend dynamisch kann der Blutdruckverlauf sein; die Werte können sich innerhalb kürzester Zeit verändern, insbesondere mit körperlicher und geistiger Belastung sowie infolge Medikamenteneinwirkung.

Die arteriellen Blutdruckwerte spiegeln den "Basiszustand" des Kreislaufs nur dann valide wider, wenn die Messung unter echten Ruhebedingungen vorgenommen wird:
 
  Patient/in für mindestens 15 Minuten in einem ruhigen, abgeschirmten, wohltemperierten Raum, alleine, im Liegen (kein Stresseinfluss)

  Messung erfolgt auf Herzhöhe (hydrostatische Druckschichtung im Kreislauf; arterieller hydrostatischer Indifferenzpunkt etwa auf Höhe des Aortenbogens)

Bei nichtinvasiven Messungen ist weiters zu beachten:
  
  Messung erfolgt mehrfach und automatisiert

  Messung erfolgt mit geeigneter Manschette, sonst Verfälschung der Messwerte (Breite je nach Oberarmdurchmesser; "Kindermanschetten" sind schmäler)

Selten werden in der Praxis alle diese Randbedingungen beachtet, dementsprechend gering ist dann die Gültigkeit der ermittelten Blutdruckwerte.

 

<Abbildung: Automatisierte
Anlage zur Kreislauftestung
Quelle: iap

Kipptisch kombiniert mit LBNP (lower body negative pressure)    Registrierung von Blutdruck, Herzfrequenz, EKG, Thoraximpedanz    Berechnung von Schlagvolumen, peripherem Strömungswiderstand, vegetativer Regulationslage

   Fehler, die bei der Blutdruckmessung zu beachten / vermeiden sind:

     Messanordnung: Messfehler durch Gerätschaft (ungeeichtes Gerät, falsche Manschette)

     Position: Messstelle über oder unter Herzniveau (Messung an der Hand!)

     Belastung: Patient/in während Messung nicht im Ruhezustand (psychisch / physisch belastet)

     Orthostatischer Einfluss (Stehen - Sitzen - Liegen)

     Medikamente (inkl. Koffein, Nikotin)

     Stuhl- oder Harndrang

Der Einfluss der relativen Höhe auf die Füllung der Venen zeigt sich in einfacher Weise in folgender Beobachtung: Die oberflächlichen Venen des gesenkten Armes sind prall mit Blut gefüllt (Überdruck); bei gehobenem Arm hingegen sind die Venenbette eingesunken (Unterdruck im Verhältnis zum umgebenden Gewebe). Der Wasserdruck nimmt pro Meter Tiefe um 1/10 Atmosphäre - 10 kPa oder 75 mm Hg - zu. Dies gilt (annähernd) auch im Kreislauf, weil Blut um nur ≈5% dichter als Wasser ist (abhängig vom Hämatokrit: Dichte der Erythrozyten 1,09 g/ml, Dichte des Plasmas 1,02 g/ml). Bei ungestörten Druckmessungen ist die Registrierung des Venenpulses möglich.

Dabei ist der Ort, an dem sich bei Lageänderung des Körpers der hydrostatische Druck (venös, arteriell, ..) nicht ändert ("hydrostatische Indifferenz"), von mehreren Faktoren abhängig (Blutvolumen, Gefäßtonus etc). Auch spielt eine große Rolle, exakt welche Körperlagen miteinander verglichen werden.

Lageänderungen des Körpers (postural changes) können als Methode zur Testung der Kreislaufregulation genutzt werden. So kommt es beim Aufrichten aus der liegenden Grundposition (Kipptisch) zu zahlreichen physiologischen Anpassungsreaktionen:

     Die Pulsfrequenz nimmt um 10-20 bpm zu (Barorezeptorreflex: Steigender Sympathikustonus, sinkender parasympathischer Einfluss auf das Herz - positive Chronotropie). Dadurch soll der - aus hydrostatischen Gründen - plötzlich verringerte Blutrückstrom zum rechten Herzen insoweit kompensiert werden, dass der arterielle Blutdruck stabilisiert wird - trotz eines Abfalls des Herzminutenvolumens um ≈30%

     Der periphere Gefäßwiderstand nimmt zu - erhöhter Sympathikustonus führt zu allgemeiner Vasokonstriktion. Auch hier ist der Barorezeptorreflex auslösend

     Zahlreiche hormonelle Antworten erfolgen mit einer gewissen Zeitverzögerung - z.B. Anstieg der Vasopressin-, Aldosteron- oder Adrenalin / Noradrenalinkonzentrationen im Blut

        Einzelheiten dazu s. dort.


>Abbildung: Auswirkung eines Valsalva-Versuchs auf die Herzfrequenz
Quelle: iap

Gesunde junge Frau. Herzfrequenzkurve blau, Druck an Mundstück rot

Für die Praxis am Wichtigsten ist der Wechsel zwischen liegender und aufrechter Position: Hier liegt der venöse "hydrostatische Indifferenzpunkt" etwa eine Handbreit unter der Zwerchfellkuppel, der arterielle ungefähr auf der Höhe der Klappenebene des Herzens. Das bedeutet auch, dass z.B. beim Aufstehen sowohl die kardiopulmonären (Volumen-) Rezeptoren als auch die arteriellen (Carotis-) Rezeptoren einen Druckabfall finden und gemeinsam den Baroreflex auslösen.

  Die Funktionstüchtigkeit der Kreislaufregulation kann mit dem Schellong-Test (=Orthostaseversuch) ermittelt werden: Blutdruck und Herzfrequenz werden zuerst am sitzenden, dann am stehenden Probanden gemessen. Normalerweise steigt die Herzfrequenz leicht (10-20 bpm) an, der arterielle Blutdruck bleibt stabil. Der Kreislauf ist dann in der Lage, die hydrostatischen Änderungen durch Lageänderung zu kompensieren.

  Der Valsalva-Versuch (>Abbildung) testet die Kreislaufreaktion (Herzfrequenz, Blutdruck) auf eine (definierte: Messung an Mundstück) Steigerung des intrathorakalen Drucks durch Ausatembewegung gegen einen Widerstand. Beim Pressen nimmt die Herzfrequenz zunächst ab (Barorezeptorreflex reagiert auf den primär erhöhten Druck), dann zu (Schlagvolumen nimmt mit dem venösen Rückstrom rasch ab, damit sinkt auch der Blutdruck).

  Beim Müller-Versuch wird umgekehrt ein Unterdruck im Thorakalraum als Reiz zur Kreislaufstimulation verwendet.

  Beim Cold pressor test (CP-Test) wird eine Hand (üblicherweise für eine Minute) in Eiswasser getaucht. Über somatosensorische Afferenzen kommt es zur Aktivierung sympathischer Fasern und Vasokonstriktion, Blutdruckerhöhung um bis zu 40 mmHg (normalerweise 10-25 mmHg - dauert 2-3 Minuten an) und Freisetzung von Katecholaminen (im Blut nachweisbar).
 
Weiterführende Untersuchungen sind z.B. das EKG, Phonokardiographie, Pulskurvenregistrierung, Ermittlung der Pulswellengeschwindigkeit; weiters Blutuntersuchungen, bildgebende (CT, MRI) und funktionelle Verfahren (Ultraschall-Doppler, Belastungstests, Ergometrie etc.).

Die Pulswellengeschwindigkeit gibt Aufschluss über die Dehnbarkeit der Gefäße; je steifer die Arterienwände, desto höher die PWG (Arteriosklerose, Gefäßwandalterung). Bei jungen gesunden Personen beträgt die PWG in den großen Arterien (herznah) um die 5 m/s und steigt in der Peripherie auf ≈10 m/s an. Erhöhte Steifigkeit der herznahen Arterien bedeutet für das linke Herz zusätzliche Belastung (gesteigerte Nachlast).


<Abbildung: Farbstoffverdünnungsmethode zur Bestimmung von Passagezeiten
Nach einer Vorlage bei Roche Lexikon Medizin, 5. Aufl. Urban & Fischer 2003

EZ, Erscheinungszeit = ta (appearance time) GZ, Gipfelzeit = tp (peak concentration time) IZ, Injektionszeit KZ, Konzentrationszeit = ta → p = tp-ta (build-up time) MZZ, mittlere Zirkulationszeit = Kreislaufzeit = t (mean transit time) PZ, Passagezeit = ta → d = td-ta (passage time) RZ, Rezirkulationszeit = tp → pr = tpr-tp (recirculation time) VZ, Verdünnungszeit = tp → d = td-tp (disappearance time) tar, Erscheinungszeit des rezirkulierenden Farbstoffs (appearance time of recirculate dye) td, 1% Farbstoffkonzentration der extrapolierten Kurve (1% peak concentration) tpr, Gipfelzeit des rezirkulierenden Farbstoffs (peak concentration time of recirculate dye) cp, maximale Farbstoffkonzentration (peak concentration) cpr, maximale Konzentration des rezirkulierenden Farbstoffs (peak concentration of recirculate dye)

Die Kreislaufzeit kann ermittelt werden, indem ein Indikator (Farbstoff) i.v. injiziert wird (Armvene) und die Zeit (nach Injektion)  bis zur Ankunft der Indikatorwolke an einer Messstelle (Ohr) ermittelt wird. Wie die <Abbildung zeigt, können dabei eine Reihe von Kennzahlen gewonnen werden, die über die Dynamik der Indikatorpassage Auskunft geben. So gibt die Rezirkulationszeit die Dauer von der 1. bis zur 2. Passage (Gipfelkonzentration) des Indikators an der Messstelle an.

Die Kreislaufzeit ist überall dort verringert, wo das Herzzeitvolumen erhöht ist und das Blut daher rascher rezirkuliert: Beispielsweise bei Fieber, Anämien oder Hyperthyreose (erhöhte Herzfrequenz), auch bei einem Rechts-Links-Shunt, bei dem das Blut zum Teil - unter Umgehung des Pulmonalkreislaufs - direkt vom rechten in das linke Herz übertitt (und mit ihm der Indikator). Ist das Herzzeitvolumen hingegen reduziert (z.B. bei Herzinsuffizienz), ist die Kreislaufzeit verlängert (Rückstau des Blutes vor dem Herzen).


Eine Reise durch die Physiologie


  Die Informationen in dieser Website basieren auf verschiedenen Quellen: Lehrbüchern, Reviews, Originalarbeiten u.a. Sie sollen zur Auseinandersetzung mit physiologischen Fragen, Problemen und Erkenntnissen anregen. Soferne Referenzbereiche angegeben sind, dienen diese zur Orientierung; die Grenzen sind aus biologischen, messmethodischen und statistischen Gründen nicht absolut. Wissenschaft fragt, vermutet und interpretiert; sie ist offen, dynamisch und evolutiv. Sie strebt nach Erkenntnis, erhebt aber nicht den Anspruch, im Besitz der "Wahrheit" zu sein.