Erhalten Sie Zugang zu diesem und mehr als 300000 Büchern ab EUR 5,99 monatlich.
- Herausgeber: ABW Wissenschaftsverlag
- Kategorie: Fachliteratur
- Sprache: Deutsch
- Veröffentlichungsjahr: 2017
Gefäßkrankheiten betreffen nicht nur das Herz. So beschäftigt sich die Gefäßmedizin mit der peripheren arteriellen Verschlusskrankheit, der chronisch venösen Insuffizienz und den Störungen der Mikrozirkulation. Die nicht invasive Diagnostik ist das unverzichtbare Komplement zur modernen Bildgebung und wichtige Grundlage medizinischer Entscheidungen. In der 3., aktualisierten und erweiterten Auflage des erfolgreichen Buches zur nicht invasiven vaskulären Funktionsdiagnostik präsentieren ausgewählte Autoren ein breites Spektrum diagnostischer Methoden, das zum Kernwissen eines gut ausgebildeten Gefäßmediziners gehören sollte. Zusätzlich zur Diagnostik der arteriellen und venösen Perfusionsstörungen und der Mikrozirkulationsstörungen werden auch Aspekte der Prävention und des neuropathischen Fußsyndroms beleuchtet. Erstmals finden Sie auch ein Kapitel zur Diagnostik von Lymphabflussstörungen. Auch wer diese Methoden nicht selbst anbietet, muss mit der Durchführung und Interpretation der Befunde vertraut sein. Dieses Werk stellt die Bedeutung der nicht invasiven Diagnostik angiologischer Krankheitsbilder heraus. Es gibt einen kompakten und umfassenden Überblick über die Grundlagen der einzelnen Methoden und ihres klinischen Einsatzes. Das Buch wendet sich an alle gefäßmedizinisch tätigen und angehenden Ärzte, aber auch an ausgebildetes Fachpersonal. Für alle, die im Rahmen ihrer Ausbildung nie die Möglichkeit hatten, sich mit den Grundlagen der Gefäßmedizin zu beschäftigen, ist das Buch ein Muss.
Sie lesen das E-Book in den Legimi-Apps auf:
Seitenzahl: 611
Das E-Book (TTS) können Sie hören im Abo „Legimi Premium” in Legimi-Apps auf:
Ähnliche
Knut Kröger · Ernst Gröchenig (Hrsg.)
Nicht invasive Diagnostik angiologischer Krankheitsbilder
3., aktualisierte und erweiterte Auflage
ABW · Wissenschaftsverlag
ABW Wissenschaftsverlag GmbH
Altensteinstraße 42
14195 Berlin
Deutschland
www.abw-verlag.de
Prof. Dr. med. Knut Kröger
HELIOS Klinikum Krefeld GmbH
Klinik für Angiologie am Interdisziplinären Gefäßzentrum
Lutherplatz 40
47805 Krefeld
Deutschland
Dr. med. Ernst Gröchenig
Kantonsspital Aarau AG
Abteilung Angiologie
Bahnhofsplatz 3c
5001 Aarau
Schweiz
Bibliografische Information der Deutschen Bibliothek
Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://d-nb.de abrufbar.
Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes.
© 2017 ABW Wissenschaftsverlag GmbH
Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften.
Produkthaftung: Der Verlag und der Autor/Herausgeber/Bearbeiter/Übersetzer haben sich um Vollständigkeit, Richtigkeit und sonstige Fehlerfreiheit des Werkes und der in ihm enthaltenen Angaben, Hinweise und Empfehlungen nach Maßgabe des derzeitigen wissenschaftlichen/medizinischen/technischen Kenntnisstands gewissenhaft bemüht. Gleichwohl kann eine absolute Freiheit von derartigen Unvollkommenheiten und Unrichtigkeiten nicht garantiert werden. Eine Haftung für eventuelle Körper-, Sach- oder Vermögensschäden, die auf einer unsachgemäßen Handhabung des Buches oder auf einer ungeprüften praktischen Anwendung der in ihm enthaltenen Angaben, Hinweise und Empfehlungen adäquat ursächlich beruhen, über die durch das deutsche Schadensersatz- und Produkthaftungsrecht gesetzlich gezogenen Grenzen hinaus wird weder vom Verlag noch vom Autor usw. übernommen.
Der Verlag empfiehlt, Dosierungsanweisungen und Applikationsformen im Einzelfall anhand der Produktinformation der jeweiligen Hersteller und anderer Literaturstellen auf ihre Richtigkeit zu überprüfen.
Einbandgestaltung: Frauke Schön, Hamburg
Satz und Layout: L42 AG, Berlin
Druck und Bindung: Media-Print Informationstechnologie, Paderborn
ISBN 978-3-86474-100-5
Inhalt
Vorwort zur 3. Auflage
Autorenverzeichnis
Prävention
1 Bestimmung der Intima-Media-Dicke
2 Fluss-mediierte Dilatation
3 Pulswellengeschwindigkeit
4 Augmentationsindex
5 Aktivitäts- und Lebensstilmonitoring
Periphere arterielle Verschlusskrankheit
6 Doppler-Druckmessung
7 Optische akrale Druckmessung
8 Laufbandergometrie
9 Pneumatische segmentale Oszillographie
10 Elektronische Oszillographie
11 Automatische segmentale Druckmessung über den Extremitätenarterien
12 Ruhedurchblutung und reaktive Hyperämie
Neuropathisches Fußsyndrom
13 Stimmgabeltest
14 Semmes-Weinstein-Monofilamente (SWM)
15 Pedographie beim Diabetischen Fußsyndrom
Raynaud-Phänomen, Mikrozirkulation
16 Kapillarmikroskopie
17 Volumenpulsoszillographie
18 Infrarotthermographie
19 Laser-Doppler-Fluxmetrie
20 Transkutaner Sauerstoffpartialdruck (TcPO2)
21 Belastungstest und transkutane Sauerstoffpartialdruckmessung (TcPO2)
22 Die O2C-Messung
Chronisch venöse Insuffizienz
23 Lichtreflexionsrheographie/Photoplethysmographie (LRR/DPPG)
24 Venöse Verschlussplethysmographie
25 Luftplethysmographie
26 Phlebodynamometrie
27 Möglichkeiten der Volumenmessung
28 Intramuskuläre Druckmessung
Lymphödem
29 Fluoreszenz-Lymphographie
Herstellerverzeichnis
Vorwort zur 3. Auflage
Die moderne Gefäßmedizin ist interdisziplinär und facettenreich. Der Patient von heute ist älter und multimorbider. Die Herausforderung, die richtige Diagnose zu stellen und die Therapie individuell zu planen, wird anspruchsvoller. Vor diesem Hintergrund kommt der angiologischen Funktionsdiagnostik in Ergänzung zur Bildgebung mittels Schnittbildverfahren eine immer größere Bedeutung zu, da die Gefäßdiagnostik fachübergreifend viele Spezialisierungen der Medizin betrifft. Stehen bei der Diagnostik der peripheren arteriellen Verschlusskrankheit der Gefäßchirurg und der Angiologe im Mittelpunkt, sind es bei der chronisch venösen Insuffizienz auch der Dermatologe und der Phlebologe. Bei der Differenzialdiagnose des Raynaud-Phänomens kommt der Rheumatologe hinzu und beim Diabetischen Fußsyndrom neben dem Diabetologen der Fußchirurg oder Orthopäde. Die Frühformen der Gefäßveränderung spielen in allen Bereichen der Präventionsmedizin eine Rolle.
Das jetzt in der 3. Auflage erscheinende Buch „Nicht invasive Diagnostik angiologischer Krankheitsbilder“ ist ein Standardwerk für jeden, der sich mit dieser Herausforderung konfrontiert sieht. Es ging bei der Erstellung der 1. Auflage dieses Buches primär darum, dass die Vielfalt der angiologischen Funktionsdiagnostik nicht in Vergessenheit gerät. Denn in einigen Bereichen reduziert die Gefäßdiagnostik mit der Verbesserung der Bildgebung im Ultraschall und der breiten Verfügbarkeit der MR-Angiographie die Sichtweise auf diese bildgebenden Verfahren. Heute hat man aber wieder erkannt, dass gerade die Interpretation der modernen Gefäßbildgebung ohne die Ergänzung der Gefäßdiagnostik nur halb so viel wert ist. Wenn auch nur langsam, so kommen doch weitere diagnostische Verfahren wie die Indocyaningrün-Lymphographie oder die Messung des transkutanen Sauerstoffs unter Belastung hinzu. Sie erweitern das Spektrum der Diagnosemöglichkeiten.
An dieser Stelle möchten wir allen Mitwirkenden an diesem Buch danken, ohne deren Einsatz und Feder die Überarbeitung nicht möglich gewesen wäre. Zusammen geben sie der angiologischen Funktionsdiagnostik ein Gesicht und sichern ihr bei dem immer größer werdenden Informationsangebot einen festen Platz.
Knut Kröger
Ernst Gröchenig
Autorenverzeichnis
Pierre Abraham, MD, PhD
L’Université Nantes Angers Le Mans
Unité Mixte de Recherche
Centre National de la Recherche Scientifique
U6214 und Institut National de la Santé et de
la Recherche Médicale, U1083, Angers
4 rue Larrey
49100 Angers
Frankreich
Dr. med. Johannes Baulmann
Zentrum für Herz-Kreislauf-Medizin Bonn
Hensstraße 2
53173 Bonn
Deutschland
Dr. med. Stefan Beckert
Klinik für Allgemeine, Viszeral- und
Transplantationschirurgie
Hoppe-Seyler-Straße 3
72076 Tübingen
Deutschland
Prof. Dr. med. Reinhold Berz
InfraMedic GmbH
Gerauerstraße 11
64546 Moerfelden
Deutschland
Dr. med. Costin Alex Dumitrescu-Ceausu
HELIOS Klinikum Krefeld GmbH
Klinik für Plastische, Rekonstruktive und
Ästhetische Chirurgie
Lutherplatz 40
47805 Krefeld
Deutschland
Dr. med. Ulf Elbelt
Charité Universitätsmedizin Berlin
Campus Mitte
Medizinische Klinik m. S. Gastro enterologie,
Diabetes und Ernährungsmedizin
Charitéplatz 1
10117 Berlin
Deutschland
Dr. med. Charly Gaul
Migräne- und Kopfschmerzklinik Königstein
Öhlmühlweg 31
61462 Königstein im Taunus
Deutschland
Dr. med. Mathias Grebe
Herz- und Gefäßzentrum Marburg
Gemeinschaftspraxis am
Erlenringcenter
Erlenring 19
35037 Marburg
Deutschland
Dr. med. Ernst Gröchenig
Kantonsspital Aarau AG
Abteilung Angiologie
Bahnhofsplatz 3c
5001 Aarau
Schweiz
Priv.-Doz. Dr. Franz Hafner
Medizinische Universität Graz
Universitätsklinik für Innere Medizin
Klinische Abteilung für Angiologie
Auenbruggerplatz 15
8036 Graz
Österreich
Priv.-Doz. Dr. med. Karl-Matthias Haslbeck
Isar Medizinzentrum
Sonnenstraße 24
80331 München
Deutschland
und
Neurologische Praxis
Milbertshofenerstr. 90
80807 München
Deutschland
Prof. Dr. med. Manfred Haslbeck
Forschergruppe Diabetes an der GSF
Ingolstädter Landstraße 1
85764 München-Neuherberg
Deutschland
Dr. med. Christian Heiß
Universitätsklinikum Düsseldorf
Klinik für Kardiologie, Pneumologie und
Angiologie
Moorenstraße 5
40225 Düsseldorf
Deutschland
Samir Henni, MD, PhD
Centre Hospitalier Universitaire d’Angers
Laboratory for Vascular Investigations,
Mitovasc Institute
4 Rue Larrey
49100 Angers
Frankreich
Dr. med. Anne Hinrichs, MBA
Abteilungsleiterin Medizin management
und Organisation
Vivantes Netzwerk für Gesundheit GmbH
Aroser Allee 72–76
13407 Berlin
Deutschland
Dr. med. Ilse Janicke
Klinik für Kardiologie, Angiologie und
Elektrophysiologie
Herzzenturm Duisburg, Evang. Klinikum
Niederrhein
47137 Duisburg
Deutschland
Dr. rer. nat. Axel Kalpen
novel gmbh
Ismaninger Str. 51
81675 München
Deutschland
Univ.-Prof. Dr. med. Malte Kelm
Universitätsklinikum Düsseldorf
Klinik für Kardiologie, Pneumologie und
Angiologie
Moorenstraße 5
40225 Düsseldorf
Deutschland
Dr. med. Barbara Klein
Gemeinschaftspraxis Karlstraße
Bismarckstraße 101
40210 Düsseldorf
Deutschland
Dr. med. Peter Klein-Weigel
HELIOS Klinikum Berlin-Buch
Klinik für Angiologie
Schwanebecker Chaussee 50
13125 Berlin
Deutschland
Prof. Dr. med. Knut Kröger
HELIOS Klinikum Krefeld GmbH
Klinik für Angiologie am Interdisziplinären
Gefäßzentrum
Lutherplatz 40
47805 Krefeld
Deutschland
PD Dr. med. Christian Kügler
Evangelisches Krankenhaus Alsterdorf
Bodelschwinghstr. 24
22337 Hamburg
Deutschland
PD Dr. med. Thomas Lauer
Cardiocentrum Düsseldorf
Königsallee 61
40215 Düsseldorf
Deutschland
Prof. Dr. med. Jens Nürnberger
HELIOS Kliniken Schwerin
Klinik für Nephrologie
Wismarsche Straße 393–397
19049 Schwerin
Deutschland
Dr. med. Truong Quang Vu Phan
HELIOS Klinikum Krefeld GmbH
Klinik für Plastische, Rekonstruktive und
Ästhetische Chirurgie
Lutherplatz 40
47805 Krefeld
Deutschland
Dr. med. Frans Santosa
Jakarta Vascular Center
Clinic of Angiology and Cardiology
Jl. Yusuf Adiwanata 34
10350 Meteng – Jakarta Pusat
Indonesien
Dr. med. Roberto Sansone
Universitätsklinikum Düsseldorf
Klinik für Kardiologie, Pneumologie und
Angiologie
Moorenstraße 5
40225 Düsseldorf
Deutschland
Stanislav Sarnik
St. Anne’s Masaryk University Hospital Brno
1st Department of Internal Medicine –
Cardioangiology
Pekařská 664/53
65691 Brno
Tschechische Republik
Dr. med. Rainer Schmiedel
Praxis für interventionelle Angiologie
Straßburger Allee 4
67657 Kaiserslautern
Deutschland
Dr. rer. nat. Tatjana Schütz
Universitätsmedizin Leipzig
IFB AdipositasErkrankungen
Core Unit Ernährung und klinische
Phänotypisierung
Philipp-Rosenthal-Straße 27
04103 Leipzig
Deutschland
ao. Univ.-Prof. Dr. Gerald Seinost
Medizinische Universität Graz
Univ.-Klinik für Innere Medizin
Klinische Abteilung für Angiologie
Auenbruggerplatz 15
8036 Graz
Österreich
und
ACT NOW Präventivmedizin
im John Harris Fitnessclub am
Margaretenplatz
Strobachgasse 7–9
1050 Wien
Österreich
Prof. Dr. med. Alexander Staudt
HELIOS Kliniken Schwerin
Klinik für Kardiologie und Angiologie
Wismarsche Straße 393–397
19049 Schwerin
Deutschland
Prof. Dr. med. Anke Strölin
Universitäts-Hautklinik Tübingen
Dermatologische Angiologie/Phlebologie
Liebermeisterstraße 25
72076 Tübingen
Deutschland
Priv.-Doz. Dr. Dr. Michael Trapp
Medizinische Universität Graz
Universitätsklinik für Medizinische Psycho-
logie und Psychotherapie
Auenbruggerplatz 2/8
8036 Graz
Österreich
Egbert J. M. M. Verleisdonk, MD
Universitair Medisch Centrum Utrecht
afd. Heelkunde
Postbus 85.500
3508 GA Utrecht
Niederlande
Priv-Doz. Dr. med. Stefan Zimny
HELIOS Kliniken Schwerin
Klinik für Innere Medizin, Endo krinologie
und Diabetologie
Wismarsche Straße 393–397
19049 Schwerin
Deutschland
1 Bestimmung der Intima-Media-Dicke
Christian Heiß, Malte Kelm, Thomas Lauer
1.1 Einleitung
Traditionelle Risikofaktoren sind nicht immer ausreichende Prädiktoren für das Auftreten von schwerwiegenden kardiovaskulären Ereignissen (major adverse cardiac events [MACEs]) wie Herzinfarkt oder Schlaganfall. Seit Mitte der 1980er Jahre besteht die Möglichkeit der klinischen Bestimmung der Intima-Media-Dicke (IMT) (Pignoli et al. 1986). Hierbei soll der pathophysiologisch zugrunde liegende Prozess, nämlich die Progression bzw. Regression der Arteriosklerose, quantifiziert werden (de Groot et al. 2008). Mithilfe von hochauflösendem B-Mode wird die IMT am häufigsten im Bereich der Arteria carotis communis (CIMT) bestimmt. Die ursprüngliche manuelle Vermessung anhand von 2-Punkt-Messungen ist nahezu vollständig durch automatische Analysesysteme ersetzt worden. In neueren Ultraschallgeräten ist sogar bereits entsprechende Software installiert. Nur hierdurch können eine ausreichende Reproduzierbarkeit und Untersucherunabhängigkeit der Messwerte sichergestellt werden (Touboul et al. 2007). In Querschnittsstudien konnte gezeigt werden, dass es zu einer Zunahme der IMT mit dem Alter kommt. Durch kardiovaskuläre Risikofaktoren insbesondere der arteriellen Hypertonie kommt es zu einer beschleunigten altersabhängigen Zunahme der IMT. In prospektiven Studien konnte gezeigt werden, dass eine Verdickung der CIMT dem späteren Auftreten von Herzinfarkt und Schlaganfall vorausgehen kann. Die CIMT könnte somit einen Biomarker für die kardiovaskuläre Mortalität darstellen (Surrogatparameter), der unabhängig von traditionellen Risikofaktoren ist und damit potenziell eine wichtige prognostische Aussagekraft gerade bei jüngeren Patienten ohne konventionelle kardiovaskuläre Risikofaktoren oder manifeste kardiovaskuläre Erkrankungen hat (Vlachopoulos et al. 2015). Ein Problem stellen mangelnde Untersuchungsstandards dar, welche die Vergleichbarkeit von Studien und zwischen Zentren einschränken und die Etablierung von klinisch einsetzbaren Normal-/Vergleichswerten erschweren. Hieraus erklärt sich die relativ niedrige, jedoch statistisch signifikante, unabhängige Vorhersagekraft für zukünftige kardiovaskuläre Ereignisse gegenüber etablierten Risikoscores (Vlachopoulos et al. 2015).
1.2 Lokalisation
Die der CIMT-Messung zugrunde liegende Annahme ist, dass kardiovaskuläre Risikofaktoren neben lokalisierten stenosierenden, atherosklerotischen intimalen Prozessen (Koronararterien, A. carotis interna, A. iliaca, A. femoralis) auch zu einer „generalisierten“ IMT-Verdickung führen. Konzeptionell könnte somit die Messung der IMT in gut erreichbaren Gefäßregionen (z. B. Karotiden) Aufschlüsse über die IMT und damit Atherosklerose in den Koronararterien geben. Diese Annahme berücksichtigt allerdings nicht, dass in den meisten epidemiologischen Beobachtungsstudien die IMT in Gefäßsegmenten, welche typischerweise keine Plaques aufweisen (A. brachialis und carotis communis), gemessen wurde (Finn et al. 2010) und beispielsweise arterielle Hypertonie zu Mediaverdickung und somit ebenfalls größerer IMT führt. Entsprechend zeigen sich in Post-mortem-Studien nur geringe Korrelationen zwischen CIMT und koronarer IMT bzw. femoraler Plaquefläche (Korrelationskoeffizienten von 0,23–0,49). Dass hierbei das Gefäßsegment eine Rolle spielt, zeigt eine Studie, in der die IMT in der A. carotis interna, nicht jedoch der A. carotis communis, mit zukünftigen Ereignissen assoziiert war. In einer weiteren Studie zeigte sich, dass die Dicke der A. carotis interna ein besserer Prädiktor für kardiovaskuläre Ereignisse sein könnte (Polak et al. 2010). Andere Studien zeigen eine überlegene prognostische Bedeutung der CIMT-Messung (A. carotis communis) im Vergleich zur Messung der IMT in anderen Abschnitten wie der A. carotis interna oder im Bulbus (Ebrahim et al. 1999; Wagenknecht et al. 1997; O’Leary et al. 1992). Aufgrund der besseren technischen Erfolgsrate der Untersuchung der A. carotis communis und besserer Reproduzierbarkeit ist die Messung in diesem Bereich am weitesten verbreitet.
1.3 Methodik und Untersuchungstechnik
Die Untersuchungstechnik zur Bestimmung der CIMT ist analog zur Ultraschalluntersuchung der extrakraniellen hirnversorgenden Gefäße und kann leicht in den Untersuchungsablauf integriert werden. Als gegenwärtiger Standard gelten Linearschallköpfe mit Frequenzen zwischen 7,5 und 15 MHz (Touboul et al. 2007; Roman et al. 2006). Abdomenschallköpfe sind aufgrund der schlechten Nahfeldauflösung weniger gut geeignet. Zunächst wird die A. carotis communis bei leicht extendiertem Kopf und leichter Kopfneigung zur Gegenseite im B-Mode aufgesucht und entsprechend gängigen morphologischen und Doppler-Kriterien identifiziert. Anschließend erfolgt ein Abfahren der Arterie, um Plaques zu detektieren. Nach Einstellung im Längsschnitt (90° Schallwinkel) und Optimierung der Bildeinstellungen erfolgt die CIMT-Messung im diastolischen Standbild (Abb. 1.1). Einen großen Einfluss auf die IMT kann der Diameter der Arterie haben und manche Autoren fordern, dass dieser bei einer Untersuchung der IMT mit dokumentiert werden sollte. Der Intima-Media-Komplex wird durch die echoreiche lumennahe I-Linie und die echoarme M-Linie gebildet, wobei eine Unterscheidung der Intima und Media mittels Ultraschall unmöglich ist. Hierzu wird die Dicke der IMT von der Oberkante der I-Linie (Lumen-Intima-Übergang) bis Oberkante der nächsten echoreichen Linie (Media-Adventitia-Übergang) gemessen. Da die Messung der schallkopffernen CIMT auf 2 „Leading-edge“-Strukturen, welche weniger artefaktanfällig und abhängig von Geräteeinstellungen sind, beruht, ist diese besser reproduzierbar als die schallkopfnahe CIMT (Pignoli et al. 1986; Wendelhag et al. 1991). Die Messungen sollten über mindestens 1 cm erfolgen. In einigen Studien wurde die Dicke der A. carotis interna gemessen und diese legen nahe, dass hierdurch eine bessere Risikoprädiktion für das Auftreten von kardiovaskulären Erkrankungen möglich sei. Die eigentliche Messung sollte aufgrund schlechter Reproduzierbarkeit nicht manuell, sondern halb- oder vollautomatisch erfolgen. Eine entsprechende Software ist bereits auf vielen modernen Gefäßultraschallsystemen integriert. An älteren Geräten können Standbilder oder Bildschleifen auf Datenträger übertragen und offline analysiert werden.
Abbildung 1.1a, b (a) Exemplarischer Ultraschallbefund des Carotisbulbus mit A. carotis interna (ACI), externa (ACE) und communis (ACC) zur Bestimmung der CIMT. (b) Nach Identifikation des Messbereiches erfolgt eine automatische Analyse. In diesem Fall werden mittlerer, maximaler und minimaler Durchmesser sowie die Standardabweichung der Messungen und Anzahl der zugrunde liegenden Einzelmessungen angezeigt.
1.4 Normalwerte
Die mit hochauflösendem Ultraschall gemessene IMT spiegelt die gesamte Dicke der arteriellen Gefäßintima plus Media wider, ohne dass diese Komponenten selbst unterschieden werden können (Pignoli et al. 1986). Aus pathophysiologischer Sicht kann eine IMT-Verdickung, basierend auf einer Intimahyperplasie, eine Frühform der Atherosklerose darstellen. Eine Dickenzunahme der IMT kann aber auch ein Ausdruck von Adaptationsvorgängen auf veränderte Blutflussverhältnisse, wie sie z. B. bei hohem Blutdruck auftreten können, sein. Dieser liegt u. a. eine Mediahyperplasie zugrunde. Weiterhin besteht ein großer Einfluss auf die CIMT durch „physiologische“ Faktoren wie Alter, Geschlecht und ethnische Zugehörigkeit. So sind höheres Alter, männliches Geschlecht und afroamerikanische Abstammung mit einer dickeren CIMT assoziiert. Hieraus ergibt sich die Schwierigkeit, einen entsprechenden Cut-off zur Unterscheidung von physiologischen und pathologischen CIMT-Werten unterschiedlichen Ursprungs intraindividuell zu treffen. Werte oberhalb der 75. Perzentile einer Referenzpopulation werden generell als Grenzwert einer verdickten CIMT angesehen (Stein et al. 2008). In den Leitlinien der Europäischen Gesellschaft für Kardiologie wurden 0,9 mm als Cut-off festgelegt (Mancia et al. 2013; Piepoli et al. 2016). Diese Vereinfachung kann jedoch zu Fehlklassifikationen in unterschiedlichen Populationen und Altersgruppen führen, in denen ähnliche Werte möglicherweise im Referenzbereich liegen (Homma et al. 2001). Sicher ist, dass der Vergleich mit einem dem Patienten vergleichbaren Kollektiv angestrebt werden sollte. Entsprechende Nomogramme sind entwickelt worden. Als Anhalt für typische Normalwerte im deutschsprachigen Raum werden in anderen Lehrbüchern (Hofer 1999) Daten aus Sitzer et al. (2002) exemplarisch angeführt (Abb. 1.2). Die interne Erstellung von individuellen regionalen Nomogrammen in größeren Zentren kann zur internen Validierung sinnvoll sein und muss gegebenenfalls in größeren Abständen aktualisiert werden, um zeitlichen und gesellschaftlichen Trends Sorge zu tragen.
1.5 Befunddokumentation und Wertung der Befunde
Um eine reproduzierbare Verlaufsuntersuchung zu gewährleisten, sollten beidseits diastolische Standbilder im B-Mode, einschließlich Markierungen der eigentlichen Messungen, gespeichert werden. Auf den Standbildern sollte die Bifurkation am linken Bildrand immer zu sehen sein und die Messung zwischen 1 und 2 cm proximal der Bifurkation auf der schallkopffernen Gefäßwand durchgeführt werden. Momentan bestehen keine einheitlichen Standards hinsichtlich Dokumentation, da die prognostische Wertigkeit der einzelnen Parameter in den einzelnen Patientengruppen nicht abschließend geklärt ist. Die Messungen sollten beidseits durchgeführt und als mittlerer und maximaler Durchmesser notiert werden. In einigen Studien wird die CIMT als Mittelwert aus den Messungen beider Seiten angegeben. Einen großen Einfluss auf die IMT kann der Diameter die Arterie haben und manche Autoren fordern, dass dieser bei einer Untersuchung der IMT mit dokumentiert werden sollte (Roman et al. 2006). Entsprechend den Leitlinien der Amerikanischen Gesellschaft für Echokardiographie und dem Mannheimer Intima-Media Consensus kann ein Wert oberhalb der 75. Perzentile eines Vergleichskollektivs als pathologisch angesehen werden (Abb. 1.2) (Touboul et al. 2007; Roman et al. 2006). Bei der abschließenden Bewertung sollten die angewandten Referenzwerte mit angegeben werden. Bei bestehenden Plaques sollte dies ebenfalls dokumentiert werden. Es wird diskutiert, ob eine Messung der CIMT in diesem Fall gar nicht mehr notwendig ist, da keine zusätzliche prognostische Aussage entsteht (van der Meer et al. 2004). So wird auch in den neuesten Präventionsleitlinien der Europäischen Gesellschaft für Kardiologie nicht mehr die CIMT-Messung, sondern lediglich Plaquebestimmung empfohlen (Piepoli et al. 2016). Als Plaque wird eine Verdickung der IMT um über 50 %, 0,5 mm im Vergleich zu benachbarten Abschnitten oder CIMT über 1,5 mm angesehen.
1.6 Prognostische Bedeutung der CIMT
In Querschnittsstudien zeigte sich zunächst eine Korrelation der CIMT und klassischen kardiovaskulären Risikofaktoren, wie Alter, arterielle Hypertonie, Hypercholesterinämie, Diabetes und Rauchen (Jarauta et al. 2010; Polak et al. 2010). Schon bei Kindern mit Übergewicht, nicht insulinabhängigem Diabetes mellitus, Dyslipidämie, arterieller Hypertonie und Niereninsuffizienz zeigt sich eine signifikante Dickenzunahme der CIMT (Lamotte et al. 2010). Einige prospektive Studien haben eine potenzielle Rolle der CIMT-Messung zur Abschätzung des kardiovaskulären Risikos untersucht. Es konnten mäßige Korrelationen mit dem etablierten Framingham Score gezeigt werden (Simon et al. 2010). Bei mittelalten bis alten Personen wurde die CIMT meist in der A. carotis communis bestimmt und das Auftreten von kardiovaskulären Ereignissen wie Herzinfarkt oder Schlaganfall untersucht (Simon et al. 2010). Eine medikamentöse Therapie kardiovaskulärer Risikofaktoren wie Hypercholesterinämie und arterieller Hypertonie kann das CIMT-Wachstum verlangsamen, verhindern oder in einigen Fällen sogar die CIMT verringern (Cobble und Bale 2010). Inwieweit eine therapeutische Intervention der IMT jedoch einen klinischen Benefit bringt, wurde bisher nicht gezeigt, wird aber gegenwärtig untersucht (Lorenz et al. 2010). Bislang ist die zusätzliche Aussage gegenüber etablierten Risikoscores (Framingham Score) jedoch nicht eindeutig gezeigt (Simon et al. 2010; Lorenz et al. 2010). Aufgrund der Unabhängigkeit von traditionellen Risikofaktoren könnte der CIMT-Messung allerdings eine potenziell wichtige prognostische Aussagekraft gerade bei jüngeren Patienten ohne konventionelle kardiovaskuläre Risikofaktoren oder manifeste kardiovaskuläre Erkrankungen zukommen. Bislang stellt die CIMT jedoch keinen von der amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) akkreditierten Surrogatparameter für das kardiovaskuläre Risiko dar. Deshalb existieren auch momentan noch keine Richtlinien, die eine Therapie der CIMT oder Verlaufskontrollen bei Patienten empfehlen.
1.7 Zusammenfassung
Insgesamt stellt die Ultraschallbestimmung der CIMT ein reproduzierbares, einfach, schnell und günstig anwendbares und vollständig komplikationsloses Verfahren dar. Die prognostische Bedeutung ist jedoch gering und liefert nicht sicher prognostische Zusatzaussagen im Vergleich zu etablierten Risikoscores. Dies könnte an der mangelnden Standardisierung der Methodik liegen. In der Zukunft könnte eine mögliche Bedeutung der CIMT insbesondere bei jungen Menschen ohne klassisches Risikoprofil und Patienten ohne Plaques zur Risikoabschätzung und als therapeutische Zielgröße in der Therapiekontrolle liegen.
Literatur
Cobble M, Bale B. Carotid intima-media thickness: knowledge and application to everyday practice. Postgrad Med 2010; 122: 10–8.
de Groot E, van Leuven SI, Duivenvoorden R, Meuwese MC, Akdim F, Bots ML, Kastelein JJ. Measurement of carotid intima-media thickness to assess progression and regression of atherosclerosis. Nat Clin Pract Cardiovasc Med 2008; 5: 280–8.
Ebrahim S, Papacosta O, Whincup P, Wannamethee G, Walker M, Nicolaides AN, Dhanjil S, Griffin M, Belcaro G, Rumley A, Lowe GD. Carotid plaque, intima media thickness, cardiovascular risk factors, and prevalent cardiovascular disease in men and women: the British Regional Heart Study. Stroke 1999; 30: 841–50.
Finn AV, Kolodgie FD, Virmani R. Correlation between carotid intimal/medial thickness and atherosclerosis: a point of view from pathology. Arterioscler Thromb Vasc Biol 2010; 30: 177–81.
Hofer M. FKDS-Kursbuch. Didamed-Verlag, 1999, Ref Type: Serial (Book, Monograph).
Homma S, Hirose N, Ishida H, Ishii T, Araki G. Carotid plaque and intima-media thickness assessed by b-mode ultrasonography in subjects ranging from young adults to centenarians. Stroke 2001; 32: 830–5.
Jarauta E, Mateo-Gallego R, Bea A, Burillo E, Calmarza P, Civeira F. Carotid intima-media thickness in subjects with no cardiovascular risk factors. Rev Esp Cardiol 2010; 63: 97–102.
Lamotte C, Iliescu C, Libersa C, Gottrand F. Increased intima-media thickness of the carotid artery in childhood: a systematic review of observational studies. Eur J Pediatr 2010.
Lorenz MW, Bickel H, Bots ML, Breteler MM, Catapano AL, Desvarieux M, Hedblad B, Iglseder B, Johnsen SH, Juraska M, Kiechl S, Mathiesen EB, Norata GD, Grigore L, Polak J, Poppert H, Rosvall M, Rundek T, Sacco RL, Sander D, Sitzer M, Steinmetz H, Stensland E, Willeit J, Witteman J, Yanez D, Thompson SG. Individual progression of carotid intima media thickness as a surrogate for vascular risk (PROG-IMT): Rationale and design of a meta-analysis project. Am Heart J 2010; 159: 730–6.
Lorenz MW, Schaefer C, Steinmetz H, Sitzer M. Is carotid intima media thickness useful for individual prediction of cardiovascular risk? Ten-year results from the Carotid Atherosclerosis Progression Study (CAPS). Eur Heart J 2010; 31: 2041–8.
Mancia G, Fagard R, Narkiewicz K, Redon J, Zanchetti A, et al. 2013 ESH/ESC guidelines for the management of arterial hypertension: the Task Force for the Management of Arterial Hypertension of the European Society of Hypertension (ESH) and of the European Society of Cardiology (ESC). Eur Heart J 2013; 34: 2159–219.
O’Leary DH, Polak JF, Kronmal RA, Kittner SJ, Bond MG, Wolfson SK, Jr., Bommer W, Price TR, Gardin JM, Savage PJ. Distribution and correlates of sonographically detected carotid artery disease in the Cardiovascular Health Study. The CHS Collaborative Research Group. Stroke 1992; 23: 1752–60.
Piepoli MF, Hoes AW, Agewall S, Albus C, Brotons C, et al. and Authors/Task Force M. 2016 European Guidelines on cardiovascular disease prevention in clinical practice: The Sixth Joint Task Force of the European Society of Cardiology and Other Societies on Cardiovascular Disease Prevention in Clinical Practice (constituted by representatives of 10 societies and by invited experts) developed with the special contribution of the European Association for Cardiovascular Prevention & Rehabilitation (EACPR). Eur Heart J 2016; 37: 2315–81.
Pignoli P, Tremoli E, Poli A, Oreste P, Paoletti R. Intimal plus medial thickness of the arterial wall: a direct measurement with ultrasound imaging. Circulation 1986; 74: 1399–406.
Polak JF, Pencina MJ, Meisner A, Pencina KM, Brown LS, Wolf PA, D’Agostino RB, Sr. Associations of carotid artery intima-media thickness (IMT) with risk factors and prevalent cardiovascular disease: comparison of mean common carotid artery IMT with maximum internal carotid artery IMT. J Ultrasound Med 2010; 29: 1759–68.
Roman MJ, Naqvi TZ, Gardin JM, Gerhard-Herman M, Jaff M, Mohler E. American society of echocardiography report. Clinical application of noninvasive vascular ultrasound in cardiovascular risk stratification: a report from the American Society of Echocardiography and the Society for Vascular Medicine and Biology. Vasc Med 2006; 11: 201–11.
Simon A, Megnien JL, Chironi G. The value of carotid intima-media thickness for predicting cardiovascular risk. Arterioscler Thromb Vasc Biol 2010; 30: 182–5.
Sitzer M, Markus HS, Mendall MA, Liehr R, Knorr U, Steinmetz H. C-reactive protein and carotid intimal medial thickness in a community population. J Cardiovasc Risk 2002; 9: 97–103.
Stein JH, Korcarz CE, Hurst RT, Lonn E, Kendall CB, Mohler ER, Najjar SS, Rembold CM, Post WS and American Society of Echocardiography Carotid Intima-Media Thickness Task F. Use of carotid ultrasound to identify subclinical vascular disease and evaluate cardiovascular disease risk: a consensus statement from the American Society of Echocardiography Carotid Intima-Media Thickness Task Force. Endorsed by the Society for Vascular Medicine. Journal of the American Society of Echocardiography: official publication of the American Society of Echocardiography. 2008; 21: 93–111; quiz 189–90.
Touboul PJ, Hennerici MG, Meairs S, Adams H, Amarenco P, Bornstein N, Csiba L, Desvarieux M, Ebrahim S, Fatar M, Hernandez HR, Jaff M, Kownator S, Prati P, Rundek T, Sitzer M, Schminke U, Tardif JC, Taylor A, Vicaut E, Woo KS, Zannad F, Zureik M. Mannheim carotid intima-media thickness consensus (2004–2006). An update on behalf of the Advisory Board of the 3rd and 4th Watching the Risk Symposium, 13th and 15th European Stroke Conferences, Mannheim, Germany, 2004, and Brussels, Belgium, 2006. Cerebrovasc Dis 2007; 23: 75–80.
van der Meer I, Bots ML, Hofman A, del Sol AI, van der Kuip DA, Witteman JC. Predictive value of noninvasive measures of atherosclerosis for incident myocardial infarction: the Rotterdam Study. Circulation 2004; 109: 1089–94.
Vlachopoulos C, Xaplanteris P, Aboyans V, Brodmann M, Cifkova R, Cosentino F, De Carlo M, Gallino A, Landmesser U, Laurent S, Lekakis J, Mikhailidis DP, Naka KK, Protogerou AD, Rizzoni D, Schmidt-Trucksass A, Van Bortel L, Weber T, Yamashina A, Zimlichman R, Boutouyrie P, Cockcroft J, O‘Rourke M, Park JB, Schillaci G, Sillesen H, Townsend RR. The role of vascular biomarkers for primary and secondary prevention. A position paper from the European Society of Cardiology Working Group on peripheral circulation: Endorsed by the Association for Research into Arterial Structure and Physiology (ARTERY) Society. Atherosclerosis 2015; 241: 507–32.
Wagenknecht LE, D’Agostino R, Jr., Savage PJ, O’Leary DH, Saad MF, Haffner SM. Duration of diabetes and carotid wall thickness. The Insulin Resistance Atherosclerosis Study (IRAS). Stroke 1997; 28: 999–1005.
Wendelhag I, Gustavsson T, Suurküla M, Berglund G, Wikstrand J. Ultrasound measurement of wall thickness in the carotid artery: fundamental principles and description of a computerized analysing system. Clin Physiol 1991; 11: 565–77.
2 Fluss-mediierte Dilatation
Thomas Lauer, Roberto Sansone, Malte Kelm, Christian Heiß
2.1 Historischer Hintergrund
Das Endothel ist für die Aufrechterhaltung des Gefäßtonus von essenzieller Bedeutung. Ein vermehrter Substratbedarf unter Belastung muss durch eine fein abgestimmte Steigerung des Blutflusses gewährleistet werden. Das Endothel nimmt an dieser zentralen Aufgabe auf vielfältige Weise teil. Ein physiologisch wichtiger endothelabhängiger Mechanismus zur Blutflussregulation ist die Fluss-mediierte Dilatation (FMD), die erstmalig 1933 von A. Schretzenmayer beschrieben wurde (Schretzenmayer 1933). Er konnte zeigen, dass Leitungsarterien, die einem gesteigerten Blutfluss exponiert werden, nachfolgend dilatieren. Diese Befunde konnten in der Folge für zahlreiche Leitungsarterien sowohl in Tiermodellen in vivo und in vitro als auch am Menschen nachgewiesen werden. Aufgrund der guten Zugänglichkeit der peripheren Arterien wird die Fluss-mediierte Dilatation mithilfe hochauflösender Ultraschallverfahren zumeist im Bereich der A. brachialis gemessen. Eine Bestimmung der Fluss-mediierten Dilatation dient hierbei als Surrogatparameter der Endothelfunktion. Eine eingeschränkte Fluss-mediierte Dilatation spiegelt eine endotheliale Dysfunktion wider, die heutzutage als ein Schlüsselereignis in der Entstehung und Progression der Arteriosklerose angesehen wird (Loscalzo 1995).
2.2 Physiologische und pathophysiologische Grundlagen
Für die Durchblutungsregulation setzen Endothelzellen zahlreiche Stoffe frei, die einen dilatierenden Effekt auf die Blutgefäße ausüben. Dies sind vor allem Stickstoffmonoxid (NO), Prostaglandine (PGI2) und der endothelabhängige hyperpolarisierende Faktor (EDHF). Von physiologischer Bedeutung im Rahmen der Durchblutungsregulation ist die Fluss-mediierte Dilatation. Im Rahmen der Fluss-mediierten Dilatation spielt NO die zentrale Rolle, da NO hierbei den überwiegenden Mediator der Gefäßerweiterung darstellt (Meredith et al. 1996; Joannides et al. 1995). Unter basalen Bedingungen wird NO in Endothelzellen bereits kontinuierlich aus der Aminosäure L-Arginin durch die konstitutiv exprimierte NO-Synthase (eNOS) gebildet. Dies bewirkt über eine erhöhte cGMP-Bildung in der glatten Gefäßmuskulatur deren Erschlaffung und somit eine Dilatation des Gefäßes. Bei der Fluss-mediierten Dilatation führt eine Steigerung des Blutflusses infolge Dilatation terminaler Widerstandsgefäße zur Dilatation auch der vorgeschalteten zuführenden Leitungsarterien. In peripheren Arterien kann dies beispielsweise durch Anlage einer Blutdruckmanschette am Unterarm auf suprasystolische Werte mit 5-minütiger Ischämie erreicht werden. Die lokale Metabolitenanhäufung und der PO2-Abfall im Gewebe während der Ischämie führen zu einer maximalen Abnahme des vaskulären Widerstandes. Nach Ablassen der Manschette resultiert hieraus eine reaktive (postokklusive) Hyperämie mit gesteigerter Stromstärke im Bereich der vorgeschalteten Leitungsarterie (z. B. A. brachialis). Dies verursacht eine vermehrte Schubspannung an der Gefäßwand. Das Endothel detektiert diese Veränderung und fungiert als Mechanotransducer mit einer Steigerung der NO-Produktion und konsekutiver Dilatation des Gefäßes. Der maximale Gefäßdiameter ist etwa 60–90 Sekunden nach Beginn der reaktiven Hyperämie erreicht. Die Fluss-mediierte Dilatation kann hierbei als absolute oder relative Änderung des Ausgangsdiameters quantifiziert werden (maximaler Diameter nach reaktiver Hyperämie – Ausgangsdiameter/Ausgangsdiameter).
In den letzten zwei Jahrzehnten ist die Bestimmung der Fluss-mediierten Dilatation als ein Surrogatparameter der Endothelfunktion etabliert worden (Celermajer 1992). Die Rationale hierfür basierte darauf, dass NO als singulärer Signalstoff an der Vermittlung zahlreicher kardinaler Endothelfunktionen, wie z. B. Regulation des Gefäßtonus, der antithrombotischen und antiadhäsiven Eigenschaften der Gefäßwand, der Architektur der Gefäßwand und der Gefäßpermeabilität, beteiligt ist. Störungen dieser wesentlichen Endothelfunktionen mit verminderter NO-Bioverfügbarkeit werden heute unter dem Oberbegriff „endotheliale Dysfunktion“ zusammengefasst und als ein frühes Schlüsselereignis in der Entwicklung der Arteriosklerose angesehen (Loscalzo 1995; Widlansky et al. 2003). Klinische Studien deuten darauf hin, dass eine „endotheliale Dysfunktion“, gemessen als eingeschränkte Fluss-mediierte Dilatation, therapeutisch rückführbar sein (Celermajer 1997) und eine prognostische Bedeutung besitzen kann (Widlansky et al. 2003). Die wesentlichen Risikofaktoren für eine Störung des endothelialen NO-Stoffwechsels und eine eingeschränkte Fluss-mediierte Dilatation sind: Diabetes mellitus, Hyperlipoproteinämie, arterielle Hypertonie, Umweltfaktoren, wie Lebensstil und Nikotinkonsum, sowie genetische Determinanten (Tab. 2.1) (Kelm 2002). Der Pathomechanismus, der letztendlich in eine verminderte Bioverfügbarkeit von NO mündet, scheint bei den einzelnen Risikofaktoren unterschiedlich zu sein. Das Vorhandensein mehrerer Risikofaktoren führt zu einer additiven Aggravierung der endothelialen Funktionsstörung. Schließlich konvergieren sowohl kardiovaskuläre Risikofaktoren als auch protektive Effekte, wie Einschränkung des Nikotinkonsums oder Optimierung der arteriellen Hypertonie, auf die Endothelfunktion, sodass die Messung der FMD als Marker der biologischen Balance und der funktionellen Integrität des Endothels verstanden werden kann (Heiss et al. 2015).
Eine eingeschränkte Fluss-mediierte Dilatation kann aber auch aufgrund einer verminderten Ansprechbarkeit von NO gegenüber dem glattmuskulären Kompartiment bedingt sein. Durch Verabreichung eines exogenen NO-Donors (z. B. Nitroglycerin 0,4 mg sublingual) kann die maximal erzielbare dilatatorische Antwort eines Gefäßes bestimmt werden. Sie dient als Maß für die endothelunabhängige, nitratvermittelte Dilatation und spiegelt die glattmuskuläre Funktion des Gefäßes wider. Eine steigende Anzahl an Risikofaktoren geht häufig auch mit einer Dysfunktion des glattmuskulären Kompartimentes einher und muss daher bei der Beurteilung der FMD immer mit in Betracht gezogen werden.
Tabelle 2.1 Anerkannte kardiovaskuläre Risikofaktoren mit einschränkender Wirkung auf die Fluss-mediierte Dilatation
1
Arterielle Hypertonie
2
Diabetes mellitus
3
Hyperlipidämie
4
Übergewicht
5
Hyperhomocysteinämie
6
Koronare Herzerkrankung
7
Hormone (z. B. Katecholamine, Östrogene)
8
Aktives und passives Rauchen
2.3 Bestimmung der Fluss-mediierten Dilatation
Prinzipiell kann die Fluss-mediierte Dilatation an jedem Leitungsgefäß bestimmt werden. Das am häufigsten eingesetzte Verfahren zur Bestimmung der Fluss-mediierten Dilatation ist heute die hochauflösende Duplexsonographie im Bereich der A. brachialis. Dies ist in der für Ultraschall guten Zugänglichkeit der peripher gelegenen Brachialarterie, in der weiten Verbreitung der Methode und in dem nicht invasiven Charakter der Untersuchung begründet. Weitere nicht so häufig untersuchte Gefäßprovinzen sind die koronaren und femoralen Leitungsgefäße.
Für die duplexsonographische Bestimmung der Fluss-mediierten Dilatation der A. brachialis werden die Patienten in einem klimatisierten Raum mit einer Temperatur von 23 °C nach 10-minütiger Ruhezeit auf dem Rücken liegend in entspannter Position untersucht (Corretti et al. 2002). Die Untersuchung findet standardisiert morgens zwischen 8 und 11 Uhr statt. Notwendige Voraussetzung ist, dass die Patienten nüchtern sind und weder koffeinhaltige Getränke noch Nikotin am Tage der Untersuchung zu sich genommen haben. Die A. brachialis wird im Längsschnitt mit einem 7,5- bis 15-MHz-Linearschallkopf etwa 3–5 cm oberhalb der Fossa antecubitalis aufgesucht (Abb. 2.1). Ein geeignetes Gefäßsegment erlaubt, sowohl die anteriore als auch die posteriore Intima-Media-Grenze sicher abzugrenzen (Abb. 2.2). Die Position des Schallkopfes und der Arm bleiben für die Dauer der Untersuchung unverändert. Eine um den Unterarm platzierte Blutdruckmanschette wird nun auf suprasystolische Werte inflatiert (50 mmHg oberhalb des systolischen Blutdruckes). Nach 5-minütiger Ischämie wird die Stauung gelöst. Die reaktive Hyperämie geht mit einem gesteigerten Blutfluss einher. Dies resultiert, wie oben beschrieben, in einer kontinuierlichen Zunahme des Gefäßdiameters mit einem Maximum nach 60–90 Sekunden (Abb. 2.3). Nach erneuter 10-minütiger Ruhephase erhalten die Patienten Glyzeroltrinitrat 400 µg sublingual zur Beurteilung der Reagibilität des glattmuskulären Kompartimentes. Nach 4 Minuten kann hierbei die maximale Dilatation des Gefäßes aufgezeichnet werden. Die Quantifizierung der Gefäßdiameter vor und nach reaktiver Hyperämie sowie nach Glyzeroltrinitratgabe erfolgt im Anschluss an die Untersuchung offline. Früher wurden die Diameter mit hoher Variabilität manuell bestimmt. Heutzutage stehen Softwareprogramme mit automatischer Detektion der Gefäßgrenzen zur Verfügung, die eine Quantifizierung von Änderungen des Gefäßdurchmessers bis in den niedrigen Mikrometerbereich erlauben und zu einer erheblichen Verringerung der methodischen Variabilität geführt haben (Preik et al. 2000). Die Fluss-mediierte Dilatation und die endothelunabhängige nitratinduzierte Dilatation (GTN) werden anhand der folgenden Formeln berechnet:
Der Quotient aus endothelabhängiger (FMD) und endothelunabhängiger nitratinduzierter (GTN) Dilatation wird zusätzlich berechnet, um bei Veränderungen der Fluss-mediierten Dilatation dem möglichen Einfluss einer geänderten glattmuskulären Reagibilität auf NO Rechnung zu tragen.
Abbildung 2.1 Angiologischer Messplatz zur Bestimmung der Fluss-mediierten Dilatation.
Abbildung 2.2a, b Originalregistrierung einer duplexsonographischen Bestimmung des Gefäßdiameters der A. brachialis vor (a) und nach (b) reaktiver Hyperämie. Die Detektion der Gefäßgrenzen erfolgt mithilfe einer computergestützten Auswertesoftware.
Abbildung 2.3 Änderung der Fließgeschwindigkeit, des Blutvolumenflusses und des Diameters der A. brachialis während der reaktiven Hyperämie nach 5-minütiger Unterarmischämie (x-Achse links: prozentuale Änderungen der Fließgeschwindigkeit und des Blutvolumenflusses, x-Achse rechts: prozentuale Änderungen des Diameters, y-Achse: zeitlicher Verlauf in Sekunden vor und während der reaktiven Hyperämie).
2.4 Methodische Schwierigkeiten
Bei standardisierter Durchführung kann die Fluss-mediierte Dilatation der A. brachialis valide und reproduzierbar bestimmt werden. Verschiedene Fehlermöglichkeiten sind sorgfältig zu beachten. Die wichtigsten biologischen und methodischen Einflussgrößen sind in Tabelle 2.2 dargestellt. In jeder Einrichtung muss eine diesbezügliche Qualitätskontrolle sichergestellt sein. Regelmäßige Bestimmung und Gewährleistung von Inter- und Intraobservervariabilitäten unter 1 % sind für valide und reproduzierbare Messungen unerlässlich. Eine in früheren Jahren häufig uneinheitliche Durchführung der Messung der Fluss-mediierten Dilatation in Kombination mit der nicht unerheblichen biologischen Variabilität erlaubte lange keine sichere Vergleichbarkeit und verhinderte bis heute die Erstellung von allgemeingültigen Referenzwerten.
Tabelle 2.2 Wichtige biologische und methodische Einflussgrößen der Fluss-mediierten Dilatation
Biologisch
1
Alter
2
Geschlecht
2
Hormone (Zyklusabhängigkeit, menopausal)
3
Zirkadiane Rhythmik
4
Basaler Gefäßdiameter
5
Postprandialer Zustand
Methodisch
1
Lokalisation (brachial, radial, femoral)
2
Ischämiedauer
3
Ober- vs. Unterarmischämie
4
Manuell vs. automatisierte Detektion des Gefäßdiameters
5
Dauer der Pausierung vasoaktiver Substanzen
2.5 Wie sollte ein Befund aussehen?
Bei der Dokumentation der duplexsonographischen Ergebnisse sind die Ischämiezeit und Lokalisation der Blutdruckmanschette sowie die Uhrzeit der Untersuchung anzugeben. Nur so können in verschiedenen Einrichtungen oder nach Therapien vergleichbare Ergebnisse erzielt werden. Eine fehlende Reproduzierbarkeit schadet der Akzeptanz der Methode.
Ein typischer Befund im Arztbrief für den Patienten in Abbildung 2.2 könnte wie folgt lauten:
Der Ruhediameter der A. brachialis rechts beträgt 4 mm. Nach 5-minütiger Ischämie führt die reaktive Hyperämie zu einer Zunahme des Diameters auf 4,4 mm. Der Diameter nach Glyzeroltrinitratgabe beträgt 4,8 mm. Die Fluss-mediierte Dilation beträgt 10 %, die Glyzeroltrinitrat-induzierte Dilatation 20 % und der Quotient aus Endothel und nitratvermittelter Dilatation 0,5.
Beurteilung: normale Fluss-mediierte Dilatation. Normale Reagibilität der glatten Gefäßmuskulatur.
2.6 Bewertung der Ergebnisse
Im Kontext mit der Anamnese und dem klinischen Bild kann durch die Bestimmung der Fluss-mediierten Dilatation das Vorliegen einer endothelialen Dysfunktion nachgewiesen oder ausgeschlossen werden. Eine endotheliale Dysfunktion ist ein Schlüsselereignis in der Entstehung und Progression der Arteriosklerose und spiegelt die funktionellen Veränderungen in der Gefäßwand wider.
Tabelle 2.3 Studien zur Messung der Fluss-mediierten Dilatation bei Gesunden
FMD
GTN
Sorensen et al. 1995
40
7,3 ± 3,3 %
19,0 ± 5,9 %
Clarkson et al. 1996
80
9,3 ± 3,8 %
19,7 ± 6,6 %
Motoyama et al. 1997
20
9,2 ± 1,5 %
19,5 ± 3,7 %
Clarkson et al. 1997
50
8,3 ± 3,5 %
19,0 ± 6,3 %
Celermajer et al. 1996
26
8,2 ± 3,1 %
19,8 ± 7,1 %
Lauer et al. 2005
38
10,2 ± 0,3 %
16,8 ± 0,7 %
Heiss et al. 2006
39
6,5 ± 0,4 %
14,5 ± 1,0 %
Sansone et al. 2015
100
5,3 ± 0,1 %
2.6.1 Fluss-mediierte Dilatation und andere Marker der Frühstadien einer Arteriosklerose
Die Fluss-mediierte Dilatation der A. brachialis, die Pulswellengeschwindigkeit, die Breite des Intima-Media-Komplexes der Karotiden sowie der Knöchel-Arm-Index werden als nicht invasive Untersuchungstechniken zur Abschätzung des kardiovaskulären Risikos eingesetzt. Kobayashi et al. konnten zeigen, dass eine eingeschränkte Fluss-mediierte Dilatation mit einer erhöhten Pulswellengeschwindigkeit, einem verbreiterten Intima-Media-Komplex sowie einem erniedrigtem Knöchel-Arm-Index korreliert (Kobayashi et al. 2004). Eine kombinierte Bestimmung aller Marker kann hierbei als noch sensitiverer Indikator einer frühen klinischen Arteriosklerose dienen.
2.7 Klinische Anwendung
Die 5-minütige suprasystolische Stauung am Unterarm wird von einem Teil der Patienten zwar als unangenehm empfunden, was aber nur selten zu einem Abbruch der Untersuchung führt. Die sublinguale Nitratgabe kann gelegentlich zu passageren Kopfschmerzen führen. Darüber hinaus sollte die Nitratgabe bei Patienten mit niedrigen Blutdruckwerten oder Neigung zur Hypotension zurückhaltend eingesetzt werden.
Die einfache und nicht invasive Durchführung der Untersuchung hat zu ihrer weiten Verbreitung geführt. Die Bestimmung der Fluss-mediierten Dilatation der A. brachialis ist heute der nicht invasive Goldstandard in der Diagnostik einer endothelialen Dysfunktion als Frühmarker der Entstehung und der Progression einer Arteriosklerose. In Einrichtungen mit ausreichender Erfahrung und entsprechender Qualitätskontrolle ist sie zur Risikostratifizierung von Risikokollektiven, zur prognostischen Abschätzung zukünftiger kardiovaskulärer Ereignisse (Ras et al. 2012) und Kontrolle neuer Therapieansätze (Sansone et al. 2015) einer endothelialen Dysfunktion einsetzbar.
Literatur
Anderson TJ, Uehata A, Gerhard MD, Meredith IT, Knab S, Delagrange D, et al. Close relation of endothelial function in the human coronary and peripheral circulations. J Am Coll Cardiol 1995; 26: 1235–41.
Balzer J, Rassaf T, Heiss C, Kleinbongard P, Lauer T, Merx M, et al. Sustained benefits in vascular function through flavanol-containing cocoa in medicated diabetic patients: a double-masked, randomized, controlled trial. J Am Coll Cardiol 2008 Jun 3; 51 (22): 2141–9.
Benjamin EJ, Larson MG, Keyes MJ, Mitchell GF, Vasan RS, Keaney jr JF, et al. Clinical correlation and heritability of flow-mediated dilation in the community. The Framingham Heart Study. Circulation 2004; 109: 613–9.
Celermajer DS, Adams MR, Clarkson P, Robinson J, McCredie R, Donald A, et al. Passive smoking and impaired endothelium-dependent arterial dilatation in healthy young adults. N Engl J Med 1996; 334: 150–4.
Celermajer DS, Sorensen KE, Gooch VM, Spiegelhalter DJ, Miller OI, Sullivan ID, et al. Non-invasive detection of endothelial dysfunction in children and adults at risk of atherosclerosis. Lancet 1992; 340: 1111–5.
Celermajer DS. Endothelial dysfunction: Does it matter? Is it reversible? J Am Coll Cardiol 1997; 30: 325–33.
Clarkson P, Celermajer DS, Donald AE, Sampson M, Sorensen KE, Adams M, et al. Impaired vascular reactivity in insulin-dependent diabetes mellitus is related to disease duration and low density lipoprotein cholesterol levels. J Am Coll Cardiol 1996; 28: 573–9.
Clarkson P, Celermajer DS, Powe AJ, Donald AE, Henry RMA, Deanfield JE. Endothelium-dependent dilatation is impaired in young healthy subjects with a family history of premature coronary disease. Circulation 1997; 96: 3378–83.
Corretti MC, Anderson TJ, Benjamin EJ. Guidelines for the ultrasound assessment of endothelial-dependent flow-mediated vasodilation of the brachial artery: a report of the International Brachial Artery Reactivity Task Force. J Am Coll Cardiol 2002; 39: 257–65.
Fathi R, Haluska B, Isbel N. The relative importance of vascular structure and function in predicting cardiovascular events. J Am Coll Cardiol 2004; 43: 616–23.
Gokce N, Keaney jr JF, Hunter LM, Watkins MT, Menzoian JO, Vita JA. Risk stratification for postoperative cardiovascular events via noninvasive assessment of endothelial function. Circulation 2002; 105: 1567–72.
Heiss C, Kleinbongard P, Dejam A, Perré S, Schroeter H, Sies H, et al. Acute consumption of flavanol-rich cocoa and the reversal of endothelial dysfunction in smokers. J Am Coll Cardiol 2005; 46: 1276–83.
Heiss C, Rodriguez-Mateos A, Kelm M. Central role of eNOS in the maintenance of endothelial homeostasis. Antioxid Redox Signal 2015; 22 (14): 1230–42.
Joannides R, Haefeli WE, Linder L, Richard V, Bakkali EH, Thuillez C, et al. Nitric oxide is responsible for flow-dependent dilatation of human peripheral conduit arteries in vivo. Circulation 1995; 91: 1314–9.
Johnson HM, Gossett LK, Piper ME, Aeschlimann SE, Korcarz CE, Baker TB, et al. Effects of smoking and smoking cessation on endothelial function: 1-year outcomes from a randomized clinical trial. J Am Coll Cardiol 2010 May 4; 55 (18): 1988–95.
Kelm M. Flow-mediated dilatation in human circulation: diagnostic and therapeutic aspects. Am J Physiol Heart Circ Physiol 2002; 282: H1–H5.
Kobayashi K, Akishita M, Yu W. Interrelationship between non-invasive measurements of atherosclerosis: flow-mediated dilation of brachial artery, carotid intima media thickness and pulse wave velocity. Atherosclerosis 2004; 173: 13–18.
Lauer T, Heiß C, Preik M, Balzer J, Hafner D, Strauer BE, et al. Reduction of peripheral flow reserve impairs endothelial function in conduit arteries of patients with essential hypertension. J Hypertens 2004; 23: 563–9.
Loscalzo J. Nitric oxide and vascular disease. N Engl J Med 1995; 333: 251–3.
Meredith IT, Currie KE, Anderson TJ. Postischemic vasodilation in human forearm is dependent on endothelium-derived nitric oxide. Am J Physiol 1996; 270: H1435–40.
Motoyama T, Kawano H, Kugiyama K. Flow-mediated, endothelium-dependent dilation of the brachial arteries is impaired in patients with coronary spastic angina. Am Heart J 1997; 133: 263–7.
Neunteufl T, Heher S, Katzenschlager R, Wölfl G, Kostner K, Maurer G, et al. Late prognostic value of flow-mediated dilation in the brachial artery of patients with chest pain. The American Journal of Cardiology 2000; 86: 207–10.
Neunteufl T, Katzenschlager R, Hassan A, Klaar U, Schwarzacher S, Glogar D, et al. Systemic endothelial dysfunction is related to the extent and severity of coronary artery disease. Atherosclerosis 1997; 129: 111–8.
Preik M, Lauer T, Heiß C, Tabery S, Strauer BE, Kelm M. Automated ultrasonic measurement of human arteries for the determination of endothelial function. Ultraschall in Medizin 2000; 21: 195–8.
Ras RT, Streppel MT, Draijer R, Zock PL. Flow-mediated dilation and cardiovascular risk prediction: A systematic review with meta-analysis. Int J Cardiol 2013; 168 (1): 344–51.
Sansone R, Rodriguez-Mateos A, Heuel J, Falk D, Schuler D, Wagstaff R, Kuhnle G, Spencer JP, Schroeter H, Merx MW, Kelm M, Heiss C. Cocoa flavanol intake improves endothelial function and Framingham Risk Score in healthy men and women: a randomised, controlled, double-masked trial: the Flaviola Health Study. Br J Nutr 2015; 114 (8): 1246–55.
Schretzenmayer A. Über kreislaufregulatorische Vorgänge an den großen Arterien bei der Muskelarbeit. Pflügers Arch 1933; 232: S743–8.
Schroeder S, Enderle M D, Ossen R, Meisner C, Baumbach A, Pfohl M, et al. Noninvasive determination of endothelium-mediated vasodilatation as a screening test for coronary artery disease: Pilot study to assess the predictive value in comparison with angina pectoris, exercise electrocardiography, and myocardial perfusion imaging. Am Heart J 1999; 138: 731–9.
Sorensen KE, Celermajer DS, Spiegelhalter DJ, Georgakopoulos D, Robinson J, Thomas O, et al. Non-invasive measurement of human endothelium dependent arterial responses: accuracy and reproducibility. Br Heart Journal 1995; 74: 247–53.
Takase B, Uehata A, Akima T. Endothelium-dependent flow-mediated vasodilation in coronary and brachial arteries in suspected coronary artery disease. Am J Cardiol 1998; 82: 1535–8.
Widlansky ME, Gokce N, Keaney jr JF, Vita JA. The clinical implications of endothelial dysfunction. J Am Coll Cardiol 2003; 42: 1149–60.
3 Pulswellengeschwindigkeit
Johannes Baulmann, Michael Trapp, Ernst Gröchenig
3.1 Überblick
Die Pulswellengeschwindigkeit (engl. pulse wave velocity, PWV) gibt die Geschwindigkeit an, mit der sich der Druckpuls über die Arterien fortpflanzt. Je steifer die Arterie, desto höher ist die PWV. Aus diesem einfachen Zusammenhang leitet sich ab, dass die PWV ein direktes Maß der Arteriellen Gefäßsteifigkeit ist. Sie darf nicht mit der Strömungsgeschwindigkeit des Blutes verwechselt werden.
Für nahezu alle derzeit bekannten kardiovaskulären Risikofaktoren ist bekannt, dass sie mit arteriosklerotischen und strukturellen Veränderungen der Arterien einhergehen. Die kardiovaskulären Folgeschäden werden mit der Messung der PWV quantifizierbar (PWV als globaler, integrativer Risikomarker). Zahlreiche Studien belegen, dass eine erhöhte PWV ein starker Prädiktor für kardiovaskuläre Mortalität und Morbidität ist. Als manifester Endorganschaden nahm eine hohe PWV von > 10 m/s Einzug in aktuelle Leitlinien, u. a. in die Hypertonie-Leitlinien der ESH/ESC. Eine hohe PWV ist jedoch nicht nur ein Endorganschaden, sondern hat auch ihrerseits pathophysiologisch deletäre Folgen. Folge von erhöhter Arterieller Gefäßsteifigkeit sind kardiovaskuläre Komplikationen wie linksventrikuläre Hypertrophie, Linksherzversagen, Aneurysmabildung, Nierenversagen, Herzinfarkt, Schlaganfall und Tod (Baulmann et al. 2010). Eine zunehmende Arterielle Gefäßsteifigkeit ist also Indikator eines erhöhten kardiovaskulären Risikos, ist aber auch selbst verantwortlich für die Ausbildung kardiovaskulärer Erkrankungen und kompliziert den Verlauf einer bestehenden Grundkrankheit (Tanaka und Safar 2005). Weiterhin gilt die erhöhte Arterielle Gefäßsteifigkeit als Hauptdeterminante der isolierten systolischen Hypertonie, verantwortlich für > 90 % der Hypertonie des Alters in unserer immer älter werdenden Gesellschaft (Baulmann et al. 2010).
Die Arterielle Gefäßsteifigkeit kann mithilfe verschiedenster Methoden bestimmt werden. Einige neuere Verfahren verwenden hierfür die Pulswellenanalyse. Pulswellenanalyse und PWV-Bestimmung gehen wegen der Einfachheit der Messung und der gleichzeitigen Bestimmung der verschiedenen Gefäßsteifigkeitsparameter (PWV, Augmentation, peripherer und zentral-aortaler Blutdruck) immer häufiger Hand in Hand. Bei der Messung der PWV bei Patienten mit peripherer arterieller Verschlusskrankheit (PAVK) kommt der Messmethodik der PWV eine besondere Bedeutung zu, weil die PWV poststenotisch als Folge des signifikanten Druckabfalls abnimmt. Patienten mit PAVK haben eine höhere (aortale) PWV. Ob innerhalb der Gruppe der PAVK-Patienten die PWV zusätzlich prognostische Bedeutung hat, ist unklar.
3.2 Historischer Hintergrund
Um Aussagen über die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Pulswelle zu erlangen, muss man Druckunterschiede in den Arterien an zwei Arterienableitorten eines definierten Abstandes in zeitlicher Abfolge ableiten oder mit neueren Verfahren die Pulswelle auf spezielle Art analysieren. Während die Pulswellenanalyse lange vor der konventionellen Blutdruckmessung schon Mitte des 19. Jahrhunderts angewandt wurde, dauerte es noch viele Jahrzehnte, ehe die Pulswellengeschwindigkeit gemessen wurde. Ihre klinische Anwendung war zwischenzeitlich Mitte/Ende des 20. Jahrhunderts dem Bewusstsein der Kliniker verloren gegangen und erfährt in den letzten Jahren neuen Aufschwung, u. a. wegen des gelungenen wissenschaftlichen Nachweises ihres großen unabhängigen prädiktiven Wertes bzgl. Mortalität, Aufnahme in aktuelle Leitlinien (u. a. ESH/ESC) und neuer, einfach anzuwendender Messmethoden.
Als eine der ersten Publikationen zur Pulswellengeschwindigkeit gilt die Beschreibung von Bramwell und Hill (Bramwell und Hill 1922a). Schon 1922 stellten sie einen direkten Bezug der PWV zur Steifigkeit der Arterien her mit Zunahme der Steifigkeit bei zunehmender PWV (Bramwell und Hill 1922b). 1952 publizierte der Schweizer M. Fuchs Analysen über die Pulswellengeschwindigkeit in normalen und erkrankten Arterien (Fuchs 1952). Er verwendete dazu einen Apparat namens Synkardon, der einerseits die R-Zacke des EKGs registrierte und andererseits mittels pneumatischer Manschetten die Pulsschwankungen in den peripheren Gefäßen aufzeichnete. Er erkannte auch schon die große interindividuelle Schwankung der gemessenen PuIswellengeschwindigkeiten, sah jedoch nur einseitige Pulswellenverlangsamungen als pathologisch an.
3.3 Physiologische und pathophysiologische Grundlagen
In den Arterien geht der Alterungsprozess mit einer erhöhten Steifigkeit der großen elastischen Arterien einher. Eine Zunahme der Steifigkeit, z. B. mit zunehmendem Alter oder bei Hypertonie, ist bedingt durch Umbauprozesse der arteriellen Gefäßwände. Neben einer Intimahyperplasie werden bei den zentralen Arterien vom elastischen Typ (Aorta) die elastischen Fasern der Media dünner, zerreißen und werden durch das viel weniger elastische Kollagen (500-fach weniger elastisch) ersetzt. Derartige Umbaumechanismen werden an muskulären Arterien nicht festgestellt (Nichols und O’Rourke 2005). Ein wichtiges Mittel zur Abschätzung der Arteriellen Gefäßsteifigkeit ist die PWV, die am besten untersucht ist und als die beste Methode gilt, die Arterielle Gefäßsteifigkeit einzuschätzen (Baulmann et al. 2010).
Man unterscheidet zwischen peripherer und zentraler PWV. Ein Beispiel für die periphere PWV ist die Messung zwischen A. carotis und A. radialis, wohingegen die zentrale PWV zwischen A. carotis und A. femoralis bestimmt werden kann, entscheidend aber die Aorta beinhaltet. Die periphere PWV ist in der Lage, Veränderungen an den peripheren Arterien vom muskulären Typ aufzudecken, während die zentrale PWV Veränderungen an den herznahen Arterien (Aorta) vom elastischen Typ dokumentieren kann. Die PWV im Gefäßsystem nimmt zur Peripherie hin zu. Für die zentrale (aortale) PWV ist bewiesen, dass sie als starker kardiovaskulärer Risikofaktor einen Prädiktor für die Mortalität bei älteren Menschen (Meaume et al. 2001), bei Patienten mit terminaler Niereninsuffizienz (Blacher et al. 1999a), Diabetes mellitus (Cruickshank et al. 2002), Hypertonie (Laurent et al. 2001) bis hin zu einer breiten Bevölkerung mit „normalem“ intermediärem kardiovaskulärem Risiko darstellt (Willum-Hansen et al. 2008; Mitchell et al. 2010). Eine erhöhte PWV ist zusätzlich assoziiert mit dem Auftreten von kardiovaskulären Ereignissen (Baulmann et al. 2010). Jede Messmethode muss angeben, über welchen Arterienabschnitt sie die PWV misst. Weil neuere Verfahren mit deutlicher Vereinfachung der Messdurchführung oszillometrisch arbeiten, nimmt die Verbreitung der PWV-Messung exponentiell zu. Die mit einer Oberarm-Manschette arbeitenden Messgeräte geben sämtlich die aortale PWV an, weshalb im Allgemeinen nur noch von der „PWV“ gesprochen wird, welches der „aPWV“, also der aortalen PWV, entspricht.
Abbildung 3.1 Zusammenhang zwischen Alter und der aortalen Pulswellengeschwindigkeit (Sensoren über Carotis und Femoralarterie). Die Datenpunkte zeigen den Mittelwert der Altersgruppe der jeweiligen Dekade. Quadrate und durchgezogene Linie stehen für die Männer, Kreise und gestrichelte Linie für die Frauen (modifiziert nach McEniery et al. 2005).
Abbildung 3.1 zeigt Werte für die aortale Pulswellengeschwindigkeit an 998 gesunden normotonen Probanden (McEniery et al. 2005). Dazu wurde die Pulswelle über der Carotis und der Femoralarterie mit dem SphygmoCor abgeleitet.
3.4 Messmethoden
Die Arterielle Gefäßsteifigkeit kann mit vielerlei Methoden bestimmt werden. U. a. gibt es Ultraschallmethoden, welche die Dehnung in Abhängigkeit vom Druck am jeweilig gemessenen Arterienort messen. Je weiter zentral der gewählte Arterienabschnitt ist, desto höher scheint die klinische Bedeutung zu sein. Jedoch ist das Abgreifen der Aortenwand bisher kaum möglich und die Dehnung beispielweise der A. brachialis birgt keine klinisch verwertbare Information, weil die A. brachialis keinem nennenswerten Alterungsprozess unterliegt. Die prognostische Bedeutung ist selbst für die Messung der lokalen Steifigkeit an der A. carotis nicht so gut belegt wie für die Messung der (aortalen) Pulswellengeschwindigkeit (Mattace-Raso et al. 2008).
Die Pulswellengeschwindigkeit erhält man, indem man die Zeit misst, welche die Pulswelle braucht, um eine gewisse Strecke in einer Arterie zu durchlaufen. Die PWV gilt als direktes Maß der Gefäßsteifigkeit.
Die PWV ist definiert als:
Die PWV ist abhängig von der arteriellen Dehnbarkeit (D), die aus der Volumenänderung, dem Volumen und der Druckveränderung berechnet werden kann, und der Dichte des Blutes (p). Im Jahr 1922 veröffentlichten Bramwell und Hill erstmals eine Formel, die diese Beziehungen mathematisch beschreibt. Formel nach Bramwell-Hill:
Die Druckveränderungen gehen dabei dem eigentlichen Blutfluss voraus und lassen sich an allen gut zugänglichen Gefäßen des Körpers nicht invasiv ableiten (Vlachopoulos und O’Rourke 2000). Hierfür stehen u. a. Ultraschallverfahren, MRT, Blutdruckmanschetten und die Applanationstonometrie zur Verfügung. Kritische Faktoren bei der Messung sind die präzise Erfassung der Pulswellentransitzeit (meist über die Fußpunktbestimmung) und die Länge der Gefäßstrecke. Neuere Geräte sind in der Lage, oszillometrisch aufgezeichnete Pulsdruckkurven so zu analysieren, dass eine PWV angegeben werden kann. Hierbei wird das physiologische Phänomen genutzt, dass die initial vom Herzen ausgeworfene Druckwelle zu einem gewissen Teil an der Aortenbifurkation reflektiert wird. Wenn nun mittels Pulswellenanalyse an Druckkurven des Oberarms die zeitliche Differenz der initial vom Herzen ausgeworfenen Druckwelle und der reflektierten Druckwelle gemessen wird, ist die Grundlage für die oszillometrische PWV-Bestimmung mittels einer einzigen am Oberarm angelegten Manschette geschaffen. In Bezug zur zurückgelegten Wegstrecke (wiederum unterschiedliche Abstandsmessungen möglich) ergibt sich die aortale PWV (Abb. 3.2).
Abbildung 3.2 Charakteristische Pulsvolumenkurve der A. brachialis (rechts) mit charakteristischen Pulswellenanalysepunkten (siehe auch Kap. 4). Zur Berechnung der Pulswellengeschwindigkeit benötigt man die Zeitdifferenz zwischen der initial vom Herzen ausgeworfenen Druckwelle (rote Pfeile) und der reflektierten Welle (grüne Pfeile). Setzt man diese Zeitdifferenz in Bezug zu einer oberflächlichen Abstandsmessung (zur Abschätzung des von der Welle zurückgelegten Abstands), erhält man die Pulswellengeschwindigkeit. Im Falle des Arteriographen wird der Abstand von Jugulum zur Symphyse als Referenzabstand genommen. Der Mobil-O-Graph berechnet aus der Körpergröße die von der Pulswelle zurückgelegte Strecke (modifiziert nach Baulmann et al. 2008).
Heute sind mehr als 30 Messmethoden und verschiedene Indizes bekannt; Vergleichsstudien zwischen den einzelnen Methoden gibt es wenige. Es bestehen teils gravierende Unterschiede in den Messmethoden, bei denen manchmal Vergleiche der Ergebnisse möglich sind, meist jedoch die Vergleichbarkeit unmöglich ist. Seit 2010 wird in einem Konsensus-Papier eine gewisse Vereinheitlichung der Messergebnisse gefordert und die besondere Bedeutung der PWV herausgestrichen (Baulmann et al. 2010). Es ist zu erwarten, dass die Veröffentlichung von Anforderungen an standardisierte Validierungsprotokolle zu einer zunehmenden Vergleichbarkeit der erhobenen Gefäßsteifigkeitsmesswerte führt (Wilkinson et al. 2010; Sharman et al. 2017).
Unterschiede der Messmethoden bestehen u. a. in unterschiedlichen Ableitungspunkten:
• Einige klassische Messverfahren bestimmen die Pulswellengeschwindigkeit an der A. carotis und A. femoralis (cfPWV). Die große prognostische Bedeutung ist sehr überzeugend gezeigt, auch wenn invasive Vergleichsmessungen lediglich Korrelationen von ca. 0,7 aufzeigen (Vlachopoulos et al. 2010).
Mit dem SphygmoCor (AtCor Medical, Sydney) können sowohl Pulswellenanalyse (A. radialis) als auch PWV-Messungen (A. femoralis und A. carotis) durchgeführt werden. Die Datengewinnung erfolgt nicht invasiv durch die sogenannte Applanationstonometrie. Ein stiftähnliches Messinstrument, das an seinem vorderen Ende einen empfindlichen Drucksensor trägt, wird dafür auf die zu untersuchende Arterie aufgesetzt und so werden die Druckschwankungen der Arterie abgeleitet. Die PWV-Messung erfolgt durch sequenzielle Aufzeichnung der Pulswellen an A. carotis und A. femoralis. Dabei sind die R-Zacken zeitlicher Bezugspunkt zu den beiden Einzelmessungen an Hals und Leistenarterie. Die PWV wird dann aus der zeitlichen Differenz des Eintreffens der Pulswellen an Carotis und Femoralis in Bezug zu dem räumlichen Abstand der Pulsableitorte berechnet. Weil die Messungen nacheinander geschaltet sind, handelt es sich nicht um dieselbe, sondern um verschiedene Pulswellen, deren Einzelgeschwindigkeiten miteinander verrechnet werden. Der SphygmoCor wird häufig für Studien eingesetzt, denen wertvolle Erkenntnisse zur Arteriellen Gefäßsteifigkeit zu verdanken sind.
Der Arteriograph (TensioMed, Budapest) zeichnet mit einer Oberarm-Blutdruckmanschette Pulswellen auf, die computergestützt analysiert werden. Nach Eingabe des Jugulum-Symphysen-Abstandes und Anlage der Manschette erfolgt auf Knopfdruck die automatische Messung der relevanten Blutdruck- und Pulswellen-Parameter. Zur Berechnung der PWV wird die Zeitdifferenz zwischen der initialen und der reflektierten Druckwelle in Relation zu dem Abstand von Symphyse zu Fossa jugularis gesetzt. Es entfällt die oft mühsame Registrierung der Pulswellen an A. carotis und A. femoralis. Dieses oszillometrische Verfahren ist gut reproduzierbar. Der Arteriograph wurde unter der Voraussetzung programmiert, dass die initial vom Herzen ausgeworfene Druckwelle an der Aortenbifurkation zu einem nennenswerten Teil reflektiert wird, was durch invasive Messungen bestätigt wurde (Murgo et al. 1980). Der reflektierte Anteil der Oberarmpulswelle legt diesen Weg zweimal zurück. Eine entscheidende technische Herausforderung stellt die Differenzierung von initialer und reflektierter Welle dar. Abbildung 3.2 verdeutlicht das Prinzip der Pulswellenanalyse mit unterschiedlich farbigen Pfeilen für die initiale und die reflektierte Welle (siehe auch Abb. 3.7) (Baulmann et al. 2008).
Mittels der ARC-Solver-Software können ebenfalls oszillometrisch aufgezeichnete Oberarmpulskurven analysiert werden. Diese Software ist im Mobil-O-Graph (I.E.M., Deutschland) integriert. Der Mobil-O-Graph ist ein 24-h-ABPM, der eine Pulswellenanalyse mit Bestimmung von PWV, Augmentationsdruck, AIx und zentral-aortalem Blutdruck über 24 h ermöglicht. Mehrere Validierungsstudien des Mobil-O-Graph zeigen gute Korrelationen zu nicht invasiven und zu invasiven PWV-Messungen sowie zu harten klinischen Ereignissen im Sinne einer klinischen Validierung (u. a. Wassertheurer et al. 2010) (siehe auch Abb. 3.2).
Der AngE Pro 8 der Firma Sonotechnik, Österreich, kann oszillometrisch den Blutdruck messen und die oszillometrischen Kurven visualisieren, gleichzeitig an 8 Kanälen, z. B. an Armen, Beinen, Fingern und Zehen. Zusätzlich wird die digitale Pulsvolumenkurve durch eine Messung der Transmission von Infrarotlicht durch die Finger- oder Zehenspitzen erfasst (Plethysmographie). Damit bekommt man mehrere wichtige Informationen. Einerseits wird der Blutdruck an Armen und Beinen bestimmt und somit der ABI erfasst. Eine segmentale oszillometrische Pulsoszillographie erfolgt quasi nebenbei. Eine eventuell vorhandene periphere arterielle Verschlusskrankheit lässt sich so ohne weiteren Aufwand mit erfassen und segmental zuordnen. Zum anderen lassen sich simultan der Fingerarteriendruck und der Zehenarteriendruck bestimmen, was vor allem bei Diabetikern mit Mediasklerose zuverlässigere und besser interpretierbare Werte ergibt als die konventionelle Messung des ABI mit Doppler. Derzeit laufen Untersuchungen über die Aussagekraft eines „Zehen-Finger-Index“, von dem wir annehmen, dass er sensitiver als der ABI ist, weil das Problem der falsch hohen Blutdruckwerte bei Mediasklerose umgangen wird (Abb. 3.3).
Die neueste Version des AngE Pro 8 bietet die Möglichkeit, die segmentale PWV zwischen den einzelnen Blutdruckmanschetten, sowohl EKG-getriggert auch aortal, zu bestimmen. Bis jetzt gibt es keine Validierung der mit dem AngE Pro 8 gemessenen PWVs. Es ist jedoch anzunehmen, dass das klinische Potenzial durch die Kombination klassischer angiologischer Verfahren mit der Gefäßsteifigkeitsbestimmung sehr hoch ist, wenn auch die Studienergebnisse abzuwarten sind.
Beim VASERA der Firma Fukuda, Japan/Schweiz, wird die Pulswellengeschwindigkeit aus der Verzögerungszeit zwischen der Pulswelle am Arm und am Knöchel oszillometrisch aufgezeichnet und berechnet. Der VASERA greift eine potenzielle Fehlerquelle auf, die Blutdruckschwankungen. Um diese Fehlerquelle zu umgehen, wird ein cardio-ankle vascular index (CAVI) unter Normierung auf einen Blutdruck berechnet. Zur Erfassung der Daten werden ein EKG, ein Phonokardiogramm sowie die Pulswellen der oberen und unteren Extremitäten herangezogen. Simultan mit dem ersten Herzschlag schließt sich die Mitralklappe und öffnet sich die Aortenklappe.
