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Arteriosklerose – Wie Verkalkung in den Arterien durch Pulswellendiagnostik messbar wird

1.    Geschichte der Pulswellendiagnostik

Die chinesische Medizin schätzt die Aussagekraft der Pulswellendiagnostik seit Jahrtausenden. Inzwischen ist es möglich, diesen Tastbefund von Puls und Blutdruck apparativ zu messen und aufzuzeichnen. „Arterielle Gefäßsteifigkeit“ ist seit Ende des vorletzten Jahrhunderts ein Oberbegriff für strukturelle und funktionelle Gefäßeigenschaften und beinhaltet teilweise synonym gebrauchte Begriffe wie Arteriosklerose, Gefäßverkalkung oder biologisches Gefäßalter. Die große prognostische Aussagekraft der arteriellen Gefäßsteifigkeit ist wissenschaftlich gut belegt. Sie sollte im Jahr 2012 Bestandteil einer modernen kardiovaskulären Diagnostik sein, nachdem die Leitlinien der europäischen Hochdruckgesellschaft schon 2008 eine erhöhte Pulswellengeschwindigkeit als einen Endorganschaden einstuften, ebenso wie eine Hypertrophie des Herzmuskels in der Echokardiographie oder hochdruckbedingte Veränderungen am Augenhintergrund an der Netzhaut.

2.    Parameter der arteriellen Gefäßsteifigkeit

Ein direktes Maß der arteriellen Gefäßsteifigkeit ist die Pulswellengeschwindigkeit (PWV). Dabei gilt, je verkalkter die Aorta, desto höher ist die Pulswellengeschwindigkeit zu messen. Ein indirekter Parameter der Gefäßsteifigkeit ist das Ausmaß der Pulswellenreflexion (Augmentation, Augmentationsindex [AIx]). Eine höhere Augmentation führt zu einem höheren zentral- aortalen Blutdruck, der sich vom peripheren Blutdruck deutlich unterscheiden kann. Diese Druckunterschiede zwischen dem peripheren und zentralen Blutdruck sind also Folge funktioneller Gefäßeigenschaften, die mit der Messung der Gefäßsteifigkeit erfasst werden. Eine optimale Blutdruckeinstellung ist für einen Patienten nur in Kenntnis des zentral- aortalen Blutdrucks am Herzen möglich, wie er aus der Gefäßsteifigkeitsmessung errechnet wird.

3.    Pathophysiologische Grundlagen/ Gefäßalter

Augmentation:
Die arterielle Gefäßsteifigkeit steht in engem, pathophysiologisch und klinisch bedeutsamen Zusammenhang zur arteriellen Hypertonie. Eine höhere Augmentation bedeutet einen höheren zentralaortalen Blutdruck. Pathophysiologisch induziert eine höhere Augmentation infolge einer Zunahme der linksventrikulären Nachlast eine erhöhte linksventrikulärer Muskelmasse. Dies wird, bei entsprechender Disposition, bereits bei normotonen jungen Männern, noch bevor peripher erhöhte Blutdruckwerte gemessen werden können, beobachtet. Schreiten die pathologischen Gefäßveränderungen fort, wird durch nun umso stärker reflektierte Druckwellen auch der periphere Blutdruck erhöht. Die isolierte systolische Hypertonie (ISH) als Hauptform der Altershypertonie ist demnach direkte Folge einer erhöhten Gefäßsteifigkeit. Eine fortgeschrittene Gefäßsteifigkeit zeigt also nicht nur ein hohes kardiovaskuläres Risiko an (s. u.), sondern determiniert insbesondere die isolierte systolische Blutdruckerhöhung (ISH).

Pulswellengeschwindigkeit (PWV):
Ein dauerhaftes Einwirken hohen Blutdrucks lässt die Arterienwände steifer werden und führt damit zu einer Zunahme der Pulswellengeschwindigkeit (pulse wave velocity [PWV]). Auch bei Diabetes mellitus und anderen zu kardiovaskulärer Schädigung führenden Erkrankungen wird anhand einer erhöhten Pulswellengeschwindigkeit eine frühzeitige Gefäßalterung beobachtet.

4.    Prädiktion kardiovaskulärer Ereignisse

Die klinische Stärke der Gefäßsteifigkeitsmessung liegt in der Risikoeinschätzung und Bewertung. Sehr gut belegt ist, dass eine fortgeschrittene arterielle Gefäßsteifigkeit, gemessen anhand einer erhöhten Pulswellenlaufgeschwindigkeit (PWV) mit einer hohen Sterblichkeit verbunden ist. Es kann aufgrund dieser Messung das wahre (das biologische) Alter eines Menschen erkannt werden, welches oft in erheblichem Widerspruch zum kalendarischen Alter (im Ausweis) steht. „Der Mensch ist so alt wie seine Gefäße“ ist ein Klassikerspruch in Angiologenkreisen und dem kann nichts hinzugefügt werden: außer dass man dann eben seine eigenen Werte auch bestimmen lassen sollte, um zu wissen, wo man biologisch steht. Beispielsweise war in Studien die Vorhersage kardialer Ereignisse anhand der Pulswellengeschwindigkeit bei Hypertonikern einer Risikoabschätzung hoch überlegen, die anhand „bekannter“ Risikofaktoren erfolgte, wie sie im Framingham- Risk- Score mit Geschlecht, Alter, Blutdruck, Cholesterin, Diabetes und Raucherstatus erhoben wurde. Die Kombination von beidem jedoch, Gefäßsteifigkeit und herkömmlichen Risikofaktoren, erbrachte eine sehr realitätsnahe Vorhersage des Auftretens von Ereignissen an Herz und/ oder Gefäßen – also genau das, was eine moderne kardiovaskuläre Diagnostik fordert. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass ein hoher zentralaortaler Blutdruck Organschäden stärker determiniert als ein hoher peripherer Blutdruck. Eine erhöhte Augmentation, gemessen anhand des Augmentationsindex (AIx) korreliert gut zu mehreren etablierten kardiovaskulären Risikoscores, wie z. B. zum koronaren Plaqueload. Der Augmentationsindex hat einen hohen unabhängigen Vorhersagewert bei Patienten mit hohem kardiovaskulären Risiko, aber auch bei Menschen mit „normal“- niedrigem Risiko, wie breit angelegte Bevölkerungsstudien gezeigt haben.

5.    Praktisches Vorgehen

Für die Messung der arteriellen Gefäßsteifigkeit stehen heutzutage verschiedenste gut validierte nichtinvasive Techniken zur Verfügung. Seit 2008 haben sich Handhabung und der Anschaffungspreis für den Arzt deutlich verbessert. Zudem gibt es heute hochrangig publizierte invasive Validierungsstudien dieser neuen Gefäßsteifigkeits- Messgeräte. Diese beruhen z. B. auf einer etwas modifizierten Oberarmblutdruckmessung und sind recht einfach anzuwenden. Eine Form der Gefäßsteifigkeitsinterpretation ist die Übersetzung der Messergebnisse in ein biologisches Gefäßalter, was Patienten in besonderer Weise verständlich ist. Wenn man beispielsweise eine Pulswellengeschwindigkeit von 9,5 m/s bei einem 55- Jährigen misst, dann würde nach Abgleich mit Normwerten ein biologisches Gefäßalter eines 65- Jährigen resultieren. Dieser Patient hätte also (noch) keinen manifesten Endorganschaden, aber ein deutlich vorgealtertes arterielles Gefäßsystem. Die Erfahrung zeigt, dass die Konfrontation dieses so plastisch geschilderten Voralterns sehr gut vom Patienten verstanden wird und die Zusammenarbeit verbessert. Bei Jüngeren bietet sich der Augmentationsindex für das Bestimmen des biologischen Gefäßalters an, weil in der zweiten bis fünften Lebensdekade ein steiler Anstieg des Augmentationsindex zu erwarten ist und so ein geringer Anstieg des Lebensalters bereits in einem relativ großen Anstieg des Augmentationsindex resultiert. Die Vorteile der Bestimmung der arteriellen Gefäßsteifigkeit im klinischen Alltag sind folgende:

Technische Aspekte:
-Leichte technische Durchführbarkeit
-Delegierbarkeit der Messung, Untersucherunabhängigkeit, beliebig oft wiederholbar
-Reproduzierbare Messergebnisse mit hoher Validität
-Gut in Klink/ Praxisalltag integrierbar, Messdauer nur 3-10 min
-Kombinierbarkeit 24 h- ABDM mit Gefäßsteifigkeitsmessung

Patientenseitige klinische Aspekte:
-Compliance der Patienten wird erhöht, anschauliche Visualisierung des biologischen Gefäßalters
-Einfache klinische Verlaufsbeobachtungen, Therapieüberwachung und Steuerung möglich
-Risikostratifizierung (sehr hohe prognostische Relevanz!) 

6.    Therapeutische Konsequenz

Empfehlungen der Fachgesellschaften:
Aufgrund der eindeutigen Studienlage bezüglich der schlechten Prognose der Hypertoniker mit hoher Pulswellengeschwindigkeit fordern aktuelle Hypertonieleitlinien (z. B. DHL, ESH/ ESC) seit 2008 die Messung der Pulswellengeschwindigkeit zur individuellen Risikoabschätzung. Laut Konsensus- Papier zur arteriellen Gefäßsteifigkeit gilt eine Pulswellengeschwindigkeit von über 10 m/s als manifester Endorganschaden. Die Fachgesellschaften (ESH/ ESC, DHL u. a.) empfehlen daher bei diesen Patienten angepasste, strengere therapeutische Ziele für die Hypertoniebehandlung.

Medikamente zur Beeinflussung des zentralen Blutdrucks:
Für das klinische Verständnis ist wichtig, dass die Augmentation den Druckunterschied zwischen dem zentral- aortalen und dem peripheren Blutdruck beschreibt. Noch gibt es keine Grenzwerte für den zentralen Blutdruck, aus dem konkrete Evidenz- basierte Handlungsstränge abgeleitet werden müssen. Aus pathophysiologischen Erwägungen spricht vieles dafür, zunächst den zentralen Blutdruck zu senken, was mehrere Antihypertensiva in starkem Ausmaß leisten. So wurde in der CAFE- Studie der zentrale (aber nicht der periphe) Blutdruck in der mit ACE- Hemmer/ Dihydropyridin- Kalzium- Antagonisten behandelten (ACE/ Ca- Antagonist) Hypertoniker- Gruppe stärker gesenkt als in der mit Betablocker/ Diuretikum behandelten Gruppe. Dies ging damit einher, dass in der erstgenannten Therapiegruppe signifikant weniger kardiovaskuläre Ereignisse beobachtet wurden. Dieser Unterschied wäre nicht zu sehen gewesen, wenn man „nur“ den peripheren, nicht jedoch den zentralen Blutdruck gemessen hätte. Bei isolierter Betrachtung des peripheren Blutdrucks könnte man die Überlegenheit der ACE/ Ca- Antagonist- Kombination als „Blutdruck- unabhängigen Effekt“ ansehen. Unter Berücksichtigung des zentralen Blutdrucks kann dies neu interpretiert werden und die Ergebnisse fügen sich zwanglos in ein pathophysiologisches Konzept ein. Ausblick: Gefäßsteifigkeits- Messungen – auch mit in 24- Stunden- Langzeitblutdruckgeräten integrierten Pulswellenanalysen – werden in Hinblick auf kardiovaskuläre Endpunkte den Stellenwert und die klinische Nutzung der Methode vermutlich künftig noch weiter steigern. In der klinischen Bewertung von kardiovaskulären Patienten erfährt die arterielle Gefäßsteifigkeit deshalb gerade eine Renaissance. Wir haben also mit der frühen Detektion funktioneller Gefäßsteifigkeitsveränderungen ein sensitives Werkzeug in der kardiovaskulären Präventionsmedizin.

7.    Fazit

Die Messung der arteriellen Gefäßsteifigkeit (Pulswellengeschwindigkeit, Augmentationsindex, zentral- aortaler Blutdruck) gibt eine breite Information über das arterielle Gefäßsystem, von pathophysiologisch frühesten Gefäßveränderungen bis hin zum manifesten Endorganschaden. Sie kann Patienten mit hohem Risiko für kardiovaskuläre Ereignisse frühzeitig erkennen, bevor es zu Herzinfarkt, Schlaganfall oder zu der gefürchteten Schaufensterkrankheit der Beine (PAVK) kommt. Die Bestimmung der arteriellen Gefäßsteifigkeit sollte daher heutzutage Bestandteil der kardiovaskulären Basisdiagnostik sein. Leider gibt es nur relativ wenige Messplätze für Gefäßsteifigkeit in Deutschland, da die Messung der Pulswellengeschwindigkeit von den gesetzlichen Krankenkassen nicht zusätzlich honoriert wird und dann oft – aber verständlicherweise – von den Ärzten auf die Anschaffung des Messgerätes verzichtet wird.