Pulswellenanalyse

Was ist eine Pulswelle?

Ausbreitung der Pulswelle

Man muss zwischen dem Transport von Blut im Gefäß und der Fortleitung der Pulswelle unterscheiden. Zur Veranschaulichung kann man dies mit der Akustik vergleichen. Zwar wird ein Ton die Luft ein wenig bewegen, aber die Schallwelle, als Wechsel zwischen Über- und Unterdruck, breitet sich deutlich schneller aus als die räumliche Bewegung einzelner Luftmoleküle.

Zur Veranschaulichung: Die Schallgeschwindigkeit in trockener Luft von 20°C beträgt 343,2 m/s (= 1236 km/h). Die Bewegung von Luft (Wind) wird hingegen in deutlich geringeren Werten angegeben. Die Beaufortskala endet mit 12 Bft (>117km/h) als Orkan.

Ein ähnliches Beispiel zum Verständnis findet man auch bei einem Stein, den man ins Wasser wirft. Die Druckwelle breitet sich zirkulär aus. Doch die Wassermassen bleiben grundsätzlich vor Ort. Auch hier unterscheidet man Ausbreitungsgeschwindigkeit der Druckwelle von der Bewegung der Wassermassen.

Und so ist es auch im Gefäßsystem. Zwar transportiert das Herz Blut durch unseren Kreislauf, doch nicht mit der Geschwindigkeit der Pulswelle. Auch diese "rast" mit der Pulswellengeschwindigkeit durch die Gefäße, während das Blut vergleichsweise langsam durch die Gefäße transportiert wird (Pulswelle vs. Strompuls).

Reflexion der Pulswelle

Messung der Pulswelle
Pulswelle: Verlauf im Alter
Komplexer wird es, wenn man zusätzlich noch die Reflexion der Pulswelle mit berücksichtigt. Denn an Stellen mit einer größeren Widerstandsänderung (Impedanzsprung) wird ein Teil der Welle reflektiert.

Ähnliches kann man sich wiederum an unseren Modellen veranschaulichen. Trifft die Schallwelle in ihrer Ausbreitung auf ein "Hindernis" mit einer höheren akustischen Dichte, z.B. eine Fensterscheibe, so wird ein Teil der Energie reflektiert. Während ein anderer Teil in der Scheibe fortgeleitet wird. Auch eine Welle im Wasser wird zum Beispiel von der Kaimauer reflektiert.

Entsprechendes beobachtet man auch im Gefäßsystem. An Gefäßgabelungen (z.B. Bifurkation der Aorta, insb. aber bei der Aufzweigung in die Arteriolen) erfolgt teilweise eine Reflexion der Pulswelle. Der Anteil der reflektierten Energie hängt hierbei von verschiedenen hämodynamischen Faktoren ab (Geometrie und Anzahl der Abgänge, Tonus der Arteriolen,…). Die reflektierte Pulswelle läuft nun wieder zurück in Richtung Herz.

Die Energie der reflektierten Welle addiert sich somit am jeweiligen Ort (zeitlich verzögert, je nach Ausbreitungsgeschwindikgeit = Pulswellengeschwindigkeit) mit der initialen Welle.

Bei jungen Gesunden erreicht die reflektierte Welle die Aorta ascendens in der Diastole (nach Schluss der Aortenklappe) des gleichen Herzzyklus. So kommt es neben dem Effekt der Windkesselfunktion durch die Elastizität der Gefäße zu einer weiteren Steigerung des diastolischen Blutdrucks und einer Förderung der Koronarperfusion während der Diastole.

Bei "älteren" Patienten bzw. Gefäßen erreicht die reflektierte Welle aufgrund der gesteigerten Pulswellengeschwindigkeit die Aorta ascendens bereits in der Systole (vor dem Schluss der Aortenklappen). Neben Alter führen auch Erkrankung (Bluthochdruck, Diabetes, Fettstoffwechselstörung,…) oder Risikofaktoren (Nikotinabusus,…) zu einem vermehrten Umbau der Gefäßwände (Degeneration der Elastinfasern, Arteriosklerose,…).

"verfrühtes" Eintreffen der Pulswelle

Augmentation der Pulswelle
Das "verfrühte" Eintreffen der reflektierten Welle führt zu mehreren Effekten. Zum einen kommt es zu einer Erhöhung des systolischen Blutdrucks. Das "verfrühte" Zusammentreffen der Pulswelle und der Reflexionswelle wird auch als Augmentation (lat.: augmentatio = Vermehrung) bezeichnet und im Augmentationsindex (Aix) berechnet. Durch den erhöhten Druck während der Austreibungsphase (und den Anstieg des zentralen Aortendrucks) steigt somit auch die Nachlast des Herzens und entsprechend auch der Sauerstoffbedarf. Zum anderen sinkt der diastolische Blutdruck und so möglicherweise die Koronarperfusion. Durch das "Fehlen" der Reflexionswelle zu diesem Zeitpunkt ist der Druck geringer und entsprechend der diastolische Koronarfluss vermindert → Die myokardiale Mikrozirkulation sinkt.

Ähnliche Phänomene zeigen sich auch bei anderen Organen. Während der systolische Druck weiter steigt, nimmt die Perfusion (= Organdurchblutung) ab.

Quellen: Pulswellengeschwindigkeit, zentraler Blutdruck und Augmentationsindex - "neue" Parameter zur Beschreibung eines Endorganschadens der arteriellen Strombahn bei Hypertonie. Pathophysiologie, Methodik prognostische Bedeutung Empfehlungen - Weber T, Eber B, Zweiker R, Horn S, Sock S, Grüner P, Pichler M, Mayer G, Eisserer G, Magometschnigg D, Illyes M - Journal für Hypertonie 2008; 12 - www.kup.at
  Pulswellen-Analyse deckt das Alter der Gefäße auf - M. MIDDEKE
  Wikipedia