Sie beträgt in den großen Blutgefäßen bei Kindern 4-6 m/sec und steigt auf 10-12 m/sec im hohen Alter an. Je niederer die PWV, desto höher die Elastizität der Gefäße (=besser), desto biologisch jünger. Je höher die PWV, desto „älter“ die Gefäße, ab 14 m/sec ist mit Endorganschäden zu rechnen.
Im Lauf des Lebens werden unsere Gefäße steifer (=Arteriosklerose,‘Verkalkung‘). Dies wird beschleunigt durch die ‚Risikofaktoren‘. Dadurch steigt die PWV. Erreicht sie einen kritischen Wert, trifft die Reflexion der Druckwelle in die Auswurf-Phase des Herzens und belastet das Herz bei jedem Schlag. Jeder 2. Deutsche stirbt am Versagen dieses Herz-Gefäß-Systems (nur jeder 5. an Krebs).
Durch die Messung der PWV kann man das biologische Gefäßalter feststellen. Dadurch erkennt man sein Herz/Kreislauf-Risiko und dadurch weiß man, wie scharf man die Risikofaktoren behandeln muss.
Die Risikofaktoren für die Gefäßalterung (=Arteriosklerose,‘Verkalkung‘) sind:
Übergewicht, Rauchen, Bluthochdruck, Blutfetterhöhung, Blutzuckerkrankheit, Vitamin-D-Mangel, Inaktivität, Bewegungsmangel, familiäre Disposition.
Verlangsamung der Gefäßalterung ist möglich durch: Senken der Risikofaktoren, Bewegung.
Mdizinische Fachgesellschaften: die PWV gibt eine breite Information über das arterielle Gefäßsystem, von frühesten Gefäßveränderungen bis hin zum manifesten Endorganschaden. Sie kann Patienten mit hohem kardiovaskulären Risiko finden, die von einer intensivierten kardiovaskulären Vorsorge und Therapie profitieren können. Die Messung der PWV sollte daher integraler Bestandteil der kardiovaskulären Basisdiagnostik sein.
Europäische Hypertoniegesellschaft (ESH) sieht die PWV als Marker für Organschäden. Sie empfiehlt in ihren Leitlinien die Messung der PWV als Biomarker eines Endorganschadens und als geeignete Methode zur Messung der Gefäßelastizität, um so das Alter der Gefäße und damit das biologische Alter zu bestimmen.
Die Entdeckung der Pulswelle ist nicht neu: „A man is as old as his arteries“, formulierte bereits Thomas Sydenham (1624–1689), der Vater der englischen Medizin.
Pulswellengeschwindigkeit:
Durch
Messung von ABI und PWV ist eine frühzeitige Erkennung möglich von:
1. Hypertension
2. Arteriosklerose (Verhärtung der Arterien)
3. Blutkreislaufstatus
4. Das relative Altern (biologisches Alter) der Blutgefäße
5. Störungen in den kleineren Blutgefäßen, die man bei einer normalen
Blutdruckmessung nicht erkennt
1. der kardiovaskulären Gesundheit
2. Management des Krankheitsfortgangs,
3. Monitoring der Wirkung von Medikamenten, Therapien, Lebensstiländerungen und Diätgewohnheiten
Die Messung der cf-PWV (A.carotis bis A.femporalis) wird derzeit als der Goldstandard zur Bestimmung der arteriellen Steifigkeit angesehen. Es ist eine einfache, direkte (Weg/Transitzeit), robuste, nicht invasive und gut reproduzierbare Methode, deren (unabhängige!) prognostische Bedeutung in zahlreichen epidemiologischen Studien gezeigt wurde.
Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Pulswelle (PWV) hängt nun invers mit der Dehnbarkeit der Arterie zusammen. Bei jungen Personen beträgt die PWV in der aszendierenden Aorta ca. 4–5 m/sec, in der abdominellen Aorta ca. 5–6 m/sec und in der A. iliaca und A. femoralis ca. 8–9 m/sec, bei 80-jährigen Personen kann die Carotis-Femoralis-(cf-) PWV auf mehr als 12 m/sec ansteigen. Die Messung der PWV ist somit ein Maß für die regionale arterielle Elastizität bzw. ihr Gegenteil, die regionale arterielle Steifigkeit.
Für die Messung der Arteriellen Gefäßsteifigkeit stehen heutzutage verschiedenste gut validierte nichtinvasive Techniken zur Verfügung. Seit 2008 haben sich Handhabung und Preis und damit die praktische Anwendbarkeit sehr stark verbessert. Zudem gab es 2008 die erste Validierungsstudie, 2011 die erste invasive Validierungsstudie und 2012 die ersten harten Prognosedaten dieser neuen Gefäßsteifigkeits-Messgeräte. Diese beruhen auf einer modifizierten Oberarmblutdruckmessung, sind also äußerst einfach anzuwenden. Hierfür werden Pulswellen oszillometrisch aufgezeichnet und so analysiert, dass die entscheidenden Parameter der Arteriellen Gefäßsteifigkeit berechnet werden (PWV, ABI, zentraler Blutdruck, u.a.) Eine Form der Gefäßsteifigkeitsinterpretation ist die Übersetzung der Messergebnisse in ein biologisches Gefäßalter, was laut Erfahrung der Autoren den Patienten sehr gut verständlich ist. Wenn man beispielsweise eine PWV von 10 m/s bei einem 60-jährigen misst, dann würde nach Abgleich mit Normwerten ein biologisches Gefäßalter eines 70-jährigen resultieren. Dieser Patient hätte also ein deutlich vorgealtertes arterielles Gefäßsystem und darüber hinaus bereits einen manifesten Endorganschaden entwickelt (≥10m/s). Die Erfahrung zeigt, dass die Konfrontation dieses so plastisch geschilderten Voralterns sehr gut von Patienten verstanden wird und die Compliance verbessert.
Die Therapeutische Konsequenz spiegelt sich in den Empfehlungen der Fachgesellschaften:
Aufgrund der eindeutigen Studienlage bezüglich der schlechten Prognose der Hypertoniker mit hoher PWV fordern aktuelle Hypertonieleitlinien (ESH/ESC seit 2007,l DHL seit 2008) die Messung der PWV zur individuellen Risikoschätzung. Laut Konsensus-Papier zur Arteriellen Gefäßsteifigkeit gilt eine PWV von >10 m/s als manifester Endorganschaden. Die Fachgesellschaften (ESH/ESC, DHL u. a.) empfehlen daher bei diesen Patienten angepasste, strengere therapeutische Ziele.
Technische Aspekte
•Leichte technische Durchführbarkeit
•Delegierbarkeit der Messung, Untersucherunabhängigkeit, beliebig oft wiederholbar
•Reproduzierbare Messergebnisse mit hoher Validität
•Relativ kostengünstig, lange Lebensdauer der Geräte, einmaliger Anschaffungspreis
•Gut in Klink/Praxisalltag integrierbar, Messdauer nur 3-10 min
•Kombinierbarkeit 24h-ABPM mit Gefäßsteifigkeitsmessung
Patientenseitige klinische Aspekte
•Compliance der Patienten wird erhöht, anschauliche Visualisierung des biologischen Gefäßalters
•Einfache klinische Verlaufsbeobachtungen, Therapieüberwachung und -steuerung möglich
•Aussagekräftige Leitlinien-konforme Risikostratifizierung (sehr hohe prognostische Relevanz!)
Fazit:
Die Messung der arteriellen Gefäßsteifigkeit (PWV, Aix, zentralaortaler 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 stratifizieren, die von einer intensivierten kardiovaskulären Therapie profitieren können. Die Bestimmung der arteriellen Gefäßsteifigkeit sollte daher integraler Bestandteil der kardiovaskulären Basisdiagnostik sein.
Sport macht Gefäße geschmeidig:
Bonner Ärzte haben Effekt von Kraft- und Ausdauertraining auf Gefäße bestimmt. Die Gefäßdehnbarkeit kann nichtinvasiv mit oszillometrischer Pulswellenanalyse beurteilt werden. Je kleiner der negative Wert des so bestimmten arteriellen Augmentionsindexes (Aix) ist und je höher die Pulswellengeschwindigkeit (PWV), desto steifer die Gefäße.
Die arterielle Compliance ist ein Mass für die Gefäßdehnbarkeit. Eine Arbeitsgruppe um Dr. Miriam Monshausen von der Universitätsklinik Bonn hat akute Effekte mehrerer Formen körperlichen Trainings auf die arterielle Gefäßcompliance untersucht.
Dazu bestimmten sie in einem Sportstudio bei 107 Probanden im Alter von im Mittel 51 Jahren jeweils vor und nach einem mindestens 30-minütigen Ausdauertraining (42 Probanden), einem Krafttraining (22) und einem kombinierten Ausdauer-Krafttraining (43) mit der nicht invasiven arteriografischen Methode die Aix- und PWV-Werte.
Kraft- und Ausdauertraining sowie die Trainingsformen kombiniert bewirkten akut eine signifikante Zunahme des negativen Aix-Wertes sowie eine tendentielle (Ausdauer- oder Krafttraining) bis signifikante (kombiniertes Ausdauer-Krafttraining) Verlangsamung der Pulswellengeschwindigkeit. Damit verbesserten alle Trainingsformen die Gefäßcompliance. Bei regelmäßigem Training sei über eine Chronifizierung des Effektes eine Reduktion des KHK-Risikos erwarten, hieß es bei der Hochdruckliga-Tagung in München.
Fazit: regelmäßige Bewegung verbessert die Gefäßelastizität und damit das biologische Gefäßalter, messbar durch die Verlangsamung der PWV.
Pulswellen-Analyse deckt das Alter der Gefäße auf:
Die Pulswellenanalyse ist eine einfache Methode zur Untersuchung der Gefäßfunktion. Sie erlaubt Rückschlüsse auf Druckverhältnisse, Gefäßelastizität und den zentralen aortalen Blutdruck. Dieser korreliert mit dem kardiovaskulären Risiko und erlaubt eine Feinsteuerung der Risikoparameter und der antihypertensiven Therapie.
Europäische Hypertoniegesellschaft (ESH):
Die ESH sieht Pulswellengeschwindigkeit als Marker für Organschäden. Seit 2007 empfiehlt die ESH in ihren Leitlinien die Messung der „pressure wave velocity“ (PWV) als Biomarker eines Endorganschadens. Neben ihrer Bedeutung bei der Hypertonie ist sie auch geeignet, das Alter der Gefäße und damit das biologische Alter zu bestimmen.
Die Pulswellenanalyse hat sich neben der Gefäßmorphologie (z.B. Intima-Media-Dicke) zu einem wichtigen vaskulären Biomarker entwickelt, der ab einer Geschwindigkeit von ca. 11 m/s auf einen Endorganschaden hinweist. Die PWV steigt kontinuierlich von ca. 6 m/s bei gesunden Kindern auf > 10 m/s im höheren
Alter an. Bei schwerer Arteriosklerose kann man Werte von > 16 m/s messen.
Zentrale Blutdruckbestimmung
Neben der PWV erlaubt die Pulswellenanalyse die Bestimmung wichtiger weiterer Parameter. Die Ableitung der sog. Augmentation, d.h. eine übersteigerte reflektierte Welle bei erhöhter Gefäßsteifigkeit, lässt Rückschlüsse auf die Impedanz der zentralen Aorta und auf die pulsatile vaskuläre Nachlast zu. Dies ermöglicht die Berechnung des zentral (aortalen) Blutdrucks mittels Analyse der z.B. am Oberarm aufgezeichneten Pulswelle.
Der zentrale Blutdruck lässt Rückschlüsse auf die aortale Schädigung und kardiale Belastung zu. Eine so ermittelte erhöhte Gefäßsteifigkeit ist mit einem erhöhten kardiovaskulären und renalen Risiko verbunden, wie zahlreiche Untersuchungen zeigen.Optimale Pulsfrequenz:
Die Herzfrequenz stellt die Grundschwingung des geschlossenen kardiovaskulären Systems dar. Die generierte Pulswelle ist vergleichbar der akustischen Welle hinsichtlich Frequenz, Amplitude, Verstärkung (Amplifikation), Dämpfung (Windkesselfunktion) und Reflektion (Gefäßsteifigkeit). Die optimale Frequenz für die ventrikulo-arterielle Kopplung und Konduktion des Blutflusses in die großen Gefäße ist 60/min (1 Hertz). Bei dieser Frequenz nimmt die Pulswelle das Blut in der Diastole mit. Fluss- und Pulswelle sind hier am besten synchronisiert und laufen parallel. Bei höheren Frequenzen tritt eine Entkopplung von Druckwelle und Blutfluss ein. Bei 3 Hertz (180/min) z.B. wird kaum noch Blut im Gefäßsystem transportiert, da die Masse des Blutes für so hohe Frequenzen zu träge ist. Zwischen der Herzfrequenz und der Reflektion der Druckwelle besteht eine enge inverse Beziehung: mit niedrigerer Herzfrequenz nimmt die Reflektion zu. Der Einfluss der Herzfrequenz muss bei der Bestimmung der PWV und des Augmentationsindex berücksichtigt werden. Daher wird eine Normierung auf eine Herzfrequenz von 75/min empfohlen.
Vaskuläres Altern und Folgen:
Funktionelle und strukturelle Veränderungen in den großen Kapazitätsgefäßen sind Folgen der „physiologischen“ Alterung der Gefäße, die letztlich bei jedem fünften Menschen über 65 Jahre zu einer (isolierten) systolischen Hypertonie führt mit den bekannten kardialen, zerebralen und renalen Folgen. Die Alterung der Gefäße wird beschleunigt durch die bekannten klassischen Risikofaktoren,
aber auch durch einen Vitamin-D-Mangel, wie neuere Untersuchungen zeigen. Insbesondere ein langfristiger Vitamin-D-Mangel und ein langfristig erhöhter Salzkonsum scheinen die Entwicklung einer Gefäßsteifigkeit zu beschleunigen. Der hohe systolische Druck führt zu einer mechanischen Belastung der Gefäßwand und führt so in einen Circulus vitiosus. Weitere Gefäßschädigungen wie Fibrosierung, Mediaproliferation, Inflammation usw. führen zu morphologischen Veränderungen und Arteriosklerose.Alterseffekte auf das Herz:
Die vermehrten und verfrüht in der aszendierenden Aorta eintreffenden Pulswellenreflexionen erhöhen den aortalen SBP, somit die Nachlast und besonders nach konsekutiver Ausbildung einer Linksherzhypertrophie den myokardialen Sauerstoffbedarf. Das hypertrophierte Herz kontrahiert und relaxiert langsamer, die Systolendauer ist länger, wodurch die systolische Blutdruckaugmentation durch die reflektierte Welle noch größer wird (Circulus vitiosus). Auf der anderen Seite ist die myokardiale Durchblutung durch den verminderten DBP und die relativ verkürzte Diastolendauer limitiert, und zwar primär unabhängig von koronaren Stenosen. Eine zusätzlich auftretende koronare Herzerkrankung verschlimmert die Situation beträchtlich. Alle diese Effekte zusammen spielen eine wesentliche Rolle bei der Entwicklung einer Herzinsuffizienz.
Alterseffekte auf die Mikrozirkulation:
Die verringerte Dämpfungsfunktion der elastischen Arterien bei erhöhter Gefäßsteifigkeit im Alter führt zu stärkeren Pulsationen (erhöhter Pulsdruck), die sich bis in die Mikrozirkulation fortsetzen (in der normalerweise eine laminare Strömung ohne wesentliche Druckschwankungen vorherrscht). Besonders gefährdet sind Organe mit hohem Ruhefluss, nämlich die Nieren und das Gehirn. So ist die Mikrozirkulation in diesen Regionen beim Hypertoniker und im Alter am meisten geschädigt. Es konnten Zusammenhänge zwischen einer erhöhten Gefäßsteifigkeit (PWV) und der subkortikalen Enzephalopathie, dem Schlaganfallrisiko, dem Demenzrisiko und nachgewiesen werden, ebenso zu Nierenschäden mit einer vermehrten Albuminausscheidung und einer verminderten Kreatinin-Clearance. Vermehrte Pulswellenreflexionen dürften bei Patienten mit chronischen Nierenerkrankungen auch zu einer rascheren Progression hin zur Niereninsuffizienz beitragen.
Relevanz für die Praxis:
Aufgrund der Datenlage wurde in den aktuellen Hypertonie-Richtlinien der „Europäischen Gesellschaft für Hypertensiologie“ / „Europäischen Gesellschaft für Kardiologie“ die Messung der elastischen Gefäßeigenschaften (PWV) zur Quantifizierung eines hochdruckbedingten Endorganschadens am Gefäßsystem ausdrücklich empfohlen. Dieser Endorganschaden liegt bei Überschreiten eines Schwellenwerts vor, wodurch der Patient zu einer Hochrisikogruppe mit entsprechenden therapeutischen Konsequenzen gerechnet werden muss.
Druck in der Auswurfphase des Herzens:
1. Niedere Kurve:
Elastische Gefäße: langsame Pulswelle, späte Reflexion:
Reflexionswelle bedeutet keine Belastung des Herzens
2. Höhere Kurve:
Gefäßverkalkung: schnelle Pulswelle: frühe Reflexion:
Reflexionswelle fällt in die Auswurfphase, erhöht den
Auswurfdruck und belastet dadurch das Herz