Enzyklopädie der Schlafmedizin
Autoren
Ludger Grote

Herz-Kreislauf-System, spezielle Messverfahren im Schlaf

Zahlreiche spezielle Messverfahren werden eingesetzt, um die schlafabhängigen Veränderungen der Herzfrequenz, der Drücke im kleinen und großen Kreislauf und der pro Zeiteinheit darin bewegten Volumina zu erfassen. Das Elektrokardiogramm stellt einen zentralen und relativ einfach zu erfassenden Parameter zur Überwachung der kardialen Funktion dar. Als Einkanal-Ableitung ist es Bestandteil der Standardableitung einer Kardiorespiratorischen Polysomnographie. In diesem Beitrag werden Aspekte erweiterter Ableite- und Auswerteprogramme für spezielle Untersuchungsmethoden mittels EKG dargestellt.

Synonyme

Kardiovaskuläre Diagnostik im Schlaf

Englischer Begriff

diagnostic methods for the investigation of the cardiovascular system during sleep

Definition

Zahlreiche spezielle Messverfahren werden eingesetzt, um die schlafabhängigen Veränderungen der Herzfrequenz, der Drücke im kleinen und großen Kreislauf und der pro Zeiteinheit darin bewegten Volumina zu erfassen. Das „Elektrokardiogramm“ stellt einen zentralen und relativ einfach zu erfassenden Parameter zur Überwachung der kardialen Funktion dar. Als Einkanal-Ableitung ist es Bestandteil der Standardableitung einer Kardiorespiratorischen Polysomnographie (siehe „Kardiorespiratorische Polysomnographie“). Nachfolgend werden Aspekte erweiterter Ableite- und Auswerteprogramme für spezielle Untersuchungsmethoden mittels EKG dargestellt.
Bezüglich der Messung des Blutdrucks existieren unterschiedliche Methoden, die in folgenden Essays dargestellt werden:
  • „Diskontinuierliche nichtinvasive Blutdruckmessung“
  • „Kontinuierliche invasive Blutdruckmessung“
  • „Kontinuierliche nichtinvasive Blutdruckmessung“
Die verschiedenen diskontinuierlichen beziehungsweise kontinuierlichen Verfahren und die invasiven beziehungsweise nichtinvasiven Verfahren sind in Tab. 1 zusammenfassend gegenübergestellt.
Tab. 1
Methoden der arteriellen Blutdruckmessung im Schlaf
Methode
Beschreibung
Vorteile
Nachteile
Gelegenheitsblutdruckmessung
Druckmanschette am Oberarm oder Bein, Auskultation der Korotkoff-Töne
Einfach, kostengünstig, Standard, große Aussagekraft durch epidemiologische Untersuchungen
Messung im Schlaf nur begrenzt möglich, diskrete Messzeitpunkte, daher keine Abbildung der Blutdruckvariabilität
Ambulante 24-Stunden-Blutdruckmessung (ABDM)
Manschettendruck über 24 Stunden gemessen
Bessere Korrelationen zu kardiovaskulärer Morbidität und Mortalität, Aussagen über Nachtblutdruck, Kontrolle des Weißkitteleffekts, Therapiekontrolle möglich
Schlafstörung, keine Abbildung der Blutdruckvariabilität, höhere Kosten, daher geringere Anzahl epidemiologischer Daten
Schlag-zu-Schlag-Analyse mittels Fingerphotoplethysmographie
Abbildung der Blutdruckvariabilität ohne invasiven Zugang, ausreichend genaue Abbildung von Blutdruckschwankungen
Bewegungsartefakte, keine verlässlichen absoluten Blutdruckwerte, mögliche Störungen und Schmerzen durch Fingerkompression, Artefakte durch periphere Pulsamplifikation, teuer durch Mess- und Auswerteaufwand, keine gesicherten epidemiologischen Daten oder Normwerte verfügbar
Intraarterielle Druckmessung, Arteria radialis, brachialis oder seltener Arteria femoralis
Goldstandard der Blutdruckmessung, höchste zeitliche Auflösung mit bester Datenqualität
Teuer, Risiko durch Hämatom, Nervenläsion, Gefäßläsion, Infektion, Thrombus, keine gesicherten epidemiologischen Daten oder Normwerte verfügbar
Ferner ist der „Pulmonalarterielle Druckmessung mit gleichzeitiger Bestimmung des Herzzeitvolumens“ ein eigener Essay gewidmet.
Weitere Methoden zur Erfassung kardiovaskulärer Größen im Schlaf werden in diesem Beitrag kurz erläutert. Dazu gehören die Puls-Kontur-Methode, die Impedanzkardiographie, die kontinuierlichen transthorakalen Ultraschalluntersuchungen sowie die in Forschungsprojekten eingesetzten Verfahren der kardialen Magnetresonanztomographie, der Barorezeptorenfunktionstestung, der peripheren arteriellen Tonometrie (PAT; siehe „Periphere arterielle Tonometrie (PAT) und Pulsintensität“) und der Erfassung der Pulstransitzeit (PTT).

Grundlagen

Erfassung der Herzfunktion

Das Elektrokardiogramm stellt eine zentrale Größe der Überwachung der kardialen Funktion dar. Es ist Bestandteil der Standardableitung einer Kardiorespiratorischen Polysomnographie (KRPSG). Kardiale Brady- oder Tachyarrhythmien sowie weitere indirekte Zeichen einer kardialen Minderdurchblutung (ST-Streckenanalyse) können wie im Langzeit-EKG erfasst werden. Auch die Steigerung der Herzfrequenz durch sympathische Aktivierung im Rahmen von zentralnervösen Aktivierungsreaktionen, den Arousals, wird sichtbar. Die Analyse der Herzaktivität kann dabei aber auch Hinweise auf sogenannte vegetative Arousals liefern, die peripher getriggert sind und die keine Veränderungen im Elektroenzephalogramm bewirken.
Ein bis zwei EKG-Ableitungen über der Brustwand gehören zur standardisierten Kardiorespiratorischen Polysomnographie. Ebenfalls besitzen einige Polygraphiesysteme die Möglichkeit für die Ableitung eines diagnostischen Mehrkanal-EKGs. Werden mehr EKG-Ableitungen wie Extremitätenableitungen nach Einthoven oder Goldberger oder Brustwandableitungen aufgezeichnet, handelt es sich um spezielle Messverfahren.
Das Elektrokardiogramm kann visuell ausgewertet werden. Spezifische Analysen wie die mittlere und minimale oder maximale Herzfrequenz unter der Nacht werden regelhaft berechnet. Einige Polysomnographiesysteme erlauben auch die Berechnung der Herzfrequenzvariabilität als Ausdruck der sympathikovagalen Balance nach Maßgabe internationaler Richtlinien. Alle Polysomnographen haben die Möglichkeit zur Einkanal-EKG-Ableitung.
Mögliche Indikationen zur erweiterten EKG-Analyse können sich ergeben bei Patienten mit Verdacht auf eine „Koronare Herzkrankheit“ bei ausgeprägter Obstruktiver Schlafapnoe (OSA) und markanter Hypoxiebelastung mit der Fragestellung SA- oder AV-Blockierung („Herzrhythmusstörungen“). Patienten mit Herzinsuffizienz der Stadien 3 und 4 benötigen unter Umständen die erweiterte EKG-Analyse zur Klärung der Frage nach Arrhythmien im Zusammenhang mit obstruktiven und zentralen Atmungsstörungen oder bei Vorhofflimmern als häufige assoziierte Erkrankung bei Cheyne-Stokes-Atmung (siehe „Herzinsuffizienz und Schlafbezogene Atmungsstörungen (SBAS)“). Die Erkennung von Arrhythmien und myokardialen Ischämien im Elektrokardiogramm (EKG) ist deutlich erschwert bei Vorhandensein von nur einer EKG-Ableitung.
Eine weitere Methode zur Erfassung der Herzfunktion ist die „Pulmonalarterielle Druckmessung mit gleichzeitiger Bestimmung des Herzzeitvolumens“.

Blutdruckmessung

Die verschiedenen Herangehensweisen werden in Tab. 1 zusammenfassend gegenübergestellt. Nähere Einzelheiten zu den Verfahren sind unter „Diskontinuierliche nichtinvasive Blutdruckmessung“, „Kontinuierliche invasive Blutdruckmessung“ und „Kontinuierliche nichtinvasive Blutdruckmessung“ nachzulesen.

Kurzdarstellung weiterer Methoden zur Messung kardiovaskulärer Größen im Schlaf

Eine erste Alternative zur Pulmonaliskatheterisierung stellt die Puls-Kontur-Methode dar, die sich auf das Signal des „Portapres“ bezieht. Mittels mathematischer Modellierung gelingt es, das Schlagvolumen des linken Ventrikels kontinuierlich Schlag für Schlag zu ermitteln. Diese nichtinvasive Methode ist sehr vorteilhaft, da sie risikofrei ist und den Schlaf nicht weiter stört als die Erfassung der Blutdruckkurve am Finger selbst. Von Nachteil ist aber die mögliche Ungenauigkeit der Methode, die mit den unter „Kontinuierliche nichtinvasive Blutdruckmessung“ beschriebenen Problemen der Penaz-Messmethode behaftet ist. Generell ist die mathematische Modellierung auch auf das invasive Blutdrucksignal anwendbar, die technische Validität dieses Signals ist naturgemäß höher. Die Analysesoftware wird im Portapres-System kommerziell angeboten.
Eine weitere Methode der Untersuchung der kardialen Funktion im Schlaf ist die Impedanzkardiographie. Dabei können Schlag-zu-Schlag-Veränderungen der kardialen Auswurfleistung indirekt mittels der Ableitung der Impedanz über den Thorax erfasst werden. Die Methode ist geeignet für Untersuchungen im Schlaf, da sie durch den alleinigen Einsatz von EKG-Elektroden über dem Thorax nur minimal den Schlaf stört. Weiterhin ist die Methode nichtinvasiv. Nachteil der Methode ist die Ungenauigkeit, mit der die Hauptzielgröße „Schlagvolumen“ erfasst wird. So können Körperlageänderungen oder hohe intrathorakale Druckschwankungen im Rahmen der Apnoen das Signal verfälschen. Die Methode eignet sich somit nur zur qualitativen Erfassung von Veränderungen des Schlagvolumens innerhalb einer Reaktivitätsperiode mit Apnoen und intermittierenden Hyperventilationen im Schlaf. Sie ist nur sehr begrenzt zur quantitativen Untersuchung der Schlag-zu-Schlag-Veränderungen im Schlaf anwendbar.
Ein methodisch sehr viel aufwendigeres Verfahren wurde von einer kalifornischen Arbeitsgruppe gewählt, um die kardiale Funktion während Schlafbezogener Atmungsstörungen (SBAS) zu untersuchen. Mittels kontinuierlicher transthorakaler Ultraschalluntersuchung des Herzens während der Nacht wurde die Hämodynamik des linken und des rechten Ventrikels bei obstruktiven Apnoen beschrieben. Nachteile dieser Methode sind methodische Unschärfen durch das Drehen der Herzachse bei repetitiven Müller-Manövern im Rahmen der Obstruktiven Schlafapnoe (OSA), die Störung des Schlafs durch die Ausrüstung sowie der hohe Aufwand.
Die kardiale Magnetresonanztomographie wurde ebenfalls bei Patienten mit Obstruktiver Schlafapnoe am Tage verwendet, um die linksventrikuläre Funktion zu untersuchen. Dieses Verfahren ist mehrfach verwendet worden, um Veränderungen der zerebralen Perfusion bei Schlafbezogenen Atmungsstörungen zu beschreiben. Patienten mit Schlafbezogenen Atmungsstörungen haben dabei eine gewisse Zeit unter EEG-Kontrolle in einer solchen Untersuchungssituation geschlafen. Untersuchungen der Veränderung der Herzfunktion innerhalb einer obstruktiven Apnoe mit dieser Methode sind dem Autor noch nicht bekannt geworden. Aufgrund der Entwicklung dieser Untersuchungstechnik mit schnelleren Sequenzen ist dies jedoch in der Zukunft denkbar.
Die Barorezeptorenfunktion am Tage und im Schlaf bei Patienten mit Schlafbezogenen Atmungsstörungen wurde mit verschiedenen Methoden mehrfach untersucht:
  • mit der Infusion von blutdrucksteigernden Mitteln wie Adrenalin und blutdrucksenkenden wie Nitroprussid,
  • mit der Erfassung der Herzfrequenzvariabilität mittels Langzeit-EKG und anschließender Analyse der Frequenzspektren sowie
  • durch die externe Stimulation des Glomerulum caroticum über Druck und Sog und anschließender Analyse der Herzfrequenzantwort nach Stimulation.
In der überwiegenden Anzahl der Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass die Barorezeptorenfunktion bei Patienten mit Schlafbezogenen Atmungsstörungen herabgesetzt ist.
Neuere Methoden der modifizierten Fingerplethysmographie und der peripheren arteriellen Tonometrie (PAT) sind entwickelt worden, um nichtinvasiv und kontinuierlich die Veränderungen der autonomen Aktivierung im Schlaf und vor allem bei Schlafstörungen zu erfassen. Zu diesen neuen Methoden zählt auch die Erfassung der Pulstransitzeit (PTT). Die Pulstransitzeit stellt die Zeitspanne dar, zwischen der mit dem Elektrokardiogramm leicht messbaren Initialphase der Systole und dem Auftreten der peripheren Pulswelle, die mit der Pulsoxymetrie leicht zu erfassen ist. Diese Zeit ist abhängig von vielen Faktoren wie Herzfrequenz, intrathorakale Druckschwankungen, sympathische Aktivität und Blutdruck. Der Stellenwert dieser neueren Methoden in der Diagnostik der Schlafstörungen und der Abbildung des Blutdrucks ist zur Zeit nicht abschließend zu beurteilen. Sie zeigt jedoch, dass neben den traditionellen Parametern des Schlafs und der Atmung ein Bedarf für nichtinvasive und leicht erfassbare Messgrößen der kardiovaskulären Funktion im Schlaf besteht.
Literatur
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