Periphere arterielle Tonometrie (PAT) und Pulsintensität

Die Pulstransitzeit (Pulse Transit Time, PTT) bestimmt die Zeit, die eine Pulswelle braucht, um von den Aortenklappen zu einer Messstelle in der Periphere, beispielsweise am Finger oder am Ohrläppchen, zu laufen (Abb. 1). Mit den Mitteln der Auskultation kann der Zeitpunkt, zu dem sich die Aortenklappen öffnen, nicht sicher bestimmt werden. Stattdessen wird der QRS-Komplex aus dem EKG herangezogen. Der QRS-Komplex ist mit der Kontraktion des linken Ventrikels assoziiert. Diese Kontraktion dauert einige Zeit an, bis genug Druck aufgebaut ist, um die Aortenklappe zu öffnen, und dann beginnen der Blutfluss und die Pulswelle. Die Zeit zwischen dem Auftreten des QRS-Komplexes und dem Öffnen der Aortenklappe nennt man die isovolumetrische Kontraktionszeit. Diese Zeitspanne ist von den Änderungen des intrathorakalen Drucks abhängig. Bei Einatmung hat man einen negativeren intrathorakalen Druck. Dies erhöht den venösen Rückfluss und hat eine vorübergehende Erhöhung des Blutvolumens im rechten Herzen und in der Lunge zur Folge. Damit tritt auch eine relative Abnahme des Blutvolumens im linken Herzen auf. In der Folge dauert es etwas länger, bis der Druck im linken Herzen aufgebaut wird, bei dem die Aortenklappe öffnet. Wir finden also bei Inspiration eine Verlängerung der isovolumetrischen Kontraktionszeit.

Ein negativer intrathorakaler Druck wirkt zusätzlich als eine Kraft, die der Kontraktion des linken Ventrikels entgegenwirkt. Dies verlängert die isovolumetrische Kontraktionszeit zusätzlich. Damit nimmt die gesamte PTT während der Inspiration zu. Ausatmung hat den entgegengesetzten Effekt, und die PTT nimmt ab. Bei der Ausatmung nimmt das relative Blutvolumen im linken Herzen zu, und weniger negative intrathorakale Drucke wirken gegen die ventrikuläre Kontraktion (Smith et al. 1999).

Bei Patienten mit Obstruktiver Schlafapnoe sind die Amplituden der intrathorakalen Druckschwankungen stark erhöht, und sie nehmen im Verlauf jeder einzelnen Apnoe noch zu. Deshalb sind die mit den intrathorakalen Druckschwankungen einhergehenden Veränderungen in der PTT deutlich verstärkt. Ein plötzliches Öffnen der oberen Atemwege führt zu einem Nachlassen des intrathorakalen Unterdrucks und damit zu einer massiven Reduktion der Schwankungen bei der PTT.

Der zweite wesentliche Beitrag zur PTT ist durch den Gefäßtonus der Arterien bestimmt (Abb. 2), welche die Pulswelle fortleiten. Eine erhöhte Steifigkeit der Gefäße beschleunigt die Laufzeit der Pulswelle und verkürzt damit die PTT. Die arterielle Steifigkeit ist in erster Linie durch neurohumorale Einflüsse bedingt. Eine erhöhte Steifigkeit geht häufig einem Blutdruckanstieg voraus. Sie findet sich auch bei einem erhöhten Sympathikotonus. Ein erhöhter sympathischer Tonus tritt bei zentralnervösen Aktivierungen am Ende von obstruktiven Apnoen auf. In der Summe beider Effekte kann der zeitliche Verlauf der PTT, nämlich die Reduktion durch das Abflachen der intrathorakalen Druckschwankungen, zusammen mit dem erhöhten Sympathikotonus am Ende respiratorischer Ereignisse zur Diagnostik obstruktiver Schlafbezogener Atmungsstörungen herangezogen werden. Siehe auch „Kardiovaskuläre Folgen der Obstruktiven Schlafapnoe“; „Atmung“; „Herz-Kreislauf-System“; „Autonomes Nervensystem“; „Herz-Kreislauf-System, spezielle Messverfahren im Schlaf“.

Die periphere arterielle Tonometrie (PAT) wurde erst 1999 als Messsystem eingeführt (Schnall et al. 1999). Gemessen wird der periphere Gefäßtonus am Finger mit einem besonderen Sensor, der aus einer steifen Kappe besteht, in die der Finger gesteckt wird. Die steife Kappe reduziert Bewegungen des Fingers und dadurch Bewegungsartefakte im PAT-Signal. In dieser Kappe wird pneumatisch ein konstanter subdiastolischer Druck von etwa 40–60 mmHg angelegt. Dadurch wird zum einen vermieden, dass der Sensor vom Finger rutscht und zum anderen werden die pulsatilen Schwankungen verstärkt. Es werden die pulsatilen Schwankungen, die mit jedem Herzschlag auftreten, als Druckschwankungen im Sensor gemessen. Die Messung am Finger ist besonders gut zur Bestimmung des Gefäßtonus geeignet, weil das Gefäßbett der Fingerspitzen sehr dicht mit sympatischen vasokonstriktiven Efferenzen versorgt ist. Diese Efferenzen sorgen für eine starke Modulation des Blutflusses in den Fingern, stärker als in anderen Hautarealen, die physiologisch der Temperaturregulation dienen. Der periphere Gefäßtonus unterliegt direkt dem Einfluss des Sympathikotonus. Weitere modulierende Faktoren sind die Umgebungs- und Körpertemperatur, das Herzzeitvolumen und möglicherweise lokale Reflexe. Schwankungen der Umgebungstemperatur werden durch den PAT-Sensor minimiert, von Körpertemperatur und Herzzeitvolumen werden keine großen Effekte erwartet.