Operative und interventionelle Gefäßmedizin
Autoren
Peter Kuhlencordt

Nicht-bildgebende apparative Diagnostik von Gefäßerkrankungen

Die nicht bildgebende apparative Diagnostik von Gefäßerkrankungen spielt in zunehmendem Maße bei der Indikationsstellung für Gefäßoperationen und Katheter Interventionen eine besondere Rolle. Die vergleichbar einfache hämodynamische Abklärung erlaubt eine Aussage über die Kompensation einer Gefäßerkrankung. Insbesondere werden hierüber Aussagen über die Kollateralisierung von Gefäßverschlüssen möglich. Trotz der oft brillianten dreidimensionalen Darstellung der Gefäßanatomie in der CT- oder MR-Angiographie ist eine Aussage über die Kompensation einer Gefäßerkrankung mit diesen Methoden nicht automatisch möglich. Besonders attraktiv erscheinen die nicht bildgebenden apparativen diagnostischen Verfahren durch den Verzicht auf Röntgenstrahlen und Kontrastmittel.

Grundlagen Dopplerverfahren

Physikalische Grundlagen

Schallwellen die an einem in Bewegung befindlichen Medium reflektiert werden (Echo) ändern ihre Frequenz proportional zur Flussgeschwindigkeit des Mediums. Dieser Effekt wurde nach seinem Entdecker, dem Mathematiker und Physiker Christian Doppler (1803–1853) benannt. Bewegt sich das strömende Blut auf den Schallkopf zu, kommt es zu einer Zunahme der Ultraschallfrequenz. Bewegen sich die korpuskulären Blutbestandteile von der Schallquelle weg kommt es zur Reduktion der Ultraschallfrequenz. Die Differenz zwischen Sendefrequenz (FT) und Echofrequenz (FE) wird als „doppler shift frequency“ oder umgangssprachlich Dopplershift (δF) bezeichnet (δF = FE − FT). Die Flussgeschwindigkeit des strömenden Blutes kann erst berechnet werden wenn der Einstrahlwinkel cos α, den die Schallwellen zur Gefäßachse bilden, bekannt ist. Dabei gilt:
$$ \delta \mathrm{F} = \mathrm{F}\mathrm{T}\ \left(2\times \mathrm{VR}\right)/\mathrm{V}\mathrm{G}\ \cos\ \alpha $$
δF = Dopplershift, FT = Transducerfrequenz, VR = Geschwindigkeit des Reflektors, VG = Schallgeschwindigkeit im Gewebe (1540 m/s)
Da der cos α von 90° = 0 ist, folgt, dass eine Frequenzanalyse bei senkrechtem Anschallwinkel nicht möglich ist. Aus der Dopplergleichung ergibt sich eine nicht lineare Beziehung zwischen Anschallwinkel und Geschwindigkeit. Da der Messfehler bei einem Anschallwinkel größer 60° überproportional steigt, erfolgt die Messung der Flussgeschwindigkeit bei einem Winkel ≤60°. Hierbei ist die Wahl eines konstanten Anschallwinkels (z. B. 60°, wenn anatomisch möglich) aus Gründen der Vergleichbarkeit im Rahmen von Verlaufskontrollen sinnvoll. Die Aussendung von Ultraschallwellen kann kontinuierlich („continuous wave“, CW-Doppler) oder diskontinuierlich („pulsed wave“, PW-Doppler) erfolgen. CW-Doppler-Geräte benötigen zwei piezoelektrische Kristalle, einen zum Senden, und einen zum Empfangen.

CW-Doppler-Verfahren

Diese Systeme senden und empfangen die Schallwellen kontinuierlich, ohne in der Lage zu sein, einzelne Messpunkte räumlich voneinander zu differenzieren. Das CW-Doppler-Signal misst dabei alle Frequenzverschiebungen entlang des Ultraschallstrahls, sodass keine tiefenselektive Frequenzanalyse möglich ist. Für die periphere Gefäßdiagnostik stehen 4- und 8-MHz-Sonden zur Verfügung. Hohe Geschwindigkeiten können ohne Einschränkung abgebildet werden. Prinzipiell gilt je höher die Emissionsfrequenz umso höher ist die Auflösung und umso niedriger die Eindringtiefe.

PW-Doppler-Verfahren

Dieses System sendet und empfängt gepulste Schallwellen mit einer definierten Intervallfrequenz. Im Gegensatz zum CW-Dopplerverfahren misst das PW-Doppler-Signal die Flussgeschwindigkeit in einer definierten Eindringtiefe. Bei der kombinierten Darstellung des PW-Doppler-Signals mit der B-Bild-Darstellung der Anatomie spricht man von Duplexsonographie. Hierbei sind die genaue Positionierung des Probenvolumens (PW-Doppler-Messort) und die Optimierung des Anschallwinkels in dem zu untersuchenden Gefäßsegment möglich. Kombiniert man den PW-Doppler, die B-Bild-Darstellung und die farbkodierte Flussinformation, spricht man vom sog. Triplex-Mode (oder farbcodierte Duplexsonographie). Die Aufzeichnung von maximalen Strömungsgeschwindigkeiten ist bei der PW-Doppler-Sonographie durch die Pulsrepetitionsfrequenz der Sonde limitiert. Doppler-Frequenzverschiebungen, die die PRF/2 (Nyquist-Grenze) überschreiten, können nicht mehr aufgezeichnet werden. Überschreitet die Doppler-Frequenzverschiebung die Nyquist-Grenze, kommt es zum sog. Aliasing-Phänomen. In der Dopplerfrequenzanalysekurve ist dies daran zu erkennen, dass die Maximalfrequenz im entgegen gerichteten Kanal erscheint. Im Bereich von Gefäßstenosen ist durch die hohen Strömungsgeschwindigkeiten regelmäßig mit einem Aliasing zu rechnen.

Arterielles Gefäßsystem

Arterielle Dopplerdruckmessung

Mittels CW-Dopplerdruckmessung lassen sich die arteriellen Verschlussdrücke der oberen und unteren Extremitäten ermitteln. Hierdurch gelingt es, relevante Stenosen oder Verschlussereignisse der Extremitätenarterien zu erkennen. Der unblutig gemessene Dopplerdruck korreliert dabei gut mit dem blutig gemessenen systolischen Arteriendruck (Köhler und Lösse 1979). Die absoluten Verschlussdrücke korrelieren mit dem Schwere- und dem Kompensationsgrad einer arteriellen Verschlusserkrankung. Die Bestimmung des Knöchel-Arm-Index (Ankle-Brachial-Index, ABI) ist eine etablierte, einfache Screeningmethode zur Diagnose einer pAVK. Dabei ist der ABI nicht nur ein guter prognostischer Marker für die pAVK, sondern auch für die assoziierte Morbidität und Mortalität (Diehm 2002).
Durchführung (Abb. 1)
Zunächst werden am liegenden Patienten (ca. 30°-Oberkörperhochlagerung) Blutdruckmanschetten an den Oberarmen und an den distalen Unterschenkeln angebracht. Der eigentlichen Untersuchung sollte eine 10- bis 15-minütige Ruhephase vorrausgehen. Anschließend erfolgt die segmentale Messung der arteriellen Verschlussdrücke über der beidseitigen Arteria brachialis, Arteria tibialis posterior und Arteria dorsalis pedis. Der Schallstrahl der CW-Doppler-Sonde sollte mit der Gefäßachse einen Winkel von 45–60° bilden. Die untere Grenze der Messgenauigkeit des systolischen Verschlussdruckes liegt ca. bei 30–40 mmHg. Nach den Empfehlungen der S3-Leitlinien zur pAVK der Deutschen Gesellschaft für Angiologie (AWMF-Register Nr. 065/003) wird der Druckindex als Quotient aus dem niedrigsten Knöchelarteriendruck zum höchsten Armarteriendruck gebildet.
Druckindex (DI) = systolischer Knöchelarterien Verschlussdruck/systolischer Armarterien Verschlussdruck
Eine hämodynamisch relevante pAVK liegt bei einem DI ≤0,9 vor (Carter 1968). Sowohl ein ABI kleiner 0,9 als auch größer 1,4 ist mit einer erhöhten kardiovaskulären Mortalität assoziiert (Tab. 1) (Sacks et al. 2002; Hiatt 2001; Ouriel 2001).
Tab. 1
Interpretation des ABI
>1,3
Mediasklerose (ABI nicht aussagekräftig)
0,9–1,3
Normal
<0,9
Diagnostisch für eine pAVK
Als Maß für den Kompensationsgrad einer pAVK dienen die absolut gemessenen Verschlussdrücke. Zur Abschätzung des Schweregrades einer arteriellen Zirkulationsstörung können die in Tab. 2 gezeigten Richtwerte dienen (Dormandy und Stock 1990).
Tab. 2
Kompensation in Abhängigkeit von den absoluten Verschlussdrücken
>100 mmHg
Sehr gut kompensiert
80–100 mmHg
Gut kompensiert
50–80 mmHg
Grenzwertig kompensiert
<50 mmHg
Unzureichend kompensiert (kritische Ischämie)
Fehlen arterielle Doppler-Signale über der A. tibialis posterior und A. dorsalis pedis, sollte zusätzlich eine Messung der A. fibularis erfolgen. Eine offene Unterschenkelarterie ist ausreichend, um ein hämodynamisch kompensiertes Stadium zu gewährleisten.
Im Stadium II können in Ruhe normale Verschlussdrücke und ein normaler DI gemessen werden. In diesen Fällen ist eine Dopplerdruckmessung im Anschluss an eine standardisierte körperliche Belastung sinnvoll, durch die oft die Abgrenzung des ischämiebedingten Muskelschmerzes gegen eine Schmerzsymptomatik anderer Ursache (z. B. Spinalkanalstenose, Koxarthrose) gelingt. Bei Vorliegen einer relevanten pAVK sollte es im Anschluss an eine Laufbandergometrie, die bis zum schmerzbedingten Abbruch der Belastung durchgeführt wird, zu einem relevanten Druckabfall (<60 mmHg, DI <0,9) in der betroffenen Gefäßprovinz kommen. Auch beim Gesunden kann es im Anschluss an eine Belastung zu einem Abfall der Knöchelperfusionsdrucke kommen, die dann allerdings innerhalb der ersten Minute wieder ihren normalen Ausgangswert erreichen sollten.
Wichtig ist die möglichst rasche CW-Doppler-Druckmessung der A. brachialis und der Knöcheldrücke im Anschluss an die körperliche Belastung.
Hierfür ist es hilfreich, den Ort der Ableitung des höchsten, unter Ruhebedingungen gemessenen Knöchelarteriendruckes mit einem Stift zu markieren. Bei einem vorübergehenden, kompletten Druckabfall (bis 0 mmHg möglich) würde man sonst die korrekte Sondenposition in Frage stellen.
Fehlerquellen der Dopplerdruckmessung
  • Bei Mediasklerose werden falsch zu hohe Verschlussdrücke (oft >230 mmHg) gemessen, sodass keine Aussagen über die absoluten Perfusionsdrücke und den DI (oft >1,3) getroffen werden können. Falsch zu hohe Werte können auch durch periphere Ödeme entstehen.
  • Die Dopplerdruckmessung kann die Verschluss- bzw. Stenoselokalisation (Mehretagenprozess?) nicht zuverlässig differenzieren.
  • Stenosen der A. profunda femoris (häufig bei Diabetes mellitus) werden nicht erfasst, da diese nicht zur Perfusion der Knöchelarterien beiträgt.
  • Bei unbekanntem Anschallwinkel kann die Ableitung eines optimalen Dopplersignals nicht objektiv validiert werden.

Doppler-Sonographie

Die Dopplersonographie ist ein der Duplexsonographie deutlich unterlegenes diagnostisches Verfahren, bei dem die Informationen über Blutflussrichtung und Flussgeschwindigkeit akustisch und graphisch dargestellt werden. Da die B-Bild Information bei diesem Verfahren fehlt, kann die Anschallung des Gefäßes und die Positionierung des Schallstrahls zur Gefäßachse nicht direkt überprüft werden. Periphere arterielle Gefäßstenosen können erst erkannt werden, wenn das Gefäßlumen um mehr als 50 % eingeengt ist. Prinzipiell gelingt die Beurteilung arterieller und venöser Flüsse. Die Untersuchungstechnik, bei der die Sonde in einem Winkel von ≤45° zur Gefäßlängsachse aufgesetzt werden soll, setzt eine gute Kenntnis der Anatomie voraus. Schwierigkeiten in der Interpretation können durch anatomische Varianten und Gefäßverschlüsse entstehen. Zur Untersuchung oberflächlicher peripherer Arterien und Venen wird eine 8-MHz-Stiftsonde (CW-Technik) verwendet. Bei tief liegenden Gefäßen muss zur Ableitung von Dopplersignalen eine 4-MHz-Sonde (CW-Technik) eingesetzt werden (z. B. A. und V. subclavia, A. und V. femoralis superfizialis, aber auch bei erhöhter Eindringtiefe wie z. B. bei Unterschenkelödemen). Zur Untersuchung intrakranieller Gefäße wird eine 2-MHz-Sonde (PW-Technik) eingesetzt. Bei der transkraniellen Doppleruntersuchung erfolgt die Anschallung über sog. Schallfenster z. B. transtemporal oder durch das Foramen magnum (A. basilaris). In geübter Hand ist mit diesem Verfahren eine Darstellung größerer intrakranieller Arterien möglich. Durch Veränderung der Eindringtiefe des Ultraschallstrahls (PRF) werden die einzelnen Gefäße in typischen Eindringtiefen angelotet (A. basilaris über das Foramen magnum in ca. 70–110 mm Eindringtiefe).
Periphere Arterien zeigen unter Ruhebedingungen in der Regel ein triphasisches Strömungssignal mit steilem systolischem Kurvenanstieg und Abfall, gefolgt von einem kurzen frühdiastolischen Rückfluss (Dip) und einem kurzen enddiastolischen Vorwärtsfluss. Im Anschluss an Muskelarbeit kann auch ein biphasisches Flussprofil abgeleitet werden. Bei reaktiver Hyperämie ist eine Steigerung der diastolischen Flusskomponente zu beobachten (Differenzialdiagnose: poststenotischer Fluss bei gleichzeitiger Verminderung der Amplitude). Bei der Ableitung venöser Signale wird auf die Atemmodulation (S-Sounds = atemabhängige Spontangeräusche), sowie auf sog. A-Sounds („augmented sounds“ oder auch akzidentielle Geräusche), die durch Kompression und Dekompression vom Untersucher ausgelöst werden, geachtet. Die Schlussfähigkeit der Venenklappen lässt sich durch Kompression und Dekompression der proximalen oder distalen Muskulatur sowie durch Valsalva-Manöver prüfen.
Bei Verdacht auf hämodynamisch relevante arterielle Stenosen, arterielle Gefäßverschlüsse oder venöse Thrombosen sollte in jedem Fall eine direkte Bildgebung (z. B. Duplexsonographie) erfolgen.

Laufbandergometrie

Die Laufbandergometrie dient der Beurteilung des Schweregrades der hämodynamischen Funktionseinschränkung durch eine periphere arterielle Verschlusserkrankung. Hierbei kommt es zu einer belastungsinduzierten Ischämie bzw. Schmerzhaftigkeit der minderperfundierten Muskulatur. Durch Bestimmung der initialen Klaudikationsdistanz (Gehstrecke bis zum Auftreten erster Schmerzen) und der maximalen Klaudikationsdistanz (bis zum schmerzbedingten Abbruch) kann der Schweregrad der Durchblutungsstörung unter standardisierten Untersuchungsbedingungen objektiviert werden. Die Laufbandergometrie kann zur Verlaufskontrolle einer pAVK eingesetzt werden. Darüber hinaus eignet sich das Verfahren in Kombination mit einer Verschlussdruckmessung der Knöchelarterien zur Klärung, ob eine Schmerzsymptomatik durch eine pAVK (Abfall der Verschlussdrücke ≤60 mmHg) zu erklären ist oder differenzialdiagnostisch eine degenerative Wirbelsäulenerkrankung vorliegt.
Durchführung
Wichtig erscheint auch hier ein standardisierter Untersuchungsablauf. Der Beginn der Belastung erfolgt mit normaler Schrittweite und normaler Bewegung der Arme. Ein längeres festhalten führt zu einem unphysiologischen Bewegungsablauf und verschlechtert die Reproduzierbarkeit der Untersuchung. Der Patient wird aufgefordert sowohl das erste Auftreten von Beinschmerzen als auch Angina pectoris und Dyspnoe zu melden. Das Auftreten der Symptome wird auf dem Untersuchungsprotokoll notiert und die Belastung ggf. abgebrochen. Nach dem Start der Ergometrie werden die Distanz und Lokalisation der ersten Klaudikationssymptome notiert und die Gehstrecke nach der die Untersuchung schmerzbedingt abgebrochen werden muss. Sollte eine Ausbelastung z. B. wegen einer allgemeinen Schwäche, Dyspnoesymptomatik oder Angina pectoris nicht möglich sein kann keine Aussage bezüglich der hämodynamischen Relevanz der pAVK getroffen werden. Nach den Leitlinien der Deutschen Gesellschaft für Angiologie zur Diagnose der pAVK wird die Durchführung der Laufbandergometrie mit 3 bzw. 3,2 km/h und einer Steigung von 10–12 % empfohlen (Spengel et al. 2001). Bei bekannter belastungsinduzierter Myokardischämie sollte die Laufbanduntersuchung unter EKG-Monitoring erfolgen. Der Erfolg einer Behandlungsmaßnahme lässt sich im Verlauf erst bei einem Gehstreckenänderung von 30 % gegenüber einer Placebogruppe beweisen (Heidrich et al. 1995). Die klinische Einteilung der Claudicatio erfolgt nach Fontaine (Tab. 3).
Tab. 3
Einteilung der pAVK (nach Fontaine)
Fontaine-Stadium I
Asymptomatische bzw. hervorragend kompensierte arterielle Verschlusserkrankung
Fontaine-Stadium II a
Schmerzfreie Gehstrecke >200 m
Fontaine-Stadium IIb
Schmerzfreie Gehstrecke <200 m, schlecht kompensierte aVK
Fontaine-Stadium III
Ruheschmerz, chronische Ischämie
Fontaine-Stadium IV
Nekrose

Pneumatische segmentale Pulsoszillographie

Durch die oszillographische Registrierung der pulssynchronen Druckschwankungen im Gewebe können höhergradige Gefäßstenosen bzw. Gefäßverschlüsse diagnostiziert und deren Etage lokalisiert werden. Ein Vorteil dieses Verfahrens ist, dass die Oszillographie im Gegensatz zur Doppler-Druckmessung auch bei Mediasklerose sinnvoll angewendet werden kann.
Durchführung
Bei diesem Verfahren werden pulsregistrierende Druckmanschetten an verschiedenen Messpositionen der Extremitäten angebracht und auf einen, in etwa dem arteriellen Mitteldruck entsprechenden Druck (~80 mmHg) aufgeblasen. Die durch den Arterienpuls bedingten Druckschwankungen werden an die Manschette weitergegeben und über Drucksensoren in ein elektronisches Signal umgewandelt.
Interpretation
Eine normale Pulskurve zeigt einen steilen systolischen Pulskurvenanstieg (anakroter Schenkel) und ein spitzwinkliges Kurvenmaximum (Abb. 2a). Der Druckabfall (katakroter Schenkel) ist normalerweise langsamer, mit Inzisur und dikroter Welle als Folge der Eigenschwingung der Arterie. Pathologisch ist eine dikrotielose Kurve bei Elastizitätsverlust der Arterie infolge Wandsklerose (Abb. 2b). Darüber hinaus kommt es bei Vorliegen einer hämodynamisch relevanten Stenose zu einer Abrundung des Kurvenmaximums, einer Verminderung der Amplitude, Ausbildung einer gleichschenkligen Kurve und einer relevanten Gipfelzeitverzögerung im Seitenvergleich (>0,04 s).
Fehlerquellen der pneumatischen segmentalen Pulsoszillographie
  • Falsche Messergebnisse durch zu enges oder zu lockeres Anlegen der Manschetten
  • Bei Längendifferenzen oder Umfangsdifferenzen der Extremitäten können diese nicht verglichen werden
  • Falsche Ergebnisse ohne notwendige Ruhephase (ca. 15 min) vor der Messung
  • Die Interpretation der Kurven setzt bei teils subtilen Veränderungen der Pulskurve eine große Erfahrung des Untersuchers voraus

Optische Pulsoszillographie

Diese Untersuchungsmethode eignet sich v. a. zur Erfassung akraler Durchblutungsstörungen. Die Methode ist dabei deutlich sensitiver als die pneumatische segmentale Pulsoszillographie, erlaubt aber nur eine rein qualitative Pulskurvenanalyse. Hierbei wird die Absorption von infrarotem Licht einer definierten Wellenlänge durch Füllungsschwankungen des subpapillären und subkutanen Kapillarbettes (Volumenpuls) registriert. Da das eingestrahlte Licht vom Hämoglobin absorbiert wird, ist die Lichtreflexion umso höher, je geringer der Füllungszustand der Kapillaren ist.
Durchführung
In der Ruheuntersuchung werden die Sensoren auf den Fingerbeeren bzw. den Zehen fixiert (Klettband, Doppelklebeband, Clip) und die Kurven für D1–D5 im Seitenvergleich nacheinander registriert. Bei Verdacht auf eine vasomotorisch bedingte Durchblutungsstörung kann die Untersuchung im Anschluss an eine 10-minütige Kälte- (Eisbad) oder Wärmeprovokation (Warmwasserbad) durchgeführt werden. Bei ausreichendem Systemdruck und fehlenden Kontraindikationen kann die Untersuchung auch nach Gabe von vasodilatierenden Medikamenten (z. B. Nitraten) wiederholt werden.
Interpretation
Die Untersuchung soll klären ob der Durchblutungsstörung funktionelle (vasomotorische) oder okklusive, fixierte Gefäßstenosen zugrunde liegen. Die Untersuchung kommt v. a. zur Abklärung eines Raynaud-Syndroms zum Einsatz. Weiterhin kann sie eine sinnvolle Ergänzung einer pneumatischen segmentalen Pulsoszillographie darstellen, um neben Stenosen der großen extremitätenversorgenden Arterien auch Gefäßprozesse kleinerer Arterien bzw. der Kapillaren beurteilen zu können.

Optische Arteriendruckmessung

In einigen Fällen ist die Messung des ABI aufgrund von inkompressiblen Knöchelarterien nicht möglich oder führt zu falsch hohen Werten (ABI >1,3). In erster Linie betrifft dies Patienten mit einem Diabetes mellitus oder Patienten mit fortgeschrittener Niereninsuffizienz (Aboyans 2008; Giachelli 2004; Maser 1991; London et al. 2003). Die Inkompressibilität der Arterien beruht auf einer Mönckeberg-Mediasklerose. Die Erkrankung betrifft nicht die Intima und ist somit als eigenständige Erkrankung nicht mit Gefäßstenosen assoziiert (Mönckeberg 1903). Bei Vorliegen weiterer Risikofaktoren kann sich eine Mediasklerose aber auch parallel mit einer stenosierenden pAVK entwickeln. So besteht bei Vorhandensein einer Mediasklerose, ebenso wie bei der pAVK (ABI <0,9) ein deutlich erhöhtes kardiovaskuläres Risiko (O’Hare 2006; Resnick et al. 2004; Aboyans 2005). In diesen Fällen kann es sinnvoll sein mithilfe der hier beschriebenen Methode den Zehen-Arm-Index zu bestimmen. Prinzipiell kann der Verschlussdruck aller Finger und Zehen mit dieser Methode bestimmt werden.
Durchführung
Zunächst wird eine akrale Volumenpulskurve mittels optischen Sensors, in Analogie zur optischen Pulsoszillographie, abgeleitet. Anschließend wird eine Druckmanschette im Bereich der Grundphalanx suprasystolisch aufgeblasen, sodass die Pulskurve verschwindet. Durch anschließendes stufenweises Ablassen des Druckes wird der Verschlussdruck der akralen Arterien bzw. des subkutanen Kapillarbettes durch Registrierung des Wiederauftretens der Pulskurve ermittelt.
Interpretation
Durch Messung des akralen Verschlussdruckes in Relation zum Verschlussdruck der A. brachialis gelingt die Messung eines Zehen-Arm-Index (Abb. 3). Der Zehen-Arm-Index muss nicht mit der ABI-Messung korrelieren. Dies ist v. a. bei mediasklerotischen Knöchelarteriendrücken, aber auch bei zusätzlich bestehenden stenosierenden Gefäßprozessen im Bereich der Mittelfuß und Zehenarterien zu bedenken. Bei Diabetikern konnte gezeigt werden, dass 54–63 % der Patienten mit einem ABI >1,3 bei Vorliegen eines Zehen-Arm-Index <0,6–0,7 eine zusätzliche stenosierende pAVK haben (Aboyans 2008; Suominen et al. 2008). In den Empfehlungen des transatlantischen Inter-Society Consensus (TASC 1) wird das Vorliegen einer kritischen Extremitätenischämie als Zehenarterienverschlussdruck <30–50 mmHg definiert (TASC management of peripheral artery disease (PAD) 2000). Während der Wert des Zehen-Arm-Index bzw. der Zehendruckmessung wegen der variablen Korrelation mit dem Knöchel-Arm-Index kontrovers diskutiert wird, erscheint die Methode mindestens zum Ausschluss einer kritischen Ischämie gut geeignet (Kröger et al. 2003). Ein pathologischer Zehen-Arm-Index liegt bei Werten von 0,7 und weniger vor und definiert dann ebenfalls das Vorliegen einer pAVK.

Transkutaner Sauerstoffpartialdruck (TcPO2)

Die Methode erlaubt die Messung der transkutanen Sauerstoffspannung und gibt so Informationen zu Störungen der Mikrozirkulation und der vorgeschalteten Makrozirkulation. Zum Einsatz kommt die Methode in erster Linie zur Bestimmung der Amputationshöhe und ggf. Abschätzung der Prognose der Ulkusheilung. Der Sauerstoffpartialdruck im Gewebe ist von der arteriellen Sauerstoffkonzentration, dem Blutfluss im Bereich der Elektrode, der Vasomotorik, dem lokalen Sauerstoffverbrauch, einer koexistierenden Anämie und dem Perfusionsdruck abhängig (Herzzeitvolumen). Bezüglich der Ergebnisse ist zu beachten, dass zwischen ABI und Sauerstoffpartialdruck keine lineare Beziehung besteht und ein sog. flussblinder Bereich zu berücksichtigen ist. Der flussblinde Bereich des TcPO2 erklärt sich aus dem Sauerstoffverbrauch im Gewebe und dem Ausmaß der arteriovenösen Diffusion. Daneben werden die Messungen durch die Auswirkung der Grunderkrankung auf die Vasomotorik (diabetische Polyneuropathie, pAVK) beeinflusst. Weiterhin ist der TcPO2 umgekehrt proportional zur Diffusionsstrecke und somit z. B. bei Ödemen vermindert. Zur Ausschaltung vasomotorischer Effekte sollte eine heizbare Messelektrode (Clark-Elektrode) mit einer Temperatur von 44 °C (Vasoparalyse) verwendet werden. Interessanterweise besteht nach Studienlage keine Altersabhängigkeit der Messwerte (Jorneskog et al. 2001).
Durchführung
Die Untersuchung erfolgt üblicherweise am liegenden Patienten. Als Messstelle eignet sich ein Hautareal mit homogener Kapillarisierung ohne größere trophische Läsionen, Narben, Behaarung oder unmittelbar darunter liegenden großen Gefäßen. Vermieden sollte weiterhin die Anlage direkt über knöchernen Strukturen (Tibiakante), da das Verschieben der Haut über diesem Areal zu einer hohen Variabilität der Messung beitragen kann. Die Messung erfolgt nach Kalibrierung der Messelektrode und Einstellung einer „baseline“ über ca. 15 min. Eine stabile Messung ist erreicht, wenn weniger als 4 mmHg Schwankung innerhalb von 2 min zu verzeichnen ist. Der Messwert ergibt sich aus dem Mittelwert von 5 Messpunkten, die über einen Zeitraum von 10 min akquiriert werden.
Interpretation
Eine kritische Ischämie liegt bei TcPO2-Werten ≤30 mmHg vor. Bei einem TcPO2-Wert von <10 mmHg beträgt das Amputationsrisiko ca. 70 % (Spronk et al. 2005). Die TcPO2-Messung ist nach Datenlage nicht geeignet zur Diagnose einer pAVK im Stadium II, sodass hier andere Untersuchungsmethoden (ABI, Oszillographie) gewählt werden sollten.

Kapillarmikroskopie

Es handelt sich hierbei um ein Verfahren zur Beurteilung der Kapillaren der Körperoberfläche. Üblicherweise werden die Nagelfalz Kapillaren der Finger, seltener der Zehen untersucht. Die Endstrecke des kutanen Gefäßnetzes sind die afferenten Schenkel der Kapillarschlingen, die aus dem dermalen Plexus entspringen und bis in die Papillen der Haut reichen. Der efferente Teil der normalerweise haarnadelförmigen Kapillarschlinge mündet in den oberflächlichen dermalen Venenplexus. Die Nagelfalzkapillaren verlaufen parallel zur Hautoberfläche und sind somit besonders gut zur Untersuchung geeignet. Man kann die Kapillaren in einen arteriolären, apikalen und venulären Abschnitt einteilen. Zur Anwendung kommt meist ein binokulares Auflichtmikroskop unter Verwendung einer Kaltlichtquelle. Üblicherweise wird mit einer 10- bis 100-fachen Vergrößerung gearbeitet. Unter dynamischer Kapillarmikroskopie wird die Messung des kapillären Blutflusses verstanden. Die Dokumentation erfolgt über eine CCD-Videokamera, die über einen „c-mount-Adapter“ auf das Mikroskop montiert wird (Vergrößerung meist 50- bis 1000-fach). Quantifiziert wird die Geschwindigkeit des Erythrozytenflusses mittels Imaging Software. Die dynamische Kapillarmikroskopie wird in erster Linie für Fragestellungen in der Forschung angewendet.
Durchführung
Die Untersuchung der Nagelfalzkapillaren erfolgt am sitzenden Patienten im wohltemperierten Untersuchungsraum. Die Finger sollten mittels Klemme oder Knetgummi auf dem Mikroskopiertisch fixiert werden. Die Nagelfalze werden anschließend mit Paraffinöl bestrichen und die Finger 2 bis 5 beider Hände nach einander untersucht. Vor der Untersuchung sollte geklärt werden, ob die zu untersuchende Person ihren Nagelfalz in den letzten vier Wochen manipuliert hat (Maniküre?), da dies zu Mikroblutungen und Deformierung der Kapillaren führen kann. Gegebenenfalls muss ein Patient, unter der Vorgabe den Nagelfalz in dieser Zeit nicht erneut zu manipulieren, nach 4 Wochen erneut untersucht werden.
Interpretation
Die Angabe von Normwerten für die Erythrozytengeschwindigkeit ist wegen der hohen Variabilität nicht möglich. Bei der statischen Kapillarmikroskopie wird die Kapillardichte, die keine Altersabhängigkeit aufweist und am Nagelfalz bei ca. 9/mm liegt, und die Morphologie der Kapillarschlinge beurteilt. Avaskuläre Felder sind als unspezifischer, pathologischer Befund zu werten. Als Normalbefund gilt die Haarnadelkapillare. Sogenannte Megakapillaren, die pathognomonisch für eine systemische Sklerose sind, sind durch eine 4- bis 5-fache Erweiterung der Schlinge charakterisiert. Verzweigungen (Bäumchen, Büschel) der Kapillaren sind beim Gesunden nicht zu finden und werden als atypische Kapillaren zusammengefasst. Zu achten ist weiterhin auf Mikroaneurysmata, die in der nativen Untersuchung nur dann sichtbar werden, wenn sie mit Erythrozyten gefüllt sind, sowie auf Einblutungen, die oberhalb des Kapillarscheitels anzutreffen sind.
Beim primären Raynaud-Syndrom findet sich eine regelmäßige Kapillardichte mit teilweise diskordantem Erythrozytenfluss sowie gelegentlich einigen geschlängelten und dilatierten Kapillaren. Beim sekundären Raynaud-Syndrom ist eine Mikroangiopathie mit Gefäßrarifizierung/avaskulären Feldern, Mikroblutungen, Kapillaraneurysmata und atypischen Kapillaren zu finden. Diese Veränderungen der Kapillararchitektur weisen auf das Vorhandensein einer Kollagenose hin und können den serologischen Befunden Jahre vorrausgehen (Meli und Gitzelmann 2006). Einschränkend muss gesagt werden, dass bis auf den Befund der Megakapillaren alle weiteren Veränderungen unspezifisch sind und nicht auf eine bestimmte Erkrankung hindeuten. Zur Dokumentation wurde ein Musterbefundbogen zur Nagelfalzmikroskopie von der Deutschen Gesellschaft für Angiologie veröffentlicht (Schmidt et al. 1997).

Venöse Diagnostik

Photoplethysmographie

Die Photoplethysmographie misst Volumenschwankungen des subkutanen Venenplexus. Hierbei wird die Absorption von infrarotem Licht einer definierten Wellenlänge durch Füllungsschwankungen des subkutanen Venenplexus in Ruhe und nach einem standardisierten Bewegungsprogramm registriert. Da das eingestrahlte Licht vom Hämoglobin absorbiert wird, ist die Lichtreflexion umso höher, je geringer der Füllungszustand des Venenplexus ist. Mit photoplethysmographischen Verfahren kann der Funktionszustand des tiefen und oberflächlichen Venensystems untersucht werden. Die Methode eignet sich nicht für die Thrombosediagnostik.
Durchführung (Abb. 4)
Für die Untersuchung sollte der Patient in einem wohl temperierten Raum (22–24 °C) mit leicht angewinkelten Beinen sitzen, sodass eine Dorsalflexion im Sprunggelenk problemlos möglich ist.
Standardmesspunkt ist ein Hautareal 10 cm proximal des Malleolus medialis. Die Photoelektrode darf nicht in einem erkrankten Hautareal (Hyperpigmentierung oder Atrophie blanche vermeiden) angebracht werden. Fixiert wird die Messelektrode mittels beidseitigem Klebe- oder Klettband.
Nach Einstellung einer stabilen „Baseline“ wird der Patient aufgefordert z. B. 10 Dorsalflexionen im Sprunggelenk durchzuführen. Alternativ können eine pedalergometrische Belastung, Zehenstände, Kniebeugen etc. gewählt werden. Durch die Gelenk- und Muskelpumpenaktivierung kommt es zu einer Entleerung des subkutanen Venenplexus mit Zunahme der Lichtreflexion. Anschließend wird die Wiederauffüllungszeit (t0) registriert, in der die Absorption des Lichtes mit steigendem Hämoglobingehalt des Venenplexus steigt und die Lichtreflexion konsekutiv abnimmt.
Durch Anlage von Stauschläuchen („Turniquets“) kann der Einfluss der Insuffizienz der epifaszialen Venen auf die Wiederauffüllungszeit untersucht werden.
Interpretation
Nur relative Quantifizierung der Wiederauffüllungszeit im Seitenvergleich möglich.
  • Normalbefund: t0 = >25 s
  • Funktionsstörung I°: t0 = 20–25 s
  • Funktionsstörung II°: t0 = 10–19 s
  • Funktionsstörung III°: t0 = <10 s
Fehlerquellen
Messfehler entstehen durch unterschiedliche Hautbeschaffenheit (Pigmentierung, Ödem etc.), variable Mitarbeit des Patienten beim Belastungstest, eingeschränkte Sprunggelenksbeweglichkeit, neurologische Störungen und mangelhafte Positionierung der Staubinde.

Venenverschlussplethysmographie

Hierbei handelt es sich um eine Methode zur indirekten Messung der Volumenänderung in den Extremitätenvenen. Prinzipiell kann die Volumenänderung durch die Aufzeichnung der Druckänderung, der elektrischen Leitfähigkeit oder durch Quecksilberdehnungsstreifen aufgezeichnet werden. Die Methode eignet sich für die Verlaufskontrolle der venösen Kapazität und Korrelation mit Schwellungs- und Spannungsbeschwerden.
Durchführung (Abb. 5)
Durch Hochlagerung der Beine des auf dem Rücken liegenden Patienten werden zunächst die Venen für 2–3 min entleert. Hierfür ist es sinnvoll eine Lagerungshilfe zu verwenden, die gewährleistet, dass die Beine in einem konstanten Winkel (z. B. 45°) gehalten werden. Die Wadenmuskulatur soll hierdurch nicht komprimiert, die Kniegelenke leicht gebeugt werden. Die Anlage der Dehnungsmessstreifen erfolgt im Bereich des größten Wadenumfangs. Am Oberschenkel wird eine ca. 12 cm breite Staumanschette angelegt, die langsam auf 60–80 mmHg aufgeblasen wird. Die Dauer des Staus ist 3–5 min. Am Ende der Messung wird die Staumanschette schlagartig abgelassen.
Interpretation
Zunächst erfolgt die Registrierung der venösen Kapazität in ml%/min (entspricht ml pro 100 ml Gewebe pro Minute) während der venösen Stauung. Durch das schlagartige Ablassen des venösen Staus wird der maximale venöse Abstrom in ml%/min gemessen (Tab. 4). Bei einer Thrombose oder einem postthrombotischen Syndrom sind die venöse Kapazität und der maximale venöse Abstrom vermindert. Wenn eine Varikose vorliegt, sind die venöse Kapazität und der maximale Ausstrom vermehrt.
Tab. 4
Venenverschlussplethysmographie
Befund
Kapazität (%)
Abstrom (%/min)
Normalbefund
2,5–5
40–80
Varikose
>5
>80
Relevante venöse Obstruktion
<2
<20
Fehlerquellen
Fehler bei der Messung entstehen durch eine Lagerung des Patienten, die den venösen Abstrom behindert, durch Gewebeödeme sowie fehlende Mitarbeit des Patienten. Verlaufskontrollen werden durch wechselnde Temperatur im Messraum sowie Veränderung der Lagerung beeinflusst.

Phlebodynamometrie

Hierbei handelt es sich um eine blutige Messung des Venendruckes der unteren Extremitäten. Der Punktionsort ist meist eine Fußrückenvene. Beurteilt werden der Druckabfall nach Betätigung der Muskel-, Faszien- und Gelenkpumpe sowie die venöse Druckausgleichszeit am stehenden Patienten. Es wird eine Reihe von Belastungsprotokollen angewendet, wobei Zehenstände zur Beurteilung der venösen Drainage im Stand am besten geeignet erscheinen. Die Methode kann als Entscheidungshilfe vor venenausschaltenden Operationen dienen, sowie zur Objektivierung eines Therapieerfolges nach operativen Eingriffen verwendet werden. Zur direkten Funktionsbeurteilung der iliokavalen Venen ist die Vena femoralis communis zu punktieren und der Patient in Rückenlage zu untersuchen. Nur so können venöse Druckschwankungen des Beckenvenensystems unabhängig vom Beinvenensystem erfasst werden.
Durchführung (Abb. 6)
  • Punktion einer Fußrückenvene oder eines Varizenastes
  • Nullabgleich mit dem Stathamelement auf Höhe des Punktionsortes
  • Einstellung eines stabilen Ruhedruckwertes
  • Bestimmung des Ruhedruckes
  • Registrierung des Druckabfalls während eines standardisierten Bewegungsprogrammes (z. B. Zehenstände, Pedalergometer, Kniebeugen)
  • Messung der Druckausgleichszeit
  • Ggf. Ausschaltung epifaszialer Venen durch die Anlage von Turniquets
Interpretation
Nach Registrierung des Ruhedruckes (P1) kommt es durch eine Belastung (z. B. Zehenstände) zunächst zu einem kurzfristigen Anstieg des Venendruckes, gefolgt von einem maximalen Abfall der Druckkurve nach ca. 6 Zehenständen (P2). Die Zeit die vergeht bis P2 erreicht wird, wird als Druckabfallzeit (t1) bezeichnet. Nach Beendigung der Belastung kommt es zu einem Anstieg der Druckkurve in Abhängigkeit vom arteriellen Einstrom (P3). Durch die Bestimmung von P2 und der Druckdifferenz P1–P2 gelingt der direkte Nachweis einer ambulatorischen venösen Hypertonie. Die Druckausgleichszeit (t2), die Zeit, die vom Ende der Belastung vergeht, bis der Ruhedruck wieder erreicht ist, sollte normalerweise mehr als 25 s betragen. Zu einer Verlängerung kann es durch eine pAVK, einen niedrigen Blutdruck oder einen nicht ausreichend temperierten Untersuchungsraum kommen. Verkürzt ist die Druckausgleichszeit bei Insuffizienz des tiefen oder oberflächlichen Venensystems. Bei chronisch venöser Insuffizienz ist der maximale belastungsinduzierte Druckabfall deutlich geringer als beim Gesunden. Ursachen hierfür können sowohl die Venenklappeninsuffizienz als auch eine venöse Obstruktion sein. Normalerweise erfolgt ca. 90 % des venösen Rückflusses über das subfasziale Venensystem, ca. 10 % über das epifasziale Venensystem. Entsprechend kann eine Obstruktion des tiefen Venensystems oft nur unzureichend über das oberflächliche Venensystem kompensiert werden. Umgekehrt kann aber auch eine erhebliche Varikose zu einer sekundären Insuffizienz der tiefen Leitvenen führen.
Die Phlebodynamometrie ist das einzige Messverfahren, das die direkte Dokumentation der ambulatorischen venösen Hypertonie erlaubt.
Im Gegensatz zur Photopletysmographie werden die Messergebnisse der Phlebodynamometrie nicht durch ein Ödem oder die Hautbeschaffenheit am Messort beeinflusst. Das Messverfahren kann somit zur Überprüfung der funktionellen Relevanz der in der FKDS oder Phlebographie sichtbaren morphologischen Veränderungen des Venensystems eingesetzt werden.
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