Die arterielle Compliance (Gefäßsteifigkeit) zur Aufdeckung einer subklinischen Atherosklerose
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Herz © Urban & Vogel 2007
Die arterielle Compliance Klinik für Nieren- und
1
Hochdruckkrank-
heiten, Universitäts-
(Gefäßsteifigkeit) zur Aufdeckung klinikum Essen,
Universität Duisburg-
Essen,
einer subklinischen Atherosklerose 2
Klinik für Kardiologie,
Westdeutsches Herz-
zentrum,Universitäts-
klinikum Essen, Uni-
Jens Nürnberger1, Andreas Kribben1, Thomas Philipp1, Raimund Erbel2 versität Duisburg-
Essen.
Zusammenfassung fäßelastizität. Die Zunahme der arteriellen Gefäß- Schlüsselwörter:
Herz-Kreislauf-Erkrankungen, wie z.B. die koronare steifigkeit ist aber nicht nur „Spiegel“ des „overall Kardiovaskuläre Morta-
Herzkrankheit, gehören zu den führenden Ursachen atherosclerotic load“, sondern beeinflusst ihrerseits lität · Arterielle Gefäß-
der Morbidität und Mortalität in den westlichen In- die Herz-Kreislauf-Funktion negativ. steifigkeit · Pulswellen-
dustrienationen. Dabei steht die kardiovaskuläre In dieser Übersicht werden die pathophysiolo- geschwindigkeit ·
Augmentationsindex ·
Mortalität in enger Beziehung zu strukturellen und gische Grundlage der arteriellen Gefäßfunktion und
Herz-Kreislauf-Risiko
funktionellen Veränderungen der arteriellen Gefäß- ihre Bedeutung für die kardiovaskuläre Mortalität
wand. dargestellt. Nichtinvasive Verfahren zur Untersu-
Die wichtigste funktionelle Veränderung des chung der arteriellen Gefäßfunktion werden erläu- Herz 2007;32:379–86
Gefäßbaums ist die Zunahme der arteriellen Gefäß- tert und der prädiktive Wert dieser Parameter für das DOI 10.1007/
steifigkeit oder auch reziprok die Abnahme der Ge- kardiovaskuläre Risiko diskutiert. s00059-007-3030-z
Arterial Compliance (Stiffness) as a Marker of Subclinical Atherosclerosis
Abstract sessed by pulse wave velocity, a noninvasive parame-
Cardiovascular diseases such as coronary heart disease ter which has been shown to predict cardiovascular
are the leading cause for morbidity and mortality in mortality. In addition, pulse wave analysis has been
industrial countries. Current evidence shows that stiff- increasingly used to determine the augmentation in-
ening of the arterial wall is one major mechanism re- dex, a parameter that describes the effect of pulse
sponsible for this morbidity and mortality in cardiovas- wave reflection on the central aortic pressure config-
cular disease. uration.
Various physiological and pathophysiological pa- In the present review, the pathophysiological
rameters influence arterial stiffening including age, contribution of arterial stiffening for cardiovascular Key Words:
gender, blood pressure, smoking, and diseases such as morbidity and mortality is described. Details of mod-
Cardiovascular
hypertension, diabetes, renal failure, and hypercho- els, indices, and techniques used to evaluate stiff- mortality · Arte-
lesterolemia. Thus, the assessment of arterial stiff- ness will be presented. Clinical studies investigating rial stiffness · Pulse
ness has become a widely used tool to investigate the the predictive value of stiffness markers in defining wave velocity · Aug-
function of the arteries in epidemiologic and clinical future cardiovascular risk and survival are summa- mentation index ·
studies. Traditionally, arterial stiffness has been as- rized. Cardiovascular risk
Einleitung figkeit oder auch reziprok die Abnahme der Gefäß-
Herz-Kreislauf-Erkrankungen, wie z.B. die koronare elastizität, die vorzugsweise im Bereich der Aorta und
Herzkrankheit, gehören zu den führenden Ursachen der proximalen elastischen Arterien, geringer ausge-
der Morbidität und Mortalität in den westlichen Indu- prägt im Bereich der peripheren muskulären Arterien
strienationen [1, 2]. Dabei steht die kardiovaskuläre auftritt [6]. Die Zunahme der arteriellen Gefäßstei-
Mortalität in enger Beziehung zu strukturellen und figkeit ist aber nicht nur „Spiegel“ des „overall athe-
funktionellen Veränderungen der arteriellen Gefäß- rosclerotic load“, sondern beeinflusst ihrerseits die
wand [3, 4], die sich mit fortschreitendem Alter sowie Herz-Kreislauf-Funktion negativ: Die Zunahme des
unter dem Einfluss verschiedener Erkrankungen (z.B. Pulsdrucks, die Zunahme der kardialen Nachlast so-
Diabetes mellitus, Stoffwechselerkrankungen, Nieren- wie die verminderte koronare Perfusion infolge der
insuffizienz) manifestieren [5]. Senkung des diastolischen Blutdrucks tragen ihrer-
Die wichtigste funktionelle Veränderung des Ge- seits zur Steigerung der kardiovaskulären Mortalität
fäßbaums ist die Zunahme der arteriellen Gefäßstei- bei [4].
Herz 32 · 2007 · Nr. 53 ©
©Urban
Urban&
&Vogel
Vogel 379Nürnberger J, et al. Arterielle Compliance und subklinische Atherosklerose
Mit der Aufzeichnung der Pulswelle (Sphygmo- de Druckwelle (Puls) läuft mit der Pulswellengeschwin-
graphie) gegen Ende des 19. Jahrhunderts begann die digkeit („pulse wave velocity“) über das arterielle Ge-
wissenschaftliche Auseinandersetzung mit der arteriel- fäßsystem und wird an allen Abgängen des arteriellen
len Gefäßfunktion beim Menschen: Mit dem von ihm Gefäßbaums, insbesondere aber an den präkapillären
entwickelten Sphygmographen (gr. Sphygmos: Puls- Widerstandsgefäßen der unteren Extremitäten, reflek-
schlag) beschrieb Mahomed 1874 erstmals den Unter- tiert. Die reflektierte Pulswelle erscheint dann als
schied der arteriellen Pulskontur zwischen normoten- „zweiter“ Gipfel in der aortalen Druckkonfiguration
siven und hypertensiven Menschen [7]. Nachdem die [14].
Sphygmographie dann Anfang des 20. Jahrhundert Das Ausmaß der aortalen Blutdruckerhöhung
durch die Entwicklung der Sphygmomanometrie durch durch die reflektierte Pulswelle hängt in kritischem
Riva-Rocci [8] und Korotkow [9] verdrängt worden Maße davon ab, zu welchem Zeitpunkt des Herzzyklus
war, erfuhr sie mit der Pulswellenanalyse Anfang des die reflektierte Pulswelle in der Aorta einfällt. Beim
21. Jahrhunderts eine Renaissance [10] und gehört in- jungen Menschen (mit elastischer Aorta) erreicht die
zwischen zu den etablierten klinischen Methoden der reflektierte Pulswelle die thorakale Aorta während der
Gefäßfunktionsdiagnostik [11]. Die klassische Metho- Diastole, wo sie den (mittleren) diastolischen Blut-
de zur Untersuchung der arteriellen Gefäßfunktion ist druck zusätzlich steigert. Dieses physiologisch „intelli-
die Bestimmung der Pulswellengeschwindigkeit, die gente“ Phänomen geht jedoch mit zunehmender Ge-
Anfang des 20. Jahrhunderts von Bramwell & Hill ent- fäßsteifigkeit verloren, da die reflektierte Pulswelle
wickelt wurde [12]. Auch heute noch stellt die Pulswel- infolge der höheren Pulswellengeschwindigkeit zu-
lengeschwindigkeit den „Goldstandard“ der nichtinva- nehmend in die Systole einfällt, wo sie den systolischen
siven Gefäßsteifigkeitsuntersuchung dar [11]. Blutdruck erhöht. Die Erhöhung des aortalen Blutdru-
In dieser Übersicht werden die pathophysiolo- ckes durch die reflektierte Pulswelle wird Augmenta-
gische Grundlage der arteriellen Gefäßfunktion und tion (lat. augmentare: erhöhen) genannt. Der Aug-
ihre Bedeutung für die kardiovaskuläre Mortalität dar- mentationsindex als Verhältnis von Augmentation zu
gestellt. Nichtinvasive Verfahren zur Untersuchung zentralem (aortalem) Pulsdruck quantifiziert die Blut-
der arteriellen Gefäßfunktion werden erläutert und druckerhöhung durch die Pulswellenreflexion und
der prädiktive Wert dieser Parameter für das kardio- ist von verschiedenen anthropometrischen und hämo-
vaskuläre Risiko diskutiert. dynamischen Parametern abhängig.
Physiologie der arteriellen Gefäßfunktion Pathophysiologie der arteriellen Gefäß-
Mit ihrer Eigenschaft der reversiblen Dehnbarkeit puf- funktion
fert die Aorta den durch die linksventrikuläre Ejektion Beim Alterungsprozess sowie unter dem Einfluss ver-
bedingten Blutdruckanstieg und führt zur Umwand- schiedener Faktoren, insbesondere der klassischen
lung eines zyklisch-pulsatilen Blutflusses in eine konti- kardiovaskulären Risikofaktoren wie Diabetes melli-
nuierlich-phasische Strömung (Windkesselfunktion) tus, Lipidstoffwechselstörungen, Nikotinabusus und
[13]. Die mit Auswurf des Schlagvolumens entstehen- arterieller Hypertonie, kommt es zu einer Zunahme
der arteriellen Gefäßsteifigkeit (= Verlust der Gefäß-
elastizität). Dabei lassen sich verschiedene morpholo-
Elastische Aorta Steife Aorta
gische und funktionelle Veränderungen an der Gefäß-
Zunahme wand beobachten [15]. Die Fragmentation der elasti-
1 1. Pulsdruck 앖
der
씮 Schlaganfallinzidenz앖 schen Lamellen in der Tunica media sowie die Zunah-
arteriellen
Gefäß- 2 me kollagener Fasern in der Tunica adventitia gehören
2. Nachlast앖 zu den wichtigsten strukturellen Degenerationen der
Blutdruck
steifigkeit
Blutdruck
씮 Hypertrophie앖 großen Arterien vom elastischen Typ. Im Bereich der
3 씮 Sauerstoffverbrauch앖 muskelstarken arteriolären Gefäße ist der Verlust der
3. Diastol. Blutdruck앗 Endothelfunktion (endotheliale Dysfunktion) die ent-
씮 Koronare Perfusion앗 scheidende funktionelle Beeinträchtigung dieses Ab-
Zeit schnitts der arteriellen Gefäßstrombahn. Das Endothel
Zeit
vermittelt über das L-Arginin-NO-System die Dilata-
Abbildung 1. Mit Verlust der arteriellen Gefäßelastizität (rechts) treten folgende tion der glatten Gefäßmuskulatur und ist daher we-
Veränderungen der aortalen Blutdruckkonfiguration auf: 1. Anstieg des Puls- sentlich an der Reflexion der Pulswelle beteiligt. Die
drucks, 2. Anstieg der Nachlast, 3. Abfall des (mittleren) diastolischen Blutdrucks. endotheliale Dysfunktion beeinträchtigt daher nicht
Figure 1. Hemodynamic consequences of arterial stiffening (on the right): (1) in- nur den Gefäßtonus mit Erhöhung des peripheren Wi-
crease in pulse pressure, (2) increase in cardiac afterload, (3) decrease in (mean) derstands, sondern verstärkt ihrerseits die Reflexion
diastolic blood pressure. der antegraden Pulswelle.
380 Herz 32 · 2007 · Nr. 5 © Urban & VogelNürnberger J, et al. Arterielle Compliance und subklinische Atherosklerose
Tabelle 1. Indizes der
Index Definition Nomenklatur (Einheit) arteriellen Gefäß-
steifigkeit (modifi-
Arterielle Compliance Absolute Veränderung des Gefäßdurchmessers (oder der Fläche) für eine ∆D/∆P ziert nach [19]). ∆D:
definierte Druckveränderung bei fixierter Gefäßlänge (cm/mmHg oder cm2/mmHg) Delta des Durch-
Arterielle Dehnbarkeit Relative Veränderung des Gefäßdurchmessers (oder der Fläche) für eine ∆D/∆P D (/mmHg) messers; ∆P: Delta
(„distensibility“) definierte Druckveränderung bei fixierter Gefäßlänge des Drucks; ∆t: Delta
Elastischer Modulus Druckveränderung benötigt für (theoretische) 100%ige Dehnung des ∆P D/∆D (mmHg) der Zeit; l: Länge.
Gefäßes vom Ausgangswert bei fixierter Gefäßlänge Table 1. Indices of ar-
Young Modulus Elastischer Modulus pro Flächeneinheit, Druckveränderung benötigt für ∆P D/∆D l (mmHg/cm) terial stiffness
(theoretische) 100%ige Dehnung (modified from [19]).
Pulswellengeschwindigkeit Geschwindigkeit der Pulswelle entlang einem definierten arteriellen /∆t (cm/s) ∆D: delta of diame-
Segment ter; ∆P: delta of
Druckaugmentation Anstieg des aortalen Drucks nach maximaler Blutflussgeschwindigkeit % Pulsdruck (mmHg) pressure; ∆t: delta of
im Gefäß (= Druckamplifikation durch reflektierte Pulswelle) time; l: length.
Charakteristische Impedanz Druckveränderung pro definierte Veränderung der Flussgeschwindigkeit ∆P/∆V (mmHg/cm/s)
in Abwesenheit von Pulswellenreflexion
Die Zunahme der Gefäßsteifigkeit (= Abnahme Methoden zur Untersuchung der
der Gefäßelastizität) führt zu charakteristischen Ver- arteriellen Gefäßfunktion
änderungen der Hämodynamik (Abbildung 1): Mit Verschiedene Indizes wurden entwickelt, um die arte-
Abnahme der aortalen Windkesselfunktion und da- rielle Gefäßsteifigkeit zu quantifizieren [19]. Direkte
durch verminderter Pufferkapazität kommt es zu einem Indizes charakterisieren die druckabhängige Verände-
Anstieg des systolischen Blutdrucks. Gleichzeitig sinkt rung des Gefäßdurchmessers und werden als Compli-
der diastolische Blutdruck als Folge der verminderten ance, Dehnbarkeit („distensibility“), elastischer Modu-
Retraktionskraft der Aorta. Diese Veränderungen lus oder Young Modulus definiert (Tabelle 1). Dabei
werden verstärkt durch die Verlagerung der reflek- beschreibt die Compliance die absolute druckabhän-
tierten Pulswelle aus der Diastole in die Systole, welche gige Veränderung des Gefäßdurchmessers; die Dehn-
infolge der schnelleren Pulswellengeschwindigkeit frü- barkeit charakterisiert die relative druckabhängige
her einfällt. Veränderung des Gefäßdurchmessers; der elastische
Da das Altern eine wichtige Ursache der Gefäß- Modulus bezeichnet den Druck, der für einen (theore-
versteifung darstellt, sind diese hämodynamischen tischen) 100%igen Anstieg des Gefäßdurchmessers
Veränderungen physiologisch im Alterungsprozess zu benötigt wird, und der Young Modulus relativiert den
beobachten und konnten eindrucksvoll mit den Daten elastischen Modulus auf eine definierte Einheit des Ar-
aus der Framingham-Studie belegt werden [16]. Dabei teriendurchmessers.
kommt es mit zunehmendem Alter zu einem linearen Zu den indirekten Indizes der Gefäßsteifigkeit ge-
Anstieg des systolischen Blutdrucks. Der diastolische hören die charakteristische Impedanz, die Pulswellen-
Blutdruck steigt ebenfalls bis zur 5. Lebensdekade an. geschwindigkeit und der Augmentationsindex (Tabelle
Mit Anstieg der Gefäßsteifigkeit kommt es jenseits des 1). Die Pulswellengeschwindigkeit ist definiert als Zeit,
50. Lebensjahrs dann zu einem Abfall des diastolischen die die Pulswelle benötigt, um eine Strecke zwischen
Blutdrucks. Der Pulsdruck als Differenz zwischen dem zwei Messpunkten des arteriellen Gefäßbaums zurück-
systolischen und dem diastolischen Blutdruck zeigt zulegen. Der Augmentationsindex wird anhand der
konsekutiv eine altersabhängige exponentielle Zunah- arteriellen Pulskurve bestimmt und quantifiziert den
me und ist eng mit der Gefäßsteifigkeit assoziiert [17]. Anstieg des aortalen Blutdrucks durch die reflektierte
Entsprechend besitzt der Pulsdruck einen hohen prä- Pulswelle. Die charakteristische Impedanz (Zc) be-
diktiven Wert für die kardiovaskuläre Mortalität [18]. zieht den absoluten arteriellen Druck auf die absolute
Klinisch führen die mit Zunahme der Gefäßstei- Flussgeschwindigkeit an demselben Gefäßabschnitt,
figkeit auftretenden hämodynamischen Verände- ohne jedoch das Phänomen der Pulswellenreflexion zu
rungen zu 1. einer Erhöhung des Schlaganfallrisikos berücksichtigen.
durch Anstieg des Pulsdrucks, 2. einer Zunahme der Wegen ihres nichtinvasiven Charakters sowie der
kardialen Nachlast mit vermehrtem myokardialen Sau- einfachen Handhabung haben sich die Bestimmung
erstoffverbrauch und linksventrikulärer Hypertrophie von Pulswellengeschwindigkeit und Augmentationsin-
und 3. einer Abnahme der koronaren Perfusion infolge dex als Gefäßsteifigkeitsparameter durchgesetzt. In
des niedrigeren diastolischen Blutdrucks. Diese hämo- den meisten klinischen Studien, in denen der Zusam-
dynamischen Veränderungen tragen zur Steigerung menhang zwischen kardiovaskulärer Mortalität und
der kardiovaskulären Morbidität und Mortalität bei. Gefäßsteifigkeit untersucht wurde, kamen diese bei-
Herz 32 · 2007 · Nr. 5 © Urban & Vogel 381Nürnberger J, et al. Arterielle Compliance und subklinische Atherosklerose
Aortale Druckkurve welle und Pulstransitzeit als Zeit, die zwischen beiden
Messzeitpunkten liegt.
Systole Diastole Die Pulskurven zur Berechnung der Pulswellenge-
schwindigkeit können transkutan mit Druckaufneh-
140 mern (Tonometer) aufgezeichnet werden; die zwischen
den Gefäßen liegende Strecke wird mit einem Maß-
band auf der Körperoberfläche bestimmt. Die Puls-
Aortaler Blutdruck (mmHg)
transitzeit bezeichnet die Zeitverzögerung zwischen
120 der proximal und distal aufgezeichneten Pulskurve
[20]. Die Pulswellengeschwindigkeit kann anhand von
Pulskurven der A. carotis und A. femoralis (karotid-
femorale Pulswellengeschwindigkeit) sowie anhand
von an Extremitäten aufgezeichneten Pulskurven
100 (karotid-brachiale Pulswellengeschwindigkeit, femo-
rotibiale Pulswellengeschwindigkeit) bestimmt wer-
den. Als Marker der aortalen Gefäßelastizität ist die
aortale (= karotid-femorale) Pulswellengeschwindig-
80 keit von höchster klinischer Relevanz und stellt daher
den „Goldstandard“ zur nichtinvasiven Messung der
Gefäßsteifigkeit dar [11].
0 100 200 300 500 600
Mit zunehmendem Alter kommt es zu einem deut-
400 700 800 900 1000
lichen Anstieg der aortalen Pulswellengeschwindigkeit
Zeit (ms) im Gegensatz zur Pulswellengeschwindigkeit der mus-
Abbildung 2. Blutdruckkonfiguration in der aortalen Aorta. Der erste Druckgipfel kulären Extremitätenarterien, die keine Beziehung
(schwarze durchgehende Linie) wird durch den Auswurf des Schlagvolumens er- zum Alterungsprozess besitzen [19]. Typischerweise
zeugt. Nach Reflexion dieser Druckwelle in der Peripherie erscheint die reflek- liegt die aortale Pulswellengeschwindigkeit bei einem
tierte Pulswelle als zweiter Gipfel in der aortalen Blutdruckkurve (rechte gestri- jungen Menschen mit elastischen Gefäßen bei 4–8 m/s;
chelte Linie). Der tatsächlich messbare Blutdruck in der Aorta ergibt sich aus der beim älteren Menschen mit eingetretenem Verlust der
Summation beider Druckwellen (grüne Linie). Die Zunahme der arteriellen Gefäß- Gefäßsteifigkeit liegt die aortale Pulswellengeschwin-
steifigkeit führt zu einer Erhöhung der Pulswellengeschwindigkeit und konseku- digkeit zwischen 10 und 14 m/s. Die Pulswellenge-
tiv zu einem früheren Einfall (dunkelroter Pfeil) der reflektierten Pulswelle (linke
schwindigkeit als hämodynamische Größe wird beein-
gestrichelte Linie) in die Aorta (da die Pulswelle schneller über den Gefäßbaum
flusst von Blutdruck und Herzfrequenz [20], und der
läuft). Daraus resultiert eine Erhöhung (Augmentation) des systolischen aortalen
Blutdrucks (rote Kurve). Einfluss dieser Größen sollte bei der Analyse daher be-
rücksichtigt werden. Neuere automatisierte Verfahren
Figure 2. Aortic pressure configuration. The first pressure peak (black solid line) is
generated by the cardiac outflow. The reflected pressure wave appears in the aortic
berechnen zuverlässig die Pulswellengeschwindigkeit
pressure configuration as second pressure peak (right dotted line) where it ampli- anhand oszillometrisch aufgezeichneter Pulskurven
fies the aortic pressure (green line). Arterial stiffening leads to an increase in pulse und der daran berechneten Zeitdifferenz zwischen den
wave velocity resulting in an earlier return (deep red arrow) of the reflected pulse beiden Pulswellen (antegrad und retrograd) [21].
wave (left dotted line) and an amplification of the aortic blood pressure (red line).
Augmentationsindex
den Parameter zum Einsatz. Daher haben wir uns im In jüngster Zeit gewinnt die Pulswellenanalyse als
Folgenden auf deren Darstellung beschränkt. nichtinvasive, gut reproduzierbare Methode in klini-
schen Studien, in denen die Elastizität des arteriellen
Gefäßbaums untersucht wird, zunehmend an Bedeu-
Pulswellengeschwindigkeit tung (detaillierte Beschreibung in [14]). Dabei bedient
Am weitesten verbreitet ist die Messung der Pulswel- sich die Pulswellenanalyse des Phänomens der Puls-
lengeschwindigkeit als klassische nichtinvasive, ein- wellenreflexion: Die antegrad laufende Pulswelle wird
fache und gut reproduzierbare Methode. Anfang des an allen Abgängen des arteriellen Gefäßbaums reflek-
letzten Jahrhunderts beschrieben Bramwell & Hill die tiert und erscheint als zweiter Gipfel in der aortalen
Pulswellengeschwindigkeit (PWV) mathematisch [12]: Blutdruckkonfiguration (Abbildung 2). Das Ausmaß
PWV2 = ∆P V/∆V ρ, der Druckerhöhung durch die Pulswelle hängt in kri-
mit ∆P und ∆V als Druck- und Volumenänderung, V tischem Maße davon ab, zu welchem Zeitpunkt des
als Ausgangsvolumen und ρ als Blutviskosität. Die Herzzyklus die reflektierte Pulswelle die Aorta er-
Pulswellengeschwindigkeit (m/s) wird berechnet als reicht. Je früher die reflektierte Pulswelle einfällt, desto
Verhältnis zwischen zurückgelegter Distanz der Puls- höher ist der sich aus der Summation beider Druckgip-
382 Herz 32 · 2007 · Nr. 5 © Urban & VogelNürnberger J, et al. Arterielle Compliance und subklinische Atherosklerose
fel (antegrade und retrograde Pulswelle) ergebende 125
Druck. Die Erhöhung des aortalen Blutdrucks durch
die reflektierte Pulswelle wird Augmentation genannt.
100
Die Augmentation bezogen auf den aortalen Pulsdruck
wird als Augmentationsindex bezeichnet und quantifi-
ziert die aortale Blutdruckamplifikation durch die re- 75
Augmentationsindex (%)
flektierte Pulswelle. Als komplexe physiologische Grö-
ße unterliegt der Augmentationsindex einer Vielzahl
50
von anthropometrischen und hämodynamischen Ein-
flussgrößen, wie Alter, Körpergröße, Blutdruck, Herz-
frequenz und Geschlecht. 25
Die Analyse der Pulswellenkontur erfolgt übli-
cherweise anhand von Pulswellen, die tonometrisch an
A. radialis oder A. carotis abgeleitet werden. Mittels 0
einer Transferfunktion lässt sich computergestützt die
aortale Blutdruckkonfiguration ermitteln, anhand de- −25
ren die Augmentation abgeleitet und der Augmentati-
onsindex berechnet werden können. Auch hier erlaubt
die automatisierte Auswertung von oszillometrisch ab- −50
0 2 4 6 8 10
geleiteten Pulskurven eine reproduzierbare und unter-
sucherunabhängige Berechnung des Augmentations- Herz-Kreislauf-Risiko (%)
index [21]. Abbildung 3. Beziehung zwischen Augmentationsindex und kardiovaskulärem
Risiko (aus [34]). Bei 216 Probanden wurde der Augmentationsindex gemessen
und graphisch gegen das kardiovaskuläre Risiko aufgetragen. Das individuelle
Prognostischer Wert von Gefäßsteifig- kardiovaskuläre Risiko wurde anhand einer Risikostratifizierung berechnet, die in
keitsparametern einer Längsschnittstudie in den Niederlanden erstellt worden war. Die Graphik
Arterielle Gefäßsteifigkeit und kardiovasku- veranschaulicht, dass mit steigendem Herz-Kreislauf-Risiko auch der Augmen-
läre Risikofaktoren: Querschnittsstudien tationsindex steigt (p < 0,0001, einfache Regressionsanalyse nach Pearson,
r = 0,49).
Eine Vielzahl von Querschnittsstudien belegt die enge
Assoziation zwischen Parametern der arteriellen Ge- Figure 3. Association between augmentation index and cardiovascular risk. In 216
subjects augmentation index was measured and cardiovascular risk was calcu-
fäßfunktion und bekannten Determinanten des
lated based on a risk score obtained in a longitudinal study performed in the
Herz-Kreislauf-Risikos wie Hypertonie [10, 22], Über-
Netherlands. There was a highly significant positive association between aug-
gewicht [23], Rauchen [24, 25], Hypercholesterinämie mentation index and cardiovascular risk (p < 0.0001, r = 0.49).
[26], verminderter Glucosetoleranz [27], metabo-
lischem Syndrom [28, 29], Diabetes mellitus [30, 31],
Hyperhomocysteinämie [32] und erhöhtem C-reak- (Tabelle 2). Dabei hat die Pulswellengeschwindigkeit
tiven Protein [33]. In einer eigenen Arbeit konnten wir einen unabhängigen prädiktiven Wert für Gesamt-
nachweisen, dass der Augmentationsindex tatsächlich mortalität, kardiovaskuläre Mortalität, tödliche und
eng mit dem berechneten Herz-Kreislauf-Risiko kor- nichttödliche koronare Ereignisse sowie tödliche
reliert (Abbildung 3) [34]. Diese Ergebnisse zeigen, Schlaganfälle bei Patienten mit arterieller Hypertonie
dass die Parameter der arteriellen Gefäßsteifigkeit tat- [35–37], terminaler Niereninsuffizienz [38, 39] und
sächlich in enger Beziehung zu kardiovaskulären Risi- Diabetes mellitus [39, 40]. Ähnliche Ergebnisse für die
kofaktoren stehen. Da diese Untersuchungen jedoch kardiovaskuläre Mortalität erbrachten Studien bei
nur Querschnittsstudien waren, in denen die Patienten älteren Menschen [41, 42] und in der normalen Bevöl-
nicht weiter beobachtet wurden, erlauben sie keine kerung [43].
Rückschlüsse über den prädiktiven Wert von Pulswel- In vergleichbarer Weise besitzt auch der Augmen-
lengeschwindigkeit und Augmentationsindex. tationsindex einen hohen prädiktiven Wert für die Ge-
samtsterblichkeit bei Patienten mit Niereninsuffizienz
[44] sowie für die kardiovaskuläre Mortalität bei hyper-
Prädiktiver Wert von Gefäßsteifigkeits- tensiven [45] und bei Patienten, die eine koronare Inter-
parametern in longitudinalen Studien vention erhielten [46]. In der allgemeinen Bevölkerung
In einer Vielzahl von Studien konnte gezeigt werden, wurde der prädiktive Wert des Augmentationsindex
dass Parameter der arteriellen Gefäßsteifigkeit einen bisher jedoch nicht untersucht. Beim Pulsdruck wurde
hohen prädiktiven Wert für das Auftreten verschie- der prädiktive Wert für die Gesamtsterblichkeit bei Pa-
dener klinischer Endpunkte (kardiovaskuläre Morta- tienten mit Niereninsuffizienz [19] sowie für die kardio-
lität, Gesamtmortalität, Schlaganfall etc.) besitzen vaskuläre Mortalität bei hypertensiven Patienten [45]
Herz 32 · 2007 · Nr. 5 © Urban & Vogel 383Nürnberger J, et al. Arterielle Compliance und subklinische Atherosklerose
Tabelle 2. Prädikti-
ver Wert von Gefäß- Marker Ereignis Beobachtungs- Bevölkerungsgruppe Autoren (Jahr, Land)
steifigkeitsparame- zeitraum (Jahre) (Anzahl) [Referenz]
tern in Längsschnitt-
studien (modifiziert PWV Kardiovaskuläre Mortalität 6 TNI (241) Blacher et al. (1999,
nach [11]). Aix: Aug- Frankreich) [38]
mentationsindex; Kardiovaskuläre Mortalität 9,3 Hypertonie (1 980) Laurent et al. (2001,
KHK: koronare Herz- Frankreich) [35]
krankheit; PWV: aor- Kardiovaskuläre Mortalität 2,5 Ältere Bevölkerung Meaume et al. (2001,
tale Pulswellenge- (> 70 Jahre; 141) Frankreich) [47]
schwindigkeit; RGT: Kardiovaskuläre Mortalität 5,2 TNI (265) Shoji et al. (2001, Japan) [39]
reduzierte Glucose- KHK-Ereignisse 5,7 Hypertonie (1 045) Boutouyrie et al. (2002,
toleranz; TNI: termi- Frankreich) [36]
nale Niereninsuffi-
Gesamtmortalität 10,7 RGT (571) Cruickshank et al. (2002,
zienz.
England) [40]
Table 2. Predictive Tödliche Schlaganfälle 7,9 Hypertonie (1 715) Laurent et al. (2003,
value of stiffness Frankreich) [37]
markers in longitu-
Kardiovaskuläre Mortalität 4,6 Ältere Bevölkerung (2 488) Sutton-Tyrrell et al. (2005,
dinal studies (modi-
+ Ereignisse USA) [41]
fied from [11]). Aix:
augmentation in- Kardiovaskuläre Mortalität 10 Allgemeine Bevölkerung (492) Shokawa et al. (2005, Japan)
[50]
dex; KHK: coronary
heart disease; PWV: Kardiovaskuläre Mortalität 9,4 Allgemeine Bevölkerung (1 678) Willum-Hansen et al. (2006,
aortic pulse wave Dänemark) [43]
velocity; RGT: re- Kardiovaskuläre Mortalität 4,1 Ältere Bevölkerung (2 835) Mattace-Raso et al. (2006,
duced glucose toler- Niederlande) [42]
ance; TNI: end-stage Aix Gesamtmortalität + 4,3 TNI (180) London et al. (2001,
renal disease. kardiovaskuläre Mortalität Frankreich) [44]
Schwere kardiovaskuläre 2 Koronare Intervention (262) Weber et al. (2005, Österreich)
Ereignisse [46]
Kardiovaskuläre Ereignisse 3,4 Hypertonie (2 073) Williams et al. (2006, England)
[45]
Pulsdruck Gesamtsterblichkeit 4,3 TNI (180) Safar et al. (2002, Frankreich)
[51]
Kardiovaskuläre Ereignisse 3,4 Hypertonie (2 073) Williams et al. (2006, England)
[45]
nachgewiesen. Zusammenfassend zeigen die genannten des Framingham Risk Score in der multivariaten Ana-
Studien, dass diese nichtinvasiven Parameter der arteri- lyse [36]. In vergleichbarer Weise konnten Laurent et
ellen Gefäßsteifigkeit einen hohen prädiktiven Wert für al. bei einer Kohorte von 1 980 hypertensiven Patienten
zukünftige kardiovaskuläre Ereignisse besitzen. zeigen, dass die aortale Pulswellengeschwindigkeit in
der multivariaten Analyse hochsignifikant mit der Ge-
samtmortalität und der kardiovaskulären Mortalität
Stellenwert der Gefäßsteifigkeitsparameter korreliert war, und zwar unabhängig von vorbestehen-
im Vergleich zu klassischen kardiovaskulären den Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Alter und Diabe-
Risikofaktoren tes [35].
In verschiedenen Studien konnte gezeigt werden, dass Meaume et al. berechneten die Odds-Ratios ver-
nichtinvasive Gefäßsteifigkeitsparameter in der Prä- schiedener Risikofaktoren für die kardiovaskuläre
diktion kardiovaskulärer Ereignisse klassischen Risi- Mortalität bei Patienten > 70 Jahre und fanden, dass im
kofaktoren oder Risikoscores überlegen sind. Bei- direkten Vergleich lediglich die positive Anamnese für
spielsweise untersuchten Boutouyrie et al. bei 1 045 koronare Herzkrankheit einen höheren prädiktiven
hypertensiven Patienten den prädiktiven Wert der Wert als die Pulswellengeschwindigkeit besaß, nicht
Pulswellengeschwindigkeit für das Auftreten koro- jedoch klassische Risikofaktoren wie Blutdruck oder
narer Ereignisse. Dabei war das Auftreten eines koro- Alter [47]. Vergleichbare Ergebnisse erbrachte die Stu-
naren Ereignisses hochsignifikant mit der Zunahme die von Weber et al., in der der prädiktive Wert des
der Pulswellengeschwindigkeit assoziiert, auch nach Augmentationsindex klassischen Risikofaktoren in der
Berücksichtigung der klassischen Risikofaktoren sowie multivariaten Analyse überlegen war [46].
384 Herz 32 · 2007 · Nr. 5 © Urban & VogelNürnberger J, et al. Arterielle Compliance und subklinische Atherosklerose
Gefäßsteifigkeitsparameter haben vermutlich führt derzeit zur Aufwertung von ACE-Hemmern/
nicht nur einen höheren prädiktiven Wert als einzelne AT1-Antagonisten sowie Calciumantagonisten in den
oder kombinierte klassische Risikofaktoren, sie kön- Therapieempfehlungen zur arteriellen Hypertonie.
nen darüber hinaus die Power von Modellen zur Risi- Angesichts der immensen Bedeutung für die kar-
kostratifizierung erhöhen. So konnten Mattace-Raso diovaskuläre Funktion könnte die Verbesserung der
et al. zeigen, dass die Hinzunahme der Pulswellenge- Gefäßsteifigkeit ein wichtiges therapeutisches Ziel dar-
schwindigkeit die prädiktive Potenz einer Risikostrati- stellen. Tatsächlich konnte in einer prospektiven Stu-
fizierung signifikant erhöhte [42]. Zusammenfassend die an Dialysepatienten gezeigt werden, dass Patienten,
besitzen Gefäßsteifigkeitsparameter einen hohen prä- bei denen eine antihypertensive Therapie zur Senkung
diktiven Wert, der klassischen kardiovaskulären Risi- der Pulswellengeschwindigkeit führte, eine geringere
kofaktoren überlegen zu sein scheint. Die Berücksich- kardiovaskuläre Mortalität aufwiesen als Patienten,
tigung von Gefäßsteifigkeitsparametern könnte die bei denen es unter antihypertensiver Therapie zu einem
kardiovaskuläre Risikostratifizierung positiv ergän- Anstieg der Pulswellengeschwindigkeit kam [49]. In
zen. der Tat steht eine Vielzahl von nichtmedikamentösen
sowie pharmakologischen Maßnahmen zur Verfügung,
um die arterielle Gefäßfunktion zu optimieren [6]. Zu-
Klinischer Einsatz von Gefäßsteifigkeits- künftige Studien werden zeigen, ob die Verbesserung
parametern der Gefäßfunktion ein eigenständiges therapeutisches
Durch ihre enge Assoziation mit dem kardiovasku- Ziel darstellen könnte.
lären Risiko halten Methoden zur Untersuchung der Nachdem die Messung der Gefäßfunktion inzwi-
arteriellen Gefäßfunktion zunehmend Einzug in kli- schen häufig in klinischen Studien eingesetzt wird, wird
nische Studien, in denen die kardiovaskuläre Mortali- derzeit die Wertigkeit diese Methoden für die tägliche
tät untersucht wird. Dabei zeigen diese Parameter nicht Praxis evaluiert. Dabei könnte beispielsweise die Iden-
nur einen hohen prädiktiven Wert, sondern erlauben tifizierung von kardiovaskulären Hochrisikopatienten
ebenfalls Einsicht in pathophysiologische Zusammen- ein wichtiges Einsatzgebiet darstellen. Die Entwick-
hänge. So konnte beispielsweise mit der gleichzeitigen lung neuer untersucherunabhängiger Messgeräte mit
Messung von Pulswellengeschwindigkeit und Aug- schneller und einfacher Bestimmung von Pulswellen-
mentationsindex im Rahmen der ASCOT-Studie er- geschwindigkeit und Augmentationsindex kann hier
klärt werden [48], warum die Mortalität unter der einen wichtigen Beitrag leisten [21].
Kombination von ACE-Hemmer/Calciumantagonist
im Vergleich zur Therapie mit β-Blocker/Diuretikum
signifikant geringer war [45]: In der ASCOT-Studie Interessenkonflikt: Es besteht kein Interessenkonflikt. Die Auto-
ren versichern, dass sie keine finanziellen oder persönlichen
wurde bei 19 257 hypertensiven Patienten die Kombi-
Beziehungen zu Dritten haben, deren Interessen das Manuskript
nation von ACE-Hemmer und Calciumantagonist im positiv oder negativ beeinflusst haben könnten.
Vergleich zur Therapie mit β-Blocker und Diuretikum
im Hinblick auf verschiedene klinische Endpunkte un-
tersucht [48]. Die Studie wurde vorzeitig nach 5,5 Jah-
ren abgebrochen, da in der Behandlungsgruppe mit
Calciumantagonist und ACE-Hemmer signifikant we- Literatur
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Kombination Amlodipin/Perindopril den aortalen sy- tients. Blood Press 1995;4:48–54.
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kant stärker senkte als die Kombination aus Atenolol Circulation 1989;80:1652–9.
und Bendroflumethiazid [45]. Dieser unterschiedliche 6. Opazo Saez AM, Mitchell A, Philipp T, et al. Arterial stiffness:
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