Plethysmographie

Physiologische Grundlagen der Methode

Das Volumen eines Organs (z. B. eines Fingers oder einer ganzen Extremität) ist keine statische Größe. Es verändert sich ständig in Abhängigkeit von der Phase des Herzzyklus – Systole und Diastole.

Diese Schwankungen beruhen auf einem fundamentalen Prinzip der Hämodynamik: Die Durchblutung eines Gewebes zu einem beliebigen Zeitpunkt stellt die Differenz dar zwischen der Menge des durch die Arterien zufließenden Blutes und der Menge des über das Venensystem abfließenden Blutes. Da der Zufluss von arterialem Blut pulsierend und ungleichmäßig erfolgt, unterliegt auch das Volumen des untersuchten Körperteils rhythmischen Schwankungen, die vom Gerät registriert werden.

Zeitliche Charakteristika und Verzögerungseffekt

Ein wichtiges Merkmal der Hämodynamik ist, dass Veränderungen der peripheren Durchblutung nicht gleichzeitig mit der Herzaktion erfolgen, sondern mit einer gewissen Verzögerung. Dieses Phänomen wird als Verzögerungszeit bezeichnet.

Betrachten wir ein klassisches Beispiel für die Berechnung der Verzögerung bei den Gefäßen der Hand:

• Die durchschnittliche lineare Blutströmungsgeschwindigkeit in den großen Gefäßen beträgt etwa 0,5 m/s.
• Die Strecke, die das Blut vom Herzen bis zu den Fingern zurücklegen muss, beträgt im Durchschnitt 1 Meter.
• Ausgehend von der Formel für die Zeit ($t = S / v$) beträgt die Verzögerungszeit der peripheren Durchblutung in Bezug auf die Herzarbeit etwa 2 Sekunden.

Analyse des Plethysmogramms

Die grafische Darstellung von Volumenschwankungen wird als Plethysmogramm bezeichnet. In ihrer Form weist die erhaltene Kurve eine erstaunliche Ähnlichkeit mit den Druckveränderungen in der Aorta sowie mit einer typischen Pulswelle (dem Sphygmogramm) auf.

Bei der Auswertung des Plethysmogramms werden vier Hauptbestandteile unterschieden:

1. Anakrote — der ansteigende Teil der Kurve (Anstiegsphase), der einen schnellen Gewebevolumenanstieg infolge des arteriellen Zuflusses widerspiegelt.
2. Katakrote — der absteigende Teil der Kurve (Abstiegsphase), der die Abnahme der Durchblutung anzeigt.
3. Inzisur — eine charakteristische Einkerbung oder Notiz auf dem absteigenden Teil der Kurve.
4. Dikrotische Welle — eine sekundäre, weniger ausgeprägte Welle des Volumtanstiegs, die unmittelbar auf die Inzisur folgt.

Unterschiede zur Sphygmographie und klinische Bedeutung

Obwohl die Kurven des Plethysmogramms und des Sphygmogramms visuell aus denselben Elementen bestehen, gibt es einen grundlegenden physiologischen Unterschied zwischen ihnen.

Registriert man beide Parameter gleichzeitig, stellt man fest, dass analoge Abschnitte der Kurven (z. B. die Anakroten) zu unterschiedlichen Zeitpunkten auftreten. Der Grund dafür liegt in den hämodynamischen Mechanismen:

• Sphygmographie registriert die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Pulswelle (die mechanische Schwingung der Gefäßwand), welche sehr schnell ist.
• Plethysmographie erfasst den tatsächlichen Zustrom der Blutmasse, hängt also von der linearen Fließgeschwindigkeit des Blutes selbst ab, die deutlich langsamer ist.

In der klinischen Praxis macht dieser Unterschied die Plethysmographie zu einem unersetzlichen Instrument. Die Methode ermöglicht es Ärzten, die Volumenstromstärke des Blutes in einem spezifischen Untersuchungsgebiet zuverlässig zu beurteilen und Durchblutungsstörungen der Peripherie zu diagnostizieren.

Kurz gefasst: Antworten auf Fragen zum Thema

Fragen aus Vorlesungen und Prüfungen

Was es zum Thema noch zu wiederholen gibt

• Abhängigkeit der Durchblutung von den Phasen des Herzzyklus (Systole und Diastole)
• Physik der Pulswellenausbreitung im Vergleich zum linearen Blutstrom
• Hämodynamische Ursachen für die Bildung von Inzisur und dikrotischer Welle
• Methoden zur Berechnung der linearen und volumetrischen Flussgeschwindigkeit

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Das Material wurde von Dozenten von WhiteCoat Pro nach dem Lehrplan medizinischer Hochschulen erstellt. Es hat Bildungscharakter.