Messfehler kennen

Fehler beim Blutdruckmessen können sowohl die Gesundheit der Patienten als auch die Wirtschaftlichkeit der Therapie gefährden. Abhängig von der Messmethode (oszillo­metrisch oder auskultatorisch), dem Ort (Oberarm, Hand­gelenk) und der Art der Messung (einfach, wiederholt, 24-Stunden-Messung) sowie den Durchführenden der Messung sind mindestens 25 typische Limitationen und Fehlerquellen bekannt [3], deren Einfluss möglichst gering gehalten werden sollte. Einige Fachgesellschaften empfehlen auch für Fachpersonal vor der Durchführung von Blutdruckmessungen Schulungen [4], da von den gemessenen Werten die Risikobewertung und die Anpassung der antihypertensiven Therapie abhängig gemacht werden. Für die Messung in der Arztpraxis oder Apotheke empfehlen aktuelle Leitlinien inzwischen sowohl validierte auskultatorische oder (halb)automatische oszillometrische Geräte [5], wobei nicht jedem Verwender von oszillometrischen Geräten bekannt sein dürfte, dass die Validierungsprotokolle mehr als 10 mmHg Abweichung bei bis zu 15% der Messungen zulassen [6]. Solche Abweichungen erklären sich aus der grundsätzlichen Unterschiedlichkeit der beiden Methoden: Während die akustische Methode Töne als Messparameter nutzt, errechnet die oszillometrische Methode abgeleitete Werte aus dem Verlauf einer Vibrationskurve (s. u.). Bei bestimmten Patientengruppen, unter anderem mit Arrhythmien, isolierter systolischer Hypertonie oder aus­geprägter Arteriosklerose, sind Abweichungen besonders häufig [7, 8] und können die Aussagekraft von OZ-Messungen limitieren.

Grundlagen: Methoden der Blutdruckmessung

„Puls tasten“: Palpationsmethode nach Riva-Rocci
Die heute auf dem Markt befindlichen Blutdruckmessgeräte haben eine gemeinsame Grundlage, die erstmals im Jahre 1896 vom italienischen Kinderarzt Scipione Riva-Rocci beschrieben wurde, aber wahrscheinlich noch älter ist, nämlich die Verwendung einer aufblasbaren Manschette, mit der eine Arterie im Arm (oder Oberschenkel) so lange immer stärker abgedrückt wird, bis kein Blut mehr fließt [9]. Historisch betrachtet erhöhte man zunächst den Druck so lange, bis kein Puls am Handgelenk mehr tastbar war (Kompressionsphasenmessung). Später wurde der Ablauf umgekehrt, indem man mit einem hohen Manschettendruck begann und ihn (wie heute noch meist üblich) langsam verringerte, bis ein Puls wieder tastbar wurde (Deflationsphasenmessung). Auf beide Weisen konnte so aus der Höhe der Quecksilbersäule eines an die Manschette angeschlossenen Sphygmomanometers (von Riva-Rocci so bezeichnet, aus griech. sphygmos: Puls) erstmals indirekt (das heißt nichtinvasiv, „unblutig“) der Blutdruck abgeleitet werden, allerdings zunächst nur der systolische. Bis heute werden als Abkürzung für Blutdruckmessungen die Initialen von Riva-Rocci (RR) verwendet, obwohl er im Prinzip lediglich der Erfinder der Druckmanschette war.

„Stethoskop-Messung“: Auskultatorische Methode
Der russische Militärarzt Nikolai Sergejewitsch Korotkoff veröffentlichte im April 1905 eine Methode, durch „Auskultieren“ (Abhören mit einem Stethoskop) der Arteria brachialis während der Deflationsphase den Blutdruck zu messen [10] (s. Kasten „Blutdruckmessung nach Korotkoff“ und Abb. 1). Hierbei werden durch turbulente Strömungen Töne hörbar, die später nach ihrem Entdecker benannt wurden. Die Töne werden zum ersten Mal hörbar, wenn das Herz in der Systole erstmalig den Manschettendruck über dem Gefäß überwinden kann und das Blut wieder durch das Gefäß zu fließen beginnt (Systole). Die Töne verschwinden wieder, wenn der Innendruck gleich dem Außendruck ist (Diastole), Ausnahme sind sogenannte auskultatorische Lücken [11].

An der auskultatorischen Blutdruckmessung wird kritisiert, dass sie (zumindest früher) das umwelt- und gesundheitsschädliche Quecksilber verwendet, ihre Genauigkeit vom Gehör des Untersuchers abhängt und es messmethodisch bedingte Fehler geben kann, wie etwa durch falsches Platzieren des Stethoskops, eine Ziffernpräferenz für gerade Zahlen (Rundungsfehler) oder Probleme beim korrekten Erkennen der Korotkoff-Töne [3, 13 – 15].

Trotzdem galt sie über Jahrzehnte hinweg als „Goldstandard“ der indirekten Blutdruckmessung [16], weil in den meisten großen epidemiologischen Hypertoniestudien auf diese Weise der Blutdruck gemessen wurde [17 – 19]. Die abgeleitete Evidenz zu kardiovaskulären Risiken bzw. durch Blutdrucksenkung erreichter Risikoreduktion darf daher streng genommen nur auf Patienten übertragen werden, bei denen der Blutdruck auf die gleiche Weise gemessen wurde, da es aus verschiedenen Studien Hinweise darauf gibt, dass sich auskultatorisch und mit anderen Messmethoden ermittelte Werte nicht bei allen Patienten vergleichen lassen [20, 21].

Trotzdem wird in jüngerer Vergangenheit, zum Teil um die genannten Fehlerrisiken zu reduzieren, aber auch aus Gründen der Bequemlichkeit, immer häufiger mit automatischen Blutdruckmessgeräten gearbeitet, sowohl im Praxisalltag als neuerdings auch in großen klinischen Studien wie SPRINT [22].

„Druckschwankungen umrechnen“: Oszillometrische Methode
Die Grundlagen der oszillometrischen Methode wurden schon vor Korotkoff entdeckt. Bereits im Jahr 1876 hatte der französische Physiologe Étienne-Jules Marey unter dem Titel „Pression et vitesse du sang“ eine Methode veröffentlicht, um während des Druckablassens auftretende Druckschwankungen in den gestauten Arterien oszillometrisch zu messen [19]. Damit ließ sich zunächst jedoch nur ein „mittlerer arterieller Blutdruck“ ableiten – also keine systolischen oder diastolischen Werte. Dieser Wert entsprach außerdem nicht dem, was man heute als „mittleren arteriellen Blutdruck“ bezeichnet (= Quotient aus dem Flächenintegral unter der nach Korotkoff gemessenen Blutdruckkurve und der Pulsdauer) und es ist unklar, wie nah diese beiden Werte bei­einanderliegen [19]. Ein „mittlerer arterieller Blutdruck“ gilt generell nur als bedingt aussagekräftig, als entscheidende Risikofaktoren gelten unbestritten der systolische und diastolische Blutdruck (SBP bzw. DBP) [4]. Diese beiden Werte können mit oszillometrischen Messungen methodisch bedingt bis heute nicht getrennt ermittelt werden. Abb. 1 zeigt, dass die gemessenen Schwingungen nicht dem ertasteten Puls (Palpationsmethode) entsprechen, sondern bereits vor dem Einsetzen der Korotkoff-Töne (= systolischer Blutdruck) beginnen und auch nach deren Verschwinden (= diastolischer Blutdruck) noch zu messen sind. Damit lassen sich die Lage von systolischem und diastolischem Blutdruck aus OZ-Messungen lediglich mathematisch mit von den Herstellerfirmen streng geheim gehaltenen Rechenalgorithmen aus der Kurvenform (u. a. Kurvenmaximum und Wendepunkte) einer OZ-Messung ableiten bzw. errechnen [4, 17]. Einige Autoren sprechen daher von oszillometrischen Geräten als Blackbox für den Untersuchenden [23]. Grundlage der Umrechnungsalgorithmen sind große Beobachtungsstudien, in denen Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen Eigenschaften der diesem Messwert ermittelten Kurvenverläufe der oszillometrischen Kurven und den nach Korotkoff bestimmbaren systolischen und diastolischen Blutdruckwerten gefunden wurden. Die Algorithmen unterscheiden sich jedoch von Hersteller zu Hersteller und zum Teil sogar von Gerät zu Gerät, weshalb sich oszillometrisch ermittelte Blutdruckwerte nicht in jedem Fall vergleichen lassen [24]. Bekannt ist auch, dass die Methode bei Patienten mit ab­weichenden Pulskurvenformen unzuverlässig ist: bei Schwangeren [13], Kindern [25], älteren Patienten (> 65 Jahre) [26], Diabetikern [13], Vorliegen von Arteriosklerose [7, 27], Morbus Parkinson [28], isolierter systolischer Hypertonie [29, 30] sowie Herzrhythmusstörungen [25, 29]. In diesen Fällen ist die oszillometrische Methode ungeeignet oder muss zumindest im Einzelfall auf Entsprechung gegenüber der auskultatorischen getestet werden [23]. Vermutlich ließen sich auch für diese Patientengruppen spezielle Algorithmen entwickeln [31], dagegen spricht jedoch die allgemeine Akzeptanz als Universalgeräte.

Denn seit in den 1970er-Jahren automatische elektronische Blutdruckmessgeräte, basierend auf der oszillometrischen Messmethode, entwickelt wurden, deren Handhabung einfach ist, die mechanisch weniger anfällig sind und deren Herstellung deutlich preiswerter ist, war die Verbreitung der OZ-Methode trotz ihrer Einschränkungen nicht zu stoppen [32].

Weitere Messmethoden
Es existieren weitere Messmethoden, die zum Beispiel auf Infrarotmessungen oder auf Doppleruntersuchungen mit Photosensoren basieren [33], die bei schwieriger zu messenden Gruppen wie kachektischen Patienten, Kindern oder Schwangeren genutzt werden. In jüngerer Vergangenheit wird intensiv an sogenannten Wearables geforscht, also nichtinvasiven Blutdruckmessmethoden, die zum Teil ohne Manschette auskommen und mit Smartphones verbunden werden können [34]. Trotz vielversprechender Ansätze gibt es jedoch noch kaum validierte Geräte, sodass von ihrem Einsatz außerhalb von Forschung und Entwicklung noch abgeraten werden sollte [35].

Besonderheiten auskultatorischer Blutdruckmessungen

Da die Korotkoff’schen Geräusche nur in einer ausreichend großen Arterie (Resonanzraum!) aussagekräftig sind, erfolgt die auskultatorische Blutdruckmessung am Oberarm. Sie ist für Geübte relativ problemlos. Voraussetzungen sind jedoch:

• eine geeignete Manschette,
• ein geeichtes Manometer,
• ein gutes Stethoskop, das auf die Arteria brachialis gelegt wird sowie
• eine Druckablassgeschwindigkeit von 2 bis 3 mmHg/s [36].

Für die Selbstmessung durch den Patienten ist die auskultatorische Methode in der Regel weniger gut geeignet, da das Erkennen der Korotkoff‘schen Töne erst mithilfe eines Trainings mit Doppelstethoskop erlernt werden muss, die auskultatorische Lücke (s. u.) problematisch sein kann und die Handhabung für Laien anspruchsvoll ist.

Es gab halb- und vollautomatische Auskultationsgeräte mit einem in die Manschette fest integrierten Mikrofon [9, 37]. Dieses war, wie auch bei manuellen Messungen, exakt auf der Arteria brachialis (am Innenarm, unter dem Bizeps) zu platzieren und musste dort nach dem Festziehen der Manschette auch sicher verbleiben. Eine ungenaue Lage des Mikrofons hätte den gemessenen diastolischen Wert erhöht. Den gleichen Effekt haben auch Schalldämpfungen, z. B. durch ödematöses Hautgewebe oder Stoff, wohingegen eine zu hohe Druckablassgeschwindigkeit den ermittelten diastolischen Druck erniedrigen kann. Zudem können bei ungenauer Lage des Mikrofons die Geräusche zwischen dem systolischen und diastolischen Druck vorübergehend verschwinden (auskultatorische Lücke, s. Abb. 1). Deshalb ist es stets wichtig, die Plausibilität der Messergebnisse kritisch zu hinterfragen und sich nicht auf Einfachmessungen zu verlassen.

Eine weitere bekannte Unsicherheit der Methode besteht bei manueller Durchführung im „menschlichen Ablesen“ der Messwerte, bei dem der Untersucher aufgrund seiner subjektiven Erwartung einen Wert falsch wahrnehmen kann (engl. digit preference) bzw. Fehler durch Rundungen entstehen können (vorzugsweise auf Werte mit abschließender 0) [9]. Um das Problem der auskultatorischen Lücke zu beseitigen, wurden auskultatorische Geräte konstruiert, mit denen die Pulsgeräusche vom Beginn der Systole bis zum Ende der Diastole mithilfe eines visuellen Signals verfolgt werden können (visuelle Auskultationsmethode) [38]. Mit der Entwicklung von oszillometrischen Geräten, die preiswerter, weniger mechanisch anfällig und leichter zu handhaben waren, ging die Nachfrage nach automatischen auskultatorischen Geräten so sehr zurück, dass ihre Produktion inzwischen (leider) eingestellt wurde.

Allerdings gibt es inzwischen Geräte auf dem Markt, die „dual“ automatisch messen, nämlich parallel oszillometrische und auskultatorische Messungen durchführen (unter anderem von den Herstellern Hartmann und Uebe), für die erste Vergleichsstudien bei Arrhythmiepatienten vorliegen und die eine gute Alternative zu reinen oszillometrischen Automatik­geräten sein können [39].

Besonderheiten (automatisierter) oszillometrischer Blutdruckmessungen

Die OZ-Methode ist prinzipiell an jeder pulsierenden Arterie anwendbar. Sie beruht auf den oszillometrischen Druckschwankungen zwischen Systole und Diastole, die durch Bewegungen und Muskelkontraktionen nicht gestört werden dürfen [21, 40].

Daher kann eine solche Blutdruckmessung ungeeignet sein für Patienten mit Parkinson, hyperkinetischem Syndrom, Alterstremor, erhöhtem Muskeltonus (z. B. bei Epilepsie-Anfall), ausgeprägter Arrhythmie oder häufig einsetzenden Herzschrittmachern (Tab. 1). Auch eine veränderte Blut­zirkulation, wie sie während einer Schwangerschaft, einer Therapie mit Vasodilatatoren oder bei Herzinsuffizienz vorkommt, kann die Messung verfälschen [41]. Störquellen können auch unregelmäßige Atmung, Sprechen, Husten oder häufiges Schlucken während der Messung sein [40]. Auch eine geringere Gefäßflexibilität, die bei Patienten mit Arteriosklerose oder Diabetes typisch ist, beeinträchtigt die Messgenauigkeit von OZ-Geräten [7], denn die Pulswellen breiten sich in den geschädigten Arterien anders aus als bei Durchschnitts-Hypertonikern, von denen die Berechnungsalgorithmen abgeleitet wurden. Da die Wellenform der oszillo­metrischen Messung einen Einfluss auf die Zuverlässigkeit der Messung hat [42], können z. B. für Patienten mit isolierter systolischer Hypertonie die Werte für Systole und Diastole mit den üblichen Algorithmen nur unzureichend berechnet werden.

Der Einsatz von oszillometrischen Handgelenkgeräten findet eine immer breitere Anwendung, was in erster Linie auf ihren Anwendungskomfort zurückzuführen ist. Dieser wird jedoch oft mit einer Einbuße an Messgenauigkeit erkauft [43, 44]. In vielen Fällen kann dies durch eine falsche Positionierung des Handgelenks erklärbar sein [45]. Grund­sätzlich sollten nur validierte Handgelenkgeräte empfohlen werden [46], bei denen die Limitation der Validierung jedoch beachtet werden muss (s. u.). Fingergeräte sind für Patienten mit ausgeprägter Arteriosklerose oder Diabetes völlig ungeeignet [47].

Limitationen Blutdruckmessgeräte-Validierungen

OZ-Geräte erhalten selbst bei den strengsten Validierungsverfahren auch dann das höchste Gütesiegel, wenn ihre Messwerte gegenüber der auskultatorischen Messung bei bis zu 15% der Patienten um bis zu 10 mmHg und bei bis zu 5% der Patienten sogar über 15 mmHg abweichen (z. B. Association for the Advancement of Medical Instrumentation, AAMI, British Hypertension Society, BHS [48], European Society of Hypertension ESH [29]). Diese Tatsache findet leider viel zu wenig Beachtung [49]. Somit sind die derzeitigen Validierungsstandards mitschuldig, wenn „systematisch ungenau“ gemessen wird [50]. Trotzdem wird auch für die Zukunft für die Erarbeitung eines weltweiten, universellen Standards vorgeschlagen, das Fehlerniveau von weniger als 10 mmHg Abweichung bei lediglich 85% der Messungen als Konsens beizubehalten [51]. Experten stimmen darin überein, dass beide Methoden im Einzelfall (!) sogar erheblich abweichende Ergebnisse liefern können [17, 52]. Aus vergleichenden populationsbasierten Studien zur Messgenauigkeit weiß man etwa, dass auch bei einer geringen Durchschnittsabweichung einzelne Messungen kontinuierlich erheblich (bis zu 25 mmHg) abweichen können [46]. Auch Erfahrungen aus der Notfallmedizin belegen zum Teil extreme Abweichungen von oszillometrischen Messungen in Transportsituationen (in diesem Fall verglichen mit invasiv bestimmten Werten): Messungen bei Notfallpatienten können vor einem Hubschrauberflug aufgrund von Lärm und Vibrationen um –37,3 bis +30 mmHg (systolische Werte) abweichen, während des Fluges sogar noch stärker (−40,6 bis +33,1 mmHg) [53].

Die Betrachtung lediglich von Mittelwerten in Evaluationsstudien sollte daher kritisch bewertet werden, weil nur anhand von Standardabweichungen und Streuungen erkannt werden kann, wie groß Abweichungen im Einzelfall sein können. Es wäre sicher sinnvoll, einzelne Patientengruppen mit unterschiedlichen Erkrankungen getrennt zu betrachten und systematische Störquellen aus der Messumgebung sorgfältiger zu beachten.

Für Patienten mit bestimmten Krankheiten oder Eigenschaften sind oszillometrische Messungen weniger gut oder nicht geeignet (s. Tab.). Bei extremen Werten von Puls, Blutdruck und Alter sowie bei deutlichen Gefäßwandschädigungen infolge von Diabetes oder Arteriosklerose oder um ganz allgemein die patientenindividuelle Eignung für OZ-Messungen bzw. die Vergleichbarkeit zu auskultatorisch ermittelten Werten zu überprüfen, werden Simultanmessungen empfohlen (idealerweise oszillometrische und auskultatorisch in der gleichen Manschette), bei denen die Ergebnisse weniger als ±5 mmHg abweichen dürfen [12, 29]. |