Digitale Blutdruckkontrolle

Bluthochdruck verursacht zunächst meist keine Beschwerden, kann aber auf Dauer zu schweren Schädigungen an lebenswichtigen Organen wie Herz und Blutgefäßen, Gehirn, Nieren und Augen führen. Mögliche Folgen sind z. B. Herzinfarkt, Herzrhythmusstörungen, Herzinsuffizienz, Schlaganfall, Nierenschwäche oder Einbußen des Sehvermögens. Knapp die Hälfte aller Todesfälle in Deutschland lässt sich auf kardiovaskuläre Erkrankungen zurückführen, wobei Hypertonie in den meisten Fällen als einer der wichtigsten Risikofaktoren daran beteiligt ist [1]. Wird ein zu hoher Blutdruck rechtzeitig erkannt und adäquat behandelt, können solche Folgeerkrankungen vermieden oder zumindest hinausgezögert werden. Eine regelmäßige Messung des Blutdrucks ist daher sowohl für die frühzeitige Diagnose einer Hypertonie als auch gegebenenfalls für die Beurteilung des Krankheitsverlaufs von großer Bedeutung. Dabei werden in der Regel zwei Werte ermittelt [2]:

• der systolische Druck (oberer Messwert), der dem Maximaldruck während der Anspannungs- und Auswurfphase der linken Herzkammer entspricht.
• der diastolische Druck (unterer Messwert), der den Minimaldruck während der Entspannungs- und Erweiterungsphase des Herzmuskels widerspiegelt.

In Tabelle 1 ist die Klassifizierung des Blutdrucks gemäß den europäischen Leitlinien dargestellt. Darüber hinaus kann eine Hypertonie auch dann diagnostiziert werden, wenn eine Langzeitbestimmung des Blutdrucks über 24 Stunden folgende Mittelwerte ergibt:

• tagsüber ≥ 135 mmHg (systolischer Blutdruck) und/oder ≥ 85 mmHg (diastolischer Blutdruck) oder
• nachts ≥ 120 mmHg (systolischer Blutdruck) und/oder ≥ 70 mmHg (diastolischer Blutdruck) oder
• über 24 Stunden ≥ 130 mmHg (systolischer Blutdruck) und/oder ≥ 80 mmHg (diastolischer Blutdruck)

Dabei ist das Messgerät so eingestellt, dass es den Blutdruck automatisch in Abständen von 15 bis 30 Minuten bestimmt, wobei eine valide Langzeitmessung mindestens 70% verwertbare Einzelmessungen erfordert [3].

Messgeräte mit Manschette

Auskultatorische Messung
Der Blutdruck wird in der ärztlichen Praxis in der Regel nach der Methode von Riva-Rocci und Korotkow mithilfe einer aufblasbaren Manschette auskultatorisch gemessen. Hierzu wird dem sitzenden Patienten, nach einer Ruhepause von drei bis fünf Minuten, die Manschette um den unbekleideten Oberarm etwa zwei Finger über der Armbeuge angelegt und aufgepumpt bis kein Blut mehr durch die Adern fließt. Dabei sollte sich die Manschette in Herzhöhe befinden. Anschließend wird der Druck langsam abgelassen. Wenn der Arzt mithilfe eines Stethoskops, das er an der Innenseite der Armbeuge anlegt, das erste Strömungs­geräusch (Korotkow-Geräusch) in Form eines Klopfens hört, dann ist der Manschettendruck ebenso hoch wie der systolische Blutdruck, liegt aber noch über dem diastolischen Blutdruck. Dieser Wert kann über ein Manometer bestimmt werden (oberer Messwert). Wenn (nahezu) keine Strömungsgeräusche mehr hörbar sind, entspricht der Manschettendruck dem diastolischen Blutdruck im Gefäß, der dann als unterer Messwert ebenfalls manometrisch bestimmt wird (siehe Abb. 1) [2].

Oszillometrische Messung
Die Patienten können ihren Blutdruck auch selbst zu Hause mithilfe eines automatischen Blutdruckmessgerätes bestimmen, das mit einer Oberarm- oder Handgelenksmanschette ausgestattet ist. Die meisten dieser Geräte nutzen statt der auskultatorischen eine oszillometrische Messmethode. Dabei wird die Manschette, wie oben beschrieben, um den Oberarm bzw. das Handgelenk gelegt und automatisch aufgepumpt. Wird dann der Manschettendruck langsam wieder reduziert, entstehen Druckschwankungen im Blutfluss (Oszillationen), die vom Blutdruck abhängig sind. Diese werden über einen Sensor in der Manschette registriert und mittels Algorithmen in systolische bzw. diastolische Blutdruckwerte umgerechnet [4].

Smartwatches mit integrierter Manschette
Mittlerweile werden auch Smartwatches angeboten, deren Armband aufblasbar ist und somit als Blutdruckmanschette fungieren kann. Über entsprechende Sensoren lässt sich der Blutdruck dann wie bei einem herkömmlichen Messgerät oszillometrisch bestimmen [5]. Die Messergebnisse erscheinen direkt auf dem Display der Uhr bzw. können über eine entsprechende App auf dem Smartphone eingesehen werden. Bei der Blutdruckmessung mit diesen Smartwatches ist es – ebenso wie bei herkömmlichen Messgeräten – wichtig, dass die Manschette in Herzhöhe gehalten wird. Modelle mit integrierter Manschette sind beispielsweise BP Doctor Pro bzw. das Nachfolgemodell BP Doctor Med (YHE), BPW 300 (Medisana), Heartguide (Omron) und Watch D (Huawei). Die Messmethode ermöglicht eine relativ präzise Bestimmung des systolischen und diastolischen Blutdrucks [5, 6]. Die Smartwatch Heartguide der Firma Omron ist sogar klinisch validiert [7] und wurde von der US-amerikanischen Gesundheitsbehörde FDA als medizinisches Gerät zugelassen.

Manschettenfreie Blutdruckmessung

Vor allem bei einer Langzeit-Messung des Blutdrucks können das regelmäßige Pumpgeräusch und der Manschettendruck den betroffenen Patienten stören, was unter Umständen auch die Messergebnisse beeinträchtigt. Mittlerweile werden jedoch manschettenfreie Messsysteme angeboten, die auf verschiedenen Messprinzipien basieren können.

Bestimmung der Puls-Transit-Zeit
Die Puls-Transit-Zeit (PTT) beschreibt die Zeit, die eine Pulswelle benötigt, um die Strecke zwischen zwei Punkten im Blutgefäß zurückzulegen. Hierzu wird die Zeitspanne bestimmt, die vergeht, bis sich die Pulswelle vom linken Ventrikel des Herzens (definiert durch die R-Zacke des EKGs) bis zur Fingerspitze oder zum Handgelenk bewegt hat. Dabei kann die „Ankunft“ der Pulswelle z. B. über einen Fingerclip gemessen werden, der mit einem Photoplethysmographie(PPG)-Sensor ausgestattet ist. Dieser misst mithilfe von Infra­rotlicht die Blutfüllung in den oberflächlichen Haut­venen und Kapillaren und detektiert so die ankommende Pulswelle (siehe Abb. 2). Da die Puls-Transit-Zeit mit dem Blutdruck korreliert, lässt sich mit ihrer Hilfe der Blutdruck über einen Algorithmus bestimmen. Die Puls-Transit-Zeit hängt jedoch noch von weiteren patientenindividuellen Faktoren wie z. B. der Gefäßsteifigkeit ab. Daher ist vor der ersten Messung eine Kalibrierung des Gerätes mithilfe einer herkömmlichen Blutdruckmanschette erforderlich, um möglichst exakte Werte zu erhalten. Diese Kalibrierung muss dann gegebenenfalls in regelmäßigen Abständen wiederholt werden [8, 9].

Pulswellenanalyse
Dieses Messprinzip nutzt ebenfalls die Photoplethysmo­graphie (PPG). Adaptierte optische PPG-Sensoren erfassen die Pulswelle und setzen diese in ein optisches Signal um. Auf Basis des Pulswellenverlaufs lassen sich dann mithilfe eines speziellen Algorithmus die Blutdruckwerte errechnen (siehe Abb. 3). Hier ist – wie bei der Bestimmung über die Puls-Transit-Zeit – vor der Messung eine Kalibrierung mit einem Manschetten-basierten Blutdruckmessgerät erforderlich [10].

Volume-Clamp-Methode nach Peñáz
Auch dieses Verfahren nutzt die Photoplethysmographie, um den Blutfluss im Finger durch Infrarot-Lichtsensoren zu erfassen. Gleichzeitig ist ein pneumatisch gesteuertes Druckpolster um den Finger aufgebaut, das automatisch kontinuierlich so angepasst wird, dass die Blutpulsation „neutralisiert“ wird und der Blutfluss somit konstant bleibt. In diesem Fall entspricht der von außen angelegte Druck dem arteriellen Blutdruck. Daraus kann dann der systolische und diastolische arterielle Blutdruck mittels spezifischer Algorithmen errechnet werden (siehe Abb. 4) [11, 12].

Messgeräte ohne Manschette

Ambulante Langzeit-Blutdruckmessgeräte
Mit dem ambulanten Langzeit-Blutdruckmessgerät Somnotouch™ NIBP lässt sich der systolische und diastolische Blutdruck kontinuierlich über die Puls-Transit-Zeit bestimmen. Neben dem Langzeitblutdruck kann das Gerät auch das Langzeit-Elektrokardiogramm(-EKG), die Sauerstoffsättigung des Blutes, die motorische Aktivität und die Puls­wellengeschwindigkeit als Maß für die Gefäßsteifigkeit ermitteln [13]. Eine Studie an 13 Kindern verglich die Blutdruckmessung mit Somnotouch™ NIBP mit der eines Manschetten-basierten Standardmessgeräts (Omron 907) [14]. Dabei konnte gezeigt werden, dass Somnotouch™ NIBP im Mittel einen höheren systolischen und diastolischen Blutdruck anzeigte als das Referenzgerät (127,48 ± 15,98 mmHg vs. 123,47 ± 14,91 mmHg; p < 0,001 bzw. 68,52 ± 12,36 mmHg vs. 66,88 ± 11,86 mmHg; p < 0,001). Ein p-Wert < 0,001 bedeutet, dass sich die mit beiden Messgeräten bestimmten Blutdruckwerte bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von weniger als 0,1% tatsächlich voneinander unterscheiden, d. h., es wurden statistisch gesehen signifikant unterschiedliche Werte gemessen. Allerdings wurde eine signifikante Korrelation zwischen beiden Methoden sowohl beim systolischen als auch diastolischen Blutdruck festgestellt (Korrelationskoeffizient r = 0,85; p < 0,001 bzw. r = 0,64; p < 0,01). Erkannte also das Standardmessgerät einen stark erhöhten Blutdruck, dann konnte der auch durch Somnotouch™ NIBP dementsprechend detektiert werden. Das Gerät ist gemäß dem internationalen Protokoll der European Society of Hypertension 2010 validiert [15].

Smartwatches
Zunehmend kommen Smartwatches bzw. Fitness-Tracker auf den Markt, die neben ihren anderen Funktionen auch den Blutdruck bestimmen können. Die Blutdruckmessung erfolgt dabei in der Regel ebenfalls über die Analyse der Puls-Transit-Zeit (mit Ausnahme der Blutdruckuhren, in deren Armband eine Messmanschette integriert ist, siehe Abschnitt Messgeräte mit Manschette). Dazu sind auf der Rückseite der Uhr EKG-Elektroden sowie optisch-elektrische Photoplethysmographie-Sensoren inklusive grüner LEDs integriert, mit denen sich der Blutfluss messen lässt. Eine Blutdruckmessung ist auf diese Weise unter anderem bei den Smartwatches Galaxy Watch 3 und 4 sowie Active 2 (Samsung), Vivowatch BP bzw. HC-A04 (Asus) und der Fitness-Uhr SW-450 (Newgen Medicals) möglich [4–6].

Blutdruckarmband
Das Blutdruckarmband von Aktiia arbeitet nach dem Prinzip der Pulswellenanalyse und ermöglicht so kontinuierlich eine manschettenlose optische Überwachung des Blutdrucks [16]. Die Messdaten werden vom Armband auf ein Smartphone übertragen und lassen sich dann über eine entsprechende App anzeigen. In einer Studie mit 86 Probanden konnte gezeigt werden, dass das Armband über einen Monat den systolischen Blutdruck mit einer Genauigkeit von 0,46 ± 7,75 mmHg und den diastolischen Blutdruck mit einer Genauigkeit von 0,39 ± 6,86 mmHg ermittelt im Vergleich zur auskultatorischen Messung mit einem Manschetten-Blutdruckgerät [17]. Die Standardabweichungen, die jeweils für die Differenzbeträge zwischen beiden Messmethoden errechnet wurden, betrugen im Mittel 3,9 mmHg für den systolischen Blutdruck und 3,6 mmHg für den diastolischen Blutdruck. Damit erfüllte die Gesamtgenauigkeit des Aktiia-Armbandes die Validierungskriterien 1 und 2 der Norm ISO 81060-2. Das Aktiia-Armband ist gemäß der Medizinprodukteverordnung (EU) 2017/745 als Medizinprodukt der Klasse IIa mit dem CE-Zeichen gekennzeichnet [16].

Stationäre Blutdruckmonitore
Die Geräte Cnap^® Monitor 500, und Task Force^® Monitor der Firma CNSystems Medizintechnik GmbH aus Österreich arbeiten nach der Volume-Clamp-Methode und wurden für die nichtinvasive Messung und kontinuierliche Überwachung des Blutdrucks und anderer hämodynamischer Parameter entwickelt. Die Werte werden über einen Doppelfinger­sensor alternierend an zwei Fingern im Rhythmus von 30 oder 60 Minuten abgeleitet. Die Monitore kommen in vielen klinischen Bereichen zum Einsatz, z. B. in der Anästhesie, intermediären Pflege, Notfallmedizin und Elektrophysiologie. Finapres^® Nova von der niederländischen Firma Finapres Medical Systems B.V. ist ebenfalls ein hämodynamisches Monitoring-System, das nach der Volume-Clamp-Methode arbeitet [18, 19].

Tabelle 2 gibt einen Überblick zu allen genannten Blutdruckmessmethoden mit Beispielen verschiedener Messgeräte.

Neue Messmethoden in der Entwicklung

Derzeit wird in einem vom Bundesforschungsministerium geförderten Projekt, an dem die Deutsche Hochdruckliga und der Hörgerätehersteller Kind als assoziierte Partner beteiligt sind, ein neues Verfahren zur manschettenlosen Bestimmung des Blutdrucks entwickelt. Die Messung soll dabei kontinuierlich über einen Sensor erfolgen, der in einem Hörgerät oder einem In-Ear-Kopfhörer integriert ist. Das Messprinzip beruht darauf, dass im äußeren Gehörgang die Wandgefäße durch einen kleinen Schlauch, der zum Implantat gehört, komprimiert werden. In Kombination mit einer Pulswellenanalyse kann das Gerät dann die absolute Blutdruckhöhe bestimmen. Die von dem Gerät ermittelten Werte lassen sich über eine App auf dem Smartphone ablesen und archivieren. „Im Vergleich zur Blutdrucküber­wachung mit einer Smartwatch, die den Blutdruck anhand von Pulswellen oder Änderungen der Blutfülle von Hautarealen mehr oder weniger abschätzt und nur relative Blutdruckänderungen misst, handelt es sich bei dem neuen System um eine medizinisch genaue kontinuierliche Messung in Echtzeit mit absoluten Blutdruckwerten“, betonte Dr. Siegfried Eckert im Rahmen des 45. Kongresses der Deutschen Hochdruckliga 2021, der das Projekt seitens der Gesellschaft betreut. Das System soll binnen der nächsten zwei Jahre Produktreife erlangen [20, 21].

Ein weiterer Ansatz zur manschettenlosen Blutdrucküberwachung, der aktuell erforscht wird, basiert auf der Gesichtserkennung per Smartphone [22]. Hierzu wird das Gesicht einer Person mithilfe eines zweiminütigen Videos erfasst. Anschließend können über ein neues Bildgebungsverfahren namens Transdermal Optical Imaging Veränderungen im Blutfluss erkannt werden. Dies ist möglich, weil Umgebungslicht in die äußere Hautschicht eindringt und die digitalen optischen Sensoren im Smartphone somit ein Blutflussmuster erfassen und extrahieren können. Über die bildgebende Software wird dieses Muster dann in Blutdruckwerte umgewandelt. In einer Studie wurde das Verfahren an 1328 gesunden Probanden untersucht und mit einem klassischen Manschetten-Messgerät als Referenz verglichen [23]. Dabei konnten der systolische Blutdruck des Referenzmessgeräts mit einer Genauigkeit von fast 95%, der diastolische Blutdruck und der Puls mit einer Genauigkeit von beinahe 96% vorhergesagt werden. Damit erfüllt die Messung per Gesichtserkennung nach Aussage der Forscher die internationalen Standards für Geräte zur Blutdruckmessung. Ob dieses Verfahren auch zu Hause unter weniger kontrollierten Bedingungen und wechselnden Lichtverhältnissen, bei Menschen mit extrem dunkler oder heller Hautfarbe bzw. bei Patienten mit Bluthochdruck ebenso gut funktioniert, muss noch geklärt werden.

Wie zuverlässig die Messwerte von Blutdruckgeräten mit und ohne Manschette in der Praxis sind, wurde in einer Untersuchung exemplarisch ermittelt [24]. Dabei wurden jeweils der Mittelwert, die Standardabweichung, das Minimum und Maximum sowie der Korrelationskoeffizient des systolischen und diastolischen Blutdrucks bestimmt. Verglichen wurden das oszillometrische Oberarmmessgerät SBM 21 (Sanitas), das oszillometrische Handgelenkmessgerät SC 8100 (Scala), das mittlerweile nicht mehr erhältliche Puls-Blutdruckmessgerät Freescan™ (Maisense) und die Smartwatch HC-A04 (Asus) mit dem auskultatorischen Oberarmessgerät BS 90 (Boso), das als Referenz diente. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. Gemäß dem Fazit des Autors ist die oszillometrische Oberarm-Messung mit Manschette in der Praxis – nach der auskultatorischen Messung – die zweitbeste nicht-invasive Methode mit geringfügigen Abweichungen zum Referenzwert und einer hohen Korrelation. Die oszillometrische Messung am Handgelenk ist wegen des hydrostatischen Drucks und teilweise zu schwachen Messsignals deutlich unzuverlässiger. Die beiden manschettenlosen Geräte zeigten starke Abweichungen vor allem im Hinblick auf die Korrelation. Eine Ursache hierfür ist vermutlich die Tatsache, dass die systolischen und diastolischen Blutdruckwerte nicht direkt gemessen werden, sondern per Algorithmus anhand der Puls-Transit-Zeit errechnet werden müssen.

Diese Ergebnisse sind sicherlich differenziert zu betrachten, zumal zwischen den einzelnen angebotenen Blutdruckmessgeräten bzw. Smartwatches nicht nur Unterschiede hinsichtlich der Messmethodik, sondern auch im Hinblick auf die eingesetzten Algorithmen sowie die Fertigungsqualität bestehen. So liefern validierte und als Medizinprodukte zugelassene Produkte vermutlich meist genauere Messwerte als günstigere, unzertifizierte Geräte [4]. Die Deutsche Hochdruckliga prüft auf Antrag der Gerätehersteller Blutdruckmessgeräte durch unabhängige Institute und verleiht ein Prüfsiegel für deren Messgenauigkeit [25]. Eine Liste der zertifizierten Blutdruckmessgeräte mit Prüfsiegel bietet die Gesellschaft als PDF-Datei. Sie gelangen direkt zu dem Dokument, wenn Sie den Webcode H5EL2 auf DAZ.online unter www.deutsche-apotheker-zeitung.de eingeben. |