Physiologie, Kreislauf · Stufe WBJ 2

Die arterielle Druckkurve: Verschlussdruck, Wellenreflexion und Messdynamik

Die Kurve auf dem Monitor ist keine Abbildung des Aortendrucks, sondern das Ergebnis aus Herz, Gefäßwand, reflektierten Wellen und einem Schlauchsystem, das mitschwingt. Wer diese vier Anteile kennt, deutet Zahlen und Formen richtig und fällt nicht auf Artefakte herein.

Aus dem Manuskript des Autors, für das E-Learning überarbeitet und um Simulator, Fall und Übungen ergänzt. Grundlagen: Magder und Mitarbeiter zum kritischen Verschlussdruck, Nichols und O'Rourke zur Wellenreflexion, Gardner 1981 zur Messdynamik (Recherchestand September 2026).
Lernziele
  • Erklären, warum der arterielle Druck in der Diastole nicht gegen null, sondern gegen einen Verschlussdruck fällt, und was das für Windkessel und SVR bedeutet.
  • Wellenreflexion, periphere Amplifikation und den Einfluss von Alter, Gefäßtonus und Medikamenten beschreiben.
  • Über- und Unterdämpfung des Messsystems erkennen, den Fast-Flush-Test durchführen und die Folgen für Systole, Diastole und Mitteldruck benennen.

Zu dieser Lerneinheit

  1. Drei Lektionen mit Dämpfungssimulator und Amplifikationsrechner, ein Fall in vier Schritten, Aufgabenblock, Abschlussquiz und Nachschlagen.
  2. Vierzehn Abbildungen des Autors und zwei eigene Schemata.
  3. Verwandt: Bauplan des Kreislaufs, Hypotonie und prädiktives Monitoring, Hämodynamisches Monitoring.

Lektion 1

Das hämodynamische Paradoxon: Der Fluss stoppt nicht bei null

Die klassische Physiologie rechnet mit dem Gefälle MAD − ZVD und nimmt an, der arterielle Druck fiele in einer unendlich langen Diastole exponentiell auf das venöse Niveau. Messungen widersprechen dem: Bei induziertem Kreislaufstillstand (etwa bei Defibrillatortests) bleibt nach 30 Sekunden ein arterieller Druck von etwa 24 bis 27 mmHg bestehen, und am schlagenden Herzen liegt die berechnete Asymptote des diastolischen Abfalls bei 45 bis 75 mmHg. Dieser Druck ist der kritische Verschlussdruck (critical closing pressure, CCP): Arteriolen verhalten sich wie ein Starling-Widerstand, ein „Gefäßwasserfall“. Sinkt der Druck unter den durch Muskeltonus und Gewebedruck bestimmten Wert, kollabiert das Gefäß, und der Fluss stoppt, gleich wie niedrig der Venendruck dahinter ist.

Evidenz aus dem Kreislaufstillstand
Abbildung 1: Evidenz aus dem Kreislaufstillstand. Eigene Darstellung (Ulrich Frey)
Diastolischer Druckabfall: klassisch gegen 0, tatsächlich gegen den Verschlussdruck04080120CCP etwa 60 mmHgklassisch: τ etwa 1,5 s, Aorta bleibt „geladen“mit Verschlussdruck: τ 0,3 bis 0,4 s, Windkessel in der Diastole fast leerZeit nach Klappenschluss (Diastole, schematisch)mmHg. Eigene Darstellung nach Magder und Mitarbeitern.
Abbildung 2: Diastolischer Druckabfall, klassisch und mit Verschlussdruck. Eigene Darstellung

Diese Sicht hat drei Konsequenzen. Erstens muss das Windkesselmodell neu bewertet werden: Fiele der Druck in der Diastole gegen null ab, ergäbe sich eine Zeitkonstante τ von etwa 1,5 Sekunden, und die Aorta wäre am Ende jeder Diastole noch prall gefüllt; das Herz würde gegen eine „geladene“ Aorta pumpen. Nimmt man den Verschlussdruck als Asymptote, verkürzt sich τ auf 0,3 bis 0,4 Sekunden, und der Windkessel ist am Ende der Diastole zu etwa 80 % entleert und bereit für den nächsten Schlag. Zweitens wird der systemische Gefäßwiderstand überschätzt: Beträgt der wirksame Gegendruck etwa 60 statt 5 mmHg, ist das treibende Druckgefälle viel kleiner als angenommen, und der effektive Widerstand liegt um etwa 70 % unter dem klassisch berechneten Wert. Ein großer Teil dessen, was wir „Widerstand“ nennen, ist Gefäßtonus, also Neigung zum Kollaps, nicht Reibung. Drittens hat das eine therapeutische Folge: Vasopressoren heben den Verschlussdruck und wirken damit anders als Volumen oder Inotropie; der Verschlussdruck entkoppelt die Organdurchblutung vom Venendruck und stabilisiert sie oberhalb eines Mindestdrucks.

Die Pulswelle
Abbildung 3: Die Pulswelle. Eigene Darstellung (Ulrich Frey)

Übung 1.1

Übung 1.2

Lektion 2

Wellenreflexion: vom Känguru zur Aortensteifigkeit

Jeder Herzschlag sendet eine Druckwelle in die Aorta, die an Verzweigungen und Arteriolen reflektiert wird und zum Herzen zurückläuft. Die gemessene Kurve ist die Summe aus vorlaufender und reflektierter Welle. Das Känguru zeigt das Prinzip im Extrem: kleiner Oberkörper, riesige Beine und Schwanz, das Herz sitzt exzentrisch im System. Die Reflexionen aus dem Oberkörper sind vernachlässigbar, das System verhält sich wie ein einzelnes Rohr mit einer dominanten Reflexionsstelle, und die reflektierte Welle kehrt als massive diastolische Überhöhung zurück, oft höher als der systolische Gipfel.

Anatomie des Kängurus als asymmetrisches T-Rohr
Abbildung 4: Anatomie des Kängurus als asymmetrisches T-Rohr. Eigene Darstellung (Ulrich Frey)
Druckwellenformen im Vergleich
Abbildung 5: Druckwellenformen im Vergleich. Eigene Darstellung (Ulrich Frey)

Beim Menschen verhält sich das arterielle System annähernd wie ein symmetrisches T-Rohr mit Reflexionsstellen in der Peripherie. Beim jungen Menschen mit elastischer Aorta ist die Pulswellengeschwindigkeit niedrig; die reflektierte Welle kommt erst in der frühen Diastole zurück und stützt den diastolischen Druck und damit die Koronarperfusion. Beim älteren Menschen ist die Aorta steif, die Welle läuft schneller, kehrt schon in der späten Systole zurück und erhöht den zentralen systolischen Druck, die sogenannte Augmentation: Die Nachlast steigt, die diastolische Koronarperfusion sinkt. Der Gefäßtonus verändert die Reflexion: Noradrenalin erhöht den Reflexionskoeffizienten der Peripherie und die Amplitude der reflektierten Welle, Nitroglycerin senkt beides und verzögert ihre Rückkehr. Und die Amplifikation verändert die Messwerte: In der Peripherie, etwa an der A. radialis und der A. femoralis, fallen vorlaufende und reflektierte Welle fast zusammen, sodass der systolische Druck dort höher ist als in der Aorta, beim jungen Menschen um bis zu 20 mmHg, während der Mitteldruck nahezu gleich bleibt. Die Radialismessung überschätzt also die zentrale Last, gegen die der Ventrikel arbeitet; beim älteren Menschen verschwindet dieser Unterschied weitgehend. Für Therapieentscheidungen ist deshalb der Mitteldruck die verlässlichere Größe.

Ergebnisse der Intervention: Reflexion und Gefäßtonus
Abbildung 6: Ergebnisse der Intervention: Reflexion und Gefäßtonus. Eigene Darstellung (Ulrich Frey)
Nitroglycerin gegen Noradrenalin
Abbildung 7: Nitroglycerin gegen Noradrenalin. Eigene Darstellung (Ulrich Frey)
Zentraler und peripherer Druck
Abbildung 8: Zentraler und peripherer Druck. Eigene Darstellung (Ulrich Frey)
Aortensteifigkeit und Augmentation
Abbildung 9: Aortensteifigkeit und Augmentation. Eigene Darstellung (Ulrich Frey)
Diagnostische Morphologie der Druckkurve
Abbildung 10: Diagnostische Morphologie der Druckkurve. Eigene Darstellung (Ulrich Frey)
Evidence BoxDer Augmentationsindex und die aortale Pulswellengeschwindigkeit sind unabhängige kardiovaskuläre Risikomarker (Vlachopoulos 2010, Metaanalyse mit über 15 000 Patienten). Nach kardiopulmonalem Bypass und bei hochdosierten Vasopressoren kann der Radialisdruck den Aortendruck unterschätzen (Umkehr des Gradienten); im Zweifel Femoraliskatheter oder Druckmessung zentral.

Amplifikationsrechner

Schätzung des zentralen Blutdrucks aus dem peripheren nach Alter und Gefäßtonus (Lehrmodell).

Gefäßtonus
AmplifikationmmHg
Systole zentral (geschätzt)mmHg
MADmmHg, zentral und peripher fast gleich

Übung 2.1

Übung 2.2

Lektion 3

Über- und Unterdämpfung: Wenn das Schlauchsystem mitschwingt

Die invasive Druckmessung überträgt die Welle über einen flüssigkeitsgefüllten Schlauch auf einen Drucksensor. Dieses System ist ein schwingungsfähiges Masse-Feder-System zweiter Ordnung mit zwei Kennzahlen: der Eigenfrequenz (sollte über 25 Hz liegen, mindestens das Fünffache der Herzfrequenz in Hz mit ihren Oberwellen) und dem Dämpfungskoeffizienten (optimal etwa 0,6 bis 0,7). Der Fast-Flush-Test prüft beides: Kurzes Spülen erzeugt eine Rechteckwelle; die Antwort des Systems zeigt, wie es schwingt.

Fast-Flush-Test: Rechteckwelle und Antwort des MesssystemsunterdämpftoptimalüberdämpftNachschwingen, Systole zu hochein bis zwei Schwingungenkein Überschwingen, Kurve abgerundetDämpfungskoeffizient 0,15, 0,6 und 1,4 bei gleicher Eigenfrequenz. Eigene Darstellung.
Abbildung 11: Fast-Flush-Test bei drei Dämpfungen. Eigene Darstellung
Tabelle 1: Artefakte der arteriellen Druckmessung
UnterdämpfungÜberdämpfung
Ursachenlange Schläuche, viele Dreiwegehähne, steife Systeme mit hoher Eigenfrequenz und wenig ReibungLuftblasen, Gerinnsel, Knick, weiche Schläuche, lockere Verbindung, zu wenig Spüldruck
KurveNachschwingen („Ringing“), spitze Systole, Schleuderzackenabgerundete, verschliffene Kurve, dikrote Inzisur verschwindet
Fast-Flushmehrere Schwingungen nach der Rechteckwellekein Überschwingen, träge Rückkehr
FehlerSystole bis 15 bis 30 mmHg zu hoch, Diastole zu niedrig, Pulsdruck zu großSystole zu niedrig, Diastole zu hoch, Pulsdruck zu klein
MADmeist korrektmeist korrekt
Folge für PulskonturanalyseSchlagvolumen falsch, PPV und SVV zu hochSchlagvolumen zu klein, PPV zu klein
Das Messsystem als schwingender Körper
Abbildung 12: Das Messsystem als schwingender Körper. Eigene Darstellung (Ulrich Frey)
Der Rechteckwellentest
Abbildung 13: Der Rechteckwellentest. Eigene Darstellung (Ulrich Frey)
Unterdämpfung im Monitorbild
Abbildung 14: Unterdämpfung im Monitorbild. Eigene Darstellung (Ulrich Frey)
Fazit: Die Form bestimmt die Funktion
Abbildung 15: Fazit: Die Form bestimmt die Funktion. Eigene Darstellung (Ulrich Frey)
Einblicke in die Hämodynamik
Abbildung 16: Einblicke in die Hämodynamik. Eigene Darstellung (Ulrich Frey)
Mensch und Känguru: das Arteriensystem als asymmetrisches T-Rohr
Abbildung 17: Mensch und Känguru: das Arteriensystem als asymmetrisches T-Rohr. Eigene Darstellung (Ulrich Frey)
Messfehler BoxDer Mitteldruck ist in beiden Fällen der verlässlichste Wert, weil er von Schwingungen kaum beeinflusst wird. Wer nach der Systole titriert (zum Beispiel Zielsystole nach Gefäßoperation), muss das System vorher testen: Fast-Flush, Nullabgleich in Höhe des rechten Vorhofs, Luftblasen entfernen, Schlauchlänge kurz halten.

Dämpfungssimulator

Wahrer Druck 120/80 mmHg. Eigenfrequenz und Dämpfung des Messsystems einstellen und den angezeigten Druck beobachten (Lehrmodell).

AngezeigtmmHg (wahr 120/80)
MADmmHg
Fast-Flush
Bewertung

Übung 3.1

Übung 3.2

Lektion 4

Fallsimulation: Die Zahlen passen nicht

Ausgangslage

Auf der Intensivstation liegt ein 74-jähriger Patient nach Aortenklappenersatz. Die Radialiskanüle zeigt 165/48 mmHg, die Manschette am anderen Arm 128/70 mmHg. Die Kurve hat eine spitze Systole und schwingt nach der dikroten Inzisur mehrfach nach. Die Pulskonturanalyse meldet PPV 18 % und ein sinkendes Schlagvolumen; die Pflegekraft schlägt einen Volumenbolus vor.

Schritt 1: Erste Deutung

Schritt 2: Prüfung

Schritt 3: Der Volumenbolus

Schritt 4: Nach der Korrektur

Merksätze

  • Der Fluss stoppt am Verschlussdruck, nicht bei null: Der SVR überschätzt den Reibungswiderstand, Vasopressoren wirken über den Tonus.
  • Die Druckkurve ist die Summe aus vorlaufender und reflektierter Welle; Alter und Tonus verschieben die Reflexion.
  • Peripher ist die Systole höher als zentral, der Mitteldruck gleich.
  • Unterdämpft: Systole zu hoch. Überdämpft: Systole zu niedrig. Der MAD stimmt meist.
  • Fast-Flush vor jeder Entscheidung, die an der Systole oder an PPV hängt.

Aufgaben

Aufgabe 1: Die Femoralis

Gegeben:
Im septischen Schock unter 0,8 µg/kg/min Noradrenalin zeigt die Radialis 82/50 mmHg, eine neu gelegte Femoraliskanüle 104/56 mmHg.

Frage:
Welche Messung führt, und was folgt für die Katecholamindosis?

Lösung

Unter hohen Vasopressordosen kann der Radialisdruck den zentralen Druck unterschätzen (Vasokonstriktion der Unterarmarterien). Die Femoralis liegt näher am Aortendruck und führt; das Noradrenalin lässt sich wahrscheinlich reduzieren. Vor der Umstellung beide Systeme nullen und flushen.

Aufgabe 2: Die junge Sportlerin

Gegeben:
22-jährige Sportlerin, Radialis 142/62 mmHg, Manschette 118/64 mmHg, Kurve mit gutem Fast-Flush.

Frage:
Ist die Diskrepanz ein Artefakt?

Lösung

Nein, wahrscheinlich physiologische Amplifikation: elastische Aorta, späte Reflexion, hoher peripherer Systolendruck bei gleichem Mitteldruck (rechnerisch etwa 89 gegenüber 82 mmHg; die Manschette misst den Mitteldruck oszillometrisch direkt, die Differenz bleibt klein). Die zentrale Last ist niedriger als die Radialis vorgibt.

Aufgabe 3: Die Nulllinie

Gegeben:
Nach Umlagerung des Patienten liegt der Drucksensor 20 cm unter Vorhofhöhe.

Frage:
Welchen Fehler zeigt der Monitor?

Lösung

Die Wassersäule addiert etwa 15 mmHg (20 cmH₂O durch 1,36): alle Werte zu hoch, die Kurvenform bleibt gleich. Sensor auf Vorhofhöhe bringen und neu nullen.

Aufgabenblock abschließen

Markieren Sie den Block als bearbeitet, wenn Sie alle drei Aufgaben gelöst und mit den Lösungen verglichen haben.

Abschlussquiz, etwa 10 Minuten

Abschlussquiz

Zwölf Fragen. Bestanden ab 80 %.

Zum Nachschlagen

Begriffe und Literatur

BegriffBedeutung
Kritischer VerschlussdruckDruck, unter dem der Fluss in Arteriolen sistiert, obwohl der Venendruck niedriger ist
Windkessel, τSpeicherfunktion der Aorta; τ = Widerstand × Compliance
AugmentationsindexAnteil der reflektierten Welle am zentralen Pulsdruck
Eigenfrequenz, DämpfungKennzahlen des Messsystems; Fast-Flush-Test

Literatur

  1. Magder S. The meaning of blood pressure. Crit Care 2018;22:257.
  2. Nichols WW, O'Rourke MF, Vlachopoulos C. McDonald's Blood Flow in Arteries. 6. Auflage. CRC Press 2011.
  3. Nichols WW, Avolio AP, O'Rourke MF. Ascending aortic impedance patterns in the kangaroo: their explanation and relation to pressure waveforms. Circ Res 1986;59:247–255.
  4. Gardner RM. Direct blood pressure measurement: dynamic response requirements. Anesthesiology 1981;54:227–236.
  5. Vlachopoulos C, Aznaouridis K, Stefanadis C. Prediction of cardiovascular events and all-cause mortality with arterial stiffness. J Am Coll Cardiol 2010;55:1318–1327.
  6. Saugel B, Kouz K, Meidert AS, et al. How to measure blood pressure using an arterial catheter: a systematic 5-step approach. Crit Care 2020;24:172.

© 2026 Ulrich Frey. Alle Rechte vorbehalten. Aus dem Manuskript des Autors, für das E-Learning überarbeitet. Die Inhalte dienen der Aus- und Weiterbildung und ersetzen keine Leitlinie und keine lokalen Standards.