IV 9-Felder-Grafken nach Wasserman Das Wchtgste n Kürze De 3 Beträge zur 9-Felder-Grafk (9-FG) stehen m Mttelpunkt unserer Aufmerksamket. De von Karlman Wasserman (Abb. 20.1) und sener Arbetsgruppe vorgeschlagene Systematk umfasst ene Darstellung der sproergometrsch erhobenen Messdaten n 9 Felder (Feld = Panel). Dese Darstellung st erst durch de Verfügbarket der Breath-by-Breath-Methode (velfache Messungen über enen Atemzug) n Verbndung mt schnellen PCs und Druckern ermöglcht worden. De Messungen baseren praktsch mmer auf ener Rampenbelastung (Kap. 16: O 2 -Aufnahme und Belastungsprotokolle). In ener ddaktschen Systematk hat es sch bewährt, de 9-FG hnschtlch hrer Aussagen zur Zrkulaton und Lestung (1), zur Ventlaton (2) und zum Gasaustausch (3) zu besprechen. In desen Kapteln werden de entsprechenden Fachbegrffe we V O 2 peak, V O 2 max, Atemgrenzwert, Atemzugvolumen, Totraumventlaton und endtdale Partaldrucke für O 2 und CO 2 besprochen, und der Leser erfährt, n welchen Feldern der 9-FG sch welche Messwerte ablesen lassen. Schleßlch stellen de Autoren kurz ene standardserte Form der Befundmttelung vor. Vorweg st zu beachten: De zusammenhängende Darstellung deser Kaptel rechtfertgt es, auch auf solche Begrffe und Abläufe enzugehen, de berets an anderer Stelle deser Monografe Erwähnung gefunden haben. 20 9-Felder-Grafk: Felder zur Zrkulaton und Lestung 20.1 Enletung Wr besprechen her: Zrkulaton/Umvertelung des Blutes unter Belastung, V O 2 peak, V O 2 max, V O 2 be AT, ΔV O 2 zu ΔWatt (aerobe Kapaztät), Herzfrequenz/-Reserve und O 2 -Puls und de Darstellung n Feld 3, 2, 5 und 8. De Felder 2, 3 und 5 snd für zrkulatorsche Geschtspunkte besonders nformatv. Auch Feld 4 hat desbezüglch ene hohe Aussagekraft, m Detal wrd des n Kaptel 22 besprochen. Als Überblck seen de 9-Felder- Grafk sowe das Schema mt Heraushebung des Kardo-Blcks noch enmal aufgeführt (Abb. 20.2, Abb. 20.3). Abb. 20.1 Prof. Karlman Wasserman aus Los Angeles zu Besuch be der Sproergometre-Arbetsgruppe, Manz Januar 2004 (Foto: G. Borkenhagen). De Zrkulaton verbndet den externen Gasaustausch (= äußere Atmung) mt dem nternen Gasaustausch (= Zellatmung) (Abb. 20.4). 118
20 9-Felder-Grafk: Felder zur Zrkulaton und Lestung Abb. 20.2 Überscht der 9-Felder-Grafk (Patent mt Herznsuffzenz). 20.2 Zrkulaton und Umvertelung Be Belastung kommt es zu ener Stegerung der Zrkulaton und zu ener zusätzlchen und bedeutsamen Umvertelung: de Durchblutung der Verdauungsorgane wrd zugunsten der Versorgung der Herz- und Skelettmuskulatur vermndert (Grafk zur Umvertelung: Abb.14.3.) Das HZV (Herzzet-Volumen) stegt um das 4- bs 5- Fache. Der zunehmende O 2 -Bedarf wrd gedeckt durch Erhöhung der perpheren O 2 -Extrakton (AVDO 2 stegt an), Dlataton des perpheren Gefäßbetts, Erhöhung des Herzzetvolumens (erhöhtes Schlagvolumen erhöhte Herzfrequenz), Erhöhung des pulmonalen Blutflusses, Rekruterung mnderperfunderter Gefäßabschntte und Erhöhung der Ventlaton. De Umvertelung des zrkulerenden Blutvolumens gescheht zugunsten der Herz- und Skelettmuskulatur und zu Lasten der Durchblutung der nneren Organe. Zur Interpretaton gehören: 1. Zahlenwerte (aber ncht nur!), 2. Formanalyse, also Stegung (slope) und Entwcklung (Dynamk). Be der Beurtelung der n den Feldern abgebldeten Daten/Verläufe st neben den absoluten Zahlenwerten v. a. de Formanalyse zu beachten, also de Stegung 119
IV 9-Felder-Grafken nach Wasserman (slope) und de Entwcklung (Dynamk), z.b. A bflachung. Quantfzerung der Lestungsfähgket ausgedrückt als V O 2 max bzw. V O 2 peak Tatsächlche Sauerstoffaufnahme n Bezug zum Soll: >85% normal, 85 70% lecht engeschränkt, 70 50% mttelgradg engeschränkt, < 50% hochgradg engeschränkt. Abb. 20.3 Schema der 9-Felder-Grafk mt Kardo-Blck (zu Abb. 20.2). 20.3 Feld 3 20.3.1 V O 2 peak V O 2 max In Feld 3 sehen wr de Entwcklung der V O 2 -Aufnahme während der Belastung (Abb. 20.5). Bs zum Belastungsende stegt de O 2 -Aufnahme an und endet dann abrupt n ener sptzen Form (peak V O 2 ). Man seht überdes auf enen Blck, dass ene gute Lestungsfähgket bestehen dürfte (V O 2 >2l), dass Soll V O 2 errecht wurde und dass gute Mtarbet vorlegt (V CO 2 überkreuzt V O 2 ). De quanttatve Enschätzung der Brutto-Lestungsfähgket wrd als Goldstandard der kardozrkulatorschen Lestung betrachtet. Des gescheht entweder als Absolutwert (ml/mn) oder bezogen auf das Körpergewcht (ml/mn/kg KG) (n der Sportmedzn wrd V O 2 ml/kgkg auch als relatve V O 2 bezechnet.). Es glt: Peak V O 2 (V O 2 peak) st zum Zetpunkt der max. Belastung errecht: ndvduell höchstes errechtes V O 2 (kene Plateaubldung) Max V O 2 (V O 2 max): trotz weter gestegerter Belastung stegt V O 2 ncht an; levellng off. Das Nveau legt über dem Sollwert. Des wrd m klnschen Alltag mest ncht errecht. Abb. 20.4 Schematsche Darstellung des so genannten äußeren und nneren Gasaustauschs. De Zrkulaton verbndet denexternengasaustausch(lunge:o 2 -Aufnahme und CO 2 - Abgabe; Messwert Respratory Exchange Rate [RER]) mt dem nternen Gasaustausch (Muskel: O 2 -Aufnahme und CO 2 -Abgabe; Messwert respratorscher Quotent [RQ]). Peak V O 2 st der üblcherwese errechte Endpunkt der O 2 -Aufnahme am Ende der Belastung. Der Aspekt der Mtarbet st zu beachten. Her seht man en Sptze (Peak) und ken Plateau. Max V O 2 (oder V O 2 max) st en eher selten beobachteter Wert am Ende der Belastung (Abb. 20.6). Man errecht hn be guter (sehr guter) Motvaton und guter Lestungsstärke. Er beschrebt den Sachverhalt, dass trotz weter abgeforderter Belastung de O 2 -Aufnahme ncht gestegert werden kann, da de Möglchketen der Zrkulaton und der Atmungskette jetzt ausgeschöpft snd. Man seht en Plateau (levellng off). 120
20 9-Felder-Grafk: Felder zur Zrkulaton und Lestung Hnwes: Im Sprachgebrauch wrd V O 2 max und V O 2 peak mtunter ncht unterscheden, des st hnnehmbar. De Abb. 20.7 fasst de Verhältnsse der O 2 -Aufnahme unter Belastung zusammen. Man beachte, dass das Abflachen auf unterschedlchem Nveau erfolgen kann: Vorzetg be Erkrankungen (z. B. Herznsuffzenz). Ken levellng off, denndeserbegrffstfür V O 2 max vorbehalten (Abb. 20.9). Physologsch am Ende der Belastung auf normalem oder hohen Nveau, stets be optmaler Mtarbet und hoher anaerober Kapaztät (Abb. 20.6). 20.3.2 V O 2 be AT (VAT) De V O 2 be VAT st en von der Kooperaton unabhängger und verlässlcher Wert (allerdngs muss AT errecht worden sen und se muss aus den Kurven bestmmbar sen!). Deser Wert wrd m Verhältns zur Soll V O 2 gewürdgt (V O 2 predcted aus Tabellen entnommen). Der Bezug auf V O 2 peak wäre rreführend (u. g. Bespele). Es sollte zum Zetpunkt der VAT ene V O 2 -AT von deutlch > 40% der Soll V O 2 vorhanden sen (Abb. 20.8). Mest (bem Gesunden) legt der Wert um 60%, bem Sportler 80%, be Hochlestungssportlern gar >100% Soll V O 2 (!). V O 2 -AT st: von der Mtarbet wetgehend unabhängg, be submaxmaler Belastung bestmmbar, somt Vermedung von Rsken be voller Belastung. Ene V O 2 AT von <40% Soll V O 2 st en scherer Hnwes auf enen krankhaften Befund. Für dev O 2 -AT glt: Soll > 40% von V O 2 aus Sollwert-Tabellen, Norm ca. 60%, Gute Lestung (Sportler) 80% und mehr, Wenn < 40%, dann erheblche Lestungsschwäche, dann pathologsch, Bezugspunkt st Soll V O 2. Abb. 20.5 Feld 3: V O 2 peak.beachte:1.absolutezahlenwerte, 2. Stegung (slope) und 3. Formanalyse (Frage: Peak? Abflachung?). Abb. 20.6 Lestungsstarke und hoch motverte Managern aus dem Pharma-Berech. Levellng-off V O 2 max. 121
IV 9-Felder-Grafken nach Wasserman Fallbespele Es seen 2 Bespele vorgestellt (Abschntt Kasustken ). Fall 1. V O 2 -AT: 28-jährger Patent mt Sarkodose und Gasaustausch-Störung. Es ergbt sch en V O 2 -AT/ V O 2 pred von 38% und en V O 2 -AT/V O 2 max von 72%. Fall 1 hat ene (errechte) peak V O 2 von ca.1500 ml/ mn be enem Soll (V O 2 predcted) von ca. 2800 ml/mn. De V O 2 -AT beträgt ca. 1050 ml/mn = 38% von V O 2 Soll (predcted), aber ca. 72% von V O 2 peak (tatsächlch errecht). In Bezug auf sene reduzerte peak V O 2 st der V O 2 AT- Wert mt 72% ncht sehr unterschedlch von Fall 2 (Hobby-Sportler mt 77%)! Bezogen auf de Soll V O 2 st de Redukton (38%) aber endeutg. Der Bezug auf peak V O 2 wäre also rreführend! Fall 2. V O 2 AT: Ca. 60-jährger Hobby-Sportler,gesund und um Ftness bemüht. Es ergbt sch en V O 2 -AT/ V O 2 pred von 74% und en V O 2 -AT/V O 2 max von 77%. Fall 2 hat ene peak V O 2 vonca.2200ml/mnbe enem Soll (V O 2 predcted) von ca. 2400 ml/mn. De V O 2 -AT beträgt ca. 1820 ml/mn = 74% von V O 2 Soll (predcted) und ca. 77% von V O 2 peak (tatsächlch errecht). Als Fazt glt: Aus den Bespelen wrd erschtlch, dass nur der Bezug V O 2 -AT zu V O 2 predcted snnvoll st. Ene Lestung mt ener V O 2 -AT < 40% vom Sollwert bedeutet enen krankhaften Befund (K. Wasserman). 20.3.3 ΔV O 2 /ΔWatt bzw. ΔV O 2 /ΔWR (Work Rate) = aerobe Kapaztät Abb. 20.7 Skzze V O 2 -Aufnahme bem Gesunden (normal), enem Sportler und enem Kranken: Normal endet als peak V O 2 ohne levellng off ; der Sportler st sehr ft, was sch am späten Abflachen ( levellng off ) zegt; be z. B. kardovaskulären Krankheten kommt es zu ener vorzetgen Abflachung der Kurve. De Stegung der V O 2 -Lestungs-Bezehung n Feld 3 (Slope) beschrebt das Verhältns der O 2 -Aufnahme (n ml/mn) zur gelesteten Arbet (n Watt). Des st ene zemlch eng engestellte physologsche Konstante, de sowohl be Gesunden (auch Sportlern) we auch be Kranken glech groß st. Des glt jedoch nur für de Belastung am Fahrrad (Wrkungsgrad). Abb. 20.8 V O 2 be AT be enem Gesunden (normal), enem Sportler und enem Kranken (normal: etwa 50 60%, Sportler: be 80% und mehr, Kranker: < 40%) (pred. V O 2 = predcted V O 2 entsprcht Soll V O 2 ). 122
20 9-Felder-Grafk: Felder zur Zrkulaton und Lestung Abb. 20.9 Aerobe Kapaztät (D V O 2 /D Watt): Feld 3 als Bespel für pathologsches Abflachen der aeroben Kapaztät gegen Ende der Belastung. Es glt: ca. 10 ml O 2 werden pro Watt Lestung aufgewendet. andere Faktoren, de zur Kraft und Lestung erforderlch snd, z. B. bessere Koordnaton. ΔV O 2 /ΔWR: Das Verhältns beschrebt de so genannte Aerobe Kapaztät d. h., ob ene Lestung unter Sauerstoff-Deckung erbracht wrd oder ncht (Abb. 20.9). Feld 3: De Stegung (slope) der Watt-Belastung läuft parallel zu der von V O 2 (Stegung 10 ml O 2 pro Watt Last). Es st zunächst überraschend, sch zu vergegenwärtgen, dass (Lestungs-) Sportler und Untranerte n etwa de gleche Aerobe Kapaztät haben. Des wrd auch als Power of breathng bezechnet. Pathophysologe der vermnderten Aeroben Kapaztät Ausdruck der vermnderten aeroben Kapaztät m Gewebe (Myopathe-Syndrom) Redukton Gesamt Mm-Masse Mm Fasern Typ IId (schnell erschöpfbar) Enzym Ausstattung Vermnderte O 2 -Utlsaton (be O 2 -Angebot) Schnelle Verarmung an energerechen PO 4 Laktatprodukton mt ventlatorschen Bedarf Aerobe Kapaztät: Normwert 10 (± 1) ml O 2 /Watt glt für Sportler we für weng Tranerte (für untranerte Normal -Personen), be (Herz-) Kranken unter Umständen um 8 (gerngere Effzenz der Muskelarbet be raschem Errechen von VAT), be Athleten snd höhere Werte (11 12) möglch. Man kann es sch an enem Bespel erklären: 1 l Super Benzn bewrkt n enem Porsche mehr als n enem alten Lada. Des legt aber ncht am Trebstoff, sondern an anderen Umständen, ncht zuletzt am Wrkungsgrad. Zurück zu Physologe: der Gesunde hat mehr Lestung durch enen besseren Besatz mt Mtochondren und 20.4 Feld 2 20.4.1 Herzfrequenz und O 2 -Puls, HR-Reserve Feld 2. De pro Herzschlag transporterte Menge an O 2 korrelert mt dem Herzschlagvolumen unter der Annahme der konstanten Ausschöpfung (AVDO 2 )msubmaxmalen bs maxmalen Berech. Dese Menge (n ml pro Herzschlag) wrdalso 2 -Puls bezechnet. Er wrd errechnet aus der V O 2 dvdert durch de Herzfrequenz. Be der Herzfrequenz (HF oder HR = heart rate) ergbt sch jedoch ene Beenflussung durch äußere Faktoren: Detekton der R-Zacken des EKG zur Erkennung der HR st manchmal schwerg/unscher. 123
IV 9-Felder-Grafken nach Wasserman Zustand nach Herztransplantaton führt über Denerverung zu Tachykarde O 2-Puls =V O 2 /HR (ml/schlag): Menge an O 2,depro Herzschlag vom Körper aufgenommen wrd (korrelert mt dem Schlagvolumen.) Feld 2 zegt de Herzfrequenz und den O 2 -Puls unter der Belastung (Abb. 20.10). Angegeben snd de Bereche der zu erwartenden Normwerte. Herzfrequenz (HR) als Ausbelastungskrterum (Kap. 31): 220 Lebensjahre (Gesunde) bzw. 200 Lebensjahre (Kranke). Abb. 20.10 Feld 2: Herzfrequenz (HR) und O 2 -Puls be enem gesunden Probanden. NebendenabsolutenWertenstdeEntwcklung (Dynamk) des O 2 -Pulses unter Belastung glechermaßen wchtg (Ansteg Slope Abflachen Plateau-Bldung). Beachte, dass de absoluten Werte mtunter durch äußere Faktoren beenflusst snd (s. o.). Fürenpathologsches O 2 -Puls-Verhalten st typsch (Abb. 20.11, Abb. 20.12): flache Stegung, Abflachung (Plateau-Bldung) und Sollwerte ncht errecht. Als Anhaltswerte (ml V O 2 /Herzschlag) gelten: Frauen: ca. 10 Männer: ca. 15 Sportler: ca. >20 Der Normwert des O 2 -Pulses rchtetschnachden Normwerten von V O 2 Soll (Tabellen) und HR (220 oder 200 Lebensalter). Abb. 20.11 Feld 2: Überhöhte Herzfrequenz und pathologscher O 2 -Puls: es zegt sch ene flache Stegung, ene Abflachung (Plateau-Bldung) und de Sollwerte werden ncht errecht (Pfele). HR wrd durch Therape mt Betablockern beenflusst. Dann st der O 2 -Puls erhöht. Schrttmacher mt Festfrequenz (alte Systeme) und Sck-Snus-Syndrom führen glechfalls zu erhöhten Werten. Rhythmusstörungen (z. B. Vorhofflmmern) lassen kenen O 2 -Puls erkennen (Punktwolke n Feld 2 und 5). Hnwes zu den her genannten Anhaltswerten Dese Zahlenwerte we auch de des Normwert-Korrdor n Feld 5 (Abb. 20.16) denen allen zur Orenterung, se snd n der Regel zutreffend, können jedoch m Enzelfall rreführend sen. Des wrd klar, wenn man realsert, dass de Zelwerte des O 2 -Pulses von der Soll V O 2 und der HR bestmmt werden. So wäre be ener klenenpersondurchausaucheno 2 -Puls von ca. 8 noch m Normberech. Herzu en Bespel: Nach dem m Kap.16 Sauerstoffaufnahme und Belastungsprotokolle aufgezechneten Algorthmus errechnet sch de Soll V O 2 be Frauen mt Normgewcht we folgt: V O 2 =Größe Alter 14 Ene Frau von 150 cm Größe und 65 Jahren hat somt ene Soll V O 2 von 150 65=85 14 1190 ml/mn. 124
20 9-Felder-Grafk: Felder zur Zrkulaton und Lestung Abb. 20.12 Feld 2: Skzze zum Verlauf des O 2 -Pulses. Be kardaler Ausbelastung beträgt hre HR 155 (220 65). Der O 2 -Puls errechnet sch heraus mt 7,7. Deser Wert legt unterhalb der genannten Anhaltswerte, st für dese klene Person aber normal. Kardale und pulmonale Erkrankungen flachen de Kurve ab. Ene Dfferenzaldagnose zwschen kardal und pulmonal st daraus ncht möglch. Des wrd deutlch an der Kasustk zur Lungen- und Herz-Transplantaton (LTX/HTX) und COPD m Kap. 32 sowe an folgenden Bespelen, Abb. 20.13: Abflachung und Plateaubldung n Feld 2 snd ncht krankhetsspezfsch; her: Lnksnsuffzenz (Dlatatve Kardomyopathe und IdopathschePulmonaleHypertone). Klnscher Hnwes: Verblebt oder snkt de O 2 -Puls- Kurve be fortlaufender Belastung nach Plateau-Bldung unterhalb des Sollwerts, st des en wchtger Hnwes auf ene kardale Funktonsstörung (z. B. akute Ischäme) und muss evtl. als Abbruchkrterum gewertet werden. Analog zur Atemreserve (BR) st auch ene Herzfrequenz-Reserve (HRR) zu beachten. Dese sollte be kardaler Ausbelastung < 10 Schläge/mn betragen (Soll HR: 220 Lebensalter be Gesunden oder 200 Lebensalter be Erkrankten). De HRR wrd aber ncht so eng gesehen we de BR (Atemreserve). Ene erhöhte HRR besteht be: Vorzetgem Belastungsabbruch, Sck-Snus-Syndrom, Therape mt Betablockern, perpherer Lmtaton und pulmonaler Lmtaton. Abb. 20.13a, b Herzkrankhet (a: 1960 geborene Frau mt DCM) und Lungenleden (b: 1950 geborener Mann mt dopathscher pulmonaler Hypertone) haben glechsnnge Auswrkung auf den O 2 -Puls. Dabe snd Abflachung und Plateau- Bldung ncht krankhetsspezfsch, z. B. Lnksherznsuffzenz und pulmonale Hypertone. Ene hohe Pulsrate (erhöhte HR) st mtunter auch konsttutonell oder als Zechen des Tranngsmangels oder ener Hyperthyreose oder Anäme zu werten (Abb. 20.14). In Feld 2 (oben) fnden wr de Herzfrequenz (rot) und den O 2 -Puls (blau) (Abb. 20.14). De HR st aber auch n Feld 5 (unten, pnk) dargestellt; her m lnearen Bezug 125