Warum das Tonometer den oberen Druck „unterschreitet“ – und wie man es ohne neue Geräte beheben kann

Die klassische Druckmessung mit Manschette und Stethoskop (auskultatorische Methode) unterschätzt systematisch den systolischen Druck und überschätzt den diastolischen Druck. Ein Team von Cambridge-Ingenieuren demonstrierte die physikalische Ursache dieses Fehlers in einem experimentellen Modell und schlug einfache Kalibrierungsmethoden – bis hin zur Änderung der Handposition – vor, die die Genauigkeit ohne Geräteaustausch verbessern können. Laut den Autoren und früheren Studien können aufgrund der systematischen Unterschätzung des oberen Drucks bis zu 30 % der Fälle von systolischer Hypertonie unerkannt bleiben. Die Studie wurde am 12. August 2025 in PNAS Nexus veröffentlicht.

Hintergrund

• Wir messen den Druck seit über 120 Jahren mit einer Manschette – der Standard bleibt jedoch die invasive Messung. Es besteht eine stabile Lücke zwischen nicht-invasiven Manschettenmethoden (auskultatorisch durch Korotkoff-Geräusche und automatisch oszillometrische Messung) und dem tatsächlichen intravaskulären Druck: Im klinischen Vergleich unterschätzt die Manschette im Vergleich zu intravaskulären Messungen üblicherweise den systolischen und überschätzt den diastolischen Wert. Dies wurde in aktuellen Übersichtsarbeiten/Metaanalysen und in Arbeiten mit einem gleichzeitigen arteriellen Zugang gezeigt.
• Die Physik der Korotkoff-Töne ist komplexer als es scheint. Die klassischen Theorien lehren, dass sich das Gefäß beim Entleeren der Manschette öffnet und dann kollabiert – und wir Töne hören. Doch die genaue „Mechanik“ des Tonfensters und die Faktoren, die es verschieben, waren lange Zeit Gegenstand von Hypothesen. Studien haben viele Einflussvariablen festgestellt – von der Form der Arterie und der Entleerungsrate bis hin zum „Druck unterhalb der Manschette“ (im Unterarm), die Standardmodelle selten reproduzieren.
• Warum ist dies bei systolischer Hypertonie so wichtig? Diagnose und Behandlung sind heute weitgehend an systolische Schwellenwerte gebunden. Wird der obere Druck systematisch unterschätzt, werden manche Menschen mit isolierter systolischer Hypertonie (insbesondere ältere Menschen) unterdiagnostiziert oder unterbehandelt. Daher das zunehmende Interesse an den Quellen systematischer Fehler in der Methode selbst.
• Auch die Oszillometrie wird durch Algorithmen „erschüttert“. Automatische Tonometer erfassen keine Töne, sondern analysieren die Manschettenschwingungen und berechnen diese dann mithilfe proprietärer (und geschlossener) Algorithmen in SBP/DBP um. Dies erhöht die Variabilität zwischen den Modellen und beseitigt nicht die grundlegende Hydromechanik unter der Manschette. Daher „korrigiert“ selbst eine ideal ausgeführte Messtechnik die systematische Verschiebung nicht immer.
• Die Messtechnik löst das Problem schon zur Hälfte. Falsche Armposition/-unterstützung, die falsche Manschettengröße, Sprechen während der Messung, kürzlich Kaffee/Nikotin getrunken – all das kann die Werte um viele mmHg verschieben. Die Empfehlungen der AHA/ACC und die europäischen Leitlinien bestehen darauf: Arm auf Herzhöhe und unterstützt, Manschette der richtigen Größe, 2-3 Wiederholungen mit Pause, 3-5 Minuten Pause, Beine nicht übereinandergeschlagen. Selbst eine Kleinigkeit wie die Armposition in der JAMA IM-Studie veränderte die Messwerte signifikant.
• Was fehlte in der vorliegenden Arbeit? Obwohl Kliniker seit langem wissen, dass die Manschette einen Teil der Systole „verliert“, gab es für das reale Szenario „vollständiger Gefäßverschluss + niedriger Druck distal der Manschette“ keine mechanistische Erklärung: Labormodelle verwendeten typischerweise runde Schläuche, die nicht vollständig kollabierten. Die Cambridge-Studie reproduziert den vollständigen Verschluss und zeigt, wie niedriger „stromabwärts“ liegender Druck die Wiedereröffnung der Arterien durch Verschiebung des Tonusfensters verzögert – daher die systematische Unterschätzung des SBP/Überschätzung des DBP.
• Warum eine Klinik dies benötigt: Kalibrierung ohne neue Geräte. Das Verständnis der Rolle des „Downstream“-Drucks liefert Ideen für Protokolländerungen (standardisierte Handposition/Handgriff vor der Blutung) und das Potenzial für Softwareanpassungen bei automatischen Geräten – d. h. eine Möglichkeit, die Genauigkeit zu erhöhen, ohne den gesamten Tonometerbestand austauschen zu müssen.

Was genau haben sie getan?

Die Wissenschaftler bauten einen physikalischen Aufbau, der die wichtigsten Bedingungen der „Manschetten“-Messung reproduzierte: Kompression der „Arterie“, Unterbrechung des Blutflusses unterhalb der Manschette und dessen anschließende langsame Entspannung. Im Gegensatz zu früheren Modellen mit einem runden Gummischlauch verwendeten sie hier flach fallende Kanäle, die sich wie eine echte Arterie unter der Manschette beim Pumpen vollständig schließen. Dadurch war es möglich, die Wirkung des niedrigen Drucks „stromabwärts“ (im Unterarm) zu testen – ein Modus, der in einem echten Arm auftritt, wenn die Arteria brachialis komprimiert wird.

Das wichtigste Ergebnis ist die „Verzögerung bei der Wiedereröffnung“

Wenn die Manschette das Gefäß komprimiert, fällt der Druck in den Gefäßen unterhalb der Manschette stark ab und verbleibt auf einem niedrigen „Plateau“. Wird die Manschette gelöst, ist es dieser Druckunterschied, der dazu führt, dass die Arterie länger als erwartet geschlossen bleibt – das „Fenster“ für das Auftreten der Korotkow-Geräusche (mit dem der obere/untere Druck gezählt wird) verschiebt sich, und das Gerät/der Beobachter reagiert später. Das Ergebnis ist, dass der systolische Druck unterschätzt und der diastolische Druck überschätzt wird. Je niedriger der „stromabwärts“ liegende Druck, desto größer der Fehler. Bisher konnte dieser Mechanismus in Labormodellen einfach nicht reproduziert werden, sodass das Phänomen der „schwebenden Systole“ ein Rätsel blieb.

Warum ist das wichtig?

• Bluthochdruck ist das Risiko Nr. 1 für vorzeitigen Tod. Bei dauerhaft niedrigem oberen Blutdruck kann es vorkommen, dass Patienten nicht diagnostiziert oder behandelt werden. Untersuchungen und klinische Vergleiche haben bereits Diskrepanzen zwischen Manschetten- und invasiver (intravaskulärer) Systole dokumentiert; diese neue Arbeit erklärt die Gründe dafür.
• Lösungen – ohne eine vollständige Modernisierung der Geräte. Die Autoren zeigen, dass die Genauigkeit protokollmäßig erhöht werden kann – beispielsweise durch vorheriges Anheben des Arms (wodurch ein vorhersehbarer „Downstream“-Druck entsteht) und anschließende Berücksichtigung einer vorhersehbaren Korrektur; in Zukunft können Geräte Alter, BMI und Gewebeeigenschaften als Proxy für den „Downstream“-Druck zur individuellen Korrektur berücksichtigen.

Was sich nun ändert (für Kliniken und zu Hause)

• Für medizinisches Personal. Zusätzlich zu den Standards für eine korrekte Messung (Manschettenauswahl anhand des Armumfangs, „Arm auf Herzhöhe“, Rücken gestützt, Beine nicht übereinandergelegt, 3–5 Minuten Ruhe vor der Messung, mindestens zwei Wiederholungsmessungen) ist es sinnvoll, die Armposition zu überwachen und eine einheitliche „Heben-Senken-Messen“-Technik vor dem Ablassen der Luft als mögliche Kalibrierung in Betracht zu ziehen. Offizielle Richtlinien schreiben dies noch nicht vor, aber die Arbeit gibt die Richtung für aktualisierte Protokolle und klinische Studien vor.
• Für Menschen, die zu Hause messen. Die „günstigste“ Genauigkeitssteigerung ist die richtige Technik: eine Manschette der richtigen Größe, den Arm auf Herzhöhe auf dem Tisch liegend, nicht sprechen, 5 Minuten ruhig sitzen, 2-3 Messungen im Abstand von 1 Minute durchführen und durchschnittlich messen. Diese Schritte selbst reduzieren den Fehler viel stärker als das „Upgrade“ des Geräts.

Wie passt dies in den Wettlauf um neue Drucktechnologien?

Parallel zur Suche nach Kalibrierungen der „klassischen“ Methode werden alternative Ansätze entwickelt – von der Optik (SCOS) bis hin zur Ultraschall-Resonanzsonomanometrie („Resonanzsonomanometrie“) für die kontinuierliche und manschettenlose Überwachung. Auch hier sind Validierungsprobleme und hydrostatische Korrekturen zu bewältigen. Die neue Physik der klassischen Methode ist bereits deshalb wichtig, weil die Manschette noch lange Zeit die Hauptmethode in Kliniken und zu Hause bleiben wird – und ihre Genauigkeit kann noch verbessert werden.

Einschränkungen und der nächste Schritt

Die Studie liefert eine mechanistische Erklärung anhand eines physikalischen Modells und schlägt Protokolllösungen vor. Nun sind jedoch klinische Studien erforderlich: Inwieweit die vorgeschlagenen Techniken (z. B. standardisierte Handposition vor der Messung) die Unterschätzung bei realen Patienten – unterschiedlichen Alters, Körperbaus und mit Komorbiditäten – korrigieren. Das Cambridge-Team sucht bereits nach Partnern für solche Studien.

Quelle: Bassil K., Agarwal A. Unterschätzung des systolischen Drucks bei der manschettenbasierten Blutdruckmessung, PNAS Nexus 4(8): pgaf222, 12. August 2025. https://doi.org/10.1093/pnasnexus/pgaf222