KLINISCHE WOCHENSCHRIFT 33. J 'AHRGANG, H E F T 35/36 15. S E P T E M B E R 1955

O RI G I NALI E N. ~BER SYNCHRONE STROMUNGSCALOPolMETRISCHE )IESSUNGEN I~l RECTU~

UND AN DER HAUTOBERFLXCHE*. Von

H. FP~ANKE und J. SCHR6DER. Ans der ~edizinischen Poliklinik der UniversitSt Wiirzburg (Direktor: Prof. Dr. It. F~ANKE).

HE~SEL ~v hat, in Erweiterung einer Methode yon AscHoFs ~, ein strSmungscalorimetrisches Verfahren angegeben, das die fortlaulende Registrierung der Warmeabgabe yon Hautoberflaehen ermSglieht. Die ttE~SELsehe Apparatur arbeitet im Prinzip umge- kehrt wie eine RE~sehe Stromuhr. W~hrend bei der Thermostromuhr aus einer quantitativ bekannten, dem Blutstrom induzierten Warmemenge nnd der gemessenen Temperaturdifferenz des Blutes an zwei Gef~Bstellen die gesuehte Blutstr5mungsgeschwindig- keit ermittelt wird, wird bei der StrSmungscalorime- trie ein Mel3kopI, der yon Calorimeterwasser kon- stanter Temperatur gleichmgBig durehstrSmt wird (bekannte StrSmungsgeschwindigkeit) der zu messen- den t tautpar t ie aufgesetzt nnd yon der registrierten Temperaturdifferenz zwischen zu- und abflieBendem Calorimeterwasser auf die Wiirmeabgabe veto KSrper zum Mel3kopf in Calorien je Zeiteinheit je Quadrat- zentimeter Mel~kopfoberfl~che geschlossen. Diese ealo- rimetrische Messung erlaubt Rfieksehlfisse auf die Durchblutung, die ungleieh zuverlassiger als die mit der Iiauttemperaturmessung gewonnenen Ergebnisse sind.

Wir kSnnen auf die bekannte, wenn guch nicht immer beriicksichtigte Tatsache, dab die Hauttemperatur kein zu- verl&ssiges M~ fiir die Durchblutung dieser Hautp~rtie nnd iiberh~upt kein M~13 ftir die Durchblutung der tiefer gelegenen Gewebe ist, hier nnr kurz eingehen.

Fiir das Zustandekommen einer Oberflgchentemperatur (wie die Hauttemperatur eine ist) spielen mehrere Faktoren eine I~olle, einerseits Bluttemperutur, DurchblutungsgrSl~e und Wgrmeleitf~higkeit der gemessenen Huutpartie (sog. ,,innere Wgrmeiibergangsbedingungen"), andererseits SchweiBsekre- tion, Luftfeuchtigkeit, Umgebungstemperatur, Luftbewegung, W~rmestrahlung (sog. ,,~iul]ereWgrmeiibergangsbedingungen"). Es ist also z. B. bei Gleichbleiben der inneren W/~rmeiiber- g~ngsbedingungen eine versehiedene Oberfl£chentemperatur in Abh~ngigkeit yon jedem Faktor, der die gufleren W&rme- iibergangsbedingungen mitgest~ltet, zu beob~chten. Aus- fiihrlieh h~ben diese Verh/~]tnisse vor Mlem PFLE~DE~E~Z und Bi~TTNE~ ~ dargestellt, auch T~AUE~ ~ nnd HESrSEL ~s sind auf sie eingegangen. - - Neuerdings haben FETe~EZ, KALn und S~AVS~e durch kombinierte plethysmographisch-thermome- trische Messungen an den Fingern zeigen kSm~en, dab Dureh- blutungssehwankungen nur dann gleichsinnige und einiger- mal]en synehrone Ver&nderungen der ]t~uttemperatur zur Folge haben, wenn die AuBentemperatur (bei unbewegter Luft) 70 C betr~gt. Diese niedrige Aul~entempergtur liegt jedoeh weir auBerhalb der sog. Behaglichkeitstemperatur und stellt einen unphysiologisehen Kaltereiz d~r.

Diese neue strSmungscalorimetrische Methode halt die ,,gugeren Warmetibergangsbedingungen" durch eine konstante Megkopftemperatur gleich und ermSg- lieht so Aussagen fiber die Durehblutung des unter dem MeBkopf befindlichen KSrpertei]s. (Naheres s. bei I-I]~NSEL ~ und im 2. Tell dieser Arbeit, der sich mit der pr~ktischen Durehffihrung und Auswertnng solcher Nessungen befaBt.)

* Mit dankenswerter Untersttitzung der Deutschen Forschungsgemein- schaf~.

Xlin. Wschr., 33. aahrg.

Dieses Verfa, hren fund relativ r~sch Eingang in die Klinik, wo Fragestellungen der normMen und gestSrten peripheren Durchblutung mit ihm bearbeitet wurden. BRt~OK, HENSEL, POCRE, ROTZLE~ und SPA~G 7 fanden, dab es mit diesem Verfahren geling% die Wirkung yon gefaBaktiven Stoffen auf die peri- phere Durchblutung der oberflachlichen Kautschichten vergleichend zu erfassen; die Autoren waren jedoch in ihren SehluJ3folgerungen fiber die therapeutisehe Brauchbarkeit der im strSmungscalorimetrischen Ver- such als gefal3aktiv gefundenen Stoffe zurfickhaltend. Wir selbst (F~ANKE 1~) haben mit dem strSmnngs- calorimetrischen Verfahren das Verhalten der peri- pheren Durchblutung beim hypersensitiven herz- hemmenden Carotis-Sinus-Syndrom untersucht und weiterhin die Wirkung dos Rauchens auf die Durch- blutung der KSrperperipherie (F~ANKE, ELSDO~E~ nnd VOGELS~G 14) studiert. Auch in Grogbritannien wurden in letzter Zeit iV[essungen der Hautdureh- blutung mit modernen ealorimetrischen lV[ethoden vorgenommen (JE~so~ 22, }IA~InTON, I~E~L]~:g und Mo~IsoN16). Unbefriedigend war bei allen diesen Untersuchungen jedoeh, dab nur an der auBeren Haut- oberflache gemessen werden koImte. Aus diesem Grunde hat I-IENSEL D eine Calorimetersonde ange- geben und zusammen mit seinen Mitarbeitern ( t [I~- SEL u I l d RUE]F 20, I~EiNSEL, R U E F u n d GOLENttOFEN 21

die Durchblutung yon I-Iautoberfl~tehe und 1gusku- latur der Extremitaten unter Einwirkung versehie- dener gefal3aktiver Pharmaka vergleichend unter- sucht. Dabei haben sich recht bemerkenswerte Er- gebnisse, insbesondere bezfiglich der gegensiitzlichen Wirkung bestimmter Prgparate auf I[aut- und Muskeldurchblutung ergeben.

Der neue rectale Calorimeterme/3~op] und seine lclinisehen AnwendungsmSgIich/ceiten.

Wir empfanden es als besonders unbeiriedigend, dab mit dem bisherigen Verfahren die Durchblutungs- grSBen im KSrperkem nicht erfaBt werden konnten. Naeh den grundlegenden Untersuchungen yon DASTRE und MO~AT 1° (1884), R~IN ~s u. a. bestehen zwisehen der Durehblutung der KSrperperipherie, speziell der Acren, and des XSrperinneren, besonders des Splanch- nicusgebietes, bestimmte gesetzmaBige Beziehungen, zum Teil deutlich gegensinnige Durchblutungssehwan- kungen. Um fiber diese ffir den Kli~xiker bedeutsamen gleichzeitigen Durchblutungsveranderungen der KSr- perperipherie und des XSrperinnern bei Gesunden und I iranken Auskunft zu erhalten, wandten wir ein kombiniertes Verfahren mit gleichzeitiger strSmungs- ealorimetrischer Registrierung im Rectum und an der KSrperperipherie an. Die vergleiehende Temperatur- registrierung ware hierzu vSllig ungeeignet, denn die

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834 ~I. F~Am~, und J. Sem~ODE~: ~ber synchrone strSmungscalorimetrische 5Iessungem Klinische Wochenschrift

Ree~baltemperagur wird dutch die tokalen Dureh- blut.nngsverh~lgnisse im l%eetum, wie aus der Erfah- rung bekannt, nieh~ nennenswer~ beeinflul~.

Der yon uns angegebene und yon der ~irma, gar~- mann & Braun entwiekelte reetale CalorimetermelL kopf miter die W/~rmeabgabe yon der Ree%alsehleim- hau~, w/~hrend ein gteiehzeitig auf eine Stelle der K6rperoberfli~ehe aufgese%zger MeBkopf iiblieher Kon- struktion synehron die W/~rmeabgabe yon diesem

Abb. 1. ttectaler 3geBkopf ftir str6mungscalorimetrische Untersuchungen. l~fessende Oberfl/iche 25,5 cm ~. Der Weg des strSmenden Calorimeter- wassers ist an den F2eilen, die Lage der Thermoelemente im mittleren Bereich des Mel~kopfes an den horizontal angeordneten ~Punkten zu er- kennen. Die Auftreibung des 3lel~kopfes dient zu seiner Fixierung im unteren Tell der Ampulle. niese Auf~reibung liegt mit ihrem unteren Tell (in der Abbildung mit ihrem rechten Tell) dem inneren Itand des Schliel3mnskels auf und verhindert so das Iterausrutschen des ~eflkopfes.

Hautbezirk anzeigt. W/~rmeaufnahme und -abgabe jedes MeBkopfes werden i n getrermten Kurven, jedoeh synehron, mi~ einem Doppe]linienschreiber (Firma tIartma.nn & Braun) aufgezeichnet. Die yon uns benfi~zte Apparatur bes~eht somit aus: 1. dem

Abb . 2. S~rOrnungscalorbne~rische Xurven bei einem 31j~hrigea rauch- sensiblen Nichtraucher, aufgenommen yon der Rectalschleimhau~ und der rech~en ~andinnenfi~che, im t~auchversuch. Nach ttauchen DrosseIung der W'~rmeabgabe yon der Hand mn 0,0029 cat cm -~ sec -~ und Anstieg der W~irmeabgabe Yon der Rectalschleimhaut urn 0,0013 cal cm -s sec-L Weitere

Legende siehe Tex t .

neuen rec~alen Calorimetermel~kopf und dem yon H ~ r s ~ angegebenen IffantmeBkopf, 2. aus einem Thermostaten mit Ausgleiehsgefgg (Vasealor-Gerai nach t t ~ s ~ L ) und 3. einem Doppelliniensehreiber ats Regis~riereinrieh%ung.

Der reef, ale Megkopf (s. Abb. 1) ha~ die Form und den Durehmesser des Vorderteiles eines Reetoskopes, seine Oberflgche betr~gt 25,5 cm ~. Der relativ gro~e Umfang des MeBkopfes ist no~wendig, wail die Sehleimhaut dem MeBkopf faltenlos aufsitzen soll. Dutch diese Form und GrSBe des Mel3kopies, der in den nn~eren Teil der Ampulle zu liegen kommt, stSren selbst brtiske Bewegungen des Patienten die Unter- suchung nieht.

Die Einfiihrung des eingefetteten Megkopfes gelingt ohne Schwierigkei~en. Stub] in der Ampulle mud vor der Unter- suchung entleert werden. Die reetMe Messung kann durch B1/~hungen gest6rt werden, da diese voriibergehend SchMm-

hautbezirke vom }IeBkopf abheben und dadurch eine geringere Wi~rmeabgabe vo14/~uschen (Blgheffekte sind "con durch- bhtungsbedingten Schwankungen jedoch ohne weiteres zu trennen). Auch dutch heftige Hustenst6Se bei scl/laffem Sphincter ani kann die Untersuchung gest.Srt werden. Ein- facile Hi~morrhoiden ste]len n~ch unseren Erfahrungen keine Gegenindikation zu dieser Untersuchung dar.

~[it dem geschflder~en Verfahren gelingf, es, die unterschiedlichen Dt~rchblutungsvergnderungen in einem Gef/~t~gebiet des KSrperinnern und in tier K6rperperipherie z .B . unter dem EinfluB des l~au- cherts mid dem EinfluB yon gef/~B~ktiven Stoffen zu erfassen, was mit den Abb. 2 und 3 gezeigt werden soll. In diesen beiden AbbiIdungen entsprechen Xnde- rungen der Wi~rmeabgabe im Sinne einer Vermehrung oder Verminderung qualitativ einer Durehblutungs- vermehrung bzw. -verminderung, jedoch ist das quantitative AusmaB dieser Durchblutungsschwankun- gen, obwohI w i r e s in cal cm -2 see -~ ansdrfieken kSnnen, nur unter Beriicksich~igung der Bluttempe- ratur im gemessenen Haut- bzw. Sehleimhautbezirk m6glich. Auf diese~ fiir die prak~ische Auswer~ung soleher kombinierter strSmungsealorimetriseher Mes- sungen wichtigen Verh~tltnisse gehen wir im 2. Ab- schnitt dieser VerSffen~lichung ein.

Abb. 2 zeig~ das unterschiedliche Verhalten der strSmungsealorime~rischen Kurven yon l~ectum und Hohlhand bei einem 31j~hrigen Nichtraucher im Rauehversuch.

Vor dam Rauchen zeigt der rectale Megkopf eine relativ ruhige Ausgangslage mit einer Wi~rmeabgabe yon 0,006 cal em -2 see -1. Die yon der rechten Hohlhand registrierte W~rmeabgabe weist eine ausgepragte Spontanrhythmik und eine durchschnittliche GrSge yon 0,008 cal cm-2sec -1 auf. Beim Rauchversuch (Inhalieren einer Zigarette) ist in der Hohlha~l nach einer Latenzzei~ yon 30 sec eine typische, tiber 30 rain anhattende Durchblutungsdrosselung mit Reduktion der Spontanrhythmik erkennbar. 5 rain nach Rauchbeginn ist die maximale Durchbintungsdrosselung mit einer Abnahme des W~rmeflusses um 0,0029 cal cm-2sec -~ erreicht. Im Rectum tritt hingegen nach einer l~ngeren Latenzzeit yon 3 rain nach Rauchbeginn eine eindeutige Durchbhtungs- steigerung yon fiber 20 rain Dauer auf. Die Vermehrung der Wgrmeabgabe betr/~gt 0,0013 cal cm-%ec -~.

Die Interpretat ion der Kurve yon Abb. 2 ]agt die SehluBfolgerung zu, dab bei dieser Versuehsperson das Rauchen primiir im Handgebiet nach relativ kurzer Latenzzeit durch Gef/~13eonstric~ion zu einer manifes~en Durehblutungsdrosselung fiihr~. Ers~ se- kund~ir komm$ es nach weiteren 3 rain, wahrscheinlich dureh Vertagerung des gedrosselten Blu~stromes yon der KSrper~eripherie ins KSrperinnere zu der ver- sp~¢e~ einsetzenden Dt~rchblu~ungsvermehrung im t~ee%um. Dieses gegens/~zliche Verhal~en der str5- mungscalorimetrischen Kurven yon I-Iand and Reef.urn konnten wir bei rauehsensiblen Versuchspersonen im Rauchversuch h/~ufig beobachten, woriiber an anderer S~elle ansfiihrlicher berichtet wird (F~A~K~ und

Diese yon nns angegebene Methode gestattet auch, die un%ersehiedliche Wirkungsweise yon sog. gef/£$aktiven Snbs~anzen auf die Durehblutung der KSrperperipherie und des Kgrperinnern zu erfassen. :Ein Beispiel einer solehen gleichzeitigen I~egistrierung zeig~ die Abb. 3. Man erkennt auf dieser Abbildung die gleichsinnige Reak~ionsweise der str6mungscMori- metrisehen Knrven yon l~ee~um und I{ohlhand bei einem 51j~hrigen Patien~en mit renalisierter essen- tieller I-Iypertonie unter der intraven6sen Injektion

Zg. 3S, ]left S5/36 H. FgA~s:~ und J. Sem~6n~g: Uber synehrone str6mungseMorimetrisehe Messungen. 835 15. September 1955

yon 0,05 g Penthonium (Penthamethylen-bis-trime- thylammonium-Dibromid).

An beiden 3Iegstellen finder nach der Penthoniumgabe, an der Hand etwas friiher Ms im Rectum beginnend, ein l%iiekgang der Wgrmeabg~be, und zwar yon 0,0007 eM cm-~sec -~ an der I~eetMschIeimhant und yon 0,0012cal cm -~ sec-~ an der Hohlhand statt. Dabei fielder Ausgangs- blutdruck yon 245/130 auf 155/105 unmittelb~r n~ch Ende der Injektion ab, naeh weiteren 5 rain betrug er 165/105, nach weiteren 30 bzw. 60 rain jeweils 180/110. Subjektive Empfin- dung naeh Injektion: maBiges Fiimmern vor den Augen, angenehm empfundenes Freierwerden des Kopfes, bei Erheben des Kopfes starker Sehwindel. Objektiv: B1/~sse des vorher kongestioniert wirkenden Patienten.

Aus vorliegender Kurve kann gefolgert werden, dab bei dieser Versuehsperson das ganglionl/~hmende Penthonium aui die Gef~ge der KSrperperipherie sowie die des Rectums in gleicher Richtung im Sinne einer verminderten W~rmeabgabe ein- wirkt, dab abet die Real~tion im tIandgebiet eher eintritt als im Rectum. Die Reaktions- weise auf solche ganglienblockierenden Sub- stanzen h~ngt yon der vegetativen Ausgangs- lage, yon der Applikationsart und der Dosierung des Medikamentes ab. Abb. 3 sell deshalb auch keineswegs eine typische Penthoniumwirkung auf die periphere und rectale Durchblutung zeigen, sondern eben eine typische Anwendungs- m6gliehkeit dieser erweiterten strSmungscalori- metrischen Methode.

Ein weiteres Anwendungsgebiet solcher strS- mungscMorimetrischer Untersuchungen im Rec- tum und in der KSrperperipherie stellt die Erforschung der W/~rme- und Durchblutungs- verhgltnisse bei endokrinen Krankheitsbildern dar. Aueh eine 10ortale Hypertension kann (lurch Messung der W/~rmeabgabe yon der gec- tglschleimhaut objektiviert werden. Wir haben gefunden, dab Lebercirrhosen im allgemeinen eine deutlieh erhShte Durehblutung der Rectal- schleimhaut zeigen, die wohl als Fo]ge der racist vorhandenen porta]en Hypertension mit ver- st/~rkter ko]laterMer Zirkulation in der Umgebung des Rectums auIzufassen ist. Auch lokale Faktoren, ins-. besondere starke innere I-I~morrhoiden, kSnnen die Wi~rmeabgabe yon der Rectalschleimhaut beeinflussem jedoch erreicht die Vermehrung der W~rmeabgabe bei starken tI~morrhoiden ohne portalen tIoehdruck nie die Werte, die bei sicherem portMen I{ochdruck beobachtet werden kSnnen.

Zur Durch/iihi*~ng und Auswertung synchroner ~trG. mungscalorimetrischer Messungen an _Rectum und

Hautober/lgche. Bevor wir die Durchfiihrung und Auswertung

solcher Messungen an. einem Fall yon Lebercirrhose schildern, miisscn ~vir in Kfirze die grunds/~tzlichen Beziehungen zwische~v WSrmeabgabe von einer K6rper- ober/liiche und Durchblutung der ober]liiehliehen Sehich. ten dieses Kg~erteile8 darlegen. Ohi¢e Kenntnis diescr grunds~itz]ichen Beziehungen, auf die auch B~/d~cx und tt~Z~S~L ~ kfirz]ich eingegangen sind, l~l]t sich einc solche 3Iessung nich~ zweckm~Big durehffihrcn uad noch weniger sinnvo]l auswerten.

]3ei der Str5mungsealorimetrie wird die W/~rme~bgabe yon einer K6rper- bzw. Schleimhautoberfl/iche an den MeB- kopf (wenn Bluttemloeratur in diesem Gef/~Bgebiet hSher Ms CMorimetertemperatur) oder, weniger gebr/~uchlich, die

Xlin. Wschr., 33. Jahrg.

Warmeabgabe veto MeBkopf an den KSrper, wenn der MeB- kopf wi~rmer Ms das Blur ist, gemessen. Die Registrierung dieses W~rmeflusses erfolgt dutch 20 Thermoelemente, die die Abkiihlung oder Erw~rmung des veto Megkopf weg- flieBenden CMorimeterwassers in elektrische G]eichspannungen verwandeln. Diese Gleichspannungen werden durch einen Photozellenkompensator so verst~rkt, dab sie auf einem Linienschreiber fortlaufend registriert werden k6nnen. Da bekannt ist, welcher Abkiihlung oder Erw~rmung ein Skalen- teil des Liniensehreibers entspricht, ist es bei Kenntnis der MeBkopfoberfl/~che (10 em ~ bei den iiblichen MeBk6pfen fiir Hautobel~l~chen, 25,5 cm e beim rectMen MeBkopf) und der DurchstrSmung des Megkopfes (z. B. 1 cm~/sec) mSglich, den W~rmestrom q zum MeBkopf (oder aueh gelegentlieh veto MeBkopf weg) in ca1 cm -2 sec-L zu messen.

Die Gr58e dieses Warmeflusses q, damit die GrSBe des Kurvenausschlages, ist yon 2 1%ktoren ~bh~ngig: 1. veto Unterschied zwischen Blur- mid Calorimeter-

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Abb. 3. StrSmungscalorimetrische Xurvea bei einem 51j'Xhrlgen Patienten rait renalisierter essentieLier Hypertonie, abgenommen yon der l%eetalschleimhaut und der reehten Hohlhand, vor, w~hrend und nach der intravenSsen Injektion yon 0,05 g Penthoniura (Pentaraethylen-bis-(trimethylaramoniura)-Dibroraid). An bei- den l~[el3stellen finder sieh ein l%fickgang der W~rraeabgabe, und zwar yon 0,0007 eal cm -~ see -~ an der l%eetalsehleirahaut und Yon 0,0012 cal em--~sec -~ an der ltohlhand. Abfall des Ausgangsblutdruckes von 2451130 atff 155/105 (5 rain nac:h Ende der intravenOsen Injektion), naeh weiteren 5 rain 165/105, nach 30 und 60 rain 180/110. Subjektiv nach Injektion: raagiges Flimraern vor den Angen, angenehra empfundenes Freierwerden des KeDges. Weitere Legende siehe Text.

temperatur und 2. yon der W/~rmeleitf~higkeit des Gewebes.

Die Bluttemperatur ist zwar in verschiedenen KSrper- gebieten nicht gleich (I}AZETT 3, ]~AZETT, LOVE, ~qEWTON, EISENBEP~G, DAY und FOItSTEI~ 4, ]~AZETT, MENDELSON, LOVE und LIBET 5, DENLINO und ZAC~ 11 u. a. m.), immerhin ist die Bluttemperatnr in einem so]chen nnter dem l~iegkopf liegenden Gef~l]gebiet, die sog. ,,Innentemperatur" dieser Oberfl~che, fiir den Zeitraum einer Messung, Mso etwa ffir 1 Std, auf 1/10° konstant. Dies natiirlieh nur, wenn die Versuchsperson vor der Untersuehung geruht hat; deshMb sind 1Kessungen am fr[ihen 3Iorgen zweckm/~gig. Da auger der Bluttemperatur aueh die Calorimetertemperatur konstant ist, ver/~ndern diese w~hrend einer Untersuchung g]eichbleibenden Tempe- raturen den W/~rmestrom ~ nicht. Die GrSfle des W~rme- stroms q und damit des Kurvenausschlages, ist jedoch selbst- verst/~ndlich abh/~ngig yon der Gr6Be der Temperaturdifferenz zwischen Blut- und Calorimetertemperatur, und zwar ist der \¥/~rmestrom um so gr6Ber, je grSBer diese Temperatur- differenz ist.

Aul3er yon dieser Temperaturdifferenz ist die Gr61~e des ~V/trmeflusses q n o c h abhfingig yon der Wiirmeleit/iihigkeit des Gewebes. Da die Differenz zwischen Blur- und Calorimetertemperatur w/~hrend einer Untersuchung konstant ist, sind es die Vergnde- ~'ungen dieser Wiirmeleit/i~hig~eit, die wit mit dem str6- mungsca]orimetrischen Verfahren messen. Diese W~rmeleitf/ihigkeit ist nun ihrerseits abhiingig vonder Durchblutung des Gewebes, je gr613er die Durchblutung,

55a

8~6 tI. FI~ANKE und J. Se~6D~: ~ber synekrone strSmungscalorimetrische Messungen. Klintsehe Woehenschrif t

t/andmessungen Kalor/melerlemp. be/m Oesunden

3#,8 0 be/m Leber- cirrhoHker

32;0 ~

desto gr6Ber die Wgrmeleitfgtfigkeit nnd die Wgrme- abgabe, je sehleehter die Durchblutung, desto sehlech- ter ist die Wgrmeleitf~higkeit und desto geringer ist die Wgrmeabgabe.

Es wird nun dutch die Durehbln~ungsvermehrung nicht nnr die (konduktive) Wgrmeleitf~higkeit v e r - bessert, sondern aueh gleiehzeitig die ,,Seheinleit- fghigkeit" (z. B. naeh Bfr~ms~R ~, I-I],:~SEL ~s u. a.) eine XomplexgrSl3e, die die einfache Leitfghigkeit mit- enthi~lt nnd die anBer ans diesem kondnktiven noeh ans einem l~onvektiven Anteil (W~rmetransport) be- steht. Der Ausdruek ,,Scheinleitfi~higkeit" ist somit irreffihrend, wenn er sieh aueh eingeffihrt hat, denn es handelt sieh um keine seheinbare Leitfghigkeit, sondern nm die W/~rmeleitf~bigkeit des blntdureh- strSmten Gewebes. Diese Schein- oder StrSmnngs- ]eitfi~higkeit entsteht also dadureh, dab eine ver- besserte Dnrehblutung nieht nur die rein stofflieh

~Pzf/ent m/t le~erc/rrhosel 6esunder

'~ ~0.i0-~ Rek/ale ~ ... . . ~ l ~ . c ~ " - s e c - ' / t / / / / / /

m/f Ke/or/- ~ o

metertemp, sO. so -~ ~ - - ~ ~ - i - ~ 3~'8° no. m -V ~ c - - ~ 8 ~ c ~ c m - % e c -±

,o.

60sec ~Ose,

50q5 ~ I

Abb. 4. IIalb ~ehernatiseher Vergleieh der Wgrmeabgabe q in cal cm-~sec - t bei einem Gesunden (reehts) nnd einem Pa~ienten mi~ Lebercirrhose und por~aler IIyper~ension (links). Oben rectale Nessnng, unten Hess-rig an tier rech~en ~ a n 4 . Die Kalorimeter~emperatur Iag immer 2,00 C nnter tier ~Iut tempera tnr des gemessenen Organes, d . h . sie betrug 34,8~C bei d~n l%ctalmessungen beider Personen und bei der t Iandmessung des Geswaden (entsprechend Blut temperaturen vo~ 36,8 ~ U im l%etum beider Personen und in der ] l and des Gesunden) nnd 32,0" C bei der IIandmessung des Patien~en nfit Lebercirrhose (entspreehend einer Blu~temperatur in seiner I Iand yon 34,0 ~ C). Diese Mel~weise ist deshalb darges~elR worden, well die Gr6l~e der Temperatm'differenz zwische~ Blut temperatnr des gemessenen KSrperbezirkes und Calorimetertempera~ur ebenfalls die GrSl?e der Wiirmcabgabe q beeinflaBt und rim" dann bcztiglich der Durchblutungs- grSl~e vergleichbare Werte erhalten werden, werm diese Temperatur- differenz gleich is~. So ergib~ die Abbildung beim Pa~ienten mit Leber- cirrhose die Iiir portale IIypertension charakteristische Durchblutungs- vermehrung der l%ctalschleimhaut an t tiber das Doppelte des durcl~schnit~- lichen Wertes eines Gesunden nnd eine ¥erminderung der I tanddnrch- blutm]g ant etwa ein Dri~tel der IIautdurchbln~ung des Gesunden. Weitere

Legeade siehe Text.

bedingte einfache Leitfi~higkei~ infolge vermehrter Durehsaftung des Gewebes verbesser~, sondem auBer- dem noeh zusatzlieh Warme herantransportiert. ]~tJ-mT- N]S~ s hat vorgeschlagen, start yon ,,Scheinleitfahig- keit" yon ,,StrSmungsleitf~higkeit" zu sprechen.

Diese Ver~nderungen der yon der Durchblutung abhangigen ,,Scheinleitfahigkeit" bestimmen ~dr also beim strSmnngscalorimetrisehen Verfahren. Urn je- doeh Werte zu erhalten, die bei verschiedenen Pa- tienten vergleiehbar sind, oder auch um Vergleiehe der DurchblntnngsgrSBen verschiedener Oberfl~chen vornehmen zu kSnnen, mfissen wit die W~irmedurch- gangszahl K bestimmen, in die die GrSt3e der Differenz zwischen Blur- und Calorimetertemperatnr mit ein- geht. Sonst wfirden immer nur Werte miteinander

vergleichb~r sein, die bei gleicher Temperaturdifferenz gewonnen werden.

Besteht z. B. an der Hand eine Bluttemperatur (,,Innen- temperatur") veto 36,00 C und im Rectum eine yon 37,50 C und wird mit einer Calorimetertemperatur yen 36,0 o C ge- messen, d~nn bekommt man an der Hand keineu Warme- strom, also keinen Kurvenausschlag, w~hrend vom Rectum eine W/~rmeabgabe yon - - um ein Beispiel zu geben-- 12,0 • 10 -4 cal cm-%ec -1 gemessen wird. Ers~ wean die Calori- metertemperatur tie~er eingeste]It wird, z.B. um 1,50 C auf 34,50 C, bekommen wir vergleichbare ~¥er~. Wit messen dann im Rectum, da die ~armeabgabe (mit gewissen Ein- schr~nkungei% auf die wir bier nicht eingehen kSnnen) in linearer Beziehung zur GrSBe der Temperaturdiffereaz steht, eine Warmeabgabe yon 24,0" 10 -a cal cm-2sec -1 (2real 12,0 - 10 -4, entsprechend der nun doppelt so grol~en Tempe- raturdifferenz) und an der H~nd - - z. :B. - - eine Warme- abgabe yon 15,6 • 10 -a cal cm-Ssec -~. Usa vergldchbare Werte, d. h. um die Warmedurchgangszahl K beider MeBstetlen zu erhalten, tcilen wit beide Werte mit der jeweiligen Tempe- raturdifferenz. In unserem Beispiel ist K fiir die Hand also 15, 6-10 -* geteilt durch 1,5 = 10,4-10 -~ und K ffir das Rectum 24 • 10 -4 geteilt durch 3,0 oder 12- 10 -~ geteil~ dutch 1,5 = 8-10 -~. Die Charakteristik yon K ist nicht mehr caI cm-%ec -~- wie bei der W~rmeabgabe g, sondern K wird in cal cm-%ec -1 Grad -1 gemcssen. Es grit dabei folgende GMchung:

K - - q

wobei q der Wgrmestrom je FI£chen- und Zeiteinheit, d~ die Blu~temloeratur (,,Innentemperatur") des ge- messenen KSrpertei]es und ~c die eingestell£e Calori- metertemperatur ist. Die Grundgleiehung der W£rme- durehgangszahl, die aueh WgrmefibergangszaM ge- nannt wird, geht auf NEwzo~r zurfick (naeh Kom~- gAvsmt). KoiiLgAusc~ z3 bemerkt zu diesem Begriff, dab die rein mathematisehe Behandlung des W~rme- durehganges bis jetzt nut in ganz wenigen F~llen gelungen und ira Grunde ,,hoffnungslos" sei. In der Physiologie jedoch wird diese W/~rmedurehgangszahl h~ufig benfitzt. Ihre Bes~immung wird immer dann erforderlich, wenn a~eh flfissige oder gas~Srmige Stoffe an der W~rmeleitung beteiligt sind. Sic wird aueh Ms ,,e~feetive thermal conductivity index" ( B c ~ o ~ und BAz]~mms), als ,,~hermgl conductance" (~¥INSLOW, HEI~INGmON und GkG~]~ ~s) und als ,,phy- siological conductivity" (MuRLI~) bezeichnet.

In Abb. 4 sind mm halbschematisch die strSmungs- calorimetrisehen Knrven yon der l%e~alsehleimhaut (oben) und der rechten t tohlhand (unten) eines Ge- snnden (dick ausgezogen) nnd eines Patiemen mit Lebercirrhose und portMer Hypertension (gestrichelt) abgebilde~. Die Calorimetertempera~x la.g immer 2 ,0oc nnter der Bluttemperatur des gemessenen Organes, d .h . sie betrug bei den recta]enXV[essnngen beider Personen 3~,8 ° C, bei der IIandmessung des Gesunden ebenfalls 34,80 C (entsprechend Bluttempe- raturen [,,Innentemperaturen"] y o n 36,8 ° C im Rec- tum beider Personen nnd in der Hand des Gesunden), bei der Handmessung des Patienten mit Leber- eirrhose 32,00 C (entspreehend einer Innentemperatur yon 34,00 C in der Hand dieses Patienten). Wegen dieser gteichen Temperaturdifferenz an beiden 3~el3- stellen beider Personen ist in Abb. 4 ein dirdcter Vergleich der Xurvenausschlage bezfiglich ihrer Aus- sage fiber die DurehblutungsgrSBe mSglich.

D i e B e s t i m m u n g d e r . I n n e n t e m l o e r a t u r " n e h m e n w i r so vor, dab wir Mlmahlich diejenige Calorimetertemperatur einsteIlen, bei dcr kein Warmestrom flieBt (kein I42urven- ausschlag). Dann ist die eingestell~e CMorimetertemperatur gleich der tnnentemperatur unter dem Mel3kop~ (sog. indi- rekte Method@ Die direkt, e Messung der Innentemperatur

Jg. 33, ]=[eft 35/36 I-I. FRANKE und J. SCn~6DER: l)-ber synchrone strSmungscalorimetrische Messungen. 837 15. September 1955

erfolgt durch ELnstechen eLner Thermonadel bzw. durch Ein- fiihrcn eines Thcrmoelementes in eLnige Millimeter Tiefe, was nach einem yon HENSEL ls angegebenen Verfahren an der auBeren Haut ]eicht dnrchfiihrbar ist. Fiir das Rectum kommt nut die Lndirekte Bcstimmung in Frage.

So e rkenn t m a n in de r Abb. 4 be im Pa t i en t en mi t Lebcrc i r rhose als Zeichen por ta l e r Hype r t ens ion eine Durchb lu tungsve rmehrung der Rec ta l sch le imhau t auf fiber das Doppe l t e des Wer t e s der gesunden Vergleichs- person, und eine Verminderung der H a n d d u r c h - b lu tung auf e twa ein Dr i t t e l der H a n d d u r c h b l u t u n g be im Gesunden. Man kSnnte hier die F r a g e disku- t ieren, ob die M i n d e r d u r c h b l u t u n g der H a u t der H a n d be im Leberc i r rho t ike r als Gegcnregula t ion im Sinne einer per ipheren Warmeabgabed ros se lung bei herab- gesetz ter zen t ra le r W a r m e p r o d u k t i o n aufzufassen ist .

Teilt man die in der Abb. 4 eLngetragencn Werte fiir q durch 2,0 ° C, so erhalt man die Warmedurchgangszahl K, die dann mit Werten vergleichbar ist, die bei andcren Personen bei anderen Differenzen zwischen Blut- und Calorimeter- tcmperatur gemessen wurden. Eine Registrierung bei immer gleich groi~er Temperaturdifferenz ist aus me]~technischen Griinden nicht ohne weiteres mSglich; abcr auch wenn dies durchfiihrbar ware, wiirde die Vergleichbarkeit yon Werten verschiedener Untersucher die Beziehung auf eine gleich- bleibende Tempcraturdifferenz, und das ebcn stellt ja die Bestimmung der Warmedurchgangszahl dar, voraussetzcn.

D a aus a p p a r a t i v e n Grf inden n ich t die MSglichkeit bes teht , im rec ta len MeBkopf und im Mel~kopf ffir die Hau tobe r f l ache gleichzeit ig verschiedene Calor imeter- t e m p e r a t u r e n zu erzeugen (beide Mei~kSpfe werden vom gleichen T h e r m o s t a t e n gespeist) , i s t die Messung so wie sie in Abb. 4 ha lbschemat i sch darges te l l t wurde, nu r be im Gesunden der Abb i ldung , der ja gleiche H a n d - und R e c t a l t e m p e r a t u r aufwies, gleichzeitig an H a n d und im R e c t u m durchf i ihrbar . Beim Leber- e i r rhot iker der Abb i ldung hingegen wiirde bei e iner Messung bei 34,8 ° C nu r de r Ausschlag der rectalen K u r v e so wie in der A b b i l d u n g darges te l l t sein, an der H a n d wfirde er h ingegen (wegen der n iedr igen Blut - t e m p e r a t u r in der H a n d yon 34,0 o C) in den Bereich un te rha lb der Nul l -Linie zu l iegen kommen . Bezugs- wer t ffir die H a n d ware d a n n n ich t mehr die Null- L'inie des Reg i s t r i e rb la t t e s wie be i der vom R e c t u m aufgenommenen Kurve , sondern der vorher bei 36,8 ° C regis t r ier te Kurvenaussch lag . Die Aus- messung der Skalente i le zwischen diesen beiden, yon der H a n d be i 36,8 und 34,80 C aufgenommenen K u r v e erg ib t d a n n einen W e r t , de r ebenso grofl i s t wie derjenige, den m a n be im Vergleich der W a r m e a b g a b e bei I n n e n t e m p e r a t u r dieser H a n d und bei einer u m 2,0 ° C ger ingeren Ca lo r ime te r t empera tu r erhal t .

Die W a r m e d u r c h g a n g s z a h l K is t also grundsa tz - l ich unabhi~ngig yon der Fes t s t e l lung der B lu t t empe- r a t u r des gemessenen Organes. Es genfigt zur Be- s t i m m u n g yon K die Messung in zwei Temperatur- bereichen. U m jedoch zusatz l iche Fehlerquel len aus- zuschal ten (z. B. Ka l t e re ize bei Mel~kopftemperaturen, die wesent l ich u n t e r der B l u t t e m p e r a t u r liegen) und u m gle ichble ibende Versuchsbedingungen zu erzielen, messen wir nach MSglichkei t immer in Tempera tu r - bereichen nahe der I n n e n t e m p e r a t u r . I s t diese Innen- t e m p e r a t u r in be iden gemessenen Organen gleich, d a n n messen wir zwischen dieser I n n e n t e m p e r a t u r nnd einer u m 2,00 C ger ingeren Tempera tu r . Bei synchroner Regis t r i e rung yon KSrperbez i rken vet. schiedener B l u t t e m p e r a t u r , wobei die Eins te l lung der Ca lo r ime te r t empe ra tu r auf die B l u t t e m p e r a t u r nur ffir eine der be iden l~Iel~ste]len mSglich ist , wi rd an

der zwei ten MeBstelle in u n m i t t e l b a r e r Nahe dieses Tempera tu rbe re iches gemessen. Die Wi~rmedurch- gangszahl K wird dadu rch - - falls die Regis t r ie rung an der zwei ten Mel]stelle n ich t in zu grol~er En t - fe rnung yon ihrer I n n t e n t e m p e r a t u r erfolgt - - n ich t ve rander t . Ledigl ich wenn die Differenz zwischen der I n n e n t e m p e r a t u r der gemessenen Organe 4,00 C fiber- s teigt , is t nach unserer E d a h r u n g eine synchrone Re- gis t r ierung im gleichen Tempera tu rbe re i ch n ich t mehr angezeigt . Es wird d a n n eine zweite Bes t immung nStig.

Auf eine Reihe dieser speziellen meBtechnischen F r a g e n soll in einer spa te ren Mi t te i lung eingegangen werden. Hie r sollen abschliei~end nu r noch einige Mel~werte, die bei unseren Unte r suchungen fest- zustel len waren, angegeben werden. Der Durch- schni t t swer t der Warmedurchgangszah len im Rectum bei einer Serie yon 20 Gesunden be t rug 13,8.10 -4 cal cm -2 sec -~ Grad -1, die durchschni t t l i che Wiirme- durchgangszah l der H a n d bei 32 Gesunden 20,1 cal cm -2 sec -1 Grad -1 (bekleidet bei 220 C R a u m t e m p e - r a t u r und unbewegte r Luft) .

Es bes t eh t somit eine gute ]~bere ins t immung dieses le tz te ren Wer te s mi t der yon ASCHO~F und KA~MPFFER 2 be s t immten W£rmele i t zah l de r durch- b lu t e t en menschl ichen H a n d yon 23 - ]0 -~ cal cm -1 sec -1 Grad -1 bei 20 o C Z i m m e r t e m p e r a t u r .

Zusammen/assung. Es wird ein rec ta ler Mel~kopf zur Erwe i t e rung der s~Smungsca lo r ime t r i schen Un- tersuchungen, vor a l lem zum Zwecke der gleich- zeitigen Regis t r ie rung der Durchb lu tung yon Rec tum- sch le imhaut und e inem H a u t b e z i r k der KSrper - oberfl~che angegeben.

I) ie yon uns benfi tz te A p p a r a t u r besteh~ aus : 1. dem neuen rec ta len Calorimetermei3kopf und dem yon HE~SEL angegebenen Hautmei3kopf , 2. aus einem The rmos t a t en mi t Ausgleichsgef£I3 (Vascalor-Ger£t nach HENSEL) und 3. e inem Doppel l in ienschre iber als Regis t r ie re inr ich tung .

Es werden kl inische P rob leme angeff ihrt , bei denen solche synchrone Durchb lu tungsmessungen in de r KSrperper ipher ie und in e inem Gef£1~gebiet des KSrperkcrnes neue Aufschlfisse e rgeben kSnnen, und es werden en tsprechende Kurvenbe i sp ie le gezeigt. We l t e r wird auf den fiir die ca lor imet r i scheMessung yon Durchblutungsgr61~en en t sche idenden Unter - sehied zwischen W £ r m e a b g a b e und W~rmedurch- gangszahl e ingegangen. Dabe i werden eigene Beob- ach tungen u n d Mel~ergebnisse mi tge te i l t .

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ZUtt DIAGNOSTISCHEN AS"WENDUNG DER PHOTOELEKTRISeHEN PLETHYSMOGRAPHIE MIT REFLEKTIERTEM LICHT.

V o n D . METZ.

Aus der 3Iedizinischen Universibi~tsklinik G6ttingen (Direktor: Prof. Dr. SCt~0~N).

Durch die starke Lichtabsorption des Muskel- gewebes wird die photoelektrisehe Plethysmographie auf die Haut beschr~nkt. Die registrierten ~nderungen der Lichtdurehli~ssigkeit entstehen haupts~ehlich durch Querschnitts/~nderungen der subpapill/~ren und un- mittelbar subeutanen Gef/~l?e. Sie beziehen sich daher auf ein einheitlieh reagierendes Gef£Bgebiet. Die photoelektriseh registrierte Hautvolumkurve l~gt sich nur seh~tzungsweise in Volumeinheiten eichen, so dag sie zumeist qualitativ ausgewertet wird. Die quantitative, meehanisehe Plethysmographie der Finger und Zehen 1, 6, 9, i9 effaBt ebenfalls praktiseh nur Haut. Ihre Teehnik wird jedoeh im diagnostiseh interessie- renden Bereieh Meiner Durchblutungsgr6Ben bei ar- teriellen Stenosen sehwierig.

Zur Diagnostik arterieller DurchblutungsstSrungen der Gliedmal~en werden Finger- und Zehenkuppen bevorzugt untersueht, weft ihre I{autarterien bzw. -arteriolen besonders ausgiebig auf vasomotorisehe Funktionsst6rungen und stenosierende Prozesse proxi- maler Arterienabsehnitte reagieren. Die Teehnik der photoelektrischen Plethysmographie ist an den Akren einfach und empfindlich. Die normale und patho- logische Form des akralen Hautvolumpulses ist daher gut bekannt 2, 7, i~, ~i

MiTTgES und Mitarbeiter it zeigten als erste, dab der photoelektrisch registrierte, akrale ttautvolumpuls bei obliterierenden Frozessen der GliedmaBenarterien irreversibel deformiert wird. Vonder normalen Puls- form bis zur extremen Deformierung (,,einfaehe, un- differenzierte Schwingung") fanden sie Uberg~nge parallel zmn Grad der arteriellen I)urehblutungs- st6rung. Dieses Formkriterium entsprieht nieht dem ,,Zwisehensehlag" und dessert Rudimenten (z. B. im anal~roten Volumpuls), welehe ebenfalls die Anstiegs- zeit (,,crest time "e) des anakroten Pulsschenkels ver- lgngern.

Die praktiseh wiehtige Differentialdiagnose z~d- schen vasomotorisch-reversiblen und anatomiseh fixier- ten DurehblutungsstSrungen der Haut erschlieI3t sich somit unmittelbar aus der Vo]umpulsform. Prfifung der Reaktion yon Pulsform und -amplitude auf gefgg- wirksame Testreize (Temperatur/~nderungen, Phar- maka, Arbeit) erg/~nzt den Befund, ist jedoch zu seiner Interpretation nur in Einzelfiillen erforderlieh. ~¥eitere Vortefle der photoelektrisehen Plethysmographie be- ruhen auf ihrer hohen Empfindliehkeit ohne meehani- sche Be]astung der untersuehten Gefgge, so dab die Pulsform noch bei sehr kleinem Pulsvolumen nnver- zerrt dargestellt werden kann. Xhnliehe MSglieh- keiten bietet vielleieht auch die Gliedmagen-Rheo- graphie naeh PoLzm¢.

Die damit gegebenen diagnostischen M6glichkeiten reehtfertigen den Verzieht auf die indirekte Eichung der photoe]ektrischen Plethysmogramme zugunsten einer hochempfindlichen und handlichen Untersuchungs- teehnik. Die Verwendung yon reflektiertem Licht nach H~I~TZ~A~ 4 ergab die Grundlage zu praktisehen Verbesserungen gegenfiber der gut bekannten Plethys- mographie mit durehfallendem Licht. Insbesondere zeigte es sich, dal3 bei arterie]len Durehblutungs- st6rungen nur am Oft bevorstehenden oder mani- festen Gewebsschadens pulssynchrone Volumsehwan- kungen der I-Lut dauernd vermigt werden. Ftir durch- fallendes Licht sind die Angaben i2 und eigene Er- fahrungen wesentlich ungfinstiger. So blieb aueh in den frfiheren Stadien arterieller Obliteration der Nach- weis pulsierender Hautdurchblutung eine Frage der Methodik. Aus diesem Grund sell eine ffir die klinisehe Diagnostik entwickelte Modifikation des Reflexver- fahrens mitgeteilt werden.

Methodik. Die allgemeinen Teile der Anordnung entsprechen den

Angaben yon MATTttES 12. Da man die Volumpulse aus prak- tischen Grtinden (s. unten) ira ultraroten Spektrum unter- sucht, werden edelgasgefiillte Photoze]]en mit entsprechender spektraler Empfindlichkeit verwende~. Sie sind wegen ihres hohen Innenwiderstandes an den Verst~rkereingang normaler Elektrokardiographen anzupassen. Die Betriebsspannurig (,,S~ugspannung") ffir die Pho~ozelle wird yon einer ein- faehen Ankopplungsschaltung geliefert l°. Da die Spannungs- quelle konstant sein mul~, wird eine Anodenba~terie einem stabflisierten NetzanschluBger~t vorgezogen.

Der Frequenzinhal~ der Hautvolumpulse wird mi~ maxi- mal 12 tIz angegeben i. Er wird daher yon den Verst~Lrkern und den direkt oder optisch registrierenden MeBorganen normgerechter Elektrokardiographen (nach DIN 13401) am- plitudengetreu reproduzier~. Die Eliminierung bzw. Gl~ttung der Volumschwankungen 2. und hSherer Ordnung durch die Zeitkonstante yon WechselspannungsverstS~rkern (Abklingzeit mindestens 1,5 sec) is~ zur ausschlieBlichen Darstellung der Volumpulse erwtinscht. Diese langsamen Schwankungen (2--20 in der min) k6nnen schon deswegen nicht ausgewertet werden, well die Darstellung der Pulsform eine relativ hohe Filmgeschwindigkei~ yon etwa 5 em/see verlangt. Sie treten jedoch auch under den vorstehenden Bedingungen manchmM als Nullpunktschwankungen in Erscheinung. Um Nullpunkt- schwankungen durchXnderungen der Blu~farbe im untersuchten Hautbezirk zu vermeiden, plethysmographiert man mit ge- filtertem Lieht im nahen Ultrarot (750--900 m/~) is. Bekannt- lich andern sich die Volumpulsamplitude und die Form der dikroten Welle im Ablauf der Wellen 2. nnd 3. Ordnung 6 ¢5,i~,is, Diese Erscheinung wird yon der besehriebenen Registrier- weise nicht bceinfluBt.

Gegeniiber der yon MATTHES ii grundlegend be- sehriebenen photoelektrischen Plethysmographie mit durchfMlendem Licht fiihrte H:m:tTZ~A:~ 't deft Licht- strahl durch ein liehtdicht aufsitzendes gohr so in die I-Iau~, dab sein reflektierter Antefl auf eine neben dem