Zweck: Ziel dieser Studie war es, das Verhalten der Pre-Ejektionszeit (PEP) unter psy-chischen und physischen Belastungen zu untersuchen, sowie ihren Einfluss auf die indi-rekte, manschettenlose und kontinuierliche Blutdruckbestimmung mittels Pulswellenge-schwindigkeit (PWV) abzuschätzen. Die Bestimmung der PWV über die Pulslaufzeit (PAT) als zeitliche Differenz zwischen einem definierten Punkt im EKG, wie der Q- oder R-Zacke, und der Ankunft der Pulswelle in der Peripherie, gemessen mit Plethysmogra-phie, schließt die PEP ein. Sie ist als der Zeitverzug zwischen dem elektrischen Signal im EKG und dem tatsächlichen Startpunkt der Pulswelle, dem Beginn des Blutauswurfs aus dem Herzen, definiert. Es ist von erheblicher Bedeutung für diese Methode der Blutdruckbestimmung, den Einfluss der PEP auf die PAT abschätzen zu können. Methoden: Die PEP wurde mittels Impedanz-Kardiographie bei 71 Probanden im Alter von 18 bis 35 Jahre ohne bekannte Vorerkrankungen oder bestehende Medikation be-stimmt. Die PEP wurde in Ruhe, unter psychischer (TSST) und physischer (Ergometer) Belastung erfasst. Dabei wurde die Zeit zwischen Q-Zacke und dem Beginn des Aus-wurfs als auch zwischen R-Zacke und Auswurfsbeginn gemessen. Ergebnisse: Die PEP zeigte eine geringe intraindividuelle Variabilität in Ruhe, bei einem Mittelwert von 104,5 ms. Die interindividuelle Variabilität der PEP war dagegen deutlich stärker ausgeprägt. Die relativen Änderungen der PEP bei Belastung variierten interin-dividuell ebenfalls deutlich. Unter psychischer Belastung und physischer Belastung ver-ringerte sich die PEP im Mittel um 16% bzw. 52%. Die PEP ab der Q-Zacke korrelierte stark mit der PEP ab der R-Zacke (r = 0,98, p < 0,001). In Ruhe korrelierte die PEP mit der Herzfrequenz mit r = 0,06 (p < 0,001), unter psychischer Belastung mit r = 0,29 (p < 0,001) und unter physischer Belastung mit r = 0,65 (p < 0,001). Ein k-nearest-neighbour-Classifier basierend auf PEP und Herzfrequenz konnte zuverlässig die Belas-tungssituation, also ob sich ein Proband in Ruhe, oder unter psychischer oder physi-scher Belastung befand, mit einem positiven prädiktiven Wert von 93% angeben. Die stärkste Korrelation zwischen der PEP und einem mit der Impedanz-Kardiographie auf-gezeichneten Parameter bestand zum Heather Index (R2 = 0,56 für lineare Regression, R2 = 0,64 für polynomischen Fit, p < 0,001). Wird die PEP bei PAT basierter Blutdruck-bestimmung geschätzt oder vernachlässigt, resultierte eine hohe Messunsicherheit, insbesondere bei hohen Blutdruckwerten. Schlussfolgerung: Die PEP ist ein Parameter, der eine hohe interindividuelle Variabili-tät in Absolutwerten und Dynamik unter Belastung aufweist. Eine Vernachlässigung oder Schätzung der PEP führt zu einer hohen Messunsicherheit bei der PAT-basierten Blutdruckbestimmung. Da eine Abbildung durch einen Surrogatparameter nicht prakti-kabel ist, muss die PEP direkt gemessen werden.
Objective: The aim of this study was to investigate the behaviour of pre-ejection period (PEP) under psychological and physical stress, as well as to estimate its influence on indirect, cuffless, and continuous blood pressure measurement using pulse wave velocity (PWV). The determination of PWV through pulse arrival time (PAT), as the time between a defined point in the electrocardiogram (ECG) such as the Q- or R-wave, and the arrival of the pulse wave in the periphery, measured using plethysmography, includes the PEP. The PEP is defined as the time delay between the electrical signal in the ECG and the actual mechanical starting point of the pulse wave, which is the beginning of blood ejec-tion from the heart. It is of critical importance for this method of blood pressure measurement to be able to estimate the influence of PEP on PAT. Methods: The PEP was measured using impedance cardiography in 71 subjects aged 18 to 35 years without known pre-existing conditions or current medication. PEP was determined at rest, during psychological stress (TSST) and physical stress (ergometer). PEP was obtained as period between Q-wave and begin of ejection as well as between R-wave and begin of ejection. Results: The PEP exhibited low intraindividual variability at rest, with a mean value of 104.5 ms. In contrast, PEP varied strongly among different subjects. The relative changes (dynamics) during stress also showed substantial interindividual variability. Under psychological stress PEP decreased by 16% and by 52% while under physical load. The PEP measured from the Q-wave strongly correlated with the PEP measured from the R-wave (r = 0.98, p < 0.001). At rest, the PEP correlated to the heart rate with r = 0.06 (p < 0.001), under psychological stress with r = 0.29 (p < 0.001), and under physical stress with r = 0.65 (p < 0.001). A k-nearest-neighbour classifier based on PEP and heart rate reliably distinguished between rest, mental and physical load with a positive predictive value of 93%. The strongest correlation between PEP and a parameter recorded with impedance cardiography was with the Heather Index (R2 = 0.56 for linear regression, R2 = 0.64 for polynomial fit, p < 0.001) Estimating or neglecting PEP in PAT-based blood pressure determination resulted in high measurement uncertainty, particularly at high blood pressure levels. Conclusion: The PEP is a parameter of high interindividual variability in absolute values and under load. Neglecting or estimating the PEP leads to high measurement uncertainty in PAT-based blood pressure determination. Since depicting through a surrogate parameter is not practical, the PEP must be directly measured.
