1 Grundbegriffe des Messens und der quantitativen Beschreibung

Hartmut Zabel

1.1 Klinischer Fall - Nadelöhr im Herzen

Das Körpergewicht ist eine Messgröße, die viele Menschen akribisch überwachen – meist aus Angst vor Übergewicht. Tatsächlich spiegelt es aber viel mehr wider als nur Essgewohnheiten und ist Medizinern häufig sogar ein diagnostisches Hilfsmittel. Patienten mit Herzschwäche oder Niereninsuffizienz können mehrere Liter Wasser im Körper einlagern. Menschen mit Tumorerkrankungen oder chronischen Infektionen hingegen verlieren häufig ungewollt Pfunde. Regelmäßige Gewichtskontrollen sind bei ihnen daher sinnvoll. Zusa5mmen mit der klinischen Symptomatik und weiteren Untersuchungen kann der Blick auf die Waage dabei helfen, Diagnosen zu stellen und Therapieerfolge zu kontrollieren.

Schwerwiegende Probleme Frau Linz kann ihren Augen kaum trauen. 112 Kilogramm! Traurig steigt sie von der Waage. Schon wieder zugenommen, ganze drei Kilo in nur ein paar Tagen. Dabei hat sie doch strikt auf ihre Ernährung geachtet. Aber auch sonst fühlt sich die 83-jährige nicht gut. Seit kurzem fällt ihr jede Bewegung schwer und auch die Luft wird öfter knapp. Gestern beim Einkaufen ist ihr so schwindelig geworden, dass sie auf dem Heimweg eine Pause einlegen musste. Die Rentnerin will wissen, was mit ihr los ist und bittet ihren Arzt um einen Hausbesuch. Bei der Untersuchung am Nachmittag bemerkt der Mediziner beim Abhören ein systolisches Herzgeräusch, das in die Halsschlagadern fortgeleitet wird. Das Atemgeräusch ist beidseitig abgeschwächt. Zudem hat Frau Linz Unterschenkelödeme. „Sie haben Wasser in der Lunge und in den Beinen. Schuld daran ist vermutlich eine Herzschwäche“, erklärt der Arzt und rät der Rentnerin, ihr Leiden in der Klinik abklären zu lassen.

Herz in Not Schon wenige Stunden später liegt die alte Dame im Echokardiografieraum des Krankenhauses. „Ihre Aortenklappe ist verengt“, sagt die Kardiologin, nachdem sie Frau Linz' Herz sonografiert hat. Die erworbene Aortenstenose ist heute der häufigste Klappenfehler. Sie entsteht meist infolge degenerativer Veränderungen und führt zu Verkalkungen mit verringerter Klappenöffnungsfläche. Die durch die Enge gesteigerte Druckbelastung des linken Ventrikels bewirkt eine Vergrößerung (Hypertrophie) des Herzmuskels. Das Herzzeitvolumen kann dadurch eine Zeit lang aufrecht erhalten werden. Mit fortschreitender Verengung nimmt die Pumpleistung des Herzens jedoch ab und Symptome der Herzschwäche treten auf: bei Linksherzinsuffizienz zum Beispiel ein Lungenödem, ein Pleuraerguss oder zerebrale Funktionsstörungen. Ist infolge des Rückstaus des Bluts aus der linken Herzkammer in die Lunge (Lungenstauung) später auch die Pumpfunktion der rechten Kammer beeinträchtigt, kommen periphere Ödeme und eine Gewichtszunahme hinzu – wie bei Frau Linz.

Wasser Marsch! Zur vorübergehenden Stabilisierung wird Frau Linz medikamentös mit Diuretika behandelt und so das Wasser aus dem Gewebe geschwemmt. Zu ihrer großen Freude verliert die Rentnerin unter der Therapie mehrere Kilogramm Gewicht und das Atmen fällt ihr zusehends leichter. „Langfristig hilft Ihnen aber nur ein Ersatz der Aortenklappe“, erklärt ihr die Klinikärztin. Drei Wochen später wird Frau Linz eine biologische Herzklappe vom Schwein eingesetzt. Diese arbeitet geräuschlos und hält zehn bis fünfzehn Jahre. Eine lebenslange Blutverdünnung, die bei künstlichen Klappen unverzichtbar ist, wird dabei nicht erforderlich. In Zukunft schaut Frau Linz halbjährlich bei ihrer Kardiologin vorbei, die die Funktion der neuen Herzklappe überprüft. Die Rentnerin achtet zudem sorgsam auf ihren Körper und misst regelmäßig Temperatur, damit sie eine eventuelle Entzündung der neuen Herzklappe rasch erkennt. Und natürlich steigt sie weiter fleißig auf die Waage, um früh zu bemerken, dass sie wieder Wasser einlagert – oder doch einfach mal ein Stück Sahnetorte zu viel gegessen hat.

1.2 Physikalische Größen und Einheiten

1.2.1 Überblick

Das Messen ist uns eine vertraute Sache. Wir stellen uns morgens auf die Waage, um unser Gewicht zu messen; wir schauen auf die Uhr, um nicht zu spät zum Zug zu kommen, d. h. wir messen die Zeitdifferenz zwischen Jetzt und der fahrplanmäßigen Abfahrt; wir fahren Auto und messen die Geschwindigkeit mit einem Tachometer. Bei diesen Beispielen führen wir selbst eine aktive Messung durch und verlassen uns auf die richtigen Angaben der Messinstrumente, die wir einsetzen: Waage, Uhr und Tachometer. Beim Frühstück schauen wir auf die Rückseite der Müsli-Packung, die Auskunft über Energieinhalt, Nährstoffe, Fett und Vitamine pro 100 g gibt. Hier verlassen wir uns auf die Richtigkeit der Messungen durch andere Personen und Instrumente in einem Labor. Schließlich gehen wir durch eine Tür und haben das Gefühl, dass sie hoch genug ist, sonst würden wir den Kopf einziehen, wir gehen die Treppe runter und treffen exakt die Stufen, wir treten ins Freie und stellen einen Temperaturunterschied zwischen Innen und Außen fest, und kneifen die Augen zu, da plötzlich die Helligkeit stark zugenommen hat. In allen diesen Fällen haben wir Messungen von Höhen, Temperaturen und Helligkeiten automatisch mit Hilfe unserer körpereigenen Messinstrumente durchgeführt. Der Körper ist noch mit wesentlich mehr Sensoren ausgerüstet, die uns eine tägliche sichere Navigation durch alle Widrigkeiten erlauben. Wir können Gegenstände wahrnehmen, Entfernung abschätzen, Klänge und Lautstärken unterscheiden, Gerüche riechen, Neigungen erkennen, Druck und Schmerz empfinden. Von diesen körpereigenen Sensoren bekommen wir keine genauen Messwerte geliefert, jedoch versteht es das vegetative und somatische Nervensystem sehr gut, die Messwerte an die Regelkreise und Entscheidungszentren weiter zu leiten, sodass wir auf die gegebenen Umstände richtig reagieren können. Viele der empfundenen Wahrnehmungen können auch mit Hilfe von geeigneten Messinstrumenten quantifiziert werden, wie z. B. das Fieber durch eine mit einem Thermometer messbare erhöhte Körpertemperatur. Messen gehört zu den wichtigsten Aufgaben in der medizinischen Praxis. Bevor eine Diagnose erstellt werden kann, werden üblicherweise eine ganze Reihe von physikalischen und chemischen Messungen durchgeführt: Temperatur, Puls, Blutdruck, Zahl der Leukozyten, Erythrozyten und Thrombozyten im Blut, Glucosekonzentration im Harn, etc. Bei der Therapie werden ebenfalls quantitative und messbare Angaben gemacht: Zahl von Tropfen, Spritzen von einigen Millilitern eines Medikaments, Dosis einer Bestrahlung, etc. Bei allen durchführbaren Messungen werden drei grundlegende Annahmen gemacht:

• Die zu messende Eigenschaft ist klar definiert und abgegrenzt gegen andere Eigenschaften.

• Die Messung liefert...