Anatomie, Biologie und Physiologie

Anatomie, Biologie und Physiologie
Ergotherapie Prüfungswissen
von
Jürgen Zervos-Kopp
1. Auflage
Thieme 2009
Verlag C.H. Beck im Internet:
www.beck.de
ISBN 978 3 13 141352 9
Zu Inhaltsverzeichnis
schnell und portofrei erhältlich bei beck-shop.de DIE FACHBUCHHANDLUNG
4
HERZ-KREISLAUF-SYSTEM
4
Herz-KreislaufSystem
funktionelle Einheit
aus Herz und Gefäßen.
Aufgaben
J Versorgung mit
lebensnotwendigen Stoffen
J Stofftransport
und -verteilung
J Abtransport von
Stoffwechselprodukten
J Wärme- und
Flüssigkeitshaushalt
Herz-Kreislauf-System
Das Herz-Kreislauf-System (kardiovaskuläres System) ist eine Einheit, die aus dem Herzen und den Gefäßen besteht. Dabei ist das
Herz der Motor und die Gefäße sind die Transportwege, in denen
Blut und Flüssigkeiten ständig im Umlauf gehalten werden.
Das kardiovaskuläre System sorgt für ein Gleichgewicht zwischen
der Versorgung der Zellen mit lebensnotwendigen Stoffen einerseits und der Entsorgung von Stoffwechselprodukten andererseits.
Dabei werden die Körperzellen mit Stoffen wie Sauerstoff (O2),
Wasser (H2O) Nährstoffen (Eiweiße, Fette, Kohlenhydrate), Hormonen, Medikamenten etc. versorgt und diese Stoffe werden den
Bedürfnissen des Organismus entsprechend verteilt. Dies gilt auch
für Gerinnungsfaktoren und Abwehrzellen, die im Blut zirkulieren
und bei Bedarf aus dem Kreislauf ins Gewebe gelangen. Stoffwechselendprodukte wie Kohlendioxid (CO2), Wasser, Harnstoff, Harnsäure etc. werden zu den Ausscheidungsorganen transportiert. Darüber hinaus beteiligt sich das kardiovaskuläre System an den Regulierungsvorgängen des Wärme- und Flüssigkeitshaushalts.
4.1 Herz
Herz
Hohlmuskel mit autonomer Pumpfunktion in zwei Kreisläufen (Lungen- und
Körperkreislauf).
Aufgabe
Aufrechterhaltung
und Anpassung des
Kreislaufs.
Das Herz (Cor) ist ein Hohlmuskel, der Blut aus den Venen aufnimmt
und weiter in die Arterien pumpt. Durch den Aufbau und die Anordnung der Klappen kann das Blut nur in eine Richtung fließen. Die
Herzscheidewand (Septum cordis) teilt das Herz in eine rechte und
eine linke Herzhälfte, es wird auch vom rechten und linken Herzen
gesprochen. Das Blut fließt aus dem Körper in das rechte Herz und
wird von dort in die Lunge gepumpt. Aus der Lunge fließt das Blut
dann in das linke Herz, um von ihm in den Körper weitertransportiert zu werden. Es gibt also einen Lungen- und einen Körperkreislauf.
Das Herz kann unabhängig vom Nervensystem pumpen, seine
Pumpaktion kann jedoch durch Reize des Nervensystems moduliert
und so den Bedürfnissen des Organismus angepasst werden.
152
aus: Zervos-Kopp, Anatomie, Biologie und Physiologie (ISBN 9783131413529) © 2009 Georg Thieme Verlag KG
HERZ
Diagramm 4.1: Übersicht zum Thema Herz
4.1.1 Lage und Form
Das Herz liegt im Brustkorb innerhalb des Mittelfellraums (Mediastinum) und wird dort durch die Hohlvenen (Vv. cavae) und
die Körperschlagader (Aorta) in seiner Position gehalten, die sich
jedoch in Abhängigkeit von der Atembewegung leicht verändert.
Das Herz wird vom Herzbeutel (Perikard) umgeben, der aus zwei
bindegewebigen Blättern besteht. Das innere Blatt (Epikard) liegt
der Herzoberfläche eng an, das äußere Blatt ist teilweise mit dem
Zwerchfell verwachsen. Zwischen den beiden Blättern liegt die
Perikardhöhle, in der eine Gleitflüssigkeit die optimale Beweglichkeit des Herzens gewährleistet.
Die äußere Form des Herzens entspricht der eines stumpfen
Kegels, dessen Basis nach oben und dessen Spitze nach unten zeigt.
Die gedachte Achse dieses Kegels wird anatomische Herzachse ge-
Lage
J im Mediastinum
J vom Perikard
umgeben
J Lageveränderung
durch Atembewegung
Form
eines stumpfen Kegels, Spitze vorne
unten, anatomische
Herzachse.
153
aus: Zervos-Kopp, Anatomie, Biologie und Physiologie (ISBN 9783131413529) © 2009 Georg Thieme Verlag KG
4
HERZ-KREISLAUF-SYSTEM
Herzgewicht ~ 300 g,
kritisches Herzgewicht ~ 500 g.
nannt. Die Herzspitze liegt zwischen der linken 4. und 5. Rippe
medioklavikulär (also an einer gedachten Linie senkrecht von der
Schlüsselbeinmitte abwärts) der Brustwand an. Die Herzhinterwand liegt dem Zwerchfell auf.
Das Herz wiegt im Mittel 300 g, was etwa 0,5% des Körpergewichts entspricht. Kommt es belastungsbedingt zu einer Herzvergrößerung, so ist bei ca. 500 g das kritische Herzgewicht erreicht,
bei dem die ausreichende Durchblutung des Herzgewebes möglicherweise nicht mehr gewährleistet ist.
4.1.2 Aufbau
Aufbau
Je Herzhälfte ein
Vorhof und eine
Kammer
Kreislauf
linke Kammer R
Körperkreislauf R
rechter Vorhof R
rechte Kammer R
Lungenkreislauf R
linker Vorhof.
Das rechte und das linke Herz bestehen jeweils aus einem muskelschwachen Vorhof (Atrium) und einer muskulösen Kammer (Ventrikel). In den Vorhöfen sammelt sich das Blut. Im rechten Vorhof
sammelt sich das Blut des Körperkreislaufs und fließt in den rechten
Ventrikel, der das Blut durch den Lungenkreislauf pumpt. Der linke
Vorhof nimmt das Blut aus der Lunge auf und leitet es an den linken
Ventrikel weiter, der wiederum der Antrieb des Körperkreislaufs ist.
Es entsteht ein geschlossener Kreislauf (Abb. 4.1a+b).
Abb. 4.1a+b Herz und herznahe Gefäße.
a nach Eröffnung der rechten Herzkammer (Darstellung des Blutflusses
in der rechten Herzhälfte)
b zusätzliche Eröffnung beider Vorhöfe sowie der linken Herzkammer
154
aus: Zervos-Kopp, Anatomie, Biologie und Physiologie (ISBN 9783131413529) © 2009 Georg Thieme Verlag KG
HERZ
Aufbau der Herzwand
Die Herzwand ist dreischichtig aufgebaut. Sie besteht aus
J einer Innenhaut (Endokard), die den gesamten Innenraum des
Herzens auskleidet und die Herzklappen bildet,
J einer Muskelschicht (Myokard), die im linken Ventrikel am
stärksten ausgebildet ist, denn von hier aus muss das Blut durch
den gesamten Körperkreislauf gepumpt werden, und aus
J einer Außenschicht (Epikard), die gleichzeitig das innere Blatt des
Perikards bildet.
Herzwandaufbau
von innen nach
außen
J Endokard,
J Myokard,
J Epikard.
Das Myokard wird von speziellen Herzmuskelzellen gebildet, die so
schnell kontrahieren können wie die quer gestreiften Muskelzellen
und so dauerhaft arbeiten wie die glatte Muskulatur (s. Kap. 2.4.2).
Sie besitzen Spontanaktivität, d. h. sie benötigen keine Impulse des
Nervensystems, um sich zusammenzuziehen.
Die Muskulatur der Kammern ist dreischichtig und besonders in
der linken Kammer kräftig ausgebildet. Die Ventrikel besitzen nur
eine zweischichtige Muskulatur, da ihr nur unterstützende Funktionen beim Bluttransport von den Vorhöfen in die Kammer zukommen.
Herzmuskelzellen
kontrahieren spontan ohne Impulse des
Nervensystems.
Klappensystem
Die Herzklappen liegen zwischen den einzelnen Herzabschnitten
und gewährleisten den Blutfluss in eine Richtung (s. Abb. 4.1). Es
gibt vier Herzklappen, die alle in die sog. Ventilebene (bindegewebige Verstärkung der Herzstruktur) eingelassen sind. Zwei Arten
von Herzklappen werden unterschieden: Segelklappen und Taschenklappen.
Die Segelklappen liegen jeweils zwischen Vorhof und Kammer
(Atrioventrikularklappen oder AV-Klappen) und werden durch Sehnenfäden (Papillarmuskeln) an der Herzwand zusätzlich fixiert, um
ein Umschlagen in die Vorhöfe zu verhindern. Wenn die Kammern
nach der Kontraktion erschlaffen, öffnen sich die Segelklappen und
lassen das Blut aus den Vorhöfen in die Kammern fließen. Die linke
AV-Klappe hat zwei Segel (cuspis lat.: Segel) und heißt deswegen
Bikuspidalklappe oder Mitralklappe (mitra: Bischofsmütze). Die
rechte AV-Klappe besitzt drei Segel und wird Trikuspidalklappe
genannt.
Die Taschenklappen liegen zwischen den Kammern und den großen, vom Herzen weg führenden Gefäßen (Pulmonalarterie bzw.
Aorta). Die Taschen dieser Klappen füllen sich beim Blutrückstrom
aus den Kreisläufen (Pulmonal- bzw. Körperkreislauf) mit Blut und
Vier Herzklappen in
der Ventilebene
J Atrioventrikularklappen/Segelklappen (Mitralklappe, Trikuspidalklappe),
J Taschenklappen
(Pulmonalklappe,
Aortenklappe).
155
aus: Zervos-Kopp, Anatomie, Biologie und Physiologie (ISBN 9783131413529) © 2009 Georg Thieme Verlag KG
4
HERZ-KREISLAUF-SYSTEM
schließen so den Durchlass zwischen Gefäß und Kammer. Die zwischen linker Kammer und Aorta liegende Klappe heißt Aortenklappe. Die Pulmonalklappe trennt den rechten Ventrikel von der
Pulmonalarterie (s. o. Abb. 4.1).
Blutfluss
Blutfluss
Vv. cavae R rechter
Vorhof R Trikuspidalklappe R rechte
Kammer R Pulmonalklappe R Pulmonalarterie R Lunge
R Pulmonalvenen R
linker Vorhof R Mitralklappe R linke
Kammer R Aortenklappe R Aorta R
Körperkreislauf R
Vv. cavae
Aus der unteren und oberen Hohlvene (V. cava superior und inferior) fließt sauerstoffarmes Blut vom Körperkreislauf in den rechten
Vorhof. Das venöse Blut der Herzkranzgefäße (Koronargefäße) sammelt sich im Sinus coronarius und gelangt von dort ebenfalls in den
rechten Vorhof. Aus ihm fließt alles Blut durch die Trikuspidalklappe
in die rechte Kammer. Kontrahiert sich nun die Kammermuskulatur,
so wird das Blut von der rechten Kammer durch die Pulmonalklappe
in die Pulmonalarterie und damit in die Lunge gepumpt. Nach
Durchströmung der Lunge gelangt das nun sauerstoffreiche Blut
über die Pulmonalvenen in den linken Vorhof und von dort durch
die Mitralklappe in die linke Kammer. Die Kontraktion der Kammermuskulatur (Abb. 4.1) befördert das Blut dann schließlich durch die
Aortenklappe in den Körperkreislauf.
4.1.3 Herzmechanik
Funktioneller Herzzyklus
Systole
J Anspannungsphase: alle Klappen
geschlossen
J Austreibungsphase: Segelklappen geschlossen,
Taschenklappen
geöffnet
Diastole
Entspannungsphase: alle Klappen
geschlossen
J Füllungsphase:
Segelklappen geöffnet, Taschenklappen geschlossen
J
Unter dem Herzzyklus wird der rhythmische Ablauf von Kontraktion (Systole) und Erschlaffung (Diastole) des Herzens verstanden.
In der Systole wird das Blut aus den Kammern in die Gefäße
ausgeworfen. Es können zwei Phasen unterschieden werden: die
Anspannungs- und die Austreibungsphase. In der Anspannungsphase sind die Kammern mit Blut gefüllt, die Taschenklappen geschlossen. Durch den ersten geringen Druckanstieg schließen sich
auch die Segelklappen, die Muskulatur spannt sich weiter um das
Blutvolumen an, was zu einer Druckerhöhung in den Kammern
führt. Übersteigt nun der Druck in den Kammern den Druck in der
Pulmonalarterie bzw. in der Aorta, öffnen sich die Taschenklappen
und das Blut strömt in die Gefäße. Fällt der Druck im Herzen durch
das Ausströmen des Blutes wieder unter den Druck in den großen
Gefäßen, schließen sich die Taschenklappen.
Die Diastole umfasst die Entspannung des Herzens und die erneute Füllung der Hohlräume. In der Entspannungsphase sind die
Taschenklappen und die Segelklappen geschlossen, die Muskulatur
der Kammer entspannt sich und die Ventilebene hebt sich etwas an.
Dadurch entsteht ein geringerer Druck in der Herzkammer als in
156
aus: Zervos-Kopp, Anatomie, Biologie und Physiologie (ISBN 9783131413529) © 2009 Georg Thieme Verlag KG
HERZ
den Vorhöfen, die Segelklappen öffnen sich und Blut wird in die
Kammer gesaugt. Aus diesem Grund wird das Herz auch als „DruckSaug-Pumpe“ bezeichnet. Zusätzlich hebt sich die Ventilebene weiter an, sodass sich die Kammer quasi über das Blutvolumen stülpt.
Herztöne
Beim Abhören des Herzens mit dem Stethoskop (Auskultation) lassen sich zwei Herztöne unterscheiden. Entsprechend dem Herzzyklus wird vom ersten und zweiten Herzton gesprochen. Der erste
Herzton entsteht zu Beginn der Systole durch die Anspannung der
Herzmuskulatur um das Blutvolumen bei geschlossenen Herzklappen. Er wird als Anspannungston bezeichnet. Der zweite Herzton
zeigt den Beginn der Diastole an, denn er wird durch den Schluss
der Taschenklappen verursacht. Es wird vom Klappenton gesprochen.
Um die Unterscheidung der Herztöne beim Auskultieren zu erleichtern, kann parallel zur Auskultation der Puls getastet werden.
Der Herzton, der synchron mit dem Puls zu hören ist, ist der erste
Herzton.
Erster Herzton:
Systole, Anspannungston
J Zweiter Herzton:
Diastole, Klappenton
J
4.1.4 Herzelektrik
Die Herzmuskulatur kann sich selbstständig ohne Impulse vom
Zentralnervensystem, also autonom kontrahieren. Dies liegt an
der besonderen Struktur der Herzmuskelzellen und ihrer Verbindungen untereinander(Abb. 4.2). Damit diese Kontraktion koordiniert verläuft, gibt es den Schrittmacher des Herzens (Sinusknoten),
ein Geflecht aus spezialisierten Herzmuskelfasern, das 70 Impulse
pro Minute generiert und über die Vorhofmuskulatur an den Atrioventrikularknoten (AV-Knoten) weiterleitet. Bei einem Ausfall des
Sinusknotens kann der AV-Knoten die Schrittmacherfunktion übernehmen. Er hat einen Eigenrhythmus von 40–60 Impulsen pro
Minute. Unter physiologischen Bedingungen übernimmt er jedoch
die Frequenz des Sinusknotens und leitet diese an das His-Bündel
(Eigenfrequenz 25–40 Impulse/Minute) weiter, das die Impulse bis
in die Tawaraschenkel an der rechten und linken Kammermuskulatur leitet. Die Tawaraschenkel ziehen jeweils an den Seiten des
Kammerseptums in Richtung Herzspitze und verzweigen sich dort
in die Purkinjefasern. Von dort geht die Erregung direkt auf die
Kammermuskulatur über. So kontrahieren die beiden Kammern
gleichzeitig und etwa 0,15 Sekunden nach den Vorhöfen.
Die Herzfunktion kann vom Zentralnervensystem moduliert werden, um sie der Belastung des Organismus anzupassen. Das Herz
Autonome Reizbildung und -weiterleitung der Herzmuskelfasern
J Sinusknoten
(Schrittmacher): 70
Impulse/min
J AV-Knoten:
40–60 Impulse/min
J His-Bündel
J Tawaraschenkel
J Purkinjefasern
Vagus (Parasympathikus) und Sympathikus modulieren
die
J Herzfrequenz,
J Herzkraft und
J Erregungsleitungsgeschwindigkeit.
157
aus: Zervos-Kopp, Anatomie, Biologie und Physiologie (ISBN 9783131413529) © 2009 Georg Thieme Verlag KG
4
HERZ-KREISLAUF-SYSTEM
Abb. 4.2 Reizleitungssystem des Herzens.
Abb. 4.3 EKG-Kurve: Aufzeichnungen von 2 Herzaktionen (Erklärung
der Abschnitte siehe Text).
EKG
als grafische Darstellung der Herzelektrik
J P-Welle: Vorhof
J QRS-Zacke: Beginn Kammererregung
J T-Welle: Rückbildung Kammererregung
wird für diesen Zweck vom N. vagus (Teil des Parasympathikus) und
vom Sympathikus innerviert. Impulse dieser Nerven beeinflussen
positiv oder negativ die Herzfrequenz (chronotrope Wirkung), die
Herzkraft (inotrope Wirkung) und die Erregungsleitungsgeschwindigkeit (dromotrope Wirkung).
Die elektrischen Spannungsunterschiede, die bei der Erregungsbildung, -weiterleitung und -rückbildung entstehen, lassen sich im
Elektrokardiogramm (EKG) grafisch darstellen. Die so aufgezeichneten Wellen und Zacken können einzelnen Abschnitten des Herzens
zugeordnet werden. Dabei entspricht
J die P-Welle der Erregung der Vorhöfe,
J die QRS-Zacke dem Beginn der Kammererregung und
J die T-Welle der Rückbildung der Kammererregung (Abb. 4.3).
158
aus: Zervos-Kopp, Anatomie, Biologie und Physiologie (ISBN 9783131413529) © 2009 Georg Thieme Verlag KG
GEFÄSSSYSTEM
4.1.5 Blutversorgung des Herzens
Von der Aorta zweigen direkt hinter der Aortenklappe zwei Gefäße
für die Blutversorgung der Herzgewebe ab, die Herzkranzgefäße.
Das rechte Herzkranzgefäß (A. coronaria dextra) versorgt den rechten Vorhof, die rechte Kammer, die Herzhinterwand und einen Teil
der Kammerscheidewand. Die linke Herzkranzarterie (A. coronaria
sinistra) teilt sich in zwei Äste auf, in den Ramus circumflexus und
den Ramus interventricularis anterior. Diese sind für die Durchblutung der linken Kammer, des linken Vorhofs und des größten Teils
des Kammerseptums zuständig.
Die Herzkranzgefäße werden während der Diastole mit Blut gefüllt, denn ihre Eingänge (Ostien) werden bei der Systole von der
geöffneten Aortenklappe verschlossen. Die Venen verlaufen größtenteils parallel zu den Arterien. Das Blut sammelt sich dann im
Sinus coronarius und fließt direkt in den rechten Vorhof.
Versorgung des
Herzens
Aa. coronariae dextra
und sinistra werden
in der Diastole mit
Blut gefüllt, venöser
Abfluss über die Koronarvenen, Sinus
coronarius, rechter
Vorhof.
4.2 Gefäßsystem
Das Gefäßsystem besteht aus zwei Anteilen: einem in sich geschlossenen System von Blutgefäßen, durch die mit Hilfe des Herzens das
Blut im Kreis gepumpt wird, und aus einem blind in der Peripherie
beginnenden System aus Lymphgefäßen, das Flüssigkeit und zelluläre Anteile transportiert und letztlich in das Blutgefäßsystem kurz
vor dem Einfließen ins rechte Herz mündet. In den Blutgefäßen
zirkulieren ca. 90% der Flüssigkeitsmenge, im Lymphgefäßsystem
werden ca. 10% transportiert.
geschlossenes
System:
Blutgefäße
offenes System:
Lymphgefäße
Diagramm 4.2: Gefäßsystem
159
aus: Zervos-Kopp, Anatomie, Biologie und Physiologie (ISBN 9783131413529) © 2009 Georg Thieme Verlag KG