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Steven M. Kelly
Lehrbuch für Medizinberufe
Inhalt
Kapitel 1. - Einführung in die Anatomie des menschlichen Körpers .....................................................11
Kapitel 2 - Die Zelle...............................................................................................................................19
Die Zellmembran:.................................................................................................................................19
Einführung in den Wasserhaushalt: .....................................................................................................24
Ionenverteilung im menschlichen Organismus: ...................................................................................26
Transportvorgänge an der Zelle: ..........................................................................................................27
OSMOSE: ..............................................................................................................................................27
Diffusion:..............................................................................................................................................27
Einführung in die Energetik: .................................................................................................................28
Zellorganelle:........................................................................................................................................32
Der Gewebsbegriff ...............................................................................................................................41
Kapitel 3 - Das Nervensystem...............................................................................................................48
Bau und Funktion der Nervenzelle: ......................................................................................................48
Morphologie des Neurons:...................................................................................................................48
Kapitel 4 -Funktionelle Neuroanatomie -Das Aktionspotential: ...........................................................55
Refraktärphase:....................................................................................................................................57
Weiterleitung des Aktionspotentials:...................................................................................................57
Kapitel 5 - Das zentrale Nervensystem und das vegetative Nervensystem. .........................................59
Das somatische Nervensystem:............................................................................................................60
Das vegetative Nervensystem: .............................................................................................................61
Anatomische Grundlagen:....................................................................................................................62
Der Sympathikus: .................................................................................................................................64
Der Parasympathikus: ..........................................................................................................................66
Kapitel 6 - Das Gehirn...........................................................................................................................69
Makroskopische Anatomie des Gehirns: ..............................................................................................69
Das Großhirn ( Telencephalon): ...........................................................................................................69
Der Liquor cerebrospinalis: ..................................................................................................................70
Die Hirnhäute – Meningen: ..................................................................................................................72
Blutversorgung des Gehirns: --Grundlegende Betrachtungen-- ..........................................................75
Die großen blutzuführenden Gefäße des Gehirns:...............................................................................77
Bau und Funktion des Großhirns:.........................................................................................................87
Mikroskopische Anatomie des Großhirns: ...........................................................................................89
Die Basalganglien: ..............................................................................................................................105
Das Mittelhirn Æ Mesencephalon: ....................................................................................................107
Das Zwischenhirn Æ Diencephalon:...................................................................................................112
Der Hypothalamus: ............................................................................................................................116
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Die Hypophyse: ..................................................................................................................................118
Verlängertes Rückenmark Æ medulla oblongata und Brücke Æ Pons: .............................................120
Die zwölf Hirnnerven im Überblick:....................................................................................................123
Das Kleinhirn Æ Cerebellum: .............................................................................................................126
Kapitel 7 -Das Bewusstsein.................................................................................................................129
Das Unterbewusstsein........................................................................................................................134
Schlaf und Traum ...............................................................................................................................136
Kapitel 8 - Das Gehör..........................................................................................................................140
Das Ohr ..............................................................................................................................................140
Das äußere Ohr: .................................................................................................................................141
Das Mittelohr: ....................................................................................................................................142
Anatomie des Innenohres: .................................................................................................................144
Die Hörbahn Æ Zentralnervöse Verarbeitung von Schallreizen:........................................................153
Grundlagen des Hörens:.....................................................................................................................156
Das Gleichgewichtsorgan – Vestibularorgan: .....................................................................................159
Kapitel 9 - Das Sehen..........................................................................................................................164
Das Auge ............................................................................................................................................164
Physiologie und Biochemie des Sehvorganges:..................................................................................168
Sehschärfe:.........................................................................................................................................174
Die Sehbahn: ......................................................................................................................................175
Die Oculomotorik: ..............................................................................................................................182
Klinik der Sehstörungen: ....................................................................................................................185
Kapitel 10 - Sensibilität und Sinnesorgane: ........................................................................................190
Reizaufnahme und Reizverarbeitung: ................................................................................................192
Sensomotorik: ....................................................................................................................................196
Kapitel 11-Das Skelett und die Bewegung ..........................................................................................202
Aufbau und Struktur der Knochen (makroskopisch): .........................................................................203
Mikroskopischer Aufbau des Knochens:.............................................................................................209
Detaillierte Besprechung der Knochenzellen: ....................................................................................211
Die Knochenentwicklung:...................................................................................................................216
Knochenstoffwechsel: ........................................................................................................................227
Terminologie des Knochens: ..............................................................................................................241
Gelenke: .............................................................................................................................................243
Aufbau und Funktion der Wirbelsäule: ..............................................................................................251
Kapitel 12 - Muskulatur und Motorik .................................................................................................257
Muskelformen....................................................................................................................................259
Bau und Funktionsweise des Muskels:...............................................................................................262
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Mikroskopischer Aufbau der Skelettmuskulatur: ...............................................................................263
Kontraktionsmechanismus:................................................................................................................269
Rigor Mortis – Totenstarre .................................................................................................................271
Die Elektromechanische Kopplung:....................................................................................................272
Die muskuläre oder motorische Endplatte:........................................................................................279
Formen der Muskelbewegung und mechanische Eigenschaften der Muskulatur:.............................282
Kapitel 13 - Das Herz ..........................................................................................................................285
Die Räume des Herzens:.....................................................................................................................289
Der Feinbau des Herzens ( Histologie):...............................................................................................294
Der Herzmuskel ( Myocard):...............................................................................................................294
Funktionelle Anatomie des Herzens:..................................................................................................295
Die Gefäßversorgung des Herzens – Die Herzkranzarterien – Die Coronararterien: ..........................299
Funktionsweise der Herzkranzgefäße: ...............................................................................................305
Biochemie der Energiegewinnung des Myocards:..............................................................................307
Das Reizleitungs-System des Herzens: ...............................................................................................308
Das Aktionspotenzial des Kammermyocards: ....................................................................................314
Kapitel 14 - Das Elektro-Kardio-Gramm - EKG ....................................................................................316
Der Cabrera-Kreis: ..............................................................................................................................324
Lagetypen:..........................................................................................................................................325
Kreislaufregulation:............................................................................................................................326
Die reflektorische Steuerung des Herz-Kreislauf-Systems:.................................................................328
Funktion der Nieren an der Kreislaufregulation: ................................................................................331
Kreislauffunktion bei körperlicher Arbeit: ..........................................................................................332
Kapitel 15 - Lunge und Atmung ..........................................................................................................341
Makroskopische Anatomie der Atemwege: .......................................................................................341
Histologie der Atmungsorgane:..........................................................................................................345
Die Alveolen: ......................................................................................................................................355
Surfactant:..........................................................................................................................................358
Die Blutgefäße der Lunge: ..................................................................................................................361
Der Gasaustausch in der Lunge: .........................................................................................................363
Physikalische Grundlagen:..................................................................................................................365
Die Atemmechanik:............................................................................................................................366
Lungenvolumina:................................................................................................................................367
Kapitel 16 - Niere und Ausscheidung..................................................................................................369
Feinstruktur:.......................................................................................................................................371
Das Gefäßsystem der Niere (von groß nach klein): ............................................................................372
Funktionelle Einteilung der Niere:......................................................................................................374
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Die Harnblase: ....................................................................................................................................377
Funktionelle Anatomie der Niere und des Tubulus-Apparates: .........................................................377
Funktion der Nieren im Rahmen der Kreislaufregulation:..................................................................380
Kapitel 17 - Gastroenterologie ...........................................................................................................382
Aufbau des Verdauungstraktes (makroskopisch): .............................................................................383
Sekundäre Verdauungsorgane: ..........................................................................................................384
Mikroskopische Anatomie des Magens:.............................................................................................389
Regulation der Magentätigkeit:..........................................................................................................391
Der Dünndarm:...................................................................................................................................392
Mikroskopische Anatomie:.................................................................................................................392
Funktionelle Anatomie des Dünndarmes : .........................................................................................393
Der Dickdarm (Colon): .......................................................................................................................394
Kapitel 18 - Die Leber .........................................................................................................................397
Durchblutung: ....................................................................................................................................398
Makroskopischer Aufbau ( Ansicht): ..................................................................................................400
Die Leberlappen: ................................................................................................................................400
Mikroskopie: Der Feinbau der Leber .................................................................................................401
Funktionen der Leber: ........................................................................................................................404
Verdauungsfunktion der Hepatocyten: ..............................................................................................408
Proteinstoffwechsel der Leber: ..........................................................................................................412
Fettstoffwechsel der Leber: ...............................................................................................................413
Der enterohepatische Kreislauf:.........................................................................................................421
Die Gallenblase:..................................................................................................................................425
Die Gallenflüssigkeit:..........................................................................................................................429
Kapitel 19 - Die Bauchspeicheldrüse / Das Pankreas..........................................................................433
Blutversorgung: ..................................................................................................................................436
Ausführungsgänge:.............................................................................................................................436
Funktionelle Anatomie: ......................................................................................................................437
Die Steuerung der Pankreassekretion: ...............................................................................................438
Endokriner Anteil des Pankreas: ( Hormon und Enzymproduktion) ..................................................439
Kohlenhydratspaltung:.......................................................................................................................441
Fettverdauung:...................................................................................................................................442
Kapitel 20 - Die Schilddrüse – Thyreoidea ..........................................................................................445
Innervation:........................................................................................................................................448
Gefäßversorgung:...............................................................................................................................449
Regulation der Schilddrüsen-Hormon-Sekretion:...............................................................................450
Die Schilddrüsenhormone:.................................................................................................................451
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Kapitel 21 - Das Blut ...........................................................................................................................456
Grundlegende Funktionen des Blutes: ...............................................................................................456
Die Beschaffenheit des Blutes:...........................................................................................................458
Das Blutplasma:..................................................................................................................................460
Das Serum: .........................................................................................................................................461
Die roten Blutkörperchen – Erythrozyten: .........................................................................................461
Biochemie der Erythrozyten:..............................................................................................................463
Das Hämoglobin als Transportmedium der Atemgase: ......................................................................465
Der Stoffwechsel des Erythrozyten: ...................................................................................................466
Das Blut als Puffersystem des Säure-Basen-Haushaltes:....................................................................469
Die Blutgerinnung Æ Hämostase: ......................................................................................................472
Antikoagilation Æ Blutgerinnungshemmer:.......................................................................................475
Physiologie der Erythrozyten: ............................................................................................................476
Leukozyten – Granulozyten – Monozyten:.........................................................................................478
Lipoproteine:......................................................................................................................................480
Das Blut als Teil des Immunsystemes:................................................................................................486
Antikörperklassen: .............................................................................................................................488
Oberflächenmoleküle.........................................................................................................................489
Grundlagen der unterschiedlichen Abwehrmechanismen: ................................................................489
Viren:..................................................................................................................................................490
Parasiten: ...........................................................................................................................................490
~ 10 ~
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Kapitel 13 - Das Herz
Das Herz:
Das Herz, lateinisch Cor, ist ein muskuläres Hohlorgan.
Es befindet sich in der Perikardhöhle im mittleren Mediastinum.
Zwei Drittel des Herzens liegen links des Mediastinums.
Definition Mediastinum:
x
x
x
x
x
Synonym Mittelfellraum – ist ein zwischen den beiden Pleurahöhlen liegender Raum
der Brusthöhle.
Nach ventral hin begrenzt durch das Sternum ( Brustbein ) und dorsal durch die
Wirbelsäule.
Caudalwärts endet das Mediastinum auf dem Zwerchfell
Nach cranial hin läuft der Mediastinalraum kontinuierlich in das Bindegewebe des
Halses aus.
Thymus, Ösophagus, Herz und die großen Gefäße liegen im oder verlaufen durch das
Mediastinum.
Grob gegliedert besteht das Herz aus:
x
x
zwei Vorhöfen, Æ den Atrien (Sg. Atrium) und
zwei Kammern, Æ den Ventrikeln.
Größe und Gewicht:
Größe, Gewicht und Volumen des Herzens sind abhängig von:
x
x
x
x
x
Alter
Geschlecht
Körpergröße
Körpergewicht
Sportler oder Untrainierter
~ 285 ~
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Als Faustformel gilt:
x
Das Herz hat in etwa die Größe der Faust des jeweiligen Individuums.
Normwerte:
x
Volumen:
500-800 ml bei Leistungssportlern bis zu 1 Liter
Es beschreibt die Menge Flüssigkeit, die anstelle des Herzens in den Situs passt.
x
Gewicht:
x
Relativer Anteil am Körpergewicht: 0,005 %
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~ 286 ~
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Anatomische Form:
Wir unterscheiden zwei Betrachtungsweisen:
x
x
systematisch
topographisch
Systematische Betrachtungsweise:
Das Herz wird aus dem Situs (der Körperhöhle bzw. seinem ursprünglichen Platz) entfernt
und auf die Spitze gestellt.
Die Herzachse und das Septum stehen senkrecht (vertikal).
Somit befindet sich der rechte Ventrikel rechts und der linke Ventrikel links.
Diese Betrachtungsweise benutzen die Anatomen CAVE: Kommunikation!
Topographische Betrachtungsweise:
Sie entspricht der physiologischen Lage des Herzens.
Die Herzachse verläuft von rechts, oben hinten Æ Herzbasis bzw. rechtes Herzohr nach
links, unten, vorne
Æ Apex cordis bzw. Herzspitze
Die Herzbasis (basis cordis):
x
Sie bildet den Ursprung der großen zu-und ableitenden Gefäße des Herzens Æ
Vasa publica (öffentliche Gefäße).
x
Daneben unterscheidet man die Vasa privata
Æ Herzkranzgefäße oder Coronararterien.
Venenkreuz:
x
x
x
Vena cava superior und inferior münden vertikal in den rechten Vorhof.
Diese Gefäße stehen senkrecht zu den Lungenvenen, Vv. pulmonales,
welche von rechts und links, horizontal in den linken Vorhof münden.
Alle o.g. Gefäße bilden zusammen das sog. Venenkreuz (cruris venorum),
aus einem Blickwinkel von 45 Grad von ventral aus betrachtet.
Truncus aorticus: (Aortenstamm)
~ 287 ~
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x
x
Cranial des linken Vorhofs auf dem Bulbus Aorticae befindet sich der
Aortenstamm. Hier entspringt die Aorta ascendens ( aufsteigende Aorta).
Im Bulbus Aorticae erfolgt Ursprung und Aufzweigung der rechten und linken
Coronararterie ( Herzkranzgefäße)
~ 288 ~
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Die Räume des Herzens:
x
x
x
Die Beschreibung der Hohlräume des Herzens erfolgt in Richtung des physiologischen
Blutflusses intracoronar.
Wir unterscheiden in rechten und linken Vorhof Æ Atrium dextrum und Atrium
sinistrum und
in rechte und linke Kammer Æ Ventriculus dexter und ventriculus sinister.
~ 289 ~
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Rechter Vorhof: (Atrium dextrum)
x
Der hintere Bereich des rechten Vorhofes entspricht dem ehemaligen Sinus venosus
im embryonalen Kreislauf.
x
Hier befindet sich der Mündungsbereich der Vena cava inferior und superior
Æ obere und untere Hohlvene.
x
Der hintere rechte Vorhof besitzt deswegen eine glatte, eher gefäßige Oberfläche.
x
Der vordere Bereich des rechten Vorhofes entspricht dem ursprünglichen Vorhof im
Embryonalkreislauf Æ Bereich der embryonalen Sinusklappe
x
Er ist mit parallel verlaufenden Trabekeln Æ den Mm. Pectinati durchzogen um den
Blutfluss in Richtung Trikuspidal-Klappe zu lenken und bildet das sog. Herzohr
(Auris cordis)
Æ Nota bene :
Entstehungsort der meisten Thromben, z.B. bei Vorhofflimmern, da hier die geringste
Strömungsgeschwindigkeit auch im gesunden Herzen herrscht.
x
Ad Sinusklappe :
medial der ehemaligen Sinusklappe mündet der Sinus coronarius
Septum intraatriale Æ Vorhofseptum:
x
Das Septum intraatriale trennt die beiden Vorhöfe funktionell und anatomisch
voneinander.
x
Wir unterscheiden zwischen:
o septum primum und
o septum secundum,
zweier Blätter aus Gefäßgewebe, die Nota bene: nicht fest miteinander verwachsen
sind, sondern sich unter der Geburt durch die Umstellung von embryonalen auf
adulten Kreislauf infolge des Blutflusses locker aneinanderlagern und abdichten.
x
Bei 20-25% der Menschen kommt es zu keinem oder nur einem inkompletten Schluss
der Fossa ovalis
Æ wir sprechen dann vom sog. offenen oder persistierenden foramen ovale.
~ 290 ~
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Die rechte Atrioventrikularklappe: ( Tricuspidalklappe):
x
Cuspis f Plural cuspides: lateinisch : das Segel, Spitze, Zipfel
x
Die Tricuspidal-Klappe besteht aus drei bindegewebigen Endocard-Segeln
x
Wir unterscheiden: hinteres, vorderes und septales Segel
Æ Cuspides anterior, posterior und septales.
x
Die Segel der Klappen sind mit Sehnenfäden, den sog. Chordae tendinea, verbunden,
welche zu den Mm. Papillares im rechten Ventrikel ziehen.
Diese Muskeln und ihre Sehnen verhindern ein Zurückschlagen der Klappensegel in
den Vorhof während der Systole.
Der rechte Ventrikel ( Ventriculus dexter):
x
Der rechte Ventrikel besitzt die Form eines Halbmondes.
x
Er wird von einer relativ dünnen Muskelwand gebildet, da er nur mit einem relativ
kleinen Widerstand im Lungenkreislauf konfrontiert wird
x
x
Druckgradienten im Vorhof 5 mmHg und 7- 32 mmHg im rechten Ventrikel
Der rechte Ventrikel besitzt einen funktionellen und anatomischen Anteil:
x
Ab der Trikuspidalklappe verläuft die Einflussbahn,
diese ist rau und von Trabekeln durchzogen.
x
Danach folgt anatomisch die Ausflussbahn bis zum truncus pulmonalis.
x
Die Struktur am Übergang zwischen Ein-und Ausflussbahn wird als
Leonardo-Bündel bezeichnet.
Die Pulmonalklappe (Semilunarklappe):
x
x
x
x
Synonyme sind Valvula semilunaris und valva trunci pulmonalis Æ semilunaris
bedeutet halbmondförmig.
Die Pulmonalklappe besteht aus drei halbmondförmigen Taschen Æ daher
Taschenklappe.
Am Ende der Systole übersteigt der Druck im Truncus pulmonalis den Druck im
rechten Ventrikel Æ in der Folge kommt es zur Füllung der Schließungsfächer in den
Klappentaschen und somit zum Klappenschluss.
Die Pulmonalklappe verhindert einen Rückstrom des Blutes in den rechten Ventrikel
während der Diastole.
~ 291 ~
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Der linke Vorhof (Atrium sinistrum)
x
x
x
Mündungsbereich der Vv. Pulmonales Æ Lungenvenen
Er ist dickwandiger als der rechte Vorhof aufgrund des höheren Druckgradienten.
Der linke Vorhof nimmt O 2 - reiches Blut aus der Lunge auf.
Die Mitralklappe ( rechte Atrioventrikularklappe)
x
x
x
Die Mitralklappe besteht aus zwei Klappensegeln
Æ dem Cuspis anterior oder Aortensegel wegen der räumlichen Nähe zur
Aortenklappe bzw. den Aortenursprung.
Ihr Name leitet sich von der Bischofsmütze ab, der Mitra, die von oben betrachtet dem
Klappenquerschnitt ähnlich sieht.
Die Segel der Mitralklappe sind mit Sehnenfäden, chordea tendinea, verbunden,
welche zu den Papillarmuskeln im Ventrikel ziehen und ein Zurückschlagen der Segel
während der Diastole verhindern.
Die linke Kammer ( Ventrikulus dexter):
x
Die Wand des linken Ventrikels ist dreimal so dick wie die des rechten Ventrikels.
x
Der Ventrikel selbst hat die Form eines auf der Spitze stehenden Dreieckes. Die Spitze
des Dreiecks bildet sogleich die Herzspitze Æ Apex cordis.
x
Den linken Ventrikel durchzieht ein zur Spitze hin dichter werdendes
Trabekelnetzwerk (trabeculi carneae), das in die Papillarmuskeln mündet.
x
Dieses dichte Netz gewährleistet auch bei sehr hohen Frequenzen und hohem
Auswurf-Druck eine einheitliche Flussrichtung des Blutes zur Aortenklappe hin.
Aortenklappe (Valva aortae):
x
Sie wird wie die Pulmonalklappe aus drei halbmondförmigen Taschen gebildet.
x
Nach ihrer Lage werden sie als Valvulae semilunaris posterior, dextra und sinistra
bezeichnet.
x
Die Knötchen (noduli), an denen die Sehnenfäden ansetzen, sind wie auch die Flächen
(lunulae valvarum) bei der Aortenklappe um ein Vielfaches kräftiger ausgebildet als
bei der grundsätzlich baugleichen Pulmonalklappe.
x
Oberhalb der Klappe ist die Aortenwand zum Sinus Aortae ( Valsalvae ) ausgebuchtet.
~ 292 ~
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Klinik:
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x
Funktionell unterscheidet man Verengungen (Stenosen) und Undichtigkeiten
(Insuffizienzen).
Bei einer Stenose öffnet sich die Klappe nicht ausreichend.
Æ Die Folge ist eine vermehrte Arbeit des Herzmuskels, der Blut durch die
Engstelle pumpen muss.
Insuffizienzen: Diese Klappendefekte führen zu retrograden Blutflüssen (z.B. in
der Systole aus dem Ventrikel in den Vorhof).
Kombinierte Defekte: Das heißt, die Klappe öffnet nicht richtig und schließt
nicht dicht.
Erworbene Klappenvitien werden zumeist durch Entzündungen, rheumatische
Prozesse, oder Degeneration hervorgerufen. Sie finden sich meist am stärker
belasteten linken Herzen.
~ 293 ~
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Das Kammerseptum (Septum intraventriculare):
x
Es trennt rechten und linken Ventrikel morphologisch (baulich) voneinander,
indem es sie von Klappenebene bis zum Apex als derber Muskelstrang durchzieht.
Der Feinbau des Herzens ( Histologie):
Mit dem bloßen Auge lassen sich drei Schichten am Herzmuskel erkennen:
x
x
x
x
Endocard Æ Herzinnenhaut
Myocard Æ Muskelschicht, dem Endocard aufgelagert
Pericard Æ Herzbeutel, grenzt das Herz nach außen ab,
zwischen Myo- und Pericard befindet sich eine dünne, seröse Membran Æ das sog.
Epicard. Dies bildet sogleich das viszerale Blatt des Herzbeutels.
Der Herzmuskel ( Myocard):
Der Herzmuskel bildet ein funktionelles Synzytium,
per definitionem ist es ein durch Verschmelzung entstandener Zellverband ohne klare
Zellgrenzen.
Gemeint ist damit eine Mischform aus glatter und quergestreifter Muskulatur.
Dies ist notwendig, um:
x
x
x
x
das Herz sowohl langfristig hormonell und
über Transmitter (Adrenalin, Acetylcholin) zu steuern,
als auch elektrisch erregbar und
schnell über das Reizleitungssystem regulierbar zu machen.
Der Herzmuskel weist die höchste Mitochondriendichte aller Körpergewebe (Zellen) auf.
Dies gewährleistet eine schnelle und effektive Versorgung des Herzmuskels mit der
schnellen, latenten Energieform der Muskulatur
Æ Adenosin-Tri-Phosphat kurz ATP.
~ 294 ~
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Funktionelle Anatomie des Herzens:
x
Funktionell unterscheidet man am Herzen das Hochdruck-und Niederdrucksystem.
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Das Niederdrucksystem beinhaltet den:
o rechten Vorhof
o rechen Ventrikel
o linken Vorhof
Das Niederdrucksystem ist dünnwandiger, da es nur niedrigen Druckvolumenbelastungen
ausgesetzt ist.
x
Das Hochdrucksystem:
o Der linke Ventrikel bildet das eigentliche Hochdrucksystem des Herzens.
o Hier müssen Drücke von über 200 mmHg erzeugt werden um den Körperkreislauf
adäquat mit Blut zu versorgen.
Übersicht über die Funktionen des Kreislaufsystems:
Das gesamte Blutvolumen des erwachsenen Körpers beträgt in etwa 5 Liter.
Dieses Volumen ist sowohl auf arterielle als auch venöse Gefäße verteilt.
Die Venen werden auch als Kapazitätsgefäße bezeichnet. Der größte Anteil des KörperblutVolumens befindet sich in:
x
x
x
x
postkapillären Venolen
Venolen
Venen
Vena cava
Hierbei handelt es sich um eine Blutmenge von ca. 4,25l.
Dieser Wert entspricht 85% des gesamten Blutvolumens.
Wegen des relativ niedrigen Innendruckes
Æ der zentrale Venendruck liegt bei 3 bis 6mmHgbezeichnet man das venöse System auch als:
x
x
Niederdrucksystem
Volumenreservoir
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Befindet sich das Herz im Stillstand, beträgt der sog. statische Blutdruck noch 6 bis 8mmHg.
Beim schlagenden Herzen fällt der Druck im venösen System auf etwa 5mmHg ab.
Dies hat zwei Ursachen:
1. die Entnahme des Schlagvolumens
Æ ca. 70 bis 80ml pro Herzschlag
2. der venöse Rückstrom zum rechten Herzen
Gleichzeitig wird das Schlagvolumen von ca. 80ml in das arterielle System gepumpt.
Diese Auswurfleistung lässt den Druck im arteriellen System auf über 100mmHg ansteigen.
Das arterielle System - auch als Hochdrucksystem bezeichnet - setzt sich wie folgt zusammen:
x
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x
x
Linker Ventrikel
Große Arterien
Kleine Arterien
Arteriolen
Die Arterien werden auch als Widerstandgefäße bezeichnet. Gründe hierfür sind:
x
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die relativ geringe Dehnbarkeit
der relativ hohe Strömungswiderstand
Ein drittes Gefäßsystem bilden die Austauschgefäße Æ Kapillaren.
Hier beträgt der Blutdruck ca. 20 bis 25 mmHg.
In Ruhe werden 3,4 Liter Blut pro Minute und Quadratmeter der Körperoberfläche durch die
Gefäße des großen Kreislaufes - zwischen linkem und rechtem Ventrikel - gepumpt.
Diese Blutmenge wird als Herzzeit-oder Herzminutenvolumen bezeichnet.
Bei einer Auswurfleistung des linken Ventrikels von 70 bis 80ml pro Schlag
und einer Herzfrequenz - in Ruhe von 60 bis 80 Schlägen pro Minute –
resultiert ein Blutdruck von 120/80mmHg.
Der erste – systolische Wert – spiegelt den Druck wieder, der während der Kontraktion des
linken Ventrikels entsteht. Diese Kontraktion wird als Systole bezeichnet.
Der zweite Wert – auch Diastole genannt – spiegelt den Druck im linken Ventrikel bei
entspanntem Æ dilatiertem Herzen wieder.
Er wird durch die – nach der Systole – noch im Ventrikel verbleibende Blutmenge festgelegt.
~ 296 ~
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Das gleiche Volumen durchströmt den kleinen Kreislauf – zwischen rechtem Ventrikel und
linkem Atrium.
Auf dem Weg durch den großen Kreislauf wird dem Blut der eingeatmete Sauerstoff
entzogen.
Dies geschieht am Übergang von arteriellen zu venösen Kapillaren.
Beim Durchlaufen des Lungenkreislaufes wird diese Menge Sauerstoff dem Blut wieder
zugeführt.
Die Sauerstoffkonzentration im arteriellen Blut beträgt 0,2l pro 1 Liter Blut.
Somit ergibt sich eine Transportleistung von etwa einem Liter Sauerstoff pro Minute.
Bei körperlicher Ruhe liegt der Sauerstoffverbrauch bei etwa 0,2 Litern pro Minute.
Somit kehren ¾ des aufgenommen Sauerstoffs ungenutzt zum rechten Ventrikel zurück.
Dies entspricht einer Sauerstoff-Extraktion unter Ruhebedingungen von 25%.
Bei körperlicher Arbeit kann dieser Wert auf 75% ansteigen.
Der Körper weist in Ruhe einen Sauerstoffbedarf von 0,25 l pro Minute auf.
Der Sauerstoffbedarf des Körpers steigt bei körperlicher Arbeit auf das 10-bis 20fache des
Ruhewertes.
Bei maximaler körperlicher Arbeit steigt der Sauerstoffbedarf auf 5 bis 12,5 Liter / Minute.
Dies entspricht dem 20-bis 50fachen des Ruhewertes.
Das heißt der Sauerstoffbedarf steigt unter Belastung auf 2,5 bis 5 l O 2 pro Minute an.
Das Herzzeitvolumen steigt beim Gesunden nur um das 3 bis 4fache des Ruhewertes an.
Maximal entspricht dies einer Blutmenge von 12 bis 14 Liter Blut pro Minute und
Quadratmeter Körperoberfläche.
Bei erschöpfender körperlicher Arbeit vervielfacht sich das Herzzeitvolumen um den Faktor 4
bis 5.
Der mittlere arterielle Druck bleibt jedoch unverändert.
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~ 298 ~
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Die Gefäßversorgung des Herzens – Die Herzkranzarterien – Die Coronararterien:
Die Coronararterien entspringen im Truncus aorticus – dem Ursprung der Aorta oder
Aortenstamm.
Hier befindet sich ein etwas aufgetriebener Bereich – welcher als Sinus aortae
Æ Valsalvae bezeichnet wird.
Die Coronararterien verlaufen subepicardial.
Sie erfüllen verschieden Funktionen:
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Optimale Versorgung des Herzmuskels mit Sauerstoff
Versorgung des Herzmuskels mit Nährstoffen
Ihren Namen verdanken die Coronargefäße der sog. Kranzfurche des Herzens
Æ sulcus coronarius.
Hierbei handelt es sich um eine Einkerbung im Myocard. In diesem sulcus coronarius
verlaufen die Hauptstämme der Kranzgefäße.
In der direkten Umgebung der Coronararterien befindet sich eine variable Menge an
Fettgewebe.
Dieses ist subepikardial gelegen. Das Fettgewebe erfüllt zwei Funktionen:
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Ausgleich von Unebenheiten der Herzoberfläche
Æ Verhindert ein Verkanten des Herzbeutels mit umgebendem Gewebe bei
Bewegung des Herzens.
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Es dient in Zeiten einer Nähstoffunterversorgung als Energie-bzw. Nährstoffquelle
für die Coronargefäße und das Myocard.
Grundsätzlich sind zwei Coronararterien anatomisch zu unterscheiden.
Die beiden links und rechts aus dem truncus aorticus austretenden Hauptstämme der
Coronararterien teilen sich individuell stark variierend auf.
Sie verlaufen zunächst durch den sinus aortae.
Dieser schützt die Abgänge der Coronararterien bzw. die Coronaröffnungen vor dem
Verschluss durch die Taschenklappen in der Systole.
Beim Blick von cranial ins Herz befindet sich der Sinus aortae direkt oberhalb bzw. auf der
Höhe der Aorten und Pulmonalklappe.
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Die linke Herzkranzarterie – A. coronaria sinistra – LCA:
Sie findet ihren Ursprung oberhalb der linken Tasche der Aortenklappe.
Auf der Herzoberfläche erscheint sie zwischen truncus pulmonalis und linkem Herzohr.
Der Hauptstamm der linken Herzkranzarterie ist relativ kurz und misst ca. 0,5 bis 3 cm.
Im weiteren Verlauf teilt sich die linke Herzkranzarterie wie folgt auf:
1. In den ramus interventricularis anterior
Æ RIVA vulgo left anterior descending
Æ LAD
2. Ramus circumflex vulgo left circumflex
Æ RCX oder LCX
Ad 1.
Der Ramus interventriculare anterior verläuft im sulcus interventricularis anterior zur
Herzspitze (Apex) hin, oftmals auch um diese herum.
Teilweise ist die RIVA nur sehr kurz angelegt. In diesem Falle besitzt sie einen
kompensatorischen Ramus interventriculare posterior.
Versorgunggebiet:
Zunächst die Gesamtübersicht:
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Die RIVA versorgt die angrenzenden Teile der Vorderwand des rechten Ventrikels,
die vorderen 2/3 des Septums,
den vorderen Spitzenteil des linken Ventrikels,
den anterioren Papillar-Muskel.
Detailansicht:
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Die linke Herzkranzarterie besitzt einen Ramus coni arteriosi,
Æ welcher zum conus arteriosus zieht.
Beim conus arteriosus handelt es sich um eine Vorwölbung des Herzbeutels.
Anatomisch liegt der conus arteriosus caudal des truncus pulmonalis. Er besitzt eine
eher gefäßige Oberfläche.
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Daneben besitzt die linke Herzkranzarterie zwei oder mehr (2 bis n) Seitenäste Æ
Rami laterales. Diese werden als rami laterales D 1 bis z.B. D 3 bezeichnet.
Vielfach spricht die Literatur auch von Diagonalästen. Diese rami laterales dienen in
erster Linie der Versorgung der Vorderfläche des linken Ventrikels.
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Weiterhin sendet die linke Herzkranzarterie Äste zur Hinterwand des Herzens.
Diese werden als Septaläste oder rami septales bezeichnet.
In der Nomenklatur als S 1 bis S n , je nach Anzahl ihrer Abgänge.
Die Septaläste dienen der Versorgung des muskulären Septums
Æ septum interventriculare.
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Als dritten Ast besitzt die linke Coronararterie einen sog. septalen Ast.
Er ist verantwortlich für die Versorgung des His-Bündels und der Tawara Schenkel.
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In Höhe des Truncus pulmonalis gibt der Hauptstamm der A. coronaria sinistra ein
weiteres großes arterielles Gefäß ab, welches hinter dem linken Herzohr
(auricula sinistra) vorbei zur Rückseite zieht
Æ Ramus circumflex.
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Verlauf:
Der Ramus circumflex der linken Coronararterie zieht im sulcus coronarius nach links
über die Zwerchfellfläche des Herzbeutels auf die Rückseite des Herzens.
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Aufteilung:
Der Ramus circumflex kurz RCX läßt sich in vier Äste unterteilen:
1. Ramus atrialis anastomoticus Æ ACD
Er verläuft in Richtung der rechten Kranzarterie.
2. Ramus marginalis sinister.
Hierbei kann es sich um ein einzelnes Gefäß handeln.
Der Ramus marginalis sinister kann aber ebenso bis zu drei fächerförmige
Aufzweigungen besitzen.
Der Ramus marginalis sinister bzw. die rami versorgen
Æ den linken Außenrand des linken Ventrikels.
3. Der ramus atrio-ventricularis bildet den dritten Ast des Ramus circumflex.
Er versorgt zusammen mit dem ramus atrialis intermedius die dorsale Wand
des linken Vorhofes und der linken Kammer.
4. Ramus posterior ventriculi sinistri. Er ist für die Versorgung der Rückseite der
Kammermyocard zuständig.
Nota bene!
Manchmal besteht zwischen linker Coronararterie und ramus circumflex eine
Anastomose
Æ sog. Ramus intermedius.
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Die rechte Herzkranzarterie – Arteria coronaria dextra – ACD
Die Briten sprechen von der right coronary arterie Æ RCA.
Ursprung und Verlauf:
Die Coronararterie entspringt im sinus aortae.
Als sinus aortae werden die Einbuchtungen bzw. Gesamtheit der Taschen der Aortenklappe
bezeichnet.
Hiervon gibt es drei Exemplare:
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eine rechte Tasche Æ Valvula semilunaris dextra
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eine mittlere Tasche Æ Valvula semilunaris posterior
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eine linke Tasche Æ Valvula semilunaris sinistra
Æ an deren dorsalem Oberrand befindet sich der
Abgang der Arteria coronaria sinistra.
Der Abgang der Arteria coronaria dextra wiederum befindet sich am dorsalen Oberrand der
rechten Tasche der Aortenklappe
Æ Valvula semilunaris dextra.
Die rechte Herzkranzarterie verläuft zunächst durch den sinus coronarius.
Danach tritt sie in den sulcus interventriculare posterior ein.
Hierbei handelt es sich um eine Einkerbung, welche von Baufett umlagert ist.
Sie führt vom Bereich des linken Vorhofes an der Seitenwand bis zum Apex.
Die rechte Herzkranzarterie läuft nun als Ramus interventriculare posterior
Æ RIVP auch genannt posterior descending artery
Æ PDA bis zur Herzspitze.
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In ihrem Verlauf gibt sie mehrere Äste ab: (5)
1. Ramus coni arteriosus Æ Conusarterie.
Diese zieht zum Beginn des truncus pulmonalis und versorgt diesen.
2. Ramus nodi sinu atrialis Æ Sinusknotenarterie
Dieser Ast verläuft über das Vorhofseptum nach dorsal.
Er ist zuständig für die Versorgung von:
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Sinusknoten
Teilen des rechten und linken Atriums
Die Sinusknotenarterie zweigt sich hierbei in mehrere kleinere Äste auf.
Als Detail ist anzumerken, dass die Sinusknotenarterie in 45% aller Fälle auch aus
dem Ramus circumflex der linken Coronararterie entspringen kann.
3. Den dritten Ast der rechten Herzkranzarterie bilden die Æ rami atriales dexter.
Sie versorgen die Wand des rechten Atriums.
4. Vierter Ast ist der ramus marginalis dexter, welcher für die Versorgung der
Vorderwand des rechten Ventrikels zuständig ist.
5. Als fünften Ast gibt die rechte Coronararterie den Æ ramus postolateralis dexter
ab. Er stellt die Versorgung der Zwerchfellfläche der Vorderwand des linken
Ventrikels sicher.
Detail:
In 90% der Fälle gibt die rechte Herzkranzarterie ein eigenständiges Gefäß ab,
welches den AV-Knoten versorgt.
In den übrigen 10% der Fälle erfolgt die Versorgung des AV-Knotens über die linke
Coronararterie Æ Ramus circumflex.
Im weiteren Verlauf zieht der ramus interventriculare posterior Æ die Verlängerung
der Arteria coronaria dextra im sulcus interventricularis weiter zum Apex.
Auf diesem Weg gibt sie mehrere sog. septale Äste ab. Diese versorgen das dorsale
Drittel des Kammerseptums mit Blut.
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Funktionsweise der Herzkranzgefäße:
Die Coronararterien erhalten ihr Blut aus dem Truncus aorticus Æ der Aortenwurzel,
wobei 1/7 des Blutes auf die rechte Coronar-Arterie entfällt.
Æ Sie versorgt im Normalfall den überwiegenden Teil der rechten Kammer.
Die übrigen 6/7 des Blutes entfallen auf die linke Coronararterie, welche für die Versorgung
des linken Ventrikels zuständig ist.
Die Versorgungsleistung der übrigen Gebiete des Herzens ist dabei äußerst variabel verteilt.
Funktionsweise der Coronardurchblutung:
Das menschliche Herz besitzt ein Gewicht von 250 bis 350 Gramm
Æ bei Sportlern kann dieser Wert auch mal 500g erreichen.
Die Coronararterien eines 250g schweren Herzens werden daher pro Minute von
Æ 187,5ml arteriellen Blutes durchströmt.
Bei einem Gewicht von 350g wird ein Wert für die coronare Durchblutung von
Æ 262,5ml erreicht.
Dieses Blut ist allein für die Versorgung des Myocards mit Sauerstoff und Nährstoffen
verantwortlich.
Der Berechnung liegt ein Mittelwert der Coronardurchblutung von 75ml pro Minute bei 100g
Myocardgewebe zugrunde.
Um eine gleichmäßige Durchblutung des Myocards zu gewährleisten, besitzt dieses Gewebe
eine sehr hohe Dichte an Kapillaren.
Es werden Werte von 4000 Kapillaren pro mm2 angenommen.
Der Sauerstoffverbrauch eines 250 Gramm schweren Herzens liegt bei 25ml O 2 pro Minute.
Bei einem 350g schweren Herzen liegt der Wert des Sauerstoffverbrauchs bei 35ml O 2 pro
Minute.
Diese Berechnung begründet sich auf einem O 2 -Verbrauch von 10ml O 2 pro Minute und
100g Myocardgewebe.
Aufgrund der hohen Kapillardichte verfügt der Herzmuskel über eine sehr hohe SauerstoffExtraktionsrate.
Der Herzmuskel ist in der Lage, aus einem Liter Blut, welches die Coronargefäße
durchströmt, Æ 140ml Sauerstoff zu extrahieren.
Dieser Wert errechnet sich wie folgt:
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Sauerstoffgehalt des arteriellen Blutes Æ 200ml O 2 pro Liter Blut
minus
Sauerstoffgehalt des Blutes in den Coronarvenen Æ 60 ml O 2 pro Liter Blut
Æ ergibt die Differenz von 140 ml was dem vom Myocard aufgenommenen
und verbrauchten Sauerstoff entspricht.
Unter körperlicher Belastung kann der Sauerstoffverbrauch bzw. Bedarf des Myocards auf
das 4 bis 5fache des Ruhewertes ansteigen.
Im Falle eines 250g schweren Herzens wären dies 100 bis 125ml O 2 -Bedarf pro Minute.
Geht man von einem 350g schweren Herzen aus, liegt der Wert des O 2 -Bedarfs bei Belastung
bei 140 bis 175ml O 2 pro Minute.
Das Myocard muss in der Lage sein, das Sauerstoffangebot an den erhöhten O 2 -Bedarf
anzupassen.
Dies geschieht in erster Linie durch eine Veränderung des Gefäßwiderstandes.
Unter Belastung kann der Widerstand der distalen Coronargefäße – durch Vasodilatation –
auf maximal ¼ des Ruhewertes gesenkt werden.
Man spricht hierbei von der sog. Coronar-Reserve oder Coronaren-Fluss-Reserve.
Dadurch ist das Herz fähig, den Coronarfluss bzw. das Sauerstoffangebot um den o.g. Faktor
4 bis 5 zu erhöhen.
Die Durchblutung der Coronargefäße ist nicht konstant. Sie erfährt Veränderungen im Verlauf
von Systole und Diastole.
Æ Man spricht hier vom sog. phasischen Coronarfluss.
In der Systole werden die Coronargefäße durch die Anspannung Æ Kraftentwicklung des
Myocards, sehr stark komprimiert.
Der coronare Blutfluss kommt zum Stillstand. Initial kann er sogar Werte unter Null
annehmen.
Hierbei ist zu beachten, dass die subepicardial gelegenen Hauptstämme der Herzkranzgefäße
von dieser Kompression weitgehend ausgenommen sind.
Im Gegensatz dazu werden die Kapillargefäße, welche in der Nähe des Endocards verlaufen,
sehr stark komprimiert.
Ein lokales Maximum dieser Kompression und damit der Durchblutungsminderung findet
sich im linken Ventrikel.
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Klinik:
Klinisch bedeutsam wird dies bei pathologischen Durchblutungsstörungen des Myocards.
Bei einer solchen - als KHK Æ koronare Herzkrankheit bezeichneten Erkrankung ist zumeist
die Innenwand des linken Ventrikels betroffen.
Dieser Umstand kann die Auswurfleistung des Herzens bzw. die Herzkraft erheblich
schmälern.
Biochemie der Energiegewinnung des Myocards:
Das Myocard ist in der Lage verschiedene Stoffe - Substrate - zur Energiegewinnung zu
nutzen:
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freie Fettsäuren Æ 50 bis 60% Anteil an der Energiegewinnung
Glucose Æ 30%
Lactat Æ 20%
Diese Werte können jedoch mit der Konzentration der o.g. Stoffe im Blut sehr stark variieren.
Ernährt sich ein Mensch sehr kohlenhydratlastig, kann der Anteil der Glucoseverwertung im
Myocard auf bis zu 70% ansteigen.
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Das Reizleitungs-System des Herzens:
Das Reizleitungssystem des Herzens lässt sich grundsätzlich in sieben Abschnitte unterteilen:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Plexus cardiacus
Sinusknoten
Atrio-Ventrikular-Knoten Æ AV-Knoten
His-Bündel
Tawara-Schenkel
Purkinje-Fasern
Kammer-Myocard
Beim Reizleitungssystem des Herzens handelt es sich nicht um Nervenzellen,
sondern um spezialisierte Muskelzellen Æ Muskelfasern des Myocards.
Die Zellen der Schrittmacher-Zentren sind dabei in der Lage, selbstständig (Æ autonom)
elektrische Erregungen - Aktionspotenziale - auszubilden.
Ein Herz, das keine Verbindung mehr mit dem Zentralorgan – Gehirn – besitzt, ist dennoch in
der Lage weiter zu schlagen.
Wird das Herz komplett aus seinem Situs entfernt und von allen Gefäßen getrennt,
wird es auf Grund seines autonomen Erregungs-Bildungs-Systems noch einige Zeit
weiterschlagen.
Die Kontraktion ebbt erst ab, wenn das gesamte ATP im Myocard aufgebraucht ist,
was bei einer Dauer von 3 bis 6 Minuten der Fall ist.
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