16 Kreislauf

15 Herz
PD DR. Gernot Kuhnen
Das Wichtigste
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Das Wichtigste:
15 Herz
GK
15 Herz
PD DR. Gernot Kuhnen
Das Wichtigste: 15.1 Übersicht Herz-Kreislauf-System
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Herz
die Pumpe des Blutkreislaufs
Herzminutenvolumen (HMV)
• HMV = SV x HF
[SV Schlagvolumen (ml), HF Herzfrequenz (/min)]
• in Ruhe:
SV = 80 ml
HF = 70 /min
• 80 ml x 70 /min = 5,6 l/min
HMV in Ruhe ca. 5-6 l/min
GK
15 Herz
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Das Wichtigste: 15.2 Elektrophysiologie des Herzens
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Herz: Erregungsbildung
Schrittmacherzellen
• erhöhte Ruheleitfähigkeit für Na+ führt zum spontanen
Erreichen des Schwellenpotenzials
• Depolarisation durch Ca2+-Einstrom
autonome Erregungsbildung
in Schrittmacherzentren (Autorhythmie)
• Sinusknoten
primärer Schrittmacher
(70/min)
• AV-Knoten
sekundärer Schrittmacher (40-50/min)
• His-Bündel
tertiärer Schrittmacher
(25-40/min)
GK
15 Herz
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Das Wichtigste: 15.2 Elektrophysiologie des Herzens
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Herz: Erregungsausbreitung
Erregungsausbreitung im Herzen (Reihenfolge)
1. Sinusknoten (primärer Schrittmacher)
2. Arbeitsmuskulatur (Atrium)
3. AV-Knoten
4. His-Bündel
5. re/li Kammerschenkel
6. Purkinje Fasern
7. Arbeitsmuskulatur (Ventrikel)
GK; Springer: Physiologie des Menschen, Schmidt/Lang/Thews, 2005, 559, 25.5
15 Herz
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Das Wichtigste: 15.2 Elektrophysiologie des Herzens
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EKG (Elektrokardiogramm)
• Ausdruck der Erregungsvorgänge am Herzen
• oberflächliche Messung eines Integralvektors
('Summengröße')
• erzeugt durch elementare Dipole (Muskelfaser)
• EGK-Vektor zeigt von erregt (-) zu unerregt (+)
GK
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Das Wichtigste: 15.2 Elektrophysiologie des Herzens
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EKG-Ableitungen
• bipolare Extremitätenableitung
Einthoven I, II, III (II Standardableitung)
• unipolare Extremitätenableitung
Goldberger aVR, aVL, aVF
• unipolare Brustwandableitung
Wilson V1, V2, V3, V4, V5, V6
bipolar: Potentialdifferenz zwischen 2 Ableitungen/2 Messelektroden
unipolar : Potentialdifferenz zwischen einer Messelektrode und einer
Referenzelektrode
GK
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Das Wichtigste: 15.2 Elektrophysiologie des Herzens
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EKG: Einthoven II
GK; Springer: Physiologie des Menschen, Schmidt/Thews 1997, 485, 23.9
P-Welle
- Erregungsausbreitung über die Vorhöfe
- vor Beginn der Vorhofkontrakt.
- < 0,1 s
PQ-Strecke (Ende P bis Anfang Q)
- Nulllinie
- < 0,1 s
PQ-Intervall (Anfang P bis Anfang Q)
- Überleitungszeit
- < 0,2 s
QRS-Komplex (Anfang Q bis Ende S)
- Erregungsausbreitung über den Ventrikel
- vor Beginn der Kammerkontraktion
- < 0,1 s
ST-Strecke (Ende S bis Anfang T)
- vollständige Erregung des Ventrikels
- Nulllinie
T-Welle
- Erregungsrückbildung
- Beginn der Repolarisation an der Herzspitze
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Das Wichtigste: 15.2 Elektrophysiologie des Herzens
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EKG: diagnostische Aussagen
• Frequenz in Ruhe:
60-90/min
> 90/min Tachykardie
< 60/min Bradykardie
• Herzlage
Indifferenztyp 30-60°
• Erregungsursprung normal: Sinusknoten
pathologisch:
Vorhof, AV-Knoten, Ventrikel
• Rhythmusstörungen Sinusarrhythmie, Extrasystolen
• Leitungsstörungen
PQ-Intervall > 0,2 s, AV-Block,
QRS-Komplex > 0,2 s
• Myokardinfarkt
Hebung/Senkung der STStrecke
GK
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Das Wichtigste: 15.3 Herzmechanik
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Herzzyklus
Systole
Phase
Taschenklappen
Segelklappen
Anspannungsphase
zu
zu
Austreibungsphase
offen
zu
Diastole Entspannungs- zu
phase
Füllungsphase
zu
GK; GK ; Elsevier/Urban & Fischer: Crashkurs Physiologie, Gerstorfer 2004, 54, 4.10
zu
offen
Öffnung und Schluss
der Klappen folgen
den Druckdifferenzen
15 Herz
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Das Wichtigste: 15.3 Herzmechanik
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Arbeitsdiagramm des Herzens
Druck [mm Hg]
120
Austreibungsphase
80
SV
Entspannungsphase
Anspannungsphase
12
5
Füllungsphase
70
140
Volumen [ml]
Kuhnen 2011
15 Herz
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Das Wichtigste: 15.3 Herzmechanik
T
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Ventrikelfüllung (Füllung der Herzkammer)
•
Ventilebenenmechanismus
–
–
•
Vorhofkontraktion
–
–
•
Verschiebung der Ventilebene in Richtung Herzbasis
Sogfüllung
nur 10% der Füllung
Druckfüllung
Druckdifferenz zwischen Ventrikel und Vorhof
(Druck-Sog-Füllung)
GK
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Das Wichtigste
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Das Wichtigste:
16 Kreislauf
GK
16 Kreislauf
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Das Wichtigste: 16.1. Funktion und Aufgaben
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Allgemeiner Funktionsplan des Blutkreislaufs
•
•
•
•
•
Pumpe:
Windkessel (Energiespeicherung):
variabler Widerstand:
Austauscher:
variable Kapazität:
Herz
Aorta und große Arterien
kleine Arterien und Arteriolen
Kapillaren und Venolen
Venen und Lungengefäße
Thieme: Lehrbuch der Physiologie, Klinke/Silbernagl, 2001, 147, 8.1 ; GK
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Das Wichtigste: 16.1. Funktion und Aufgaben
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Volumenverteilung
• Hochdrucksystem
• Niederdrucksystem
–
–
–
–
Venen
Lungenkreislauf
Herz
Kapillaren
15 % (Arterien, Arteriolen)
85 %
64 %
10 %
6%
5%
• Hochdrucksystem
arterieller Teil des Köperkreislaufs/großer Kreislauf
–
–
mittlerer BP meist 60-100 mm Hg
Aorta bis z.T. in die Arteriolen
• Niederdrucksystem
venöser Teil und Lungenkreislauf
–
mittlerer BP meist < 20 mm Hg
GK
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Das Wichtigste: 16.1. Funktion und Aufgaben
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Durchblutungsverteilung
Gewebe
Gehirn
Myokard
Nieren
Leber + Milz + Eingeweide
Skelettmuskulatur
Haut
Skelett u.a.
Summe
% HZV
% MR
% Gewicht
15
5
20
25
15
10
10
20
10
7
25
30
2
5
2
0,4
0,4
4
43
7
43
100
99
100
GK
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Das Wichtigste: 16.2. Blutgefäßsystem
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Strömungsgesetze
Strömungsrichtung
• Flüssigkeiten strömen stets vom Ort höheren zum Ort
niederen Drucks
• li Ventrikel 5-120 mm Hg, Aorta 100, Arterien 80-40,
präkapilläre Gefäße 35-30, Kapillaren 25, postkapilläre
Gefäße 20-15, Venen 15-10, ZVD 4-2, re Ventrikel 3-25,
Lunge 7, li Ventrikel 5-120
Durchflussmenge
• ist abhängig von der Blutdruckdifferenz (P) und dem
Gefäßwiderstand (R):
HMV = P / R
GK
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Das Wichtigste: 16.2. Blutgefäßsystem
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Strömungswiderstand
Strömungswiderstand wird bestimmt durch:
1. Durchmesser des Blutgefäßes (entscheidend!)
2. Länge des Gefäßes
3. Viskosität des Blutes (Zähigkeit bzw. innere Reibung,
(hoher Hb Sportler)
Hagen-Poiseuille-Gesetz
l8η
R = --------π r4
kurzfristig:
l Länge
η Viskosität [η eta]
r Gefäßradius
R = Konstante / r4
GK
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Das Wichtigste: 16.3 Blutdruckregulation
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Blutdruckregulation
• Ziel der Regulationen im Kreislauf ist die Sicherstellung
einer ausreichenden Versorgung des Körpers,
insbesondere der lebenswichtigen Organe (Gehirn,
Herz, Lunge, Nieren), unter verschiedenen
Lebensumständen. Der Blutdruck ist hierbei die
entscheidende Größe.
• Blutdruck  Gefäßwiderstand x HMV
• Der Sollwert (MAP) wird erhöht durch:
- körperliche Arbeit, Stress, pCO2 , pO2 
GK
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Das Wichtigste: 16.3 Blutdruckregulation
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Regelkreis der Blutdruckregulation
(kurz- und mittelfristig)
Regelgröße, Ist-Wert:
Arterieller Blutdruck, MAP
Regler:
Med.obl.
Soll-Wert
Meßfühler:
Pressosensoren in
Carotissinus, Aortenbogen
Störgrößen:
z.B.
Lageveränderung,
Blutverlust
Stellglieder:
Sinusknoten (Sympath.+, Parasympath.-)
Herzmuskelzellen (Sympath.+)
Herzmuskelzellen (Sympath.+)
glatte Gefäßmuskulatur
(Sympath. überwiegend vasokonstringierend)
Regelstrecke:
Blutgefäße
Stellgrößen:
Herzfrequenz
Schlagvolumen
Schlagkraft
Gefäßwiderstand
GK
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Das Wichtigste: 16.3 Blutdruckregulation
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Gegenregulation bei Blutverlust
1. Blutverlust, Blutvolumen 
2. Rückstrom zum Herzen 
3. Schlagvolumen 
4. HMV 
5. MAP 
6. Pressorezeptoren melden sinkenden Blutdruck
7. Kreislaufzentrum (Medulla oblongata, verlängertes Mark) beschließt
Gegenmaßnahmen
kurzfristig:
8a. örtliche Vasokonstriktion, R 
(Widerstands- u. Kapazitätsgefäße)
8b. HF 
mittel-/langfristig:
9. Volumenverschiebung vom interstitiellen Raum und Intrazellularraum
in das Blut
10. Verminderung der Flüssigkeitsausscheidung (Niere)
GK
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Das Wichtigste: 16.4 lokale Durchblutungsregulation
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lokale Mechanismen zur Auslösung von
Vasokonstriktion und Vasodilatation
lokal
Vasokonstriktion
Vasodilatation
lokal-mechanisch
Myogene Autoregulation
(Niere, Gehirn, Herz, Leber,
Muskel; nicht: Lunge, Haut)
- Gefäßmuskulatur reagiert
auf Druckdehnung mit einer
Konstriktion
lokal-chemisch-metabolisch
durch:
 K+ ,  H+
 pO2 ,  pCO2
 Adenosin
 Osmolarität
lokale Gewebshormone:
Endothelin
Thromboxan
lokale Gewebshormone:
NO (EDRF)
Acetylcholin, ATP
Kallikrein, Bradikinin, Histamin
GK
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Das Wichtigste: 16.4 lokale Durchblutungsregulation
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nervale Mechanismen zur Auslösung von
Vasokonstriktion und Vasodilatation
nerval
NA
Vasokonstriktion
Vasodilatation
Sympathikus
über 1-Rezeptoren:
besonders in Haut, Nieren,
Verdauungstrakt,
Skelettmuskel
Sympathikus
über 2-Rezeptoren:
nur in Skelettmuskel,
Koronararterien, Darm, Leber
(Parasympathikus
unbedeutend: Genitalorgane,
Speichel- u. Schweißdrüsen,
Piaarterien des Gehirns,
Koronararterien)
GK
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Das Wichtigste: 16.4 lokale Durchblutungsregulation
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hormonelle Mechanismen zur Auslösung von
Vasokonstriktion und Vasodilatation
Vasokonstriktion
hormonal Noradrenalin
Angiotensin II
Vasopressin (ADH)
Vasodilatation
Adrenalin
(in niedriger Konz. mittels
2-Rezeptoren)
GK
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Das Wichtigste: 16.4 lokale Durchblutungsregulation
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Durchblutungsanpassung
Die allgemeine Blutdrucksregulation erfolgt über
zentrale nervale Mechanismen,
während die Anpassung der Durchblutung überwiegend
durch lokale Mechanismen erfolgt.
GK
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Das Wichtigste: 16.5 Blutdrucksmessung
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Blutdrucksmessung nach Riva-Rocci
1.
2.
3.
4.
Stau des Oberarms mit einer Druckmanschette: - kein Blut fließt durch die Oberarmarterie
Senken des Staudrucks
Beim Unterschreiten des systolischen Blutdrucks hört man rhythmische
Strömungsgeräusche in der Oberarmarterie  Psys
Ab dem Unterschreiten des diastolischen Blutdrucks fließt das Blut turbulenzfrei und man
hört keine Strömungsgeräusche mehr  Pdiastol
GK; Elsevier/Urban & Fischer: Physiologie heute, Golenhofen 2000, 232, 9.11
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Das Wichtigste: 16.5 Blutdrucksmessung
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Blutdruck
Psystol Kennzeichen für die Herzaktion
Pdiastol Kennzeichen für den Gefäßwiderstand
Normalwert:
120/80 (16/10,7 kPa)
Hypertonie (arterieller Bluthochdruck)
(entscheidend PD > 90!)
> 140/90
Hypotonie Psystol < 100 (zu niedriger Blutdruck)
GK