Bau und Funktion des Herzens

Bau und Funktion des Herzens
Aufbau und Lage
Das Herz ist ein Hohlmuskel, der durch eine Längswand in 2 Hälften geteilt wird. Es
lässt sich mit einem abgerundetem Kegel, der auf der Seite liegt vergleichen. Es liegt
im linken Teil des Brustkorbes. Die Spitze – Herzspitze, Apex cordis – zeigt nach
vorne links unten, die Basis – Herzbasis, Basis cordis – nach hinten rechts oben. Die
Größe des Herzens hängt von seinem Trainingszustand ab und entspricht
wenigstens der geschlossenen Faust des Trägers.
Das Herz besteht aus dem rechten Vorhof (Atrium) und der rechten Herzkammer
(Ventrikel), sowie dem linken Vorhof und der linken Herzkammer. Rechte und linke
Hälfte des Herzens sind durch die Herzscheidewand komplett voneinander getrennt.
Herzklappen
Das Herz entspricht zwei nebeneinanderliegenden Druck-Saug-Pumpen. Die rechte
Hälfte drückt das vom Körper kommende Blut in den Lungenkreislauf (kleiner
Kreislauf), die linke Hälfte das von den Lungen kommende in den Körperkreislauf
(großer Kreislauf . Die Fließrichtung ist durch zwei Ventilapparate bestimmt. In jeder
Herzhälfte liegt eine Segelklappe ( rechts drei-, links zweizipflig), die Atrium und
Ventrikel trennt. Sie hängt, vom bindegewebigem Herzskelett ausgehend, als unten
offener Bindegewebsschlauch in die Kammer, die unteren Ränder sind mit
Sehnenfäden mit der Kammerwand verbunden.
Zwei weitere Ventile (Taschenklappen) liegen in den aus den Kammern
entspringenden Arterien (rechts Lungenarterie, links Aorta). Bei Kontraktion der
Kammern (Systole) werden die Segelklappen geschlossen, die Taschenklappen
geöffnet, das Blut wird in die Arterien gedrückt. Bei Kammererschlaffung (Diastole)
wird umgekehrt das Blut aus Vorhöfen und Venen angesaugt. Die Vorhöfe fördern
dies durch komplizierte Eigenbewegung.
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Herzwand
Die Herzwand besteht aus drei Schichten, Endocardium, Myocardium, Epicardium.
Die Dicke der Herzwand wird vom Herzmuskel, Myokard, bestimmt. Endokard und
Epikard überkleiden ihn innen und außen als dünne hautartige glatte Schicht. Das
Ausmaß der Entwicklung des Herzmuskels in den einzelnen Teilen des Herzens
stimmt überein mit der Beanspruchung. Die Wnad der Vorhöfe ist muskelschwach,
die des rechten Ventrikels (kleiner Kreislauf – kurzer Transportweg) dünner als die
des linken (großer Kreislauf – langer Transportweg, Blut mit höherem Druck ins
Gefäßsystem).
Herzkranzgefäße
Etwa 5-10% des Schlagvolumens dienen allein der Ernährung des Herzmuskels. Die
Blutgefäße, die ihn versorgen, werden Herzkranzgefäße genannt. Zur Versorgung
der Vorder- und Hinterwand stehen zwei von ihnen zur Verfügung. Sie verlaufen auf
Ventilebene.
Herzinfarkt:
Als Infarkt bezeichnet man einen Gewebsuntergang bei Mangeldurchblutung.
Herzinfarkte sind meist das Ergebnis einer fortschreitenden Arterienverkalkung der
Herzkranzgefäße. Schließlich verschließt ein Blutgerinsel das Gefäß und schneidet
einen mehr oder weniger großen Bezirk des Herzmuskels von der Sauerstoffzufuhr
ab. Auch kleine Herzinfarkte können gefährlich sein, weil sie die Herzautomatie
stören. Anhand dieser Störungen kann der Infarkt im EKG erkannt und lokalisiert
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werden. Nach Abheilung müssen Überanstrengungen des Herzens vermieden
werden.
Herzaktion
Die Herzkammern treiben das Blut schubweise in Aorta und Truncus pulmonalis
(Lungenarterie). Sie wirken synchron und gleichsinnig, so dass die Untersuchung
einer Herzhälfte über die Herzaktion Aufschluß gibt. Diese läuft als zeitlebens sich
wiederholender zweiphasiger Herzzyklus ab, auf die Entleerung der gefüllten
Kammer durch Kontraktion. Systole, folgt die Füllung der entleerten Kammer in der
Erschlaffung, Diastole.
Systole:
Zu Beginn der Systole erzeugt die Anspannung des Herzmuskels einen steilen
Druckanstieg in der Kammer. Vorhof-Kammer-Klappe und Arterienklappe sind
geschlossen, das Kammervolumen bleibt unverändert (isovolumetrische Kontraktion
= Anspannungszeit). Wenn dabei der Kammerdruck den Blutdruck in der Arterie
erreicht, wird bei zunächst noch ansteigendem Blutdruck (in der Aorta auf ca. 120
mmHg, im Truncus pulmonalis auf ca. 20 mmHg) die Arterienklappe geööfnet, die
Kammermuskulatur verkürzt sich, das Kammervolumen wird kleiner. Etwa 70 ml Blut,
„Schlagvolumen“, werden in die Arterie ausgeworfen. Dabei sinkt der Kammerdruck
wieder unter den Arteriendruck, die Arterienklappe wird geschlossen =
Austreibungszeit. Die Kammer wirkt als Druckpumpe.
Diastole:
Hierauf erfolgt eine Entspannung der Herzmuskulatur bei zunächst noch
geschlossener Vorhof-Kammer-Klappe, unverändertem Volumen (isovolumetrische
Erschlaffung) und einem Restinhalt von gleichfalls etwa 70 ml Blut „Restvolumen“ =
Entspannungszeit. Wenn dabei der Kammerdruck unter den Blutdruck im Vorhof
sinkt, wird die Vorhof-Kammer-Klappe geöffnet, Blut strömt aus dem Vorhof in die
Kammer = Füllungszeit. Wirkende Kräfte dabei sind die Saugwirkung der sich
elastisch entfaltenden Kammerwand und die Vorhofsystole – sie beginnt gegen Ende
der Füllungszeit und endet mit Beginn der Kammersystole.
Ventilebene:
In der Austreibungszeit wird die Ventilebene gegen die Herzspitze gezogen, in der
Füllungszeit wandert sie wieder gegen die Herzbasis zurück. Diese Bewegung führt
während der Systole zur Vergrößerung des Vorhofs, übt einen Sog auf das venöse
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Blut in den Hohlvenen aus und befördert gemeinsam mit anderen Faktoren den
venösen Rückstrom zum Herzen. Das Herz wirkt hierbei als Saugpumpe.
Vorhof-Kammer-
Arterienklappe
Klappe
Anspannungszeit
geschlossen
geschlossen
Austreibungszeit
geschlossen
offen
Entspannungszeit
geschlossen
geschlossen
Füllungszeit
offen
geschlossen
Systole
Diastole
Bei einer Herzfrequenz von 70/min und einem Schlagvolumen von 70 cm³ erhält man
ein HMV von 5l Blut/ min.
Automatie des Herzens
Das Herz besitzt Autorhythmie (eigene Arbeitsmuskulatur und Erregungsbildung).
Erregungsleitungssystem
Die Erregungen, die zur Systole des Herzmuskels führen, werden im Herzen selbst
gebildet – Herzautomatie. Das Herz besitzt ein besonderes Herzmuskelgewebe, das
Erregungsleitungssystem (Reizleitungssystem), das spontan rhythmisch lokale
Erregungen bildet, die, fortgeleitet, den übrigen Herzmuskel erregen und die
Kontraktion veranlassen.
Die Teile des Erregungssystem sind:
1. Sinusknoten
2. AV-Knoten
3. His-Bündel
4. Purkinjefasern
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Der Sinusknoten ist ein Muskelzellgeflecht, etwa 2,5 cm lang und 0,2 cm breit. Es
liegt im vorderen Umfang der Mündung der oberen Hohlvene und strahlt in die
Arbeitsmuskulatur des rechten Vorhofs aus, über die die Erregung zum
Atrioventrikularknoten ( AV-Knoten) geleitet wird. Dieser liegt im rechten Vorhof. Der
AV-Knoten setzt sich in dem Stamm des His-Bündels fort, der das Herzskelett
durchbricht. Am Oberrand des muskulären Teils der Kammerscheidewand spaltet
sich der Stamm in 2 Schenkel .
Purkinje-Fasern heißen die Ausläufer des His-Bündels, sie gehen in die
Arbeitsmuskulatur über.
Die Erregung kann von allen Teilen des Erregungsleitungssystem ausgehen, doch ist
die Erregungsfrequenz des Sinusknoten größer (etwa 70/min, Sinusrhythmus) als die
des AV-Knotens (etwa 50-60/min, AV-Rhythmus) und der Kammer (His-Bündel, etwa
25-45/min, Kammerrhythmus), so dass in der Regel eine koordinierte, vom
Sinusknoten („Schrittmacher“) bestimmte Herzaktion abläuft, die nachfolgenden
Zentren bleiben stumm.
Die Erregung des Sinusknoten führt zur Kontraktion der Vorhöfe. Diese Erregung
wird über AV-Knoten, His-Bündel und Purkinjefaser an die Kammermuskulatur
weitergegeben.
Der Sinusknoten ist somit das Automatiezentrum 1. Ordnung. Fällt dieses aus
kommen die nachfolgenden Teile des Erregungssystem zum Tragen. Bei gesunden
Menschen ist nur der Sinusknoten aktiv.
Wenn keine Informationsweiterleitung zwischen Sinus- und AV- Knoten stattfindet,
kommt es zum Kammerflimmern (präfinal). Bei Überleitungsstörungen muss ein
Herzschrittmacher eingesetzt werden. Oft treten Überleitungsstörungen nach einem
Herzinfarkt auf, da vernarbtes Gewebe schlecht leitet.
Elektrokardiogramm (EKG)
Das EKG entsteht durch die Erregungsvorgänge im Herzen, die in Form von Zacken
und Wellen registriert werden.
EKG-Registrierung
Bei der Ausbreitung und Rückbildung der Erregung des Herzens entstehen
Stromschleifen, die sich bis an die Körperoberfläche ausbreiten. Die zeitlichen
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Veränderungen von Größe und Richtung dieser Ströme spiegeln sich in
Veränderungen von Potentialdifferenzen = Spannungen wider, die zwischen
verschiedenen Stellen der Körperoberfläche gemessen werden können.
Das EKG stellt die Aufzeichnungen solcher Potentialdifferenzen zwischen definierten
Messpunkten in Abhängigkeit von der Zeit dar. Es ist Ausdruck der Herzerregung,
nicht der Kontraktion.
Die beim EKG auftretenden Spannungen sind < 1mV; d.h. Verstärker sind zur
Registrierung notwendig.
Beziehungen zum Erregungsablauf
Man unterscheidet einen Vorhofteil und einen Kammerteil. Der Vorhofteil beginnt mit
einer P-Welle. Sie ist der Ausdruck der Erregungsausbreitung über beide Vorhöfe.
Während der anschließenden PQ-Strecke sind die Vorhöfe als Ganzes erregt. Die
Erregungsrückbildung in den Vorhöfen fällt mit der Anfangsschwankung des
Kammerteils zusammen. Der Kammerteil dauert von Beginn Q bis Ende T. Die QRSGruppe ist Ausdruck der Erregungsausbreitung über beide Ventrikel, die T-Welle
Ausdruck der ventrikulären Erregungsrückbildung. Dazwischen liegt die ST-Strecke,
die analog der PQ-Strecke im Vorhofteil, die Totalerregung des Ventrikelmyokards
anzeigt. Gelegentlich wird im Anschluß an die T-Welle noch eine sogenannte UWelle sichtbar. Sie wird als Ausdruck der Erregungrückbildung in den
Endverzweigungen des Erregungsleitsystems gedeutet.
Das PQ-Intervall (Überleitungszeit) umfasst den Zeitraum vom Beginn der
Vorhofserregung bis zum Beginn der Kammererregung. Zu lange Überleitungszeit:
Störung der Erregungsleitung im Bereich des AV-Knotens und des His-Bündels.
Verlängerung der QRS-Gruppe: Störung der intraventrikulären
Erregungsausbreitung.
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x-Achse: Zeit y-Achse: 0 – 1 mV
Kurze Zusammenfassung EKG
Das EKG entsteht durch Stromschleifen, die während der Erregung des Herzens an
die Körperoberfläche gelangen. In den EKG-Kurven werden zeitliche
Spannungsänderungen zwischen definierten Stellen der Körperoberfläche
dargestellt. Die einzelnen Ausschläge (P bis T) enthalten unter anderem folgende
Informationen über den kardialen Erregungsablauf:
P-Welle = Erregungsausbreitung über die Vorhöfe
QRS-Gruppe = Erregungsausbreitung über die Kammern
T-Welle = Erregungrückbildung in den Kammern
Wichtige Auskünfte über die Herztätigkeit lassen sich anhand von Signalen
gewinnen, die unblutig und ohne nennenswerte Belästigung des Patienten
gewonnen werden können.
Von besonderer Bedeutung sind neben dem EKG, der Herzschlag, der Karotispuls
und die Röntgenuntersuchung bzw. die Echokardiographie.
Der Herzschall (Auskultation = abhören, Phonocardiographie) gibt vor allem Auskunft
über die Funktion der Herzklappen und ihre krankhaften Veränderungen. Mittels der
Echokardiographie können Bewegungen der äußeren und inneren Grenzflächen des
Herzens dargestellt und sowohl funktionelle wie strukturelle Abweichungen erkannt
werden.
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Blutdruckregelung
An der Gabelung der Carotis befinden sich Druckrezeptoren, die den Blutdruck
erfassen und den Reiz über den Carotissinusnerv an das ZNS weitergeben
(Afferenzen). Das ZNS hat dann verschiedene Möglichkeiten, die Herzfunktion
gemäß den Anforderungen zu optimieren:
Bei einem erhöhten Blutdruck wird der Vagusnerv stark gereizt und sorgt für eine
Frequenzerniedrigung des Herzens. Der Herzsympathicus dagegen wird wenig
gereizt und die Kontraktilität des Herzens verringert sich. Der Gefäßsympathicus wird
kaum gereizt und die Gefäße erweitern sich. Insgesamt verringert sich dadurch auch
das Herzminutenvolumen und der Blutdruck sinkt.
Ist der Blutdruck zu schwach wird der Vagusnerv kaum gereizt und die Herzfrequenz
erhöht sich, wohingegen der Herzsympathicus stark gereizt wird, was zu einer
Erhöhung der Kontraktilität führt. Außerdem wird der Gefäßsympathicus stark gereizt
und die Gefäße verengen sich. Der Blutdruck steigt.
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