Seminar zu Herz und Kreislauf - broesel

Herz und Kreislauf
Systole
Bei der Kontraktion des linken Ventrikels folgt der Blutauswurf aus dem Ventrikel in die Aorta; dabei ist der Druck im
Ventrikel höher als der in der Aorta, und entsprechend steigt der arterielle Druck während der Austreibungsphase an. Die
Steilheit des Druckabfalls ist von der Geschwindigkeit abhängig, mit der das Blut aus der Aorta abfließt. Vor dem Ende
der Austreibungsphase beginnt auch der Druck schon wieder zu fallen, da das Blut schon schneller abfließt, als es zum
Schluss aus dem Ventrikel ausgetrieben wird.
Wenn die Anspannung der Ventrikelmuskulatur aufhört, sinkt der Druck unter den der Aorta, und die Aortenklappe
schlägt zu (Inzäsur in der Druckkurve). Vom Anfang der Austreibungsphase, also dem ersten Anstieg der Druckkurve,
bis zur Inzäsur, wird die Austreibungszeit gemessen.
Wenn man den Carotispuls misst, erfolgt der zweite Herzton kurz vor der Inzäsur, da die Pulswelle mit einer gewissen
Verspätung in der Carotis ankommt (∆t ist die Zeitspanne, die die Inzäsur nach dem ZHT kommt). Um dasselbe ∆t
erfolgt natürlich der erste Herzton vor dem registrierbaren Druckanstieg in der Carotis. Der EHT entsteht durch das
Öffnen der Aortenklappe und die Anspannungsgeräusche der Ventrikel.
Allgemein ist mit dem Beginn des ZHT die T-Welle, also die Entspannung der Ventrikelmuskulatur, zu Ende.
Der Austreibungszeit geht die sog. Anspannungszeit voraus; dazu bedient man sich einer anderen Größe im EKG, der
Q-Zacke. Die Anspannungszeit wird vom Auftreten der Q-Zacke bis zum Öffnen der Aortenklappe gemessen. Die QZacke (kurzer negativer Ausschlag) wird durch das Verlaufen der Erregung im Ventrikelseptum (Hiss‘sche Bündel)
hervorgerufen.
Die erste Kraftentwicklung wird verwendet, um das Herz von einer ellipsoiden in eine Kugelform zu überführen, da
diese Form für den Druckaufbau günstiger ist. Diese Umformung macht Krach und ist zusammen mit einigen Klappenschlüssen im EHT drin.
Die Anspannungszeit lässt sich in diese Umformungszeit und die Druckanstiegszeit zerlegen; an der Grenze von Umformungszeit und Druckanstiegszeit liegt der EHT.
Die Austreibungszeit ist etwa 4x länger als die Anspannungszeit.
Die mechanische Systole wird vom EHT bis zum ZHT gerechnet, die elektrische Systole von Beginn der Q-Zacke bis
Ende der T-Welle, also etwas länger, und zwar normalerweise genau um die Umformungszeit.
Pulswellenzeit
Darunter versteht man die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Pulswelle, also das Verhältnis von räumlichem Abstand
des Messpunktes von der Aortenklappe und zeitlichem Abstand der Inzäsur am Messpunkt vom EHT. Die Pulswellengeschwindigkeit liegt normalerweise bei etwa 2,5m/s und erhöht sich bei zunehmender Versteifung der Arterienwände,
also vor allem bei Verlust der Windkesselfunktion der Aorta (Arteriosklerose). Über 10m/s sollte sie nicht liegen, sonst
siehts schon ziemlich schlecht aus mit der Elastizität der Arterienwände.
Herzmechanik
Es besteht ein Zusammenhang zwischen Vordehnung eines Muskels und der Kraft, die er dieser Dehnung entgegensetzt,
die Ruhedehnungskurve. Darunter versteht man die rein passive Kraft der elastischen Elemente des Muskels.
Man kann weiterhin die Zuckungen des Skelettmuskels untersuchen; es gibt isotonische (Druck bleibt gleich) und isometrische (Länge bleibt gleich) Zuckungen. Entsprechend kann man die Kurve der isovolumetrischen Maxima und die
der isotonischen Maxima eintragen.
Dann gibts noch Unterstützungszuckungen, bei denen zuerst eine isometrische, dann eine isotonische Kontraktion
erfolgt (z.B. Hochheben eines Gewichts). Diese Kurve wird als Verbindung des jeweils auftretenden isotonischen und
isometrischen Maximums aufgetragen (U-Kurve).
Am Herzen erfolgt zuerst eine isovolumetrische Kontraktion, bis der Ventrikeldruck über dem Aortendruck liegt und die
Aortenklappe öffnet, dann folgt eine auxotone Kontraktion, die eine Mischform darstellt, wobei der Druck zunimmt und
das Volumen abnimmt, dann folgt die isovolumetrische Erschlaffung, bei der sich die Muskelfasern entspannen und der
Druck stark abnimmt, dann wieder die diastolische Füllung, bei der Druck und Volumen zunehmen.
Das Schlagvolumen des Herzens liegt bei ca. 70ml, steigerbar bis etwa 120ml.
Bestimmt man die Fläche, die von den Kontraktionen und Erschlaffungen des Herzens im Druck-Volumendiagramm
eingegrenzt wird, erhält man die Herzarbeit.
Nochmal die Phasen:
1. isovolumetrische Kontraktion
2. auxotone Austreibung
3. isovolumetrische Erschlaffung
4. diastolische Füllung
Wenn die Herzarbeit unter Einfluss des Sympathikus gesteigert wird, bleibt die 1. Phase gleich, die auxotone Austreibung erfolgt allerdings stärker bis zur gesteigerten U-Kurve, so dass auch in der 3. Phase die Erschlaffung stärker ist.
Die Herzfrequenz ist bis auf ca. 200/min, also 3x steigerbar.
Das Herzminutenvolumen ist von 5l/min auf bis zu 20l/min steigerbar (4x).
Das Atemvolumen ist von 6-7l/min auf bis zu 100l/min steigerbar.
Herzminutenvolumen • avO2Diff = O2-Verbrauch/min
Kreislauf
Die großen Arterien haben vor allem eine Windkesselfunktion, d.h. sie fangen auf Grund ihrer Elastizität viel von der
Druckspitze ab.
Die Arteriolen sind Widerstandsgefäße, hier liegt der größte Druckabfall vor.
Die Strömungsgeschwindigkeit ist proportional zur Druckdifferenz.
p1 - p2 = R • I, die Druckdifferenz entlang eines Gefäßes ist gleich dem Widerstand mal der Blutstromstärke in ml/min.
Der Widerstand ist proportional zu 1/r4, d.h. bei einer Halbierung des Radius erhöht sich der Strömungswiderstand um
das Sechzehnfache. Außerdem ist R proportional zu der Länge des Rohres und der Viskosität der Flüssigkeit.
I (ml/min) = Ableitung von V nach der Zeit = A • v, A ist die Querschnittsfläche, v die Geschw. der Flüssigkeit.
Der gesamte Strömungswiderstand, den das Herz zu überwinden hat, ist gleich dem totalen peripheren Widerstand mal
dem Schlagvolumen mal der Herzfrequenz.
Das Druck-Volumen-Diagramm der Aorta sieht für „normale“ Druckwerte ähnlich aus wie die Ruhedehnungskurve des
Muskels, der Druck steigt also erst ab einem gewissen Volumen, und dann erst langsam, dann zunehmend schneller.
Der Elastizitätsquotient E‘ ist gleich ∆P/∆V, d.h. ein steilerer Druckanstieg bei weniger elastischer Aorta bewirkt einen
höheren Elastizitätsquotienten.
Die Aorta sklerotisiert mit dem Alter, wodurch sie steifer und die Druck-Volumen-Kurve steiler wird. Gleichzeitig lässt
die muskuläre Spannung nach, so dass sie weiter gedehnt ist, die Kurve wird also gleichzeitig nach rechts verschoben.
Bei gleichem ∆V, also gleichem Schlagvolumen, geht also der diastolische Wert von 80mmHg nach unten und der systolische Wert von 120mmHg nach oben. Dadurch steigt natürlich die Druckamplitude.
Wenn das Schlagvolumen zunimmt, steigt der diastolische Druck vielleicht minimal, der systolische Druck allerdings
relativ stark.
Wenn die Herzfrequenz zunimmt, steigt eigentlich nur der mittlere Druck, da systolischer und diastolischer etwa gleich
bleiben, der höhere systolische jedoch häufiger auftritt.
Wenn der periphere Widerstand höher wird, sinkt der arterielle Druck nach dem Schluss der Aortenklappe langsamer, da
das Blut nicht so schnell abfließt. Dadurch ist der Druck bei Beginn der nächsten Auswurfphase noch höher, er pegelt
sich auf einen höheren Gleichgewichtswert ein. Folge ist, dass sowohl diastolischer als auch systolischer Druck stark
ansteigen können, während die Druckdifferenz gleich bleibt.
Schellong-Test
Ein Test der physiologischen Blutdruckregulation; der Patient liegt 10min auf einer Liege und steht dann plötzlich auf.
Puls und Blutdruck werden jede Minute während des Liegens und 10min nach dem Aufstehen gemessen.
Beim Aufstehen steigt der Druck in den Beingefäßen stark an, das Blut „versackt“ in den Beinen (ca. 500ml). Die hydrostatische Säule, die auf dem Blut unten lastet, bewirkt einen Druck von etwa 190mmHg in den Arterien.
Der Druck am Herz sinkt, das Herz wird weniger gefüllt und kann weniger auswerfen. Damit sinken Schlagvolumen und
systolischer Druck, während der diastolische weitgehend gleich bleibt. Dieser Druckabfall wird im Aortenbogen und in
der Carotis von Pressorezeptoren registriert, worauf der Sympathikus aktiviert wird.
Als eine Folge werden Schlagvolumen und Herzfrequenz erhöht, als andere momentan nicht so wichtige Gebiete wie
Verdauungsorgane und Haut weniger stark durchblutet.
Als Reaktion auf den 1. Reaktionsschritt (VS, f steigen) steigt der systolische Druck etwas an, als Reaktion auf den 2.
Reaktionsschritt (peripherer Widerstand erhöht) steigen systolischer und diastolischer Blutdruck relativ stark an.
Damit wird wieder der gleiche systolische Blutdruck wie vor dem Aufstehen erreicht, der diastolische und die Herzfrequenz liegen jedoch dauerhaft höher.
Dabei gibt es eine große Variationsbreite. Manche regulieren fast nur mit einer Steigerung der Herzfrequenz, man
beobachtet also fast keine diastolische Druckerhöhung, manche müssen durch Veneninsuffizienz in den Beinen stärker
regulieren und haben eine starke diastolische Druckerhöhung.
Durchblutung unter Belastung
Bei der Spiroergometrie stieg bei der Belastung bis zu 200W v.a. der systolische Blutdruck stark an, der diastolische
jedoch blieb fast konstant. Unter Sympathikusaktivierung müsste man aber annehmen, dass der periphere Widerstand
durch das Zumachen der Haut- und Verdauungsorgangefäße steigt und damit auch der diastolische Druck.
Bei der Belastung werden aber die Muskeln stark beansprucht, so dass sie viel stärker durchblutet werden, es wird also
in den Muskeln eine Vasodilatation durchgeführt, der Widerstand sinkt dort und der totale periphere Widerstand bleibt
konstant.
Die Zunahme der Durchblutung in der Skelettmuskulatur (regionale metabolische Durchblutungsregulation) war also
genauso groß wie die Abnahme der Durchblutung in Haut und Magen-Darm-Trakt (nervale Durchblutungsregulation).
Es gibt auch noch die hormonale Durchblutungsregulation (v.a. durch Adrenalin/Noradrenalin) und die myogene Durchblutungsregulation, wodurch die Durchblutung z.B. im Gehirn auf dem gleichen Niveau gehalten wird; bei steigendem
Druck z.B. durch Sympathikusaktivierung reagieren die Arterien selbständig mit einer Vasokonstriktion, so dass sich
dort nichts ändert, wo sich nichts ändern soll, auch wenn der arterielle Mitteldruck starken Schwankungen unterworfen
ist.
Venenplethysmographie
Dabei werden zwei Druckmanschetten an den Arm angelegt, eine mit subdiastolischem Druck (etwa 60mmHg) am
Oberarm, eine zur Messung des Druckanstiegs am Unterarm. Dadurch kann das Blut arteriell einströmen, wird jedoch
venös gestaut, bis der venöse Druck auch auf 60mmHg gestiegen ist.
Im ersten Versuch wird der Druckanstieg in Ruhe gemessen, im zweiten unter Belastung, im dritten nach vorhergehendem minutenlangem „Abbinden“ des Arms durch übersystolischen Druck der oberen Manschette.
Beim zweiten Versuch sollte die Durchblutung leicht gesteigert sein, beim dritten gibt es eine reaktive Hyperämie, der
Arm wird krebsrot, was vor allem auf die anfallenden Metabolite des Stoffwechsels zurückzuführen ist, die so lange
nicht mehr abtransportiert werden, was zu einer starken Vasodilatation führt.
Blutdruckmessung
Die Luftdruckmanschette sollte nur so lange aufgeblasen werden, bis kein systolischer Puls mehr am Arm gespürt wird,
da die Blutgefäße mechanisch sensibel sind und bei zu hohem Druck mit einer Vasokonstriktion reagieren. Deshalb nur
20mmHg mehr aufpumpen nach dem letzten Wahrnehmen eines systolischen Pulses.
Beim auskultatorischen Verfahren hört man Schwingungen der Gefäßwand.
Die Manschettenbreite muss dem Armumfang angepasst sein.
Man misst etwa auf Herzhöhe, da der Druck sonst variiert (hydrostatische Drucksäule).
Man sollte bei beiden Armen messen; der Unterschied sollte nicht höher als 10-15mmHg sein. Gerade bei alten Leute
kann es vorkommen, dass man einen normalen Blutdruck nach einer Arterienstenose misst, obwohl der Patient Bluthochdruck hat. Wenn man verschiedene Werte misst, gilt der höhere, da der Druck an einem starken Widerstand natürlich abfällt.
Man muss auf den psychischen und physischen Zustand des Patienten achten; bei einer hohen Herzfrequenz kann man
die Blutdruckmessung vergessen. Der Patient sollte natürlich möglichst entspannt sein, um einen realistischen Wert zu
erhalten.
Die Geschwindigkeit, mit der man den Manschettendruck ablässt, ist der Herzfrequenz anzupassen; bei niedriger Herzfrequenz (Sportlerherz) besteht sonst die Gefahr, dass man einen zu niedrigen systolischen und zu hohen diastolischen
Blutdruck misst, wenn man die Luft zu schnell ablässt und damit die eigentliche Grenze verpasst, weil kein Herzschlag
im richtigen Moment erfolgte.