Herz-Kreislauf-System Teil 1: Übersicht

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1 Herz-Kreislauf-System Teil 1: Übersicht Gerhart Tiesler VAK Inst. für interdisziplinäre Schulforschung (ISF)

2 Herz-Kreislauf-System Interesse? Allgemeiner Kenntnisstand Vitale Bedeutung, Morbidität,Mortalität Selbstbeobachtung Gesundheitsdiskussion Lebensqualität Medizinische Diagnostik Biopsychologische Diagnostik

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4 Signale des Herz-Kreislauf-Systems ohne Hilfsmittel zugänglich z.b. Arterienpuls, Hautfarbe u.s.w. mit apparativen Hilfsmitteln z.b. Blutdruck, EKG durch Mikroskopie, chemische Analyse Blutzellen, chem. Blut-Bestandteile

5 HKS als Transportsystem für CO 2 und O 2 für Nahrungsbestandteile, Stoffwechselprodukte für Botenstoffe für Immunkomponenten für Wärme Transportmechanismen: Konvektion, Diffusion

6 Mangelhafte Transportleistung Ursachen: Verminderter Antrieb (Herz) vermindertes Blutvolumen, Anämie (O 2 ) Verminderte Pufferbasen (CO 2 ) Folgen: Sauerstoffmangel Übersäuerung (Azidose) Überwärmung Flüssigkeitsretention (Ödeme)

7 Verteilung eines Blutvolumens von 5000ml Herz (Diastole) 360 ml 7.2 % Lungenkreislauf 440 ml 8.8 % Arterien 130 ml Venen 110 ml Kapillaren 200 ml Körperkreislauf 4200 ml 84.0 % Arterien 700 ml Venen 3200 ml Kapillaren 300 ml Venen insgesamt 3400 ml 68.0 %

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9 Funktionelle Merkmale des HKS in Ruhe Herzschlagfrequenz (HF) 77 1/min Herzschlagvolumen (HSV) 65 ml Herzminutenvolumen (HMV) 5000 ml/min Diastole: Erschlaffung + Füllung 0.52 sec Systole: Anspannung+ Austreibung 0.26 sec Zyklus: 0.78 sec

10 Veränderung struktureller und funktioneller Merkmale des HKS Herzgröße Herzschlagfrequenz Herzgewicht Herzschlagvolumen Herzvolumen Herzminutenvolumen Dichte des Kapillarnetzes maximale O 2 - Aufnahme Blutvolumen Blutzusammensetzung Blutdruck

11 Strukturelle Änderung

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14 Faktoren, die Struktur und Funktion des HKS beeinflussen: Konstitution ("Veranlagung"), genetische Vorgaben Aktuelle körperliche (physische) Beanspruchung Langfristige körperliche Beanspruchung (Training) Aktuelle psychische Beanspruchung Langfristige psychische Beanspruchung Gesundheitszustand Ernährung

15 Leistungsbreite des HKS Herzminutenvolumen l/min Ausdauertrainierte, 40 maximale Belastung Untrainierte, 20 maximale Belastung Untrainierte, Ruhe 5 max. Belastung Ruhe Untrainierte: 4:1 Ausdauertrainierte: 16 : 1 Ausdauertrainierte, 2.5 Ruhe

16 Funktionsdaten des HKS Ruhe Belastung Differenz HF (1/min) % HSV (ml) % HMV (ml/min) % Durchblutung in ml/min: Gehirn ± 0 % Herz % Muskulatur % übrige Organe %

17 Steuerung des HKS Variablen: Steuerungsinstrumente: Herzleistung (HF, HSV, HMV) Blutdruck Blutvolumen Regionale Durchblutung Vegetatives Nervensystem Katecholamine Angiotensin-System lokale Vasomotorik

18 Steuerung des HKS: Afferenzen Arterieller Blutdruck, Herzfrequenz: Blutvolumen: Regionale Durchblutung: Thermoregulation: Pressorezeptoren Dehnungsrezeptoren Stoffwechselprodukte Thermorezeptoren

19 Vegetatives Nervensystem Sympathicus: Einstellung des Organismus auf Energiebereitstellung und höhere Leistung "ergotrope" Wirkung Parasympathicus: Einstellung des Organismus auf Wiederherstellung und Erholung "trophotrope" Wirkung

20 Steuerung der Herzfunktion Sympathicus: Adrenalin, Noradrenalin (Coffein) + HF + Kontraktions-Geschw. + Kontraktions-Kraft + HMV Parasympathicus: - Erregungs - Leitung -HF - Kontraktions-Kraft -HMV

21 Steuerung der Blutgefäße Kleine Arterien, Arteriolen: Sympathicus: Noradrenalin Adrenalin in großer Dosis: verengt (Blutdrucksteigerung) erweitert (Blutdrucksenkung) verengt Blutdrucksteigerung Adrenalin in kleiner Dosis: erweitert Blutdrucksenkung

22 Steuerung der Blutgefäße Kapillaren: lokaler Sauerstoffmangel Stoffwechselprodukte: Kapillarerweiterung Venen: Sympathicus: Verengung Steigerung des Blutvolumens

23 Steuerung des HKS durch das ZNS Spezifische Steuerung: Mitinnervation: Verlängertes Rückenmark Afferenzen von Rezeptoren Blutdruck und zirkulierendes Blutvolumen Motorische Aktionsprogramme HKS-Aktivierung Begleitreaktion psychischer Prozesse: Großhirn, limbisches System, Hypothalamus: ergotrope (seltener trophotrope) Umstellung des Organismus

24 Steuerung des Blutdrucks Variable: Rezeptor: Stellglied: Systemischer arterieller Blutdruck Blutdruckrezeptoren im Carotis- Sinus Kleinste Arterien, Arteriolen Engstellung: Blutdruck-Anstieg Weitstellung: Blutdruck-Abfall Mechanismus: Sympathicus, Adrenalin, Noradrenalin

25 Steuerung der regionalen Durchblutung Variable: Auslöser: Mechanismus: Regionaler arterieller Blutdruck lokale Durchblutung lokaler Sauerstoffmangel z.b. Milchsäure, ADP Weitstellung Steigerung der Durchblutung

26 Steuerung des Blutvolumens Variable: Rezeptoren: Stellglied: Blutvolumen Dehnungsrezeptoren im Bereich der oberen Hohlvene und des rechten Herzvorhofs Venenwände (Kontraktion verschiebt das Blut in den aktiven Teil des Kreislaufs)

27 Steuerung der Herzleistung Variable: Rezeptoren: Stellglied: Mechanismus: Herzleistung (HF, HSV, HMV) Druck- und Volumenrezeptoren Herzmuskel Vegetatives NS, Adrenalin, Noradrenalin +/-Herzfrequenz +/-Kontraktionsgeschwindigkeit +/-Kontraktionskraft

28 Muskelarbeit Handkurbelarbeit rechter Arm Motorisches Programm: Mitinnervation O 2 -Mangel in der Muskulatur des rechten Armes Lokale Gefäßerweiterung Verstärkte Durchblutung Blutdruckabfall Meldung durch Blutdruckrezeptoren Sympathicusaktivierung (Medulla oblongata) Gefäßverengung in anderen Kreislaufgebieten Stimulierung der Herztätigkeit Steigerung des zirkulierenden Blutvolumens Normalisierung des Blutdrucks

29 Wut Emotionale Informationsverarbeitung im Limbischen System Hypothalamus: ergotrope Umstellung; Sympathicotonus Steigerung der Herzfrequenz Engstellung von Arterien und Arteriolen starke Sympathicus-Aktivierung "Herzklopfen"; Blutdruckanstieg Meldung durch Blutdruckrezeptoren +/- verzögerte und unvollständige Normalisierung des Blutdrucks ev. verlängerte Bluthochdruck-Phase

30 HF-Reaktionen auf psychische Reize HF HF Schmerz Angstreiz hohe psychische Belastung neue und ungewohnte Situationen persönliches Engagement, "Betroffenheit" mentale Arbeit Entspannung Orientierungsreaktion Aufmerksamkeit auf sensorische Signale Konzentration auf Umgebungsbedingungen alltägliche/bekannte Reize fehlende Beteiligung/Betroffenheit

31 Fazit HF-Reaktionen sind unspezifisch; unterschiedliche Erlebnisse, Emotionen oder kognitive Prozesse werden psychophysisch ähnlich abgebildet. HF-Reaktionen sind deshalb ohne Kenntnis der Situation (z.b. Verhaltensprotokoll) nicht interpretierbar.

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33 Morbidität und Mortalität Morbidität: Erkrankungs Häufigkeit in % der Bevölkerung in % aller Erkrankungen in einem Zeitabschnitt in einer Altersgruppe etc... Mortalität: Sterblichkeit in % aller Todesursachen