Aufgabe V: Kreislauf I

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1 Aufgabe V: Kreislauf I Versuchsteil A: Puls- und Blutdruckmessungen 1. Aufgabenstellung Es sollen die Ruhepuls- und Blutdruckwerte aller Praktikumsteilnehmer gemessen und ausgewertet werden. Die Messungen erfolgen in Zweiergruppen. Wie in der Klinik, so sollen auch hier die Messungen seitenvergleichend vorgenommen werden. 2. Durchführung 2.1. Radialispuls fühlen und zählen Der Radialispuls wird links und rechts für je 15 sec palpiert und in der Tabelle 1 protokolliert. Dabei ist auch auf die Qualität des Pulses zu achten. Pulsqualitäten: Frequenz (Pulsus frequens bzw. rarus): Rhythmus (Pulsus regularis bzw. irregularis): Spannung (Pulsus durus bzw. mollis): Amplitude (Pulsus magnus bzw. parvus): Steilheit (Pulsus celer bzw. tardus): Die Frequenz wird durch Vagus- und Sympathikusaktivität bestimmt. Irregularitäten kommen durch Extrasystolen zustande. Physiologisch ist eine respiratorische Arrhythmie. Die Spannung wird durch die Höhe des Mitteldruckes bestimmt. Die Amplitude wird besonders durch Schlagvolumen und Dehnbarkeit des Windkessels bestimmt. Ein Anstieg des Schlagvolumens erhöht die Blutdruck-Amplitude, ebenso eine Verhärtung des Windkessels. Hiermit wird die Steilheit der Pu1skurve beschrieben, welche der Geschwindigkeit des systolischen Druckanstiegs entspricht Blutdruckmessungen Palpatorische Messung des systolischen Maximums nach Riva-Rocci: Manschette anlegen, Druck erhöhen, bis der Radialispuls verschwindet und Druck am Manometer ablesen. Dann Druck mmhg über diesen Wert erhöhen und langsam ablassen, bis der Puls wieder auftritt. Druck ablesen und protokollieren. Auskultatorische Messung des systolischen Maximums und des diastolischen Minimums nach Korotkoff: Manschette auf ca. 180 mmhg aufpumpen, Stethoskoptrichter in der Ellenbogenbeuge über der A. cubitalis aufsetzen. Druck langsam ablassen (nicht mehr als 5 mmhg/s). Zunächst tritt bei einem bestimmten Druck ein leises klopfendes oder blasendes Geräusch auf (systolisches Maximum). Bei weiterem Ablassen geht das leise Klopfen in ein lauteres zischendes Geräusch über, verliert bei weiterer Druckabnahme plötzlich an Intensität (entspricht dem diastolischen Minimum), um dann ganz zu verschwinden. Zusätzlich zu den manuellen Messungen werden Blutdruck und Ruhepuls mit einem automatischen Oberarm-Messgerät bestimmt (Tabelle 1). Mit einem automatischen Handgelenk-Messgerät wird der Einfluss der Messposition untersucht (Tabelle 2). 1

2 Tabelle 1 Radialispuls [min -1 ] Manuelle Messungen Blutdruck nach Riva-Rocci systolisch Blutdruck nach Korotkoff systolisch diastolisch Automatische Messungen Ruhepuls [min -1 ] Blutdruck systolisch diastolisch li. Arm re. Arm Bei der Druckmessung nach Korotkoff ist die Druckamplitude zu ermitteln sowie der arterielle Mitteldruck (Pm) abzuschätzen: Blutdruckamplitude = Arterieller Mitteldruck (Pm P diast. + 1/3 Druckamplitude) Tabelle 2 Messungen mit Handgelenk-Blutdruckmessgerät (re. oder li. Arm) Messgerät in Herzhöhe Berechnung der Werte in Hüfthöhe; Höhendifferenz zum Herz: Messgerät in Hüfthöhe Berechnung der Werte in Kopfhöhe; Höhendifferenz zum Herz: Messgerät in Kopfhöhe systolisch diastolisch Die hydrostatische Druckdifferenz von Blut beträgt ca. 0,75 mmhg/cm. Vergleichen Sie die gemessenen Blutdruckänderungen in Hüft- und Kopfhöhe mit den anhand der Höhendifferenz berechneten Werten. Versuchsteil B: Kipptisch-Test (Orthostase) 1. Einführung Physiologischerweise sollte beim Übergang von der Ruhelage zum Stehen eine annähernd gleich bleibende Durchblutung aller Organe aufrechterhalten werden. In aufrechter Körperhaltung sinkt jedoch das Blut der Schwere folgend nach unten. Der venöse Rückstrom ist geringer und das Schlagvolumen (SV) kleiner. Der Organismus muss diesen hydrostatisch bedingten Druckänderungen und Volumenverlagerungen in die unteren Körperpartien entgegenwirken. Die Gegenregulationsmechanismen werden durch Pressorezeptoren im Aortenbogen und Karotissinus initiiert, die infolge der Druckabnahme (geringeres SV) weniger stark erregt werden. Dadurch werden u.a. folgende Reaktionen ausgelöst: a) Vasokonstriktion der Widerstandsgefäße der Skelettmuskulatur, der Haut und des Splanchnikusgebietes: Die Durchblutung in diesen Stromgebieten nimmt dadurch ab, und das Blut steht damit lebenswichtigen Organen zur Verfügung. Der totale periphere Widerstand und damit auch der diastolische Druck steigen leicht an. b) Vasokonstriktion der Kapazitätsgefäße: Der verminderte venöse Rückstrom wird damit zumindest teilweise kompensiert. c) kardiale Kompensationsmechanismen: Mit dem verminderten venösen Rückstrom nimmt das SV ab. Durch eine Steigerung der Herzfrequenz versucht der Organismus der Abnahme des Herzzeitvolumens entgegenzuwirken. 2

3 Merke: Diese Vorgänge führen beim Gesunden zu einem unveränderten systolischen Blutdruck, einem leicht erhöhten diastolischen Blutdruck und einer deutlich erhöhten Herzfrequenz (siehe Abb. 1). Der Kipptisch-Test erlaubt eine praxisnahe und unkomplizierte Untersuchung dieser Regulationsmechanismen. Er wird zur Diagnose von Kreislaufregulationsstörungen auch in der Klinik eingesetzt. 2. Aufgabenstellung Führen Sie den Kipptisch-Test an einem Probanden pro Gruppe durch. 3. Vorbereitung Die Versuchsgruppe setzt sich nach Möglichkeit aus mind. fünf Personen zusammen, denen folgende Aufgaben übertragen werden: Ein Versuchsleiter legt den Versuchsablauf fest und protokolliert die gemessenen Werte in Tabelle 3. Die Versuchsperson nimmt möglichst passiv und entspannt am Versuch teil. Zwei Studenten zählen in Minutenabständen (s.u.) die Pulsfrequenz aus und ermitteln den systolischen und diastolischen Blutdruck nach Korotkoff. Ein Student übernimmt das Aufrichten und Zurückkippen des Kipptisches und sichert dabei gleichzeitig die Versuchsperson. 4. Durchführung 4.1. Orthostase-Reaktion Zu Beginn des Versuchs füllt der Versuchsleiter zusammen mit der Versuchsperson den ausliegenden Fragebogen zur Tauglichkeit aus. Nachdem sich der Kipptisch in der waagerechten Position befindet, legt sich die Versuchsperson auf den Kipptisch und wird durch Haltegurte gesichert. Um die Versuchsperson an den Versuchsablauf zu gewöhnen, wird der Kipptisch zunächst einmal probeweise in die 70 -Position gebracht (60-80 ist akzeptabel). Nach dem Zurückkippen bleibt die Versuchsperson nun 10 min lang entspannt auf dem Kipptisch liegen. In den letzten 3 min erfolgt im Minutenintervall die Messung der Ruhewerte für Puls und Blutdruck. Nach der letzten Messung wird die Versuchsperson nach Anweisung des Versuchsleiters ohne eigene aktive Beteiligung aufgerichtet (ca ). Auch während des zehnminütigen Stehens sind Bewegungen möglichst zu vermeiden. Gelegentlicher Standbeinwechsel ist erlaubt. Sofort nach dem Aufrichten beginnen die Pulszählung und die Blutdruckmessung in Minutenabständen sowie die Protokollierung der Ergebnisse in der unten aufgeführten Tabelle. Achtung: Bei auftretenden Kreislaufstörungen ist die Versuchsperson sofort in die liegende Position zurückzukippen! Nach 10 min wird die Versuchsperson wieder für 5 min in die liegende Ausgangsposition zurückgekippt. Die Messung von Puls und Blutdruck wird im Minutenabstand fortgesetzt Belastungstest Um die Reaktion von Puls und Blutdruck nach kurzzeitiger körperlicher Belastung beobachten zu können, steht die Versuchsperson nach der 5-minütigen Ruhephase nun eigenständig auf und absolviert ca. 25 langsame und tiefe Kniebeugen. Ist die Herzfrequenz dann noch nicht über 100/min angestiegen, sind weitere Kniebeugen nötig. Im Anschluss legt sie sich wieder auf den Kipptisch und die Messung von Puls und Blutdruck werden im Minutenabstand für weitere 5 min fortgesetzt. Damit ist der Versuch beendet. 3

4 5. Auswertung Puls und Blutdruck werden wie in der nachfolgend aufgeführten Abbildung 1 graphisch dargestellt. Die Zeitpunkte des Aufrichtens und erneuten Hinlegens sollen im Diagramm markiert werden. Diskutieren Sie die wichtigsten Befunde hinsichtlich der Veränderungen von Puls und Blutdruck während des Stehens und nach körperlicher Belastung. a) Auf welche Ursachen können Sie die Veränderungen von Puls und Blutdruck beim Übergang vom Liegen zum Stehen zurückführen? Interpretieren Sie Ihre Beobachtungen! b) Wie erklären Sie die körperliche Reaktion auf das passive Aufrichten im Unterschied zur Reaktion auf körperlicher Belastung hinsichtlich syst./diast. Blutdruck und Herzfrequenz? Tabelle 3 Messung Zeit [min] Pulsfrequenz [min -1 ] Systolischer Blutdruck Probeversuch, danach ruhiges Liegen in waagerechter Position Unmittelbar vor Messung 6: Aufrichten des Kipptisches (60-80 ) Diastolischer Blutdruck Unmittelbar vor Messung 16: Kipptisch in die waagerechte Position bringen Aufstehen des Probanden, 25 (oder mehr) Kniebeugen, Hinlegen Bemerkung

5 Abbildung 1: Kennzeichnung der normalen Bandbreite der Änderungen von Blutdruck und Herzfrequenz bei Orthostase und Belastung 5

6 Versuchsteil C: Synchrone Beobachtung von Druckpuls, Herztönen und EKG 1. Einführung Ziel dieses Versuches soll es sein, die Beobachtungen der Herzmechanik (Herztöne und Druckpuls) mit den elektrophysiologischen Beobachtungen zeitlich in Beziehung zu setzen. Dazu werden synchron ein Einthoven-EKG, der Druckpuls an A. radialis und A. carotis sowie die Herztöne registriert. Aus den beiden Pulskurven soll die Pulswellengeschwindigkeit bestimmt werden. 2. Aufgabenstellung Führen Sie die oben genannten Versuche synchron an einem Probanden pro Gruppe durch (möglichst mit gut tastbarem Puls) und achten Sie auf eine gute Qualität aller miteinander zu vergleichenden Parameter! 3. Vorbereitung und Durchführung Der Proband liegt entspannt und ruhig auf der Untersuchungsliege. Die Plattenelektroden für das Einthoven-EKG werden mit angefeuchtetem Elektrodenpapier unterlegt und an den Hand- bzw. Fußgelenken angebracht. Nehmen Sie bei Bedarf die Versuchsbeschreibung Grundlagen der Elektrokardiographie" zu Hilfe. Die Herztöne werden mittels eines Herzschallmikrophons registriert. Dieses wird vorsichtig auf den Brustkorb des Probanden gelegt. Die Carotis- und Radialispulswellen werden mit Hilfe von Arterienpulswandlern aufgenommen. Die Pulswandler werden dabei mit leichtem Druck auf eine Stelle aufgelegt, an der der Puls optimal registriert werden kann. Achtung: Herzschallmikrophon und Pulswandler sind äußerst empfindliche Messgeräte! Die Empfindlichkeit des Herzschallmikrophons und der Arterienpulswandler lässt sich am EKG-Gerät verändern. Für ein stärkeres Signal ist es oft hilfreich, den Hals bzw. das Handgelenk etwas zu überstrecken, um den Puls möglichst nahe an die Oberfläche zu bringen. Beobachten Sie nun die zeitliche Korrelation aller Parameter! Drucken Sie die Registrierung mit einer Schreibergeschwindigkeit von 100 mm/sec aus. Bitte beachten Sie, dass aufgrund der Lage der Arterienpulswandler und aufgrund der möglicherweise unterschiedlichen Empfindlichkeit beider Geräte die Druckamplitude der herzferneren Radialispulswellen sogar kleiner sein kann als die der herznahen Carotispulswellen. 4. Auswertung Aus den beiden Pulswellenregistrierungen ist die Pulswellengeschwindigkeit (c) zu bestimmen. Diese errechnet sich als Quotient aus der durchlaufenen Arterienstrecke (Differenz zwischen Abstand Aortenwurzel-Radialis [AR] und Abstand Aortenwurzel- Carotis [AC]) sowie der zeitlichen Verschiebung der Anstiege der jeweils aufeinanderfolgenden Pulswellenausschläge von A. carotis und A. radialis (t). AC und AR werden mit einem Bandmaß vom oberen Rand des Manubrium sterni in Nachahmung des Gefäßverlaufs gemessen. AR AC c = t Carotispuls Radialispuls zeitl. Abstand Abbildung 2: Synchrone Darstellung von EKG, Herzschall und Druckpulskurven 6

7 Sie sollten in der Lage sein, folgende Fragen zu beantworten: a) Wie kommen die Herztöne zustande? b) Sind alle möglichen Herztöne in Ihrer Registrierung sichtbar? c) In welchem zeitlichen Zusammenhang stehen die Herztöne mit den EKG-Ausschlägen? d) Wie kommen die gemessenen Pulswellen zustande? e) In welchem zeitlichen Zusammenhang stehen diese mit den EKG-Ausschlägen? f) Wie groß ist die Pulswellengeschwindigkeit? Versuchsteil D: EKG-Ableitung nach Wilson 1. Einführung Die EKG-Ableitung nach Wilson ist eine unipolare Brustwandableitung. Im Gegensatz zu den frontalen Extremitätenableitungen nach Einthoven und Goldberger betrachtet man im Falle der Wilson-Ableitung die Erregungsausbreitung in der horizontalen Ebene. Es gibt 6 Brustwandelektroden (V 1 -V 6 ), die gegen eine indifferente Bezugselektrode abgeleitet werden. Die Bezugselektrode entsteht durch Zusammenschalten der drei Extemitätenelektroden. Der virtuelle Referenzpunkt liegt dadurch in der Mitte des Einthoven-Dreiecks und gleichzeitig etwa in der Mitte des Thorax. Die Ableitungen zeigen also einen positiven Ausschlag, wenn der Summenvektor von der Thoraxmitte auf die Ableitelektrode zuläuft. Die Ableitungen V 1 -V 6 können durch die Ableitungen V 7 -V 9 ergänzt werden, die bei Verdacht auf einen Hinterwandinfarkt eingesetzt werden. Abbildung nach Deetjen/Speckmann, 3: Horizontalschnitt 3. Auflage durch den Thorax mit den Elektroden V1-V6 und Projektion der Kammerkomplex-Vektorschleife (aus Deetjen/Speckmann, 3. Auflage) Für die Bezeichnung der Zacken des Kammerkomplexes gibt es folgende Regeln. Positive Zacken werden mit R bezeichnet. Negative Zacken vor einer R-Zacke heißen Q. Negative Zacken nach einer R-Zacke heißen S. Für große Zacken werden Großbuchstaben verwendet, für kleine Zacken Kleinbuchstaben. Die Reihenfolge mehrerer gleichnamiger Zacken wird durch Oberstriche gekennzeichnet (R, R', R''). In der Praxis werden solche komplizierten Kammerkomplexe (z. B. RsR's'r'') aber einfach als gespaltener Kammerkomplex bezeichnet. Abbildung 4: Kennzeichnung einiger Konfigurationen des Kammerkomplexes (aus EKG-Kurs für Isabel, 5. Auflage) 7

8 2. Aufgabenstellung Leiten Sie an einem Probanden pro Gruppe ein Wilson-EKG und ein Einthoven-EKG ab! Registrieren Sie anschließend mit einem separaten Messprogramm gleichzeitig ein Einthoven-EKG (Ableitung II) und ein Wilson-EKG (V1 und V6)! 3. Durchführung Bezeichnung Stecker Position R rot rechter Arm L gelb linker Arm F grün linkes Bein N schwarz rechtes Bein Abbildung 5: Postitionierung der Brustkorbelektroden beim Wilson-EKG (aus Schmidt/Lang/Heckmann, 31. Auflage) V 1 V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 V 7 V 8 V 9 weiß-rot weiß-gelb weiß-grün weiß-braun weißschwarz weiß-violett wird im Praktikum nicht eingesetzt 4. Interkostalraum, parasternal rechts 4. Interkostalraum, parasternal links mittig auf der Verbindungslinie zwischen V2 und V4 5. Interkostalraum, Medioklavikularlinie links vordere Axillarlinie mittlere Axillarlinie hintere Axillarlinie Skapularlinie linke Paravertebrallinie Die Versuchsperson macht den Oberkörper frei und nimmt auf der Liege eine möglichst entspannte Haltung ein. Nach dem in der Tabelle aufgelistetem Anschlussschema werden die Elektroden am Probanden befestigt. Position V 3 wird durch die Lage von Position V 2 und V 4 bestimmt, diese sollten daher vor Position V 3 angebracht werden. 4. Auswertung 1. Beschriften Sie die Zacken der Kammerkomplexe von Einthoven II, Wilson V 1 und V Welche Abschnitte des Ventrikels werden in den drei Ableitungen bei R- und S-Zacke erregt? Nutzen Sie dafür die frontale und horizontale Projektion der Vektorschleife. 3. Wie ändern sich R-Höhe und S-Tiefe zwischen V 2 und V 5? 8

9 Schwerpunkte zur Vorbereitung auf das Praktikum Herzmechanik, Herzerregung - 4 Phasen der Herzaktion - zeitliche Korrelation von Druckkurve des linken Ventrikels, Aortendruck, EKG und Herztönen - EKG-Entstehung, EKG-Ableitungen, Vektorschleife, Lagetypen Bau des Kreislaufsystems - Hochdrucksystem, Niederdrucksystem, Körper- und Lungenkreislauf - Druckänderungen bei Lagewechsel, hydrostatische Indifferenzebene Strömungsmechanik - Kontinuitätsgesetz und Strömungsgeschwindigkeit - Ohmsches Gesetz, Hagen-Poiseuille-Gesetz - Anteil einzelner Gefäßabschnitte am TPR Eigenschaften der Gefäßwände/arterielle Hämodynamik - Compliance von Arterien und Venen, Altersabhängigkeit - Pulswellen (Druckpuls, Strompuls; Pulswellengeschwindigkeit) - Erklären Sie die Entstehung der dikroten Welle! - Windkesselfunktion arterieller Gefäße Mikrozirkulation - Aufbau des Kapillarbettes/Gefäße der Mikrozirkulation - treibende Kräfte für Filtration/Reabsorption, effektiver Filtrationsdruck - Störungen des kapillären Austausches, Ödembildung Venöses System - venöser Rückstrom: Muskelpumpe/Venenklappen, Atmungspumpe, Ventilebenenmechanismus - zentraler Venendruck, Venenpuls Messung von Kreislaufgrößen - Blutdruck, Blutfluss, Herzminutenvolumen, totaler peripherer Widerstand Arterieller Blutdruck - Welche Parameter haben einen Einfluss auf die Höhe des mittleren arteriellen Blutdruckes? - Von welchen Parametern hängen systolischer und diastolischer Blutdruck ab? Die Ebenen der Kreislaufregulation - vegetatives Nervensystem - periphere Mechanismen - kurzfristige Kreislaufregulation (Orthostasereaktion): Ablauf des Pressorezeptorreflexes und seine klinische Bedeutung - langfristige Kreislaufregulation (Volumenregulation): ANP, Vorhofrezeptoren, Henry-Gauer-Reflex Anpassungsreaktionen des Körpers bei Arbeit/Sport: - Wie wird die Durchblutung in einzelnen Organen reguliert (Skelettmuskel, Magen-Darm-Trakt, Niere, Herz, Gehirn, Haut)? 9