Herz-Kreislauf-System. Cem Ekmekcioglu

Transkript

1 Herz-Kreislauf-System Cem Ekmekcioglu

2 Schmidt, Lang: Physiologie des Menschen, 30. Aufl., Springer Verlag

3 Komponenten des Herz-Kreislauf-Systems Herz Hochdrucksystem (Arterien des Körperkreislaufes) Mikrozirkulationssystem (Kapillaren und Lymphgefäße) Niederdrucksystem (Venen des Körperkreislaufes, Lungenkreislauf)

4 Blutfluss durch das Herz

5 Physiologie des Herzens Das Herz ist eine Saug-Druck-Pumpe mit Elektroantrieb Herzmechanik Elektrophysiologie des Herzens Arbeitsmyokard Reizbildungs- und - leitungssystem

6 Elektrophysiologie des Herzens

7 Herzerregung

8 Erregungsphysiologie des Herzens Allgemeine Form des Erregungsablaufes in aktuellen bzw. potentiellen Schrittmachern (z.b. Sinusknoten und AV-Knoten) verglichen mit dem nicht-automatischen Arbeitsmyokard (Vorhöfe und Ventrikel) Schmidt/Thews: Physiologie des Menschen, 27.Auflage, Kap.23, Springer (1997)

9 Klinke/Pape/Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2005

10 Frequenz der Erregungsbildung und Geschwindigkeit der Reizleitung können durch das vegetative Nervensystem beeinflusst werden Frequenz (Chronotropie) Sympathicus positiv chronotrop Parasympathicus negativ chronotrop Geschwindigkeit der Erregungsleitung (Dromotropie) positiv dromotrop negativ dromotrop

11 Zeitliches Verhältnis zwischen Erregung und Kraftentwicklung in einer Herzmuskelzelle Vander s Human Physiology, Widmaier EP, Raff H, Strang KT, S.403,Tenth Ed., McGraw-Hill, 2006

13 Schematisches normales Elektrokardiogramm CS So. Praktische Elektrokardiographie, Thieme, 1993

15 Normales EKG CS So. Praktische Elektrokardiographie, Thieme, 1993

16 Kammerflimmern CS So. Praktische Elektrokardiographie, Thieme, 1993

17 Herzmechanik befasst sich mit den Veränderungen von Druck und Volumen im Laufe eines Herzzyklus

18 Herzzyklus Diastole Entspannungsphase Füllungsphase Systole Anspannungsphase Austreibungsphase

19 Herzzyklus (I) Klappen Druckverhältnisse Blutströmung Entspannungsphase Alle Klappen zu Taschenklappen schließen, wenn der Druck in den Ventrikeln unter den Druck in der Aorta- bzw. A. Pulmonalis sinkt. Etwa ml Blut in den Kammern. Druck in den Kammer sinkt in weiterer Folge auf fast 0 mmhg ab. Keine Blutströmung im Herzen Füllungsphase AV-Klappen offen Taschenklappen zu Druck in den Vorhöfen (ca. 5 mm Hg) höher als in den Kammern (fast 0). Blut strömt infolge des Druckunterschiedes von den Vorhöfen in die Kammern; passive Füllung; 80-85% der Gesamtfüllung. Restliches Blut (15-20%) wird durch aktive Vorhofkontraktion in die Kammern gepresst

20 Herzzyklus (II) Klappen Druckverhältnisse Blutströmung Anspannungsphase alle Klappen sind geschlossen Rascher Druckanstieg in den Kammern durch isovolumetrische Kontraktion Keine Blutströmung Auswurfphase: AV-Klappen geschlossen, Taschenklappen geöffnet Weiterer Druckanstieg in den Kammern durch die Verkürzung der Myokardfasern; Ventilebenenmechanismus Blut wird durch die geöffneten Taschenklappen in die abführenden Gefäße (Aorta, A. pulmonalis) gepresst

23 Schlagvolumen und Auswurffraktion Pro Herzaktion werden etwa 70 ml Blut ausgeworfen, etwa ml Blut bleiben in den Ventrikeln zurück, d.h. die Auswurffraktion beträgt in etwa % (ausgehend von etwa 130 ml enddiastolischem Volumen)

24 Herzzeitvolumen (HZV) = das vom Herz pro Zeiteinheit geförderte Volumen Maß für die Herzleistung HZV = Schlagvolumen x Frequenz Beispiel: Herzminutenvolumen (HMV) unter Ruhebedingungen HMV (l/min) = 70 ml x 70 / Minute 5 l / Min Schlagvol. Frequenz

25 Steigerung des HMV ist möglich bis ca Liter / Minute Bewerkstelligt durch: Steigerung des Schlagvolumens Steigerung der Herzfrequenz in Abhängigkeit von der Dehnung des Herzmuskels vor der Kontraktion (Frank-Starling Mechanismus) durch Sympathicus- Wirkung Steigerung der Kontraktionskraft positiv inotrope Wirkung positiv chronotrope Wirkung des Sympathicus

26 Vor- und Nachlast Vorlast (preload): durch die Kammerfüllung passiv entstandene enddiastolische Wandspannung (K = P x r/2d) Nachlast (afterload): aktiv entwickelte Wandspannung zur Überwindung des diastolischen Aorten- bzw. Pulmonalisdrucks Verminderung der Nachlast bei Senkung des Aortenbzw. Pulmonalisdrucks + bei Verkleinerung von r

27 Herztöne physiologisch 1. Herzton 2. Herzton Anspannungston durch Schwingungen von Myocard und Blut bei der isometrischen Kammerkontraktion zu Beginn der Systole Charakteristika: lang und dumpf Klappenton durch Schluss der Taschenklappen und Schwingung des Blutes im Anfangsteil der Aorta zu Beginn der Diastole Charakteristika: kurz und hell

28 Echokardiographie Klinke/Pape/Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2005

29 Herzinsuffizienz Die jeweils erforderliche Pumpleistung kann nicht erbracht werden HZV ist zu gering Je nach Ausdehnung wird unterschieden zwischen: Rechtsherzinsuffizienz Ruhe- Belastungs- Linksherzinsuffizienz Globalinsuffizienz Insuffizienz

30 Herzinsuffizienz kann grundsätzlich verursacht sein durch: Volumens- oder Drucküberlastung (Bsp.) Klappenfehler Hypertonie Verlust an Muskelmasse (Bsp.) Myokardinfarkt Beeinträchtigte Herzfüllung (Bsp.) Mitralstenose Pericarderkrankungen Störung der Kontraktilität des Myocards (Bsp.) Gifte (Alkohol etc.) Infektionen

31 Energetik des Herzens (1) Das Herzgewicht beträgt ca. 0,3 % des Körpergewichtes Das Herz benötigt aber etwa 7 % des Sauerstoffangebotes

32 Energetik des Herzens (2) Das Herz benötigt ca. 5% des Gesamtenergieumsatzes und ca. 5 % des HZV Eine Steigerung des O 2 -Bedarfes bei körperlicher Arbeit erfolgt hauptsächlich durch eine Steigerung der koronaren Durchblutung Mehrdurchblutung hauptsächlich durch lokale Hypoxie und Sympathikusaktivierung Wichtigste Energieträger freie Fettsäuren, Laktat und Glukose

33 Kreislaufsystem

36 Grundlagen zur Blutströmung Treibende Kraft: Druckgefälle ( P) zur Überwindung des Strömungswiderstand. (R) also I (Stromstärke) = P /R da R = 8 x L x I = x r 4 x P/(8 x L x )

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38 Laminare und turbulente Strömung Schmidt, Lang: Physiologie des Menschen, 30. Aufl., Springer Verlag

39 Viskosität des Blutes determiniert durch Viskosität des Plasmas Hämatokritwert Schubspannung ( = K/F) Gefäßdurchmesser

40 Hochdrucksystem Hochdrucksystem Die wesentlichste Aufgabe des Hochdrucksystem ist die adäquate Organund Gewebsperfusion

41 Charakteristika des Hochdrucksystems sind der hohe Druck (Blutdruck) das arterielle Pulsphänomen

42 Komponenten des Blutdruckes Der jeweils in einem Blutgefäß herrschende Druck wird von 3 Komponenten determiniert: 1) einer dynamischen Komponente die bestimmt wird durch die Pumpleistung des Herzens und dem Strömungswiderstand das sind die dominierenden Komponenten im Hochdrucksystem 2) einer statischen Komponente die durch Volumen und Kapazität bestimmt wird das sind die dominierenden Komponenten im Niederdrucksystem 3) einer hydrostatischen Komponente die von der Schwerkraft abhängig ist und die mit einer Änderung der Körperlage variiert

43 Determinanten des arteriellen Blutdrucks Druck = Flussvolumen x Widerstand Δ P = I x R Oder Mittlerer arterieller Druck = HMV x TPR

44 systolischer Blutdruck physiologische Determinante Herzzeitvolumen diastolischer Blutdruck physiologische Determinante peripherer arterieller Gefäßwiderstand (Weite der Arteriolen) mittlerer Blutdruck (Perfusionsdruck) diastolischer Blutdruck + ½ (⅓) Blutdruckamplitude ( = Differenz zwischen dem systolischen und diastolischen Blutdruck)

46 Arterieller Puls entsteht durch die Tätigkeit des Herzens und die Elastizität der Arterienwand Besteht aus drei ursächlich miteinander verknüpften Phänomenen: Druckschwankung (Druckpuls) Volumensschwankung (Volumenspuls) Strömungsschwankung (Strompuls) Funktionelle Bedeutung: Aufrechterhaltung eines genügend hohen arteriellen Mitteldruckes und Umwandlung einer diskontinuierlichen in eine kontinuierliche Blutströmung

47 Windkesselfunktion der Aorta (schematische Darstellung) Der systolischen Wanddehnung mit Volumensspeicherung (oben) folgt eine diastolische Entdehnung mit Entspeicherung (Mitte); diese Vorgänge setzten sich kontinuierlich über das elastische Gefäß fort (unten) Thews, Vaupel, Vegetative Physiologie, Springer Verlag

48 Pulswellengeschwindigkeit (Druckpuls) Dehnbare Aorta- ca. 4-6 m/s Arterien vom muskulären Typ- ca m/s

49 Mikrozirkulation die Kapillaren die Lymphgefäße aus:

50 Im Bereich der Mikrozirkulation findet der Austausch von Flüssigkeit Nährstoffen Atemgasen andere Stoffe (Medikamente etc.) zwischen Blut und dem interstitiellen Flüssigkeitsraum (bzw. Zellen) statt

51 Mikrozirkulation Flüssigkeits- und Stoffaustausch zwischen Blut und Gewebe (bzw. Zellen) kann erfolgen durch: Filtration abhängig von Druckunterschieden betrifft Flüssigkeit mit den gelösten filtrierbaren Substanzen Diffusion abhängig von Konzentrationsunterschieden betrifft z.b. O 2, CO 2, Glukose Pinozytose Durchtritt größerer Moleküle durch die Zellmembran

52 Schmidt, Lang: Physiologie des Menschen, 30. Aufl.

53 Ursachen für das Auftreten von Ödemen Anstieg des kapillären Blutdrucks (v.a. venöser Rückstau) z.b. Herzinsuffizienz Absinken des kolloidosmotischen Drucks Eiweißmangel - verminderte Zufuhr oder Synthese bzw. vermehrte renale Ausscheidung Störung des Lymphabflusses Gesteigerte Durchlässigkeit der Kapillarwand Allergische Reaktion, Entzündungen, Verbrennungen

54 Niederdrucksystem Venen des Körperkreislaufes Lungenkreislauf Kapazitätsgefäße (Blutspeicher) Rücktransport des Blutes zum Herzen beteiligte Funktionen: Druckdifferenz zwischen den peripheren und zentralen Venen Muskelvenenpumpe Atmungsabhängige Druckschwankungen im Brust- und Bauchraum Sogwirkung des Herzens

55 Zentraler Venendruck Mittlerer Druck in den herznahen Körpervenen. Abhängig vom Blutvolumen, Venentonus, Leistung des rechten Herzens, Körperposition Ca. 4 mmhg beim Liegenden

57 Regulation der Durchblutung Veränderung des Basaltonus Aktivität des vegetativen Nervensystems Myogene Autoregulation (Bayliss-Effekt) Vasodilatatorische Metabolite Zirkulierende Hormone Gewebehormone Endotheliale Wirkstoffe

58 Vegetatives NS Taschenatlas Physiologie, Silbernagl, Despopoulos Thieme V.

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60 Einfluss des Sympathikus Innervieren fast alle Gefäße (außer Kapillaren und kleinste Venolen) Transmitter: Noradrenalin Aktivierung bewirkt über 1 -Rezeptoren eine Vasokonstriktion Eine Abnahme des Sympathikotonus bewirkt eine Vasodilatation

61 Metabolite/Zustände, die lokal eine Vasodilatation bewirken Lokaler Anstieg von pco 2 Lokaler Anstieg der H + -Ionenkonzentration Abfall des po 2 ADP Adenosin K +

62 Zirkulierende Hormone (1) Thews, Vaupel, Vegetative Physiologie, Springer Verlag

63 Zirkulierende Hormone (2) Angiotensin II (Vasokonstriktion + Intravasale Flüssigkeit, Durstgefühl ) Aldosteron (Intravasale Flüssigkeit ) Anti-Diuretisches-Hormon (Intravasale Flüssigkeit ) Natriuretische Peptide (Intravasale Flüssigkeit )

64 Endothel/NO Schmidt, Lang: Physiologie des Menschen, 30. Aufl., Springer Verlag

65 Kurzfristige Blutdruckregulation Klinke/Pape/Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2005

67 Orthostase Schmidt, Lang: Physiologie des Menschen, 30. Aufl.

71 arterieller Blutdruck (mmhg) Klinke/Pape/Silbernagl. Physiologie, Thieme, 2005