Anatomie, Biologie und Physiologie

Anatomie, Biologie und Physiologie Ergotherapie Prüfungswissen von Jürgen Zervos-Kopp 1. Auflage Thieme 2009 Verlag C.H. Beck im Internet: www.beck.de ISBN 978 3 13 141352 9 Zu Inhaltsverzeichnis schnell und portofrei erhältlich bei beck-shop.de DIE FACHBUCHHANDLUNG

4 HERZ-KREISLA UF-SYSTEM 4 Herz-Kreislauf-System Herz-Kreislauf- System funktionelle Einheit aus Herz und Gefäßen. Aufgaben J Versorgung mit lebensnotwendigen Stoffen J Stofftransport und -verteilung J Abtransport von Stoffwechselprodukten J Wärme- und Flüssigkeitshaushalt Das Herz-Kreislauf-System (kardiovaskuläres System) ist eine Einheit, die aus dem Herzen und den Gefäßen besteht. Dabei ist das Herz der Motor und die Gefäße sind die Transportwege, in denen Blut und Flüssigkeiten ständig im Umlauf gehalten werden. Das kardiovaskuläre System sorgt für ein Gleichgewicht zwischen der Versorgung der Zellen mit lebensnotwendigen Stoffen einerseits und der Entsorgung von Stoffwechselprodukten andererseits. Dabei werden die Körperzellen mit Stoffen wie Sauerstoff (O 2 ), Wasser (H 2 O) Nährstoffen (Eiweiße, Fette, Kohlenhydrate), Hormonen, Medikamenten etc. versorgt und diese Stoffe werden den Bedürfnissen des Organismus entsprechend verteilt. Dies gilt auch für Gerinnungsfaktoren und Abwehrzellen, die im Blut zirkulieren und bei Bedarf aus dem Kreislauf ins Gewebe gelangen. Stoffwechselendprodukte wie Kohlendioxid (CO 2 ), Wasser, Harnstoff, Harnsäure etc. werden zu den Ausscheidungsorganen transportiert. Darüber hinaus beteiligt sich das kardiovaskuläre System an den Regulierungsvorgängen des Wärme- und Flüssigkeitshaushalts. 4.1 Herz Herz Hohlmuskel mit autonomer Pumpfunktion in zwei Kreisläufen (Lungen- und Körperkreislauf). Aufgabe Aufrechterhaltung und Anpassung des Kreislaufs. Das Herz (Cor) ist ein Hohlmuskel, der Blut aus den Venen aufnimmt und weiter in die Arterien pumpt. Durch den Aufbau und die AnordnungderKlappenkanndasBlutnurineineRichtungfließen. Die Herzscheidewand (Septum cordis) teilt das Herz in eine rechte und eine linke Herzhälfte, es wird auch vom rechten und linken Herzen gesprochen. Das Blut fließt aus dem Körper in das rechte Herz und wird von dort in die Lunge gepumpt. Aus der Lunge fließt dasblut dann in das linke Herz, um von ihm in den Körper weitertransportiert zu werden. Es gibt also einen Lungen- und einen Körperkreislauf. Das Herz kann unabhängig vom Nervensystem pumpen, seine Pumpaktion kann jedoch durch Reize des Nervensystems moduliert und so den Bedürfnissen des Organismus angepasst werden. 152

HERZ Diagramm 4.1: Übersicht zum Thema Herz 4.1.1 Lage und Form Das Herz liegt im Brustkorb innerhalb des Mittelfellraums (Mediastinum) und wird dort durch die Hohlvenen (Vv. cavae) und die Körperschlagader (Aorta) in seiner Position gehalten, die sich jedoch in Abhängigkeit von der Atembewegung leicht verändert. Das Herz wird vom Herzbeutel (Perikard) umgeben, der aus zwei bindegewebigen Blättern besteht. Das innere Blatt (Epikard) liegt der Herzoberfläche eng an,das äußere Blatt ist teilweise mit dem Zwerchfell verwachsen. Zwischen den beiden Blättern liegt die Perikardhöhle, in der eine Gleitflüssigkeit die optimale Beweglichkeit des Herzens gewährleistet. Die äußere Form des Herzens entspricht der eines stumpfen Kegels, dessen Basis nach oben und dessen Spitze nach unten zeigt. Die gedachte Achse dieses Kegels wird anatomische Herzachse ge- Lage J im Mediastinum J vom Perikard umgeben J Lageveränderung durch Atembewegung Form eines stumpfen Kegels, Spitze vorne unten, anatomische Herzachse. 153

4 HERZ-KREISLA UF-SYSTEM Herzgewicht ~ 300 g, kritisches Herzgewicht ~ 500 g. nannt. Die Herzspitze liegt zwischen der linken 4. und 5. Rippe medioklavikulär (also an einer gedachten Linie senkrecht von der Schlüsselbeinmitte abwärts) der Brustwand an. Die Herzhinterwand liegt dem Zwerchfell auf. Das Herz wiegt im Mittel 300 g, was etwa 0,5% des Körpergewichts entspricht. Kommt es belastungsbedingt zu einer Herzvergrößerung, so ist bei ca. 500 g das kritische Herzgewicht erreicht, beidemdieausreichendedurchblutungdesherzgewebesmöglicherweise nicht mehr gewährleistet ist. 4.1.2 Aufbau Aufbau Je Herzhälfte ein Vorhof und eine Kammer Kreislauf linke Kammer R Körperkreislauf R rechter Vorhof R rechte Kammer R Lungenkreislauf R linker Vorhof. Das rechte und das linke Herz bestehen jeweils aus einem muskelschwachen Vorhof (Atrium) und einer muskulösen Kammer (Ventrikel). In den Vorhöfen sammelt sich das Blut. Im rechten Vorhof sammelt sich das Blut des Körperkreislaufs und fließt in den rechten Ventrikel, der das Blut durch den Lungenkreislauf pumpt. Der linke VorhofnimmtdasBlutausderLungeaufundleitetesandenlinken Ventrikel weiter, der wiederum der Antrieb des Körperkreislaufs ist. Es entsteht ein geschlossener Kreislauf (Abb. 4.1a+b). Abb. 4.1a+b Herz undherznahe Gefäße. a nach Eröffnung der rechten Herzkammer (Darstellung des Blutflusses in der rechten Herzhälfte) b zusätzliche Eröffnung beider Vorhöfe sowie der linken Herzkammer 154

HERZ Aufbau der Herzwand Die Herzwand ist dreischichtig aufgebaut. Sie besteht aus J einer Innenhaut (Endokard), die den gesamten Innenraum des Herzens auskleidet und die Herzklappen bildet, J einer Muskelschicht (Myokard), die im linken Ventrikel am stärksten ausgebildet ist, denn von hier aus muss das Blut durch dengesamtenkörperkreislauf gepumpt werden, und aus J einer Außenschicht (Epikard), die gleichzeitig das innere Blatt des Perikards bildet. Das Myokard wird von speziellen Herzmuskelzellen gebildet, die so schnell kontrahieren können wie die quer gestreiften Muskelzellen und so dauerhaft arbeiten wie die glatte Muskulatur (s. Kap. 2.4.2). Sie besitzen Spontanaktivität, d. h. sie benötigen keine Impulse des Nervensystems, um sich zusammenzuziehen. Die Muskulatur der Kammern ist dreischichtig und besonders in der linken Kammer kräftig ausgebildet. Die Ventrikel besitzen nur eine zweischichtige Muskulatur, da ihr nur unterstützende Funktionen beim Bluttransport von den Vorhöfen in die Kammer zukommen. Herzwandaufbau voninnennach außen J Endokard, J Myokard, J Epikard. Herzmuskelzellen kontrahieren spontan ohne Impulse des Nervensystems. Klappensystem Die Herzklappen liegen zwischen den einzelnen Herzabschnitten und gewährleisten den Blutfluss in eine Richtung (s. Abb. 4.1). Es gibt vier Herzklappen, die alle in die sog. Ventilebene (bindegewebige Verstärkung der Herzstruktur) eingelassen sind. Zwei Arten von Herzklappen werden unterschieden: Segelklappen und Taschenklappen. Die Segelklappen liegen jeweils zwischen Vorhof und Kammer (Atrioventrikularklappen oder AV-Klappen) und werden durch Sehnenfäden (Papillarmuskeln) an der Herzwand zusätzlich fixiert, um ein Umschlagen in die Vorhöfe zu verhindern. Wenn die Kammern nach der Kontraktion erschlaffen, öffnen sich die Segelklappen und lassen das Blut aus den Vorhöfen in die Kammern fließen. Die linke AV-Klappe hat zwei Segel (cuspis lat.: Segel) und heißt deswegen Bikuspidalklappe oder Mitralklappe (mitra: Bischofsmütze). Die rechte AV-Klappe besitzt drei Segel und wird Trikuspidalklappe genannt. Die Taschenklappen liegen zwischen den Kammern und den großen, vom Herzen weg führenden Gefäßen (Pulmonalarterie bzw. Aorta). Die Taschen dieser Klappen füllen sich beim Blutrückstrom aus den Kreisläufen (Pulmonal- bzw. Körperkreislauf) mit Blut und Vier Herzklappen in der Ventilebene J Atrioventrikularklappen/Segelklappen (Mitralklappe, Trikuspidalklappe), J Taschenklappen (Pulmonalklappe, Aortenklappe). 155

4 HERZ-KREISLA UF-SYSTEM schließen so den Durchlass zwischen Gefäß und Kammer. Die zwischen linker Kammer und Aorta liegende Klappe heißt Aortenklappe. Die Pulmonalklappe trennt den rechten Ventrikel von der Pulmonalarterie (s. o. Abb. 4.1). Blutfluss Blutfluss Vv. cavae R rechter Vorhof R Trikuspidalklappe R rechte Kammer R Pulmonalklappe R Pulmonalarterie R Lunge R Pulmonalvenen R linker Vorhof R Mitralklappe R linke Kammer R Aortenklappe R Aorta R Körperkreislauf R Vv. cavae Aus der unteren und oberen Hohlvene (V. cava superior und inferior) fließt sauerstoffarmes Blut vom Körperkreislauf in den rechten Vorhof. Das venöse Blut der Herzkranzgefäße(Koronargefäße) sammelt sich im Sinus coronarius und gelangt von dort ebenfalls in den rechten Vorhof. Aus ihm fließt alles Blut durch die Trikuspidalklappe indierechtekammer.kontrahiertsichnundiekammermuskulatur, so wird das Blut von der rechten Kammer durch die Pulmonalklappe in die Pulmonalarterie und damit in die Lunge gepumpt. Nach Durchströmung der Lunge gelangt das nun sauerstoffreiche Blut überdiepulmonalvenenindenlinkenvorhofundvondortdurch die Mitralklappe in die linke Kammer. Die Kontraktion der Kammermuskulatur (Abb. 4.1) befördert das Blut dann schließlich durch die Aortenklappe in den Körperkreislauf. 4.1.3 Herzmechanik Funktioneller Herzzyklus Systole J Anspannungsphase: alle Klappen geschlossen J Austreibungsphase: Segelklappen geschlossen, Taschenklappen geöffnet Diastole J Entspannungsphase: alle Klappen geschlossen J Füllungsphase: Segelklappen geöffnet, Taschenklappen geschlossen Unter dem Herzzyklus wird der rhythmische Ablauf von Kontraktion (Systole) und Erschlaffung (Diastole) des Herzens verstanden. In der Systole wird das Blut aus den Kammern in die Gefäße ausgeworfen. Es können zwei Phasen unterschieden werden: die Anspannungs- und die Austreibungsphase. In der Anspannungsphase sind die Kammern mit Blut gefüllt, die Taschenklappen geschlossen. Durch den ersten geringen Druckanstieg schließen sich auch die Segelklappen, die Muskulatur spannt sich weiter um das Blutvolumen an, was zu einer Druckerhöhung in den Kammern führt. Übersteigt nun der Druck in den Kammern den Druck in der Pulmonalarterie bzw. in der Aorta, öffnen sich die Taschenklappen und das Blut strömt in die Gefäße. Fällt der Druck im Herzen durch das Ausströmen des Blutes wieder unter den Druck in den großen Gefäßen, schließen sich die Taschenklappen. Die Diastole umfasst die Entspannung des Herzens und die erneute Füllung der Hohlräume. In der Entspannungsphase sind die Taschenklappen und die Segelklappen geschlossen, die Muskulatur der Kammer entspannt sich und die Ventilebene hebt sich etwas an. Dadurch entsteht ein geringerer Druck in der Herzkammer als in 156

HERZ den Vorhöfen, die Segelklappen öffnen sich und Blut wird in die Kammer gesaugt. Aus diesem Grund wird das Herz auch als Druck- Saug-Pumpe bezeichnet. Zusätzlich hebt sich die Ventilebene weiter an, sodass sich die Kammer quasi über das Blutvolumen stülpt. Herztöne Beim Abhören des Herzens mit dem Stethoskop (Auskultation) lassen sich zwei Herztöne unterscheiden. Entsprechend dem Herzzyklus wird vom ersten und zweiten Herzton gesprochen. Der erste Herzton entsteht zu Beginn der Systole durch die Anspannung der Herzmuskulatur um das Blutvolumen bei geschlossenen Herzklappen. Er wird als Anspannungston bezeichnet. Der zweite Herzton zeigt den Beginn der Diastole an, denn er wird durch den Schluss der Taschenklappen verursacht. Es wird vom Klappenton gesprochen. Um die Unterscheidung der Herztöne beim Auskultieren zu erleichtern, kann parallel zur Auskultation der Puls getastet werden. Der Herzton, der synchron mit dem Puls zu hören ist, ist der erste Herzton. J Erster Herzton: Systole, Anspannungston J Zweiter Herzton: Diastole, Klappenton 4.1.4 Herzelektrik Die Herzmuskulatur kann sich selbstständig ohne Impulse vom Zentralnervensystem, also autonom kontrahieren. Dies liegt an der besonderen Struktur der Herzmuskelzellen und ihrer Verbindungen untereinander(abb. 4.2). Damit diese Kontraktion koordiniert verläuft, gibt es den Schrittmacher des Herzens (Sinusknoten), ein Geflecht aus spezialisierten Herzmuskelfasern, das 70 Impulse pro Minute generiert und über die Vorhofmuskulatur an den Atrioventrikularknoten (AV-Knoten) weiterleitet. Bei einem Ausfall des Sinusknotens kann der AV-Knoten die Schrittmacherfunktion übernehmen. Er hat einen Eigenrhythmus von 40 60 Impulsen pro Minute. Unter physiologischen Bedingungen übernimmt er jedoch die Frequenz des Sinusknotens und leitet diese an das His-Bündel (Eigenfrequenz 25 40 Impulse/Minute) weiter, das die Impulse bis in die Tawaraschenkel an der rechten und linken Kammermuskulatur leitet. Die Tawaraschenkel ziehen jeweils an den Seiten des Kammerseptums in Richtung Herzspitze und verzweigen sich dort in die Purkinjefasern. Von dort geht die Erregung direkt auf die Kammermuskulatur über. So kontrahieren die beiden Kammern gleichzeitig und etwa 0,15 Sekunden nach den Vorhöfen. Die Herzfunktion kann vom Zentralnervensystem moduliert werden, um sie der Belastung des Organismus anzupassen. Das Herz Autonome Reizbildung und -weiterleitung der Herzmuskelfasern J Sinusknoten (Schrittmacher): 70 Impulse/min J AV-Knoten: 40 60 Impulse/min J His-Bündel J Tawaraschenkel J Purkinjefasern Vagus (Parasympathikus) und Sympathikus modulieren die J Herzfrequenz, J Herzkraft und J Erregungsleitungsgeschwindigkeit. 157

4 HERZ-KREISLA UF-SYSTEM Abb. 4.2 Reizleitungssystem des Herzens. Abb. 4.3 EKG-Kurve: Aufzeichnungen von 2 Herzaktionen (Erklärung der Abschnitte siehe Text). EKG als grafische Darstellung der Herzelektrik J P-Welle: Vorhof J QRS-Zacke: Beginn Kammererregung J T-Welle: Rückbildung Kammererregung wird für diesen Zweck vom N. vagus (Teil des Parasympathikus) und vom Sympathikus innerviert. Impulse dieser Nerven beeinflussen positiv oder negativ die Herzfrequenz (chronotrope Wirkung), die Herzkraft (inotrope Wirkung) und die Erregungsleitungsgeschwindigkeit (dromotrope Wirkung). Die elektrischen Spannungsunterschiede, die bei der Erregungsbildung, -weiterleitung und -rückbildung entstehen, lassen sich im Elektrokardiogramm (EKG) grafisch darstellen. Die so aufgezeichneten Wellen und Zacken können einzelnen Abschnitten des Herzens zugeordnet werden. Dabei entspricht J die P-Welle der Erregung der Vorhöfe, J die QRS-Zacke dem Beginn der Kammererregung und J die T-Welle der Rückbildung der Kammererregung (Abb. 4.3). 158

GEFÄSSSYSTEM 4.1.5 Blutversorgung des Herzens Von der Aorta zweigen direkt hinter der Aortenklappe zwei Gefäße für die Blutversorgung der Herzgewebe ab, die Herzkranzgefäße. Das rechte Herzkranzgefäß (A. coronaria dextra) versorgt den rechten Vorhof, die rechte Kammer, die Herzhinterwand und einen Teil der Kammerscheidewand. Die linke Herzkranzarterie (A. coronaria sinistra) teilt sich in zwei Äste auf, in den Ramus circumflexus und den Ramus interventricularis anterior. Diese sind für die Durchblutung der linken Kammer, des linken Vorhofs und des größten Teils des Kammerseptums zuständig. Die Herzkranzgefäße werden während der Diastole mit Blut gefüllt, denn ihre Eingänge (Ostien) werden bei der Systole von der geöffneten Aortenklappe verschlossen. Die Venen verlaufen größtenteils parallel zu den Arterien. Das Blut sammelt sich dann im Sinuscoronariusundfließt direktindenrechtenvorhof. Versorgung des Herzens Aa. coronariae dextra und sinistra werden in der Diastole mit Blut gefüllt, venöser Abfluss über die Koronarvenen, Sinus coronarius, rechter Vorhof. 4.2 Gefäßsystem Das Gefäßsystem besteht aus zwei Anteilen: einem in sich geschlossenen System von Blutgefäßen, durch die mit Hilfe des Herzens das Blut im Kreis gepumpt wird, und aus einem blind in der Peripherie beginnenden System aus Lymphgefäßen, das Flüssigkeit und zelluläre Anteile transportiert und letztlich in das Blutgefäßsystem kurz vor dem Einfließen ins rechte Herz mündet. In den Blutgefäßen zirkulieren ca. 90% der Flüssigkeitsmenge, im Lymphgefäßsystem werden ca. 10% transportiert. geschlossenes System: Blutgefäße offenes System: Lymphgefäße Diagramm 4.2: Gefäßsystem 159