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Das Herz und das Gefäßsystem des Menschen

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Biology

University, School

ETH Zürich

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Das Herz und das Gefäßsystem des Menschen

Spezialgebiet

Matura 2010

Inhaltsverzeichnis

Inhalt_Toc248763835

1.Das Herz. 3

a) Gestalt und Lage des Herzens: 3

b) Bau des Herzens. 3

c) Erregungsleitungssystem 4

d) Herzkranzgefäße. 4

e) Tätigkeit 4

f) Herznerven. 4

g) Herztöne und Herzgeräusche. 5

h) Elektrokardiogramm (EKG). 5

i) Blutdruck. 5

j) Untersuchungen am Herzen. 6

2. Mechanik der Herztätigkeit. 7

3. Das Gefäßsystem 10

a) Großer und kleiner Kreislauf. 10

b) Fetaler Kreislauf. 10

c) Blutgefäße. 10

d) Lymphgefäße. 11

e) Blutzirkulation in den Kapillaren. 11

f) Venöser Rückstrom zum Herz. 12

4. Das Gefäßsystem 13

a) Strömung, Druck und Widerstand im Gefäßsystem 13

b) Verteilung des HZV 13

c) Regulation der Organdurchblutung. 13

d) Reflektorische Kreislauf- und Blutdruckregulation. 14

Das Herz und das Gefäßsystem des Menschen

1.Das Herz

Das Herz ist der Motor des Kreislaufes. Die Pumpleistung befördert ständig Blut durch ein geschlossenes Gefäßsystem, welches aus elastischen Röhren besteht.


a) Gestalt und Lage des Herzens:

Das Herz ist ein muskuläres Hohlorgan, das zwischen den Rippen und der Wirbelsäule auf der linken Seite des Oberkörpers liegt. Es befindet sich in einem Herzbeutel (Perikard), welcher sich zwischen den Brustfellhöhlen und dem Zwerchfell ausspannt.

Das Herz hat ungefähr die Form einer abgerundeter Kegel, dessen Grundfläche die Herzbasis ist. Die Spitze des Herzens berührt die vordere Brustwand. An der Herzbasis treten die großen Gefäße aus, wodurch die Herzbasis im Bindegewebsraum verankert wird.

Es hat ungefähr die eineinhalbfache Größe der Faust eines Menschen. Die Größe kann jedoch durch Training oder unter pathologischen Ums.....[read full text]

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§         Innere Herzhaut (Endokard)

§         Eigentliche Herzmuskulatur (Myokard)

§         Äußere Herzhaut (Epikard)

Zwischen der äußeren Herzhaut und der Innenfläche des Herzbeutels(= Perikard) befindet sich ein mit wenig Flüssigkeit gefüllter Gleitspalt, durch den eine reibungslose Bewegung des Herzens im Herzbeutel stattfinden kann.

Das Myokard besteht aus quergestreifter Herzmuskulatur und ist im Bereich des linken Herzens aufgrund des höheren Drucks ungefähr doppelt so dick wie rechts.


c) Erregungsleitungssystem

Bei der Erregung des Herzens, der Erregungsleitung und der Kontraktion des Herzens gibt es einige Besonderheiten. Bei genügend Nährstoff- und Sauerstoffzufuhr schlägt das Herz auch außerhalb des Körpers über eine längere Zeit hinweg spontan, ohne dass Nervenversorgung vom Gehirn notwendig ist.

Das Herz besitzt ein autonomes (eigenständiges) Erregungszentrum, den Sinusknoten, der das sogenannte „Schrittmacherzentrum“ des Herzens ist und 60-70 Schläge pro Minute ausübt. Er regt die Vorhofmuskulatur zur Kontraktion an und die Erregung erreicht den Atrioventrikularknoten (=AV-Knoten).

Von dort gelangt die Erregung über das His-Bündel, das sich durch das Herzskelett zieht, zum Kammermyokard. Die Erregung läuft zuerst in den Tawara- Schenkeln spitzenwärts, wo sie sich dann über die Purkinjefasern im gesamten Kammermyokard verteilt. Die Herzmuskulatur wird entlang des Reizleitungssystems erregt und kontrahiert sich rhythmisch.

Durch das vegetative Nervensystem (Sympathikus, Parasympathikus) wird Herzfrequenz, Erregungsgeschwindigkeit und Kontraktionskraft beeinflusst und die Herzleistung den körperlichen Bedürfnissen, wie der Steigerung des Herzminutenvolumens bei schwerer körperlicher Arbeit, angepasst.


d) Herzkranzgefäße

Die Herzkranzgefäße sind für die Sauerstoff- und Nährstoffversorgung des Herzens zuständig. Als erste Gefäße entspringen sie der Aorta direkt über den Aortenklappen und verlaufen auf dem Myokard.

Die rechte Herzkranzarterie verläuft in der Kranzfurche um den rechten Herzrand und zieht mit ihrem En.....

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In der Austreibungsphase nähert sich die Ventilebene der Herzspitze. Unter dieser Dehnung der Vorhöfe wird Blut aus den Venen angesogen. Wenn die Kammermuskulatur erschlafft, wandert die Ventilebene wieder aufwärts und das Blut gelangt durch die geöffneten Segelklappen in die Kammern.


f) Herznerven

Die Anpassung der Herztätigkeit an erhöhte Anforderungen wird vom vegetativen Nervensystem geleistet. Diese Anpassung wird erreicht, weil sich die Muskelfasern der Herzwände bei stärkerer Füllung dehnen, was zu einer stärkeren Kontraktion und somit zu einem höherem Schlagvolumen führt.

Die Schlagfrequenz, die Erregbarkeit, die Kraft der Herzmuskelkontraktion und die Geschwindigkeit des Erregungsleitungssystems werden von sympathischen und parasympathischen efferenten Nerven vom ZNS aus beeinflusst. Der Sympathikus hat eine fördernde Wirkung und wird vom Botenstoff Noradrenalin aktiviert.

Der Parasympathikus hat einen hemmenden Einfluss und wird durch den Überträgerstoff Acetylcholin aktiviert. Die Wirkung der autonomen Herznerven ist durch die unterschiedliche Innervation der sympathischen und parasympathischen Nerven in den Herzabschnitten verschieden stark ausgeprägt. Zum Beispiel werden Vorhof- und Kammermuskulatur gleichmäßig vom Herzsympathikus versorgt, während die Fasern des N. Vagus meistens zum Vorhof, zum AV-Knoten und zum Sinusknoten ziehen.


g) H.....

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Je nachdem wo die Elektroden angebracht werden, variieren Höhe und Form der Zacken. Die gebräuchlichsten Ableitungsformen sind die bipolaren Extremitätenableitungen nach Einthoven, bei denen drei unterschieden werden. Bei der unipolaren Brustwandableitung nach Wilson gibt es genau festgelegte Punkte an der Brust, an welchen die sechs Elektroden angebracht werden.

·         EKG-Kurve: Die EKG-Kurve besteht aus verschiedenen Zacken und Wellen. Die P-Welle zeigt die Erregungsausbreitung in den Vorhöfen und dauert weniger als 0,1 Sekunden. Der QRS-Komplex, der aus drei Zacken besteht, weist auf den Beginn der Kammererregung hin und dauert ebenfalls 0,1 Sekunden. Die T-Welle signalisiert das Ende der Kammererregung.

·         Herzfrequenz: Die Dauer einer Herzperiode entspricht dem Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden R-Zacken und dient zum Errechnen der momentanen Herzfrequenz.

In Ruhe schlägt das Herz etwa 70mal in der Minute(=normale Sinusfrequenz). Schlägt das Herz zu oft nennt man es Tachykardie, während eine Verlangsamung Bradykardie genannt wird. Unregelmäßigkeiten bei der Erregungsbildung im Sinusknoten, Überleitungsverzögerungen im AV-Knoten oder Extrasystolen (zusätzliche Erregungen) im Myokard sind Ursachen für Rhythmusstörungen.

Wenn die Schlagfrequenz der Vorhöfe über 350 Schläge pro Minute beträgt, wird es Vorhofflimmern genannt. Kammerflimmern ist besonders gefährlich, da durch die hohe Schlagfrequenz kaum Blut gefördert wird.


i) Blutdruck

Als arterieller Blutdruck wird der Druck bezeichnet, gegen den die linke Herzkammer das Blut pumpen muss. Die Pulswelle, die man mit dem Finger über einer oberflächlich gelegenen Arterie spürt, ist die Druckwelle, die dabei entsteht.

Herzminutenvolumen und Gefäßwiderstand sind für die Höhe des Blutdrucks zuständig. Der Blutdruck ist nie konstant, sondern er schwankt zwischen einem systolischen und einem diastolischen Wert. Der systolische Blutdruck bezeichnet den maximalen Blutdruck am Höhepunkt der Austreibungsphase und liegt bei 120 mmHg. Der diastolische Blutdruck liegt bei 80 mmHg und ist der minimale Blutdruck beim Öffnen der Aortenklappen.

Die Blutdruckamplitude ist die Differenz zwischen den beiden Werten. Der systolische Blutdruck kann bei schwerer körperlicher Arbeit auf bis zu 200 mmHg ansteigen. Wenn der diastolische Blutdruck jedoch auch in Ruhe über 95 mmHg beträgt, spricht man von Hyp.....

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Mit Hilfe einer Computertomographie mit intravenösen Kontrastmitteln kann das Herz schichtweise und überlagerungsfrei mit intrakardialer und intravasaler Räumen dargestellt werden. Bei einer Röntgendurchleuchtung des Herzens können am Röntgenschirm funktionelle Abläufe beobachtet werden. Diese Untersuchung erfolgt meistens um Klappenverkalkung nachweisen bzw. ausschließen zu können.

·         Herzkatheteruntersuchungen: Bei der Andiokardiographie wird mittels Katheter ein Kontrastmittel verabreicht, das eine Betrachtung der Herzhöhlen und der großen herznahen Gefäße ermöglicht. Durch eine Koronarangiographie werden durch ein Kontrastmittel die Koronararterien selektiv dargestellt.

·         Kernspintomographie: Die Kernspintomographie ermöglicht nicht nur eine schichtweise und überlagerungsfreie Darstellung intrakardialer und intravasaler Strukturen, sondern auch eine horizontale Schichtung sagittaler und koronarer Aufnahmeebenen.


2. Mechanik der Herztätigkeit

Anpassung an wechselnde Belastungen

Ein gesundes Herz kann die Blutmenge, die es befördert, auf mehr als das Fünffache des Ruhewertes steigern. Zwei Arten von Mechanismen sind für diese Anpassung verantwortlich:

o       Intrakardiale Regulation: beruht auf natürlichen Grundeigenschaften und ist auch am isolierten Herz nachweisbar;

o       Extrakardial ausgelöste Regulation: neurovegetative und humorale Einflüsse haben hierbei eine entscheidende Rolle;

Zu Intrakardiale Regulationen: Die beiden Herzkammern sind im Kreislauf hintereinander geschalten und daher müssen die Minutenvolumina, also die Menge an Blut, die in einer Minute gefördert wird, ungefähr gleich groß sein. Wenn zum Beispiel die rechte Kammer mehr Blut fördern würde wie die linke, käme es zu einer Rückstauung des Blutes in die Lunge, wodurch ein lebensbedrohliches Lungenödem auftreten kann.

Damit dies nicht eintritt, ist ein präziser Anpassungsmechanismus notwendig. Denn die linke Kammer wird auch, wenn es zu einer Erhöhung des Strömungswiderstandes kommt, schnell an die veränderten Bedingungen angepasst, sodass keine Rückstauung entsteht. Die linke Kammer entwickelt zum Beispiel mehr Kraft um unter erhöhtem Druck das gleiche Volumen zu pumpen. Dadurch kommt es auch zu Veränderungen des venösen Zustroms und der diastolischen Füllung durch Anpassung der Förderleistung.

·        Anpassung an akute Volumenbelastung:
Vor der Vergrößerung des venösen Zustroms beträgt die enddiastolische Füllung des linken Ventrikel 130ml und das endsystolische Restvolumen nach einer Abgabe von 60.....

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Das intakte Herz-Lungen-Präparat reagiert im Vergleich zum linken Ventrikel alleine empfindlicher auf Vorlaständerungen. Ein Druckanstieg im rechten Vorhof des Herz-Lungen-Präparats von 1 auf 12 mmHg bewirkt den gleichen Anstieg des Schlagvolumens wie die Erhöhung des Drucks im linken Vorhof eines isolierten linken Ventrikels von 3 auf 30 mmHg. Beim Herz-Lungen-Präparat steigt zunächst der Füllungsdruck in der rechten Kammer, wodurch es zu einem vergrößerten Schlagvolumen kommt.

Dieses wirkt über die Lungenarterie auf die linke Kammer und der Druck steigt auch dort an. Die rechte Kammer wirkt also als Druckverstärker.
Weniger empfindlich reagiert als der linke Ventrikel alleine reagiert das Herz-Lungen-Präparat auf eine Nachlaständerung. Kommt es zu einer Nachlasterhöhung durch Anstieg des Aortendrucks, sinkt das Schlagvolumen bei Zusammenwirken beider Hauptkammern.

Auch in diesem Fall beeinflussen sich die Kammern: Bei einer Nachlasterhöhung in der linken Kammer wirkt diese aufgrund des Rückstaus zurück auf den rechten Ventrikel, der stärker gefüllt wird und einen höheren Druck aufbaut. Dies wirkt sich auf den Füllungsdruck aus.

·        Frank-Sterling-Mechanismus: Dieser Mechanismus sorgt dafür, dass das Herz seine Förderleistung selbstständig an veränderte Volumen- und Druckbelastungen anpassen kann, ohne dass neuro-hormonale und sonstige Einflüsse nötig sind.

Um eine erhöhte Volumenbelastung auszugleichen, wird durch eine stärkere diastolische Füllung ein größeres Schlagvolumen ausgeworfen. Eine stufenweise Steigerung ist bei erhöhter Druckbelastung notwendig. Durch ein vergrößertes Restvolumen wird ein höherer Druck erzeugt. Deswegen wird ungefähr das gleiche Schlagvolumen gepumpt. Damit diese Anpassungen einwandfrei funktionieren, ist eine Zusammenarbeit zwischen den beiden Hauptkammern notwendig.

Die rechte Hauptkammer wirkt dabei als Druckverstärker für die Füllung der linken.

Lange Zeit glaubte man, dass die Anpassungsmechanismen des isolierten Herzens die Grundlage der Herzdynamik bilden würden. Somit sollte auch das Herz im Körper dem Frank-Sterling-Mechanismus zufolge bei gleichbleibenden isovolumetrischen und isobarischen Maxima eine größere Menge befördern können, indem das enddiastolische Volumen vergrößert wird.

Diese Vorstellung gilt jedoch heute nicht mehr für die Anpassung der Herztätigkeit an körperliche Arbeit. Dem Franklin-Sterling-Mechanismus zufolge müsste das Herz in Ruhe klein sein und sich bei körperlicher Arbeit durch den vermehrten venösen Zustrom vergrößern. In Wirklichkeit ist dies jedoch umgekehrt. Wenn eine gesunde Person körperliche Arbeit, wie zum Beispiel Fahrradfahren, leistet, ist am Echokardiogramm eine enddiastiolische und endsystolische Verkle.....

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