bewegungsphysiologie: Herz / Lunge / Kreislauf

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Kreislauf und Gefäßsystem

Der Blutkreislauf ist ein vom Herzen angetriebenes Zirkulationssystem der Flüssigkeit Blut, damit dessen vielfältige Aufgaben den Körper erhalten können:
– Hintransport von O2 und Nährstoffen
– Abtransport von CO2 und Stoffwechsel- sowie Abfallprodukten
– Verschluß von Leckagen
– Immunfunktionen
– Transport von Hormonen zur Steuerung des Körpers
– Wärmeverteilung

Es gibt zwei Blutkreisläufe:

kleiner Kreislauf

Dieser führt vom Herzen zur Lunge und zurück und dient primär der Anreicherung des Blutes mit Sauerstoff (bei gleichzeitiger Abgabe von CO2), nachrangig aber auch der Thrombolyse und Hormonaktivierung.

großer Kreislauf

Dieser dient der Versorgung des Körpers mit O2 und allen anderen durch das Blut transportierbaren Stoffen und Zellen. Wegen der Größe des großen Kreislaufs und des höheren benötigten Blutdrucks ist die zugehörige linke Herzkammer mit stärkerer Muskulatur ausgestattet. Der Druck im großen Kreislauf muß hinreichend groß sein, um die meisten benötigten Stoffe passiv per Diffusion in die entsprechenden Regionen abzupressen. Der geringere Druck in der Lunge hingegen erleichtert die Gasdiffusion (O2/CO2). Die über die venöse Pfortader aus den Verdauungsorganen gesammelten Nährstoffe werden über die Leber in das venöse System und damit in den ganzen Körper transportiert. Beim Stoffwechsel entstehende Abfallstoffe werden zur Entgiftung in die Leber oder zur Ausscheidung in die Niere transportiert.

In allen Kreisläufen werden die vom Herzen wegführenden Gefäße als Arterien bezeichnet, alle anderen (die zum Herzen hinführenden und nicht mit dem Herzen in Verbindung stehenden) als Venen. Der Querschnitt der arteriellen Gefäße nimmt von Herzen zur Peripherie hin ab, sie gehen schließlich in die kleineren Arteriolen über und endlich in Myriaden parallelgeschalteter Kapillaren, die sich wiederum zu Venolen und später zu Venen vereinen, deren Querschnitt zum Herzen hin zunimmt. Die Kapillaren sind nur so groß, daß gerade nur einzelne Erythrozyten durch passen, was deren Möglichkeit, den Sauerstoff abzugeben und CO2 aufzunehmen gegenüber größeren Querschnitten drastisch verbessert.

Koronarien

Die Koronarien oder Koronararterien Herzkranzgefäße versorgen den Herzmuskel mit Blut: die A. coronaria dexter versorgt die rechte Kammer und den rechten Vorhof sowie die Herzhinterwand und die A. coronaria sinister versorgt die linke Kammer und den linken Vorhof sowie einen Großteil der Kammerscheidewand. Die A. coronaria dexter läuft fast waagerecht nach hinten, die A. coronaria sinister ist sehr kurz und verläuft ebenfalls fast waagerecht, bevor sie sich in 2 Äste aufteilt: der Ramus circumflexus geht an die Hinterseite und der RIVA (ramus interventricularis anterior) läuft nach unten und teilt das Herz in seine beiden Hälften (re. und li.). In der Diastole wird das Herz selbst mit Blut versorgt (die systolische Kontraktion verengt die Herzgefäße, deswegen ist das dabei nicht möglich). Die Herzspitze liegt am 5. ICR medioclavicular. Beim Tasten beachte, daß die Clavicula über dem 1. ICR liegt, so das der erste tastbare der 2. ist.
Eine Arteriosklerose der Koronarien wird als Koronarsklerose bezeichnet und verursacht die Koronare Herzkrankheit (KHK) mit den möglichen Folgen Angina Pectoris und Herzinfarkt.

TPR (total peripheral resistance)

Der Widerstand, den das Gefäßsystem der Herzkraft entgegensetzt, hängt am meisten vom TPR (total periphere resistance) der Kapillaren und Arteriolen ab. Der TPR hängt von neurologischen, hormonellen Faktoren, dem pH-Wert und der NO-Konzentration ab. Die genaue Zusammensetzung des TPR ist:
– große und mittlere Arterien: 19%
– kleinere Arterien und Arteriolen: 47% (regulierbare Widerstandsgefäße)
– Kapillaren: 27 %
– Venolen: 4 %
– mittleren und großen Venen: 3 %
Der Gesamtwiderstand, der dem Herzen mit der entgegengebracht wird, wird auch als Nachlast bezeichnet.

Herzzeitvolumen (cardiac output, CO)

Typischerweise wird in der Physiologie als Zeiteinheit die Minute benutzt, so daß von dem Herzminutenvolumen (HMV) gesprochen wird. Das ist das Volumen, das das Herz in einer Minute auswirft. Dabei muß davon ausgegangen werden, daß physiologisch (beim gesunden Menschen ohne Shunts (siehe z.B. auf doccheck.com) und Septumdefekte (siehe ebenfalls z.B. auf doccheck.com) der Auswurf des rechten Herzens im kurzfristigen Mittel exakt dem des linken Herzens entspricht, da jede Abweichung davon eine Anreicherung von Blut in einem Kreislauf (Lungenkreislauf oder großer Kreislauf) bedeuten würde und ab einem gewissen Maß mit dem Leben nicht mehr vereinbar wäre. Schon eine Abweichung von 1 ml pro Herzaktion würde bei einer Herzfrequenz von 60 bpm und einem Schlagvolumen von 50 ml einer Anreicherung von 3 l Blut in einem der Kreisläufe entsprechen. Der Lungenkreislauf könnte eine solche Menge Blut gar nicht aufnehmen, und im großen Kreislauf würde dies einem extremen Versacken des Bluts in der Peripherie entsprechen, wie es etwa von einem anaphylaktischen Schock bekannt ist. Spätestens die zweite Stunde wäre sicher nicht zu überleben. Man unterscheidet das von der linken Kammer in den großen Kreislauf ausgeworfene Körperzeitvolumen und das von der rechten Kammer in Richtung Lunge ausgeworfene Lungenzeitvolumen. Beim Rechts-Links-Shunt ist das Herzzeitvolumen größer als das Lungenzeitvolumen, beim Links-Rechts-Shunt kleiner.

In Ruhe liegt das durchschnittliche Herzminutenvolumen bei 4,5 – 5 l, was sich bei Belastung etwa um den Faktor 4 steigern läßt.

Adern: Venen und Arterien

Die Venen werden auch als Blutadern, die Arterien als Schlagadern bezeichnet, da in ihnen der von der Kontraktion des Herzens verursachte Blutschlag oder Puls deutlich spürbar ist. Der Begriff Blutader spiegelt sie Tatsache wieder, daß die Venen bei lebenen Menschen ein wesentlich größeres Blutvolumen enthalten als die Arterien, welche wiederum einen wesentlich höheren Druck aufweisen als die Venen. Die Einschränkung „beim lebenden Menschen“ ist notwendig, da das Herz zeitlebens eine arterio-venöse Druckdifferenz aufrechterhält und die venöse Blutmenge deutlich größer ist. Postmortem gleichen sich die Blutdrücke in arteriellem und venösem System an auf etwa 6-7 mmHg.

Arterie

Arterien sind Blutgefäße, die vom Herzen weg führen. Im Fall des großen Kreislaufs ist das Blut in den Arterien sauerstoffreich.

Venen

Venen sind Blutgefäße, die NICHT vom Herzen weg führen. Es handelt sich um Blutgefäße, die nicht direkt mit dem großen Kreislauf oder kleinen Kreislauf verbunden sind wie die Pfortadern, oder um solche, die zum Herzen hin führen. Im letzteren Fall sind sie im großen Kreislauf sauerstoffarm, im kleinen Kreislauf sauerstoffreich.

Blut

Blut ist als zellhaltige wässrige Lösung eine der wichtigsten Körperflüssigkeiten. Ihm kommen vielfältige Aufgaben zu, von denen ein Teil ergänzend von Zellen und von in Wasser gelösten Substanzen übernommen wird, weshalb in diesem Bereich auch von einem dualen System gesprochen wird. Das Blut befindet sich in einem weitgehend vollständigen Kreislauf, der vor allem vom Herzen angetrieben wird. Das Herz versorgt dabei einen kleinen Kreislauf (Lungenkreislauf) zur Oxygenierung des Blutes und Entsorgung von Kohlenstoffdioxyd und einen großen Kreislauf (im wesentlichen der ganze restliche Körper inkl. der Versorgung des Herzens selbst), der alle Gewebe des Körpers über Arterien und Arteriolen versorgt. Der Rückstrom aus den Geweben über den venösen Blutweg ist unvollständig, da ein kleiner Teil über die Lymphe zurück zum Herzen transportiert wird. Dabei verästelt sich das Gefäßsystem vom Herzen hin zur Periphereie immer weiter wie ein Baum, wobei der Querschnitt der Gefäße immer weiter abnimmt, um schließlich in den Kapillaren zwischen artieriellem und venösem Bereich des Blutsystems auf etwa den Durchmesser eines Erythrozyts abzusinken. Analog erweitern sich die Venen von der Peripherie zum Herzen immer weiter. Der Mensch hat ungefähr 70 bis 80 ml Blut pro kg Körpergewicht, also rund 5 bis 6 l. Mit rund 44% stellen die Zellen den größten Anteil (dieser wird als Hämatikrit bezeichnet) des Blutes, darunter.

  1. Erythrozyten (rote Blutkörperchen: zum Transport von Sauerstoff zu den Geweben und Abtransport von Kohlenstoffdioxyd von den Zellen
  2. Leukozyten (weiße Blutkörperchen): Zellen des Abwehrsystems (Immunfunktion)
  3. Thrombozyten (Blutplättchen): zur Blutstillung bei Verletzungen von Gefäßen an der Körperoberfläche oder innerhalb des Körpers

Die rot erscheinenden Erythrozyten stellen mit zwischen rund 4,5 und 5,5 Mio. Zellen pro µl Blut mit Abstand die größte Population dar und überwiegen die nächste Population der Thrombozyten mit einer Anzahl von 150.000 bis 400.000 / µl Blut um mehr als den Faktor zehn, was die rote Farbe des Blutes erklärt. Die Leukozyten der Immunfunktion des Blutes wiederum liegen mit 4.000 bis 10.000 noch einmal um mehr als eine Zehnerpotenz hinter den Thrombozyten. Die Leukozyten stammen zwar alle von pluripotenten Stammzellen ab, differenzieren sich aber und werden unterteilt in Granulozyten, Lymphozyten und Monozyten, die teils noch weiter aufgeschlüsselt werden, z.B. die Granulozyten in Eosinophile, Basophile und Neutrophile. Neben den Zellen enthält Blut verschiedene Eiweiße, deren größte Fraktion das Albumin ist, danach kommen die Globuline, die vielfältige Aufgaben haben, darunter Transport, Gerinnung und Immunfunktionen. Auch die mehr als ein dutzend Gerinnungsfaktoren und die Antikörper gehören zu den Eiweißen. Weitere Bestandteile des Bluts sind Glukose, Lipide, Vitamine, Minerale, Spurenelement und natürlich Wasser als Lösemittel. Als harnpflichtige Substanzen werden die im Blut gelösten Stoffe bezeichnet, die das Blut von dem Ort ihres Anfalls zur Niere transportiert, damit diese sie ausscheidet. Der humorale Anteil des Bluts, also Blut ohne seine Zellen, wird als Plasma bezeichnet. Aufgrund seines Gehalts an Gerinnungsfaktoren ist dies immer noch gerinnungsfähig. Extrahiert man die Gerinnungsfaktoren, spricht man vom Serum. Der pH-Wert des Blutes wird vom Körper, ggf. mit entsprechendem Aufwand, in einem engen Intervall um 7.4 gehalten, als Grenzwerte gelten je nach Literatur 7,35 bzw. 7,45. Abweichungen des Blut-pH könnten gravierende Folgen für die Chemie und Elektrochemie des Körpers und seine Stoffwechselvorgänge haben.

Zu den Aufgaben des Blut gehören:

  1. Transport: Hintransport von Nährstoffen, Abtransport von nicht mehr benötigten Stoffen wie auch Transport von Stoffen, die Gewebe für andere Gewebe produzieren
  2. Immunfunktion: dual von Leukozyten und Antikörpern übernommen
  3. Blutungsstillung und Gerinnung: dual von Thrombozyten und Gerinungsfaktoren übernomen
  4. Wärmetransport und -Regulierung
  5. Atmung: innere (Zellatmung) und äußere (Lungenatmung) Atmung

Blutdruck

Im Gegensatz zum arteriellen System ist im venösen System kein Schlag vorhanden und der Blutdruck ist im Schnitt deutlich geringer, vor allem aber stark schwerkraftabhängig, in Anatomisch Null also in den Füßen und Unterschenkeln am größten. Druck und Fließgeschwindkeit liegen in Ruhe, verursacht von der Herzkontraktion, im arteriellen System bei etwa 120/80 mmHg (Millimeter Quecksilbersäule, gemessen auf Herzhöhe ohne Einfluß des hydrostatischen Blutdrucks). Diese Werte entsprechen 160 bzw. 106 mbar oder hPa Druck zusätzlich zum Umgebungsdruck.
Zum auf Herzhöhe gemessenen arteriellen oder venösen Blutdruck muß natürlich der lageabhängige hydrostatische Blutdruck addiert werden, ca. 100 mbar / m. Der Venendruck wird in aufrechter Haltung normalerweise erst unter dem Herzen positiv. Im Kopfstand liegt der Nullpunkt des Venendrucks in den Femoralvenen. Der hydrostatische Indifferenzpunkt, also der eindeutige Fixpunkt über alle Lageveränderungen des Körpers liegt etwa 5-10 cm unter dem Zwerchfell.

Die Arterien sind wegen des Drucks mit einer dickeren, vor allem ihm herzferneren Bereich ausgeprägten kontraktilen Muskelschicht zur Druckregulation ausgestattet: sie erlaubt Gefäßverengung (Vasokonstriktion) oder -weitung (Vasodilatation). Zu der Peripiherie hin fällt der Blutdruck mit kleiner werdenden Gefäßen, also höherem Gefäßwiderstand ab: Aorta und große Arterien: 100 mmHg, Arterienäste 40 mmHg, Kapillare 25 mmHg, Venolen 20 mmHg. Im Lungenkreislauf sind die Drücke ungleich geringer: Pulmonalarterie 14 mmHg, Lungenvenen 7 mmHg.

Kapillaren

(Blut-)Kapillaren sind die kleinsten Blutgefäße und liegen zwischen den
Arteriolen und den Venolen. Sie versorgen die angrenzenden Gewebe mit Sauerstoff und Nährstoffen und transportieren
Kohlenstoffdioxyd sowie Stoffwechselendprodukte ab.

Aufgrund der Größe der Poren in der Membran der Kapillaren bleiben Zellen und größtenteils auch Eiweiße im Blut, während O2, Flüssigkeit und kleine Moleküle an das unter geringerem Druck stehende Interstitium (Zellzwischenraum) abgepresst werden.

Im Gegensatz zu Arteriolen und den Venolen besitzen sie keine drei Wandschichten, sondern nur die Intima mit einer Basalmembran. Kapillaren sind für niedermolekulare Stoffe durchlässig (selektiv permeabel) und sehr kurz, ca. 0,5 mm lang und mit 5-10 µm nochmals feiner als Arteriolen und Venolen. Ein Erythrozyt passt mit seinen 2,5 µm Dicke und 7,5 µm Durchmesser gerade durch die Kapillaren, so daß der Diffusionsweg für die von ihm transportierten Blutgase geringstmöglich ist und damit der Austausch möglichst schnell bzw. die Gesamtaustauschkapazität pro Zeit möglichst groß. Die Kapillardichte in den Geweben richtet sich nach deren Stoffwechselaktivität. Je nach versorgtem Gewebe unterscheiden sich die Kapillaren in ihrem Aufbau. Nur wenige sehr bradytrophe Gewebe wie Hornhaut, andere Horngebilde, Augenlinse, hyaliner Knorpel und Epithelien besitzen keine Kapillaren.

Im Laufe der Kapillarpassage sinkt der Blutdruck immer weiter ab. Im venösen Schenkel wird dann begünstigt durch den geringeren Blutdruck und den nun höheren kolloidosmotischen Druck (Fähigkeit der Eiweiße Wasser zu binden) Flüssigkeit mit abzutransportierenden Stoffen aufgenommen. Meist ist die vom venösen Schenkel aufgenommene Menge Flüssigkeit kleiner als die vom arteriellen Schenkel abgegebene, der Rest wird dann mit der Lymphe abtransportiert. Enthält das Blut zu wenig Eiweiße, etwa wegen Mangelernährung, MAS oder Eiweißverlust über die Niere, resultieren wegen des zu geringen kolloidosmotischen Drucks Ödeme, da zu viel Flüssigkeit in den Geweben bleibt. Dasselbe gilt, wenn die Permeabilität der Membran pathologisch vergrößert wird und Eiweiße ins Gewebe übertreten. Natürlich können Ödeme auch durch mangelhaften venösen Rücktransport verursacht werden, etwa wegen Insuffizienter Venenklappen bei chronisch venöser Insuffizienz.

In drei Organen (Leber, Milz, Knochenmark) sind die Kapillaren zu Sinosoiden mit diskontinuierlichem Endothel erweitert. Die Venolen können über eine dünne Muskelschicht die Gefäßspannung regulieren und damit einen Blutspeicher bilden, die Venolen haben nur sehr wenig Muskulatur. Die zweite Entsorgung des Kapillargebiets durch die Lymphe transportiert hydrophobe Stoffe (Proteine und Lipide aus den Verdauungsorganen) und Zellen, die sehr langsam in Richtung rechtes Herz fließt.

Der Begriff Kapillare wird meist für die Blutkapillare verwendet, jedoch beginnt das Lymphsystem ebenfalls mit Kapillaren, den Lymphkapillaren, die zwischen den Zellen der Gewebe verankert dort entspringen.

Arteriole

Arteriolen sind die kleinsten noch mit dem Auge wahrnehmbaren arteriellen Gefäße und damit eine Entsprechung zu den Venolen. Im Gegensatz zu Arterien können sie sich mittels ihrer mittleren Wandschicht, der Media oder Muscularis, völlig verschießen. Damit sind sie der wichtigste Faktor in des TPR und damit der Nachlast und des Blutdrucks. Daher werden sie auch als Widerstandsgefäße bezeichnet. Der Innendurchmesser der Arteriolen liegt bei etwa 100 µm, also 1/100 Millimeter. Arteriolen gehen in die Kapillargefäße über.

Venole

Venolen sind die kleinsten mit dem Auge wahrnehmbaren venösen Gefäße und damit eine Entsprechung zu den Arteriolen. Sie entspringen den Kapillargefäßen. Viele Venolen vereinigen sich zu Venen. Venolen besotzen kaum glatte Muskulatur in der Media und auch keine Venenklappen. Man unterteilt nach Innendurchmesser in

  • postkapillare Venolen: 10 -30 µm
  • Sammelvenolen: 30 – 50 µm, enthalten einzelne, verzweigte glatte Muskelzellen
  • muskuläre Venolen: 50 – 100 µm, enthalten eine Lage überlappender verzweigter glatter Muskelzellen

Lymphe

Die Lymphe ist eine wässrige Flüssigkeit, die dem Abtransport bestimmter Stoffe aus dem Interstitium der Geweben dient, die nicht im venösen Blutstrom transportiert werden dürfen, weil sie infektiös sind oder sein können, oder etwa weil sie hydrophob sind. Dazu zählen etwa bestimmte Blut-Eiweiße, Fettsäuren, Stoffwechsel- oder Entzündungsprodukte. Auch Stoffe mit großer molarer Masse, die wegen der begrenzten Größe der Poren der Membranen nicht venös transportiert werden können, sind lymphpflichtig. Die im Verdauungstrakt im Fettstoffwechsel anfallenden Nahrungsfette werden in Form von Chylomikronen in der Lymphe transportiert. Wegen der enthaltenen Stoffe ist die Lymphe hellgelb/milchig. In den Lymphgefäßen liegen Lymphknoten, die unter anderem in der Lymphe befindliche Krankheitserreger inaktivieren.

Die Fließgeschwindigkeit der Lymphe beträgt ca. 2-3 cm / Stunde. Sie transportiert also nur einen sehr kleinen Anteil der in den Geweben anfallenden Flüssigkeit ab (2-3 l / d im Vergleich zu 7000 – 8000 l Blut). Sie geht über den Ductus thoracicus (Milchbrustgang) im linken Venenwinkel (Zusammenfluss von Vena subclavia und Vena jugularis interna zur Vena brachiocephalica) kurz vor dem rechten Herzen in das venöse Blut zurück. Ihr pH liegt mit 7,41 kaum über dem des Blutes.

Als Filtrat der interstitiellen Flüssgkeit enthält die Lymphe auch Harnstoff, Kreatinin, Glucose, Natrium-, Kalium-, Phosphat- und Calciumionen, Enzyme wie Amylasen, Katalase, Dipeptidasen und Lipasen, außerdem Fibrinogen und andere Gerinnungsfaktoren, die eine Gerinnung der Lymphe bei Stase (siehe Virchow-Trias) ermöglichen. Die Lymphproduktion kann mit Lymphagoga (lymphtreibende Mittel) wie Hühnereiweiß, Galle, Pepton, Salze, Harnstoff und Zucker beschleunigt werden. Die Lymphe beträgt physiologisch zusammen mit dem venös zurückfließenden Blut genau so viel wie der arterielle Blutstrom. Wird der Fluß der Lymphe behindert oder eingeschränkt, so kommt es zum Lymphödem. Wegen der weit geringeren Fließgeschwindigkeit bzw. des weit geringeren Rückflußvolumens pro Zeit entwickeln sich Lymphödeme weit langsamer als venös bedingte Ödeme.

Eine wichtige Funktion kommt der Lymphe im Immunsystem zu, weil sie Erreger zu den Lymphknoten transportiert, wo spezielle T- und B-Lymphozyten auf die Erreger reagieren, sich vermehren und von dort aus ins Blut wandern. Trotz der geringen Fließmenge und Geschwindigkeit darf die Lymphe nicht vernachlässigt werden: werden Lymphgänge verlegt oder Lymphknoten resiziert, resultiert ein Lymphödem. Wie Venen haben Lymphgefäße Klappen (Lymphklappen).

Kollateralen, Anastomosen

Benachbarte Blutgefäße mit gleichem Zielgebiet werden als Kollateralen bezeichnet, zwischen diesen liegen fast überall im Körper Verbindungen (Anastomosen), die im Falle einer Verlegung eines Gefäßes z.B. durch eine Thrombose die weitere Versorgung ermöglichen können. Arterien ohne Anastomosen heißen Endarterien. Verlegungen (Verschlüsse) von Endarterien führen daher zu Ischämien bzw. Infarkten. Ist die Anastomose einer Arterie zu klein um die komplette Versorgung zu übernehmen, spricht man von einer funktionellen Endarterie.

Venenklappen

Während der arterielle Kreislauf vom Herzen angetrieben wird, funktioniert der venöse Rückstrom ganz anders: die Venen enthalten viele ventilartige Venenklappen, das sind Falten in der Auskleidung der Vene, die einen Rückstrom des Bluts in die Peripherie verhindern. Mit ihren meist zwei (nur selten ein oder drei) Segeln bildet sie ein Rückschlagventil für das Blut gegen die vorgesehene Strömungsrichtung. Damit ähneln sie der Bikuspidalklappe (zweizipflige Segelklappe). Der zwischen den Klappen liegende Abschnitt der Vene heißt Sinus valvulae und ist dehnbarer als der Bereich nahe der Klappe, weshalb er zu Aussackungen (Varikosis: Krampfadern) neigt.

Venenklappen finden sich in den Venen der Extremitäten, um die Stromrichtung zu garantieren, und zwar sowohl in den tiefen Venen als auch in den oberflächlichen und in den diese verbindenen Venae perforantes. Der Blutfluß wird durch die „Muskelpumpe“ garantiert, also den wiederholten Druck von Muskeln auf den Sinus valvulae. Venenklappen sind bereits seit 1547 bekannt (Erstbeschreibung von Giovanni Battista Canano).

Insbesondere im Bereich der Beine pressen die Muskeln mit ihrer wechselnden Spannung das Blut von einem Segment zum anderen und überwinden damit die Schwerkraft, so daß das Blut schließlich im rechten Herzen ankommt, dies gelingt insbesondere bei beinbezogenen Tätigkeiten sehr gut. Im Rumpf, ohne Venenklappen, tragen die atmungsbedingten Druckunterschiede zum Transport bei. Die Venenklappen sind also für den Rückstrom von essentieller Bedeutung.
Wegen der Venenklappen werden Infusions- oder Injektionsnadeln in den Extremitäten immer in den Verlauf des Blutstroms gesetzt und nicht gegen den Verlauf. Große Gefäßstämme wie die Vena cava, die Pfortader, die Nabelvene, Gehirn- und Lungenvenen sowie Parenchym-Venen besitzen keine Venenklappen. Im Abdomen mit der im Vergleich zum Bein deutlich kürzeren Strecke geschieht der Rücktransport hauptsächlich durch Druckwechsel, die durch die Bauchatmung und den dadurch wehchselnden intraabdominellen Druck entstehen. Venenklappen sind nicht nur wegen Gefahr der Varikosis wichtig, sondern vor allem wegen der Gefahr einer Koagulation des Blutes durch den Faktor Stase aus dem Virchow-Trias, also zu langsamem Blutfluß. In den Lymphgefäßen der Extremitäten findet sich mit den Valvulae lymphaticae (Lymphklappen) ein Analogon.
Venöses und arterielles Blut unterscheiden sich in ihrer Farbe: das arterielle Blut ist heller rot. Das bläuliche Erscheinen der Venen liegt aber mehr daran, daß das langwellige rote Licht weiter in die Venen eindringt und mehr absorbiert wird.

Lymphgefäß

Die Gefäße, in denen die Lymphe vom Interstitium der Gewebe zum Herzen (Venenwinkel) fließt und in denen Stoffe, Partikel und Erreger transportiert werden, die nicht in den venösen Blutstrom (und in Folge in den arteriellen) eintreten dürfen. In den Lymphgefäßen befinden sich
Lymphknoten; im Falle der Lymphgefäße, die genau ein Organ entsorgen, spricht man von Wächterlymphknoten. Teils besitzen Körperregionen eigene Lymphknoten. Die gesamte Lymphe fließt über den Milchbrustgang (Ductus thoracicus), das größte Lymphgefäß, zum Virchow-Lymphknoten (fälschlich auch: „Virchowdrüse“) und von dort direkt in den Venenwinkel des rechten Herzens und damit in den kursierenden Blutstrom. Analog zu den Venen der Extremitäten besitzen die Lymphgefäße nur nach zentral öffnende Klappen, die dem Rücktransport dienen.

Lymphklappen

Lymphklappen sind ein Analogon zu den Venenklappen, die physiologisch notwendig sind, weil beide Flüssigkeiten koagulieren können. Das Lymphatischen Bahnsystem setzt sich – abgesehen von den Lymphknoten – zusammen aus den klappenfreien Lymphkapillaren, den Präkollektoren mit vereinzelten Klappen und den Kollektoren, die sowohl Klappen als auch eine eigene Muskulatur besitzen. Die Hauptsammelgefäße (Lymphstämme wie z.B. Truncus trachealis und Ductus thoracicus) transportieren die Lymphe schließlich zum linken Venenwinkel.

Lymphknoten

Typischerweise 5 – 10 mm große, bei Aktivität auch bis 20 mm und darüber große Ansammlungen lymphatischen Gewebes (Retikulumzellen, Lymphozyten, antigenpräsentierende Zellen). Alle Säugetiere besitzen Lymphknoten, teils in deutlich anderer Zahl und Größe. Der Mensch hat in der Regel 300 – 700 Lymphknoten. In ihnen wird nach einer ersten unspezifischen Phagozytose bestimmter Teile der Primärlymphe die Differenzierung von Lymphozyten angeregt, so dass T-, Plasma- und Gedächtniszellen über die Sekundärlymphe und den rechten Venenwinkel schließlich im Blutstrom verfügbar sind. Alle Körperregionen haben regionäre Lymphknoten, die ein entsprechendes tributäres Areal entsorgen, siehe diese Karte. Schwellungen der Lymknoten deuten auf ein Abwehrgeschehen, also in der Regel eine Infektion hin.

Lymphknotenschwellung

Volumenzunahme von Lymphknoten. Vor allem bei Entzündungen und bei malignen Geschehen wird das lymphatische Gewebe in den Lymphknoten aktiv, und es kommt zu einer Volumenzunahme, die subjektiv mit einem mehr oder weniger ausgeprägten Spannungsschmerz und einer Druckschmerzhaftigkeit spürbar ist, und die bei oberflächlichen Lymphknoten palpabel ist. Schmerzhafte vergrößerte Lymphknoten mit einem lokalen Entzündungsgeschehen gehen meist auf eine Infektion zurück. Seltener auftretende schmerzlose, progrediente Lymphknotenschwellungen deuten hingegen häufig auf ein malignes Geschehen hin. Weiter unterscheidet man nach Dauer, 1-2 Wochen: akut, 2-6 Wochen: subakut, über 6 Wochen: chronisch, und nach Vorkommen: lokal bzw. regionär, z.B. bei Wächterlymphknoten oder, falls mehr als zwei nicht zusammenhängende Lymphknoten betroffen sind: generalisiert. Bei Lymphomen liegt die Ursache im lymphathischen Gewebe des Lymphknotens selbst, sonst liegt die Ursache der Schwellung im tributären Gebiet.

Lymphatisches System / Lymphsystem

Das aus den lymphatisches Gewebe enthaltenden Lymphknoten und den Lymphgefäßen bestehende System, welches einen (zu den Venen parallelen, alternativen) Rückweg von dem Interstitium zum Herzen darstellt.

Blutvolumina in den Systemen

In den Arterien sind nur ca. 20% des Blutes unterwegs, postmortem (durch den Herzstillstand) wegen des Druckabfalls und der geringeren Elastizität nur noch ca. 2%, das Herz erhält also die arteriovenöse Druckdifferenz zeitlebens aufrecht. Ohne Herztätigkeit stellt sich in Rückenlage überall ein gleichmäßiger Druck von etwa 6-7 mmHg ein. Blut-Volumenunterschiede durch Blutverluste oder Transfusion werden v.a. vom venösen Niederdrucksystem aufgefangen und haben in kleinerem Rahmen kaum Auswirkung auf das arterielle Hochdrucksystem.

Windkesselfunktion

Herznahe Arterien haben eine Windkesselfunktion: sie sind recht elastisch und verstetigen damit den Blutstrom, indem sie die Blutdruckspitzen weitgehend auffangen. Dies dient nicht nur der Verstetigung des Blutdrucks und damit der Verringerung pathogener Effekte in den Gefäßen, sondern spart auch noch Energie, weil die sonst stoßweise höhere Geschwindigkeit wegen des Gefäßwiderstands mehr Energie kosten würde. Durch Arteriosklerose kann diese Funktion teilweise oder völlig entfallen, was einen höheren systolischen Blutdruck mit entsprechenden Folgeschäden verursacht. Herzfernere Arterien sind mit mehr Muskulatur ausgestattet, damit sie durch Verengung oder Weitstellung den Blutdruck regulieren können. Die Aorta (Hauptschlagader) hat einen Durchmesser von ca. 3 cm.

Die Druckwelle des Bluts erreicht beim jungen Erwachsenen ca. 6m/s und verdoppelt sich im Laufe des Lebens durch die nachlassende Windkesselfunktion und schwindende Elastizität der Arterien, wobei sich wegen der geringeren Energieeffizienz der Volumenstrom verringert.
Im Körper werden diejenigen Organe mehr durchblutet, deren Tätigkeit gerade gebraucht wird, das Herzzeitvolumen (HZV) würde nicht für eine gleichzeitige maximale Durchblutung aller Organe ausreichen. Das „Abschalten“ von Organen hält den TPR und damit den Blutdruck hinreichend hoch und entlastet das Herz. Daraus ergibt sich z.B., daß gleichzeitiges Verdauen und Betreiben von Hochleistungsport sich ausschließen. Zur Regulation von Blutdruck und TPR und anderen Zwecken gibt es einige Besonderheiten:
– Sperrarterien, die normalerweise sperren und in bestimmten Situationen öffnen (z.B. beim Penis),
– arteriovenöse Anastomosen: Umgehungen von Organen,
– Drosselvenen z.B. zur zeitverzögerten Abgabe von Nährstoffen aus dem Darm ins Blut.
– Mechanismen zur Drosselung der Durchblutung bei Verletzungen
– Mechanismen zur Steigerung der Durchblutung bei Entzündungen
Steuerungssignale für die Durchblutung sind neurale, hormonelle und lokal-chemische, wobei letztere die ersten beiden überschreiben können. In der Medulla oblongata werden Informationen von Kreislaufsensoren ausgewertet: arterieller Blutdruck, Herzfrequenz, Füllungsdruck des Niederdrucksystems, pH-Wert, Kohlendioxid- und Sauerstoff-Partialdruck des Blutes. Symphatikus und Parasympathikus regeln Chronotropie (Veränderung der Herzfrequenz) und Inotropie (Veränderung der Kontraktionskraft) sowie Gefäßtonus.
Im Aortenbogen und in der Teilungsstelle der A. carotis communis (Karotissinus) liegen Pressorezeptoren, die den anliegenden arteriellen Druck an die Medulla oblongata melden, damit diese ggf. den Druck anpassen kann.

Interstitium

Das Interstitium ist der Raum zwischen den Zellen in den Geweben des Körpers. Die interstitielle Flüssigkeit entsteht aus Blut, welches durch Poren der Membranen der Blutgefäße abgepresst wird (durch den Blutdruck), ähnelt dem arteriellen Blut deswegen auch stark in ihrer Zusammensetzung, lediglich Blutzellen und große Moleküle wie z.B. die Eiweiße Albumine und Globuline fehlen in der interstitiellen Flüssigkeit, da die Membranporen zu klein sind, um sie durchzulassen. Das in das Gewebe abgepresste und dort durch die Stoffwechselprozesse der Zellen veränderte Serum wird im venösen Schenkel durch den erhöhten osmotischen Druck des venösen Blutes (kolloidosmotischer Druck ist erhöht: viel Eiweiß, wenig Flüssigkeit) wieder in den Blutweg resorbiert.

Arterien

Arterien sind Blutgefäße, die vom Herzen weg führen. Im Fall des großen Kreislaufs ist das Blut in den Arterien sauerstoffreich. Arterien bestehen aus 3 Schichten (von innen nach außen):
1. Intima liegt innen, ist blank und glatt für möglichst geringen Widerstand
2. Media oder Muscularis enthält ringförmiges und schräg angeordnetes Muskelgewebe, welches eine Querschittsveränderung des Gefäßes ermöglicht: das sympathische Nervensystem bewirkt eine Vasokonstriktion, das parasympathische eine Vasodillatation, enthält zur Versorgung der Muskeln auch kleinste Gefäße
3. Adventitia oder Serosa aus elastischem und faserigem Bindegewebe; sie ernährt und steuert mit Vasa vasorum (die Gefäße der Gefäße) und Nerven (Nervi vasorum) die Gesamtarterie.

Hormone bestimmen den Durchmesser der Arterien mit:
Adrenalin und Noradrenalin bewirken Vasokonstriktion außer bei den Koronarien, dort Vasodillatation
Angiotensin II bewirkt Vasokonstriktion (stärkstes vasokonstriktorisches überhaupt)
Serotonin bewirkt Vasodillatation im Bauchbereich und Vasokonstriktion im Hirnbereich (ein zuviel davon führt vermutlich zu Migräne)

Die Blutgefäße enthalten alpha-Rezeptoren, die Herzgefäße beta-Rezeptoren (deswegen werden bei hormonell bedingtem Hypertonus sog. Beta-Blocker gegeben, damit das blutdrucksteigernde weil vasokonstriktorische Adrenalin dort nicht wirken kann).

beginnend hinter der Aortenklappe:
– Koronararterien :
– – A. coronaria dexter ,
– – A. coronaria sinister , welcher sich aufteilt in den
– – – Ramus circumflexus
– – – RIVA ramus interventricularis anterior
– aorta ascendens -> arcus aortae , davon gehen ab:
– – truncus brachiocephalicus versorgt den rechten Arm, das rechte Gehirn und die rechte
Kopfhälfte, teilt sich auf in:
– – – A. subclavia dexter -> A. axillaris -> A. brachialis ->
– – – – A. ulnaris
– – – – A. radialis die beiden fließen im Arcus palmaris (davon gibt es zwei: Arcus palmaris profundus , welcher tief in der Hand liegt und arcus palmaris superficialis, welcher weiter palmar liegt) zusammen. Davon gehen ab
– – – – – Aa. digitalis die Fingerarterien
– – – A. carotis communis dexter geht über in
– – – – A. carotis interna dexter versorgt die rechte Gehirnhälfte
– – – – A. carotis externa dexter versorgt die rechte Gesichts- und Schädelhälfte
– – – A. carotis communis sinister geht über in
– – – – A. carotis interna sinister versorgt die linke Gehirnhälfte
– – – – A. carotis externa sinister versorgt die linke Gesichts- und Schädelhälfte
– – A. carotis communis sinister analog zu rechts, liegt teilweise im Mediastinum
– – A. subclavia sinister
– .. geht über in aorta descendens , davon gehen ab die
– – Aa intercostales Intercostalarterien (je 12 rechts und links)
– .. geht im Bauchraum über zur Aorta abdominalis , davon gehen ab:
– – A. lienalis zur Milz (nach caudal)
– – A. gastrica zum Magen (nach links)
– – A. hepatica zur Leber (nach rechts)
– .. teilt sich in der Bifurcatio aortae in
– – A. iliaca communis dexter
– – A. iliaca communis sinister beide gehen jeweils über in
– – – A. iliaca interna versorgt das kleine Becken
– – – A. iliaca externa versorgt das Bein und
– – – .. geht über in A. femoralis
– – – .. geht im Knie über in A. poplitea teilt sich nach dem Knie in
– – – – A. peronea
– – – – A. tibialis anterior
– – – – A. tibialis posterior diese und die A. tibialis anterior fließen im Vorderfuß zusammen in die
– – – – A. arcuata, aus der dann die Metatarsalarterien abgehen

Venen

Als Venen gelten Blutgefäße, die nicht Blut vom Herzen weg transportieren. Das sind neben den zum Herz hin transportierenden Gefäßen auch zwei Gefäße, deren Blut nicht auf direktem Wege zum Herz fließt:
– die Pfortader V. portae der Bauchorgane, die das Blut der meisten Bauchorgane zur Leber hin transportiert und
– die Pfortader V. portae des Gehirns zwischen Hypothalamus und Hypophysenvorderlappen.

Die mit dem Herz verbundenen Adern sind im großen Kreislauf
sauerstoffarm, im kleinen Kreislauf sauerstoffreich. Ins Herz münden zwei große Venen:
v. cava sup. , darein mündet
– v. jugularis vom Kopf
– v. subclavia , nimmt auf Blut der
– – v. axillaris , geht über in
– – v. brachialis , liegt ulnar, gut geeignet für Blutabnahme und Infusion, darein mündet
– – – v. radialis, tiefliegend
– – – v. ulnaris, tiefliegend
– – v. brachialis nimmt auf:
– – – v. basilica , oberflächlich
– – v. axillaris nimmt auf:
– – v. cephalica , liegt oberflächlich, radial, gut geeignet für Blutabnahme und Infusion
v. cava inf. , darein mündet
– 2 v. renales (Niere)
– 3 v. hepaticae (Leber)
– v. iliaca interna
– v. iliaca externa , geht hervor aus
– v. femoralis , geht hervor aus
– v. poplitea , geht hervor aus
– v. saphena parva , liegt lateral , darein münden zwei Unterschenkelvenen
– in die v. femoralis mündet die v. saphena magna, in die 2 weitere Unterschenkelvenen münden

Die Organe Milz, Pankreas, Magen, Dickdarm, Dünndarm haben keinen direkten venösen Anschluß an die V. cava inf. sondern sind venös über die V. portae an die Leber angebunden, die wiederum über 3 Venen an die V. cava. inf. angebunden ist.

Herz

Das Herz, cardia (gr.) cor (lat.) ist ein muskuläres Hohlorgan, pumpt mit rhythmischen Kontraktionen Blut durch den Körper und sichert so die Versorgung aller Organe. Es liegt im Mediastinum, ragt ein wenig nach rechts über die Wirbelsäule hinaus (Schmerzen können daher evtl. auch rechts empfunden werden) und ist faustgroß, ca. 200-350 g schwer: Mann 280 – 340 Gramm, der Frau: 230 – 280 g. Im Laufe des Lebens nimmt die Herzmasse langsam zu, die versorgenden Gefäße wachsen allerdings nicht im gleichen Maße mit, daher gelten 500 g bereits als pathologisch: kritisches Herzgewicht (Hypertrophie), da die Versorgung des derart groß gewordenen Myokards durch die Gefäße nicht mehr gewährleistet ist. Durch Sport kann keine derart starke Hypertrophie auftreten. Jährlich bildet der jüngere Mensch ca. 1% neue Herzzellen, der ältere nur noch 0,5%.
Das Herz liegt leicht schräg (die rechte Seite kippt nach unten, die untere nach vorn) auf dem Zwerchfell, mit dem es unten verwachsen ist, bei schlanken Menschen ist es eher aufgerichtet. Vor dem Herzen liegt der Thymus und das Brustbein. Das Herz liegt im Bereich 2. – 5. Rippe. Oben reicht das Herz ca. 2 cm über den Rand des Brustbeins hinaus.
Das Herz funktioniert wie eine 2-Wege Pumpe mit Ventilen, die dafür sorgen, daß das Blut nur in eine definierte Richtung fließt. Es ist nach links gedreht, so daß der größere Teil des linken Herzens, welches in den großen Kreislauf pumpt, hinten liegt. Deshalb gelten Hinterwandinfarkte (Links-Herzinfarkte) auch als kritischer.

Systole

Mit Systole wird normalerweise die Kontraktionsphase des Kammermyokards mit der Auswurfphase des Herzens in die großen Gefäße bezeichnet. Beim menschlichen Herzen ist die Systole zwischen etwa 400 ms in Ruhe und 270 ms unter maximaler Belastung lang. Die Austreibungsphase verkürzt sich kaum mit zunehmender Herzfrequenz, die vor allem durch eine Verkürzung der Diastole erreicht wird. Die Systole besteht aus einer kürzeren Anspannungsphase des Kammermyokards und einer längeren Austreibungsphase bei weiter kontrahiertem Myokard. Zu Beginn der Austreibungsphase öffnet der durch die Anspannung des Kammermyopkards erhöhte Druck in den Kammern die Taschenklappen zu den Lungenarterien und der Aorta (positive Druckdifferenz der Kammern zu den Gefäßen), am Ende der Austreibungsphase schließen sich diese, weil die Druckdifferenz zwischen den Kammern und den großen Gefäßen wieder negativ geworden ist. Die Segelklappen sind während der gesamten Systole geschlossen, um einen Rückstrom des Blutes aus den Kammern in Richtung Vorhöfe zu verhindern. Auskultatorisch markiert der 1. Herzton den Beginn der Austreibungsphase und der 2. markiert der 2. Herzton das Zuschlagen der Taschenklappen und damit das Ende der Systole. Die Systole entspricht im EKG etwa der QT-Zeit. In Analogie zur beschriebenen Kammersystole kann man auch von einer Vorhofsystole sprechen, die der Kammerdiastole entspricht.

Diastole

Die Diastole ist die Füllungsphase des Herzens, also die Phase, in der das Kammermyokard passiv ist und das Vorhofmyokard bei geöffneten Segelklappen das in der vorigen Systole angesammelte Blut in die Kammern treibt. Dabei sind die Taschenklappen geschlossen um einen Rückstrom aus den großen Gefäßen in die Kammern zu verhindern. In Analogie zur beschriebenen Kammerdiastole kann man auch von einer Vorhofdiastole sprechen, die der Kammersystole entspricht.

systolisch

sich auf die Auswurfphase des Herzens beziehend. Der Begriff wird verwendet für Aktionen oder Geräusche des Herzens, aber auch für den in dieser Phase anliegenden arteriellen Blutdruck. So wird als systolischer Blutdruck der Wert bezeichnet, der in der Systole und damit auch über den gesamten Herzzyklus maximal anliegt.

diastolisch

Sich auf die Füllungsphase des Herzens beziehend. Der Begriff wird verwendet für Aktionen oder Geräusche des Herzens, aber auch für den in dieser Phase anliegenden arteriellen Blutdruck. So wird als diastolischer Blutdruck der Wert bezeichnet, der in der Diastole und damit auch über den gesamten Herzzyklus minimal anliegt.

systolischer Blutdruck

der Wert des Blutdrucks, der während der Systole und damit auch über den gesamten Herzzyklus maximal erreicht wird, gemessen in der Kammer oder in der Aorta direkt hinter der Taschenklappe. Da dieser Wert in der Regel nicht invasiv gemessen werden kann, wird stattdessen als Näherung der maximale Blutdruck in einem auf Herzhöhe gehaltenen Arm verwendet.

diastolischer Blutdruck

der Wert des Blutdrucks, der während der Diastole und damit auch über den gesamten Herzzyklus minimal anliegt, gemessen in der Aorta direkt hinter der Taschenklappe. Da dieser Wert in der Regel nicht invasiv gemessen werden kann, wird stattdessen als Näherung der minimale Blutdruck in einem auf Herzhöhe gehaltenen Arm verwendet.

Schlagvolumen

Als Schlagvolumen wird die Menge Blut bezeichnet, die das Herz in einer Kammerkontraktion ausworft. Normalerweise wird damit das Volumen bezeichnet, das in die Aorta, also in den großen Kreislauf ausgeworfen wird,

Herzfrequenz

Die Herzfrequenz ist die Frequenz, mit der das Herz schlägt. Meist wird als Zeitreferenz die Minute benutzt, so daß die Herzfrequenz dann in bpm (beats per minute) angegeben wird. 60-80 Pulsschläge/min (bpm) in Ruhe gelten als Normalwerte, weniger als 60/min werden als Bradycardie, mehr als 100 als Tachykardie bezeichnet, mehr als 250 als Flattern, mehr als 350 als Flimmern. Bei Flimmern einer Kammer (meist beider) ist keine hämodynamisch sinnvolle Aktion mehr möglich, bei Flattern oder Flimmern eines Vorhofes (meist beider) kann der AV-Knoten sinnvolle Impulse herausfiltern. Bei Ausdauersportlern stellt sich im Laufe der Jahre eine physiologische Bradykardie ein.
Physiologischerweise verursacht jeder Herzschlag eine Pulswelle in der Peripherie, so dass sich der peripher gemessene Puls mit der Herzfrequenz deckt. Ist der gemessene Puls geringer, liegt ein Pulsdefizit vor.

Zum Vergleich: die Herzfrequenz HF des Blauwals ist 6/min, die der Etruksterspitzmaus 1000/min, meist ist bei größeren Tieren die HF niedriger als bei kleineren, Ausnahme: Giraffe 170/min. Der Blutdruck der Giraffe ist mit 300/250 ebenfalls sehr hoch, da 2 m Höhenunterschied zwischen Herz und Gehirn liegen; die Blutdrücke von Pferd (114/90) und Katze (125/75) sind dem menschlichen sehr ähnlich, während andere Tiere oft deutlich andere Drücke haben: Hahn (191/154), Henne (162/133), Dornhai (32/16), Frosch 27, Sperling (180/140). Die Herzen der Säugetiere sind alle gleich aufgebaut und betragen ca. 0,6% der Körpermasse, das Schlagvolumen steigt linear mit an. Ein Blauwal mit 100 t Gewicht hat 600 kg Herz mit einem Schlagvolumen von 350 l, das ist etwa das Körpervolumen von 4 Erwachsenen á 85 kg..

Bradykardie

erniedrigte Herzfrequenz in Ruhe. Bei einigen wenigen Erkrankungen liegt eine Bradykardie vor, darüber hinaus physiologischerweise auch bei Ausdauersportlern. Im strengen Sinne ist eine Herzfrequenz unter 60 / min eine Bradykardie, jedoch liegt der Ruhepuls von gut trainierten Ausdauersportlern auch nicht selten bei deutlich unter 50 Schlägen, in Einzelfällen auch unter 40. Der spanische Radprofi Miguel Indurain hatte mit 28 bpm den niedrigsten je bei einem Gesunden gemessenen Ruhepuls. Siehe auch Tachykardie.

Tachykardie

mit Tachykardie wird eine Herzfrequenz in Ruhe bezeichnet, die deutlich über der alterbedingten physiologischen Frequenz liegt, also etwa über 100 Schlägen pro Minute bei Erwachsenen. Neben Störungen des Herzens selbst und Drogenkonsum können auch psychogene Faktoren eine verursachende Rolle spielen. Siehe auch Bradykardie.

Puls

Mit Puls wird die z.B. durch Palpation oder technische Sensoren feststellbare Pulswelle im peripheren Blutstrom bezeichnet, Beispiele sind der Radialispuls auf der radial-palmaren Seite des Unterarms vor dem Handgelenk oder der Carotispuls der Halsschlagader ventral-medial des Sternocleidomastoideus. Ist der Puls in einem Zeitintervall geringer als die Herzfrequenz, liegt ein Pulsdefizit vor.

Pulsdefizit

Ein Pulsdefizit gibt die Anzahl an, um die ein peripherer Puls (z.B. der Radialispuls) gegenüber den Herzschlägen (Herzfrequenz) vermindert ist, also die Differenz Herzfrequenz minus Puls. Physiologisch liegt kein Pulsdefizit vor. Auftreten kann ein Pulsdefizit bei

  • schwerer Hypotonie, z.B. beim Schock
  • schwerer Hypertonie
  • arteriellen Durchblutungsstörungen, z.B. im Rahmen einer pAVK
  • arteriellen Thrombosen
  • Arrythmien, bei denen hämodynamisch unwirksame Herzkontraktionen auftreten, z.B. Extrasystolen, absoluter Arrythmie oder Vorhofflimmern
  • Aortendissektion
  • Karotissinus-Druckverband

Beim Pulsdefizit kann man in komplett und inkomplett unterscheiden,
komplett heißt es, wenn eine Herzkammerkontraktion kein Blut fördert.
Typischerweise verringert sich ein Pulsdefizit, wenn der Kopf auf Herzhöhe abgesenkt wird, wie im Liegen, und vermehrt sich wieder, wenn der Kopf angehoben wird. Desweiteren nimmt das Pulsdefizit oft mit steigendem Blutdruck ab. Bereits geringe körperliche Tätigkeit vermindert das Pulsdefizit deutlich, leichte Anstrengungen wie Treppensteigen bringen es oft schon zum Verschwinden. Ein Pulsdefizit kann ein Zeichen einer Herzinsuffizienz sein. In 50% der festgestellten Patienten mit Pulsdefiziten liegen keine Symptome vor, in der anderen Hälfte werden Palpitationen, Leistungsminderung oder auch Präsynkopen wahrgenommen.

Weil auch Extrasystolen ein Pulsdefizit auslösen können, müssen auch deren, teils harmlose, Ursachen als mittelbar verursachend betrachtet werden. Supraventrikuläre Extrasystolen (SVES, Vorhofextrasystolen), die im Vorhof (atriale SVES) oder im AV-Knoten (nodale SVES) entstehen, sind meist symptomlos, weil sie die Hämodynamik weniger beeinträchtigen als ventrikuläre (VES). Nur gegentlich verursachen sie Herzstolpern, Herzrasen, Herzklopfen (Palpitationen). Selten kann es auch zu Schwindel, Angst, Nervosität oder Ohnmacht kommen. Sie werden häufig beiläufig im EKG befundet und sind bei ansonsten gesunden Menschen nicht behandlungsbedürftig. Ventrikuläre Extrasystolen (VES) können im EKG immer gleich aussehen (monomorph) und sind nicht immer krankheitswertig, oder sie erscheinen öfter unterschiedlich (polymorph) und deuten auf einen Herzmuskelschaden hin. Folgt auf einen regulären Herzschlag nur eine Extrasystole wird diese als Bigeminus bezeichnet, bei einem Trigeminus sind es zwei Extrasystolen und bei mehr als zwei spricht man von Salven. Liegt die Extrasystole zeitlich zu nah (innerhalb der Refraktätzeit) vor einer regulären Herzaktion, so kann diese nicht hämodynamisch wirksam ausgeführt werden, es entsteht eine kompensatorische Pause. Diese ist ohne Krankheitswert, kann aber als Herzstolpern wahrgenommen werden.

Zu den harmlosen Ursachen von Extrasystolen, die auch bei Gesunden auftreten, gehört Sport. Sie können bei sportlicher Belastung auftreten, weil der relative Sauerstoffmangel Potentialschwankungen der Herzmuskelzellen begünstigt, also die Elektrochemie des Herzens beeinträchtigt. Wegen der adrenergen Lage und abhängig von deren Ausmaß werden Dromotropie (Erregungsleitung) und Bathmotropie (Erregbarkeit) gefördert, letzteres vor allem begünstigt Extrasystolen. Beim ansonsten herzgesunden Menschen ist das unbedenklich. Auch nach dem Sport kann es zu Extrasystolen kommen, weil der vermehrt aktive Vagusnerv bei gleichzeitig rückläufigem Sympathikus das Herz zunehmend beeinflusst. Neben Sport kann auch Streß durch die erhöhte Erregung des Körpers auf verschiedenen Wegen Extrasystolen begünstigen, was sowohl für Dystreß als auch für Eustreß gilt. Im Falle von Herzneurosen ist das besonders ausgeprägt.

Auch die Schwangerschaft kann, vor allem zu Anfang und gegen Ende,
Extrasystolen begünstigen, was das Überwachen von Schilddrüsenwerten, Elektrolyten und der Herzaktion durch EKG indiziert. Durch Genußgifte wie Nikotin und Koffein, aber auch Alkohol (Genuß und Entzug) kann es ebenfalls zu Extrasystolen führen
Unter den Eletrolyten sind vor allem Kalium, Magnesium (Mangel) und Calcium-Entgleisungen begünstigend für Extrasystolen.

Pulswellengeschwindigkeit / Pulse Wave Velocity PWV

Die Messung der Pulswellengeschwindigkeit ist eine nichtinvasive Möglichkeit, die Steifigkeit der Arterien zu bestimmen, womit die Messung hilft, das cardiovaskuläre Risiko einzuschätzen. Ermittelt wird diese an zwei (idealerweise weit auseinanderliegenden) Punkten einer durchgehenden Gefäßstrecke, in der Regel einer Extremität, z.B. Oberarm (A. brachailis) und vor dem Handgelenk (A. radialis). Die wichtigste Erkrankung, die die Pulswellengeschwindigkeit erhöht, ist die
Arteriosklerose (Atherosklerose), weiter zeigen sich Erhöhungen der Pulswellengeschwindigkeit in folgenden Fällen:

Die Pulswellengeschwindigkeit darf nicht mit der niedrigeren Strömungsgeschwindigkeit verwechselt werden. Bei einer jungen, gesunden Aorta beträgt die Pulswellengeschwindigkeit in deren Bereich wegen der Elastizität (Windkesselfunktion) und des größeren Lumens ca. 4-6 m/s, in der Peripherie dann etwa 8-12 m/s, z.B. in der A. radialis. Bei einer arteriosklerotisch veränderten Aorta ist die Pulswellengeschwindigkeit erhöht, auch mit Zunahme des biologischen Alters nimmt die Elastizität der Aorta ab und erhöht in Folge die Pulswellengeschwindigkeit. Bei erhöhter Pulswellengeschwindigkeit kommt es in Folge erhöhter Pulswellenreflexion zu einer Erhöhung des systolischen Blutdrucks und Erniedrigung des diastolischen Blutdrucks, also einer Vergrößerung der Amplitude, weiter zu einer vermehrten Arbeitslast der linken Kammer und einer Minderperfusion der Koronarien in der Diastole. Physiologischerweise und regelmäßig bei gesunden jungen Menschen ist der durch die Pulswellenreflexion zustande kommende zweite Gipfel in der Pulskontur (Verlauf des intraarteriellen Drucks) niedriger als der erste durch die Kammeraktion direkt erzeugte (negative Augmentation P2 – P1) und zeigt einen deutlichen Abstand. Neben der Augmentation ist der Augmentationsindex, der die Augmentation ins Verhältnis zum Pulsdruck setzt, eine wichtige Kenngröße. Bei deutlich geringerer Gefäßelaszität rückt der zweite Gipfel näher an den ersten heran und kann ihn übersteigen (positive Augmentation). Der Augmentationsindex steigt mit Alter und Blutdruck an und nimmt ab mit der Körpergröße und der Herzfrequenz. Es ergibt sich daraus, daß kleinere Menschen ein im Schnitt etwas höheres kariovaskuläres Risiko haben als größere. In verschiedenen Studien zeigt sich eine Erhöhung der Mortalität um 10 – 39% bei einer um 1 m/s erhöhten Pulswellengeschwindigkeit. Im Schnitt haben Frauen, bedingt durch die im Schnitt geringere Körpergröße, einen etwas höheren Index als Männer.

Herzzeitvolumen

Das Herzzeitvolumen ist das Produkt von Herzfrequenz und Schlagvolumen und damit die wichtigste Kenngröße der Versorgung des Körpers. Typischerweise wird in der Physiologie als Zeiteinheit die Minute benutzt, so daß von dem Herzminutenvolumen (HMV) gesprochen wird. Das ist das Volumen, das das Herz in einer Minute auswirft. Dabei muß davon ausgegangen werden, daß physiologisch (beim gesunden Menschen ohne Shunts, siehe z.B. doccheck.com) und, Septumdefekte (siehe ebenfalls z.B. doccheck.com) der Auswurf des rechten Herzens im kurzfristigen Mittel exakt dem des linken Herzens entspricht, da jede Abweichung davon eine Anreicherung von Blut in einem Kreislauf (Lungenkreislauf oder großer Kreislauf) bedeuten würde und ab einem gewissen Maß mit dem Leben nicht mehr vereinbar wäre. Schon eine Abweichung von 1 ml pro Herzaktion würde bei einer Herzfrequenz von 60 bpm und einem Schlagvolumen von 50 ml einer Anreicherung von 3 l Blut in einem der Kreisläufe entsprechen. Der Lungenkreislauf könnte eine solche Menge Blut gar nicht aufnehmen, und im großen Kreislauf würde dies einem extremen Versacken des Bluts in der Peripherie entsprechen, wie es etwa von einem anaphylaktischen Schock bekannt ist. Spätestens die zweite Stunde wäre sicher nicht zu überleben. Man unterscheidet das von der linken Kammer in den großen Kreislauf ausgeworfene Körperzeitvolumen und das von der rechten Kammer in Richtung Lunge ausgeworfene Lungenzeitvolumen. Beim Rechts-Links-Shunt ist das Herzzeitvolumen größer als das Lungenzeitvolumen, beim Links-Rechts-Shunt kleiner. In Ruhe liegt das durchschnittliche Herzminutenvolumen bei 4,5 – 5 l, was sich bei Belastung bis etwa um den Faktor 4 steigern läßt. Reguliert wird das Herzzeitvolumen vor allem durch den Bedarf an Sauerstoff.

Aufbau des Herzens

Das Herz ist durch eine Scheidewand (Septum) in linkes und rechts Herz aus je Vorhof und Kammer geteilt: die Vorhöfe sammeln das Blut, und sind mit deutlich schwächerer Muskulatur ausgestattet als die Kammern, die es mit Druck in die Kreisläufe austreiben. Das linke Herz wirft in den Körperkreislauf aus und hat wegen des deutlich höheren Drucks als im Lungenkreislauf, den das rechte Herz versorgt, deutlich stärkere Muskulatur. Das Herz hat also 2 Vorhöfe und 2 Kammern:
– Atrium dextrum: rechter Vorhof
– Ventriculus dexter: rechte Kammer
dazwischen: Valva tricuspidale (Tricuspidalklappe), dreizipflige Segelklappe
Von der Kammer zur Lunge hin: Valva pulmonale (Pulmonalklappe)
– Atrium sinistrum: linker Vorhof
– Ventriculus sinister: linke Kammer
dazwischen: Valva bicuspidale (Bicuspidalklappe oder Mitralklappe), zweizipflige Segelklappe.
Von der Kammer zur Aorta hin: Valva aortae (Aortenklappe).
Die vier Klappen befinden sich etwa in einer Ebene, der Ventilebene, sie werden von dem Herzskelett, einer Bindegewebsstruktur gehalten, die nicht nur Ansatz für Muskulatur und Klappen ist, sondern auch Vorhöfe und Kammern elektrisch trennt. Die Ventilebene wird bei der Kammerkontraktion nach unten zur Herzspitze gezogen und vergrößert damit das Vorhofvolumen, was Blut aus den unter geringem Druck stehenden Hohlvenen in den Vorhof saugt. Da sich in der Erschlaffungsphase der Kammern die wieder hebende Ventilebene bei nun geöffneten Segelklappen über das Blutvolumen in den Vorhöfen stülpt, ist für eine hämodynamische Aktion des Herzens nicht zwingend eine Vorhofkontraktion erforderlich, d.h. der Mensch ist z. B. bei Vorhofflimmern lebensfähig.
Selbstverständlich sind Füllungs- und Schlagvolumen der beiden Herzhälften gleich, sonst würde sich das Blut im kleinen (Lungen-) oder großen Kreislauf stauen.

Reizbildung und -leitung

Die Kontraktion des Herzens wird elektrisch verursacht durch eine im Herzen selbst entstehende Erregung. Das Reizleitungssystem:
1. Der halbmondförmige Sinusknoten liegt an der Einmündung der V. cava sup.; er ist der Schrittmacher und physiologisch der einzige Reizbilder und feuert mit 60-80 Impulsen / Min.
2. der AV oder Artioventrikularknoten sitzt im rechten Vorhof im Winkel zwischen dem Septum und der Tricuspidalklappe . Er hat eine Eigenfrequenz von 40-60 Schlägen / Min. Es ist das Sicherungssystem bei Ausfall des Sinusknotens und ggf. der Moderator der Impulse des Sinusknotens.
3. Das Hisbündel oder His’sche Bündel ist die einzige muskuläre Verbindung zwischen Vorhof und Kammer
4. der li. und re. Tawara-Schenkel in der li. und re. Kammer. Sie bringen den Impuls herunter bis zur Herzspitze und innervieren die Kammern
5. die feinen Purkinj-Fasern gehen an die Fasern des Arbeitsmyokards

Der Sinusknoten hat keine Verbindung zu 2.-5.; der AV-Knoten nimmt den Impuls des Sinusknotens als elektrisches Signal aus der Muskulatur des Vorhofs auf. Der Impuls läuft: Sinusknoten -> Muskulatur Vorhof -> AV -> Hissbündel -> Tawara-Schenkel -> Purkinj-Fasern -> Herzspitze -> wieder nach oben bis zum Hissbündel. Er stoppt vor dem AV.

Herzaktion: die Phasen

Sauerstoffreiches venöses Blut sowie sauerstoffarmes arterielles Blut gibt es nur im kleinen Kreislauf zwischen Herz und Lunge, im großen Kreislauf ist das venöse Blut sauerstoffarm und das arterielle sauerstoffreich. Das sauerstoffarme Blut aus den unteren Extremitäten und dem Bauch- und Brustraum gelangt über die V. cava inferior (untere Hohlvene) und das sauerstoffarme Blut aus den oberen Extremitäten über die V. cava superior (obere Hohlvene) in den Atrium dextrum. In der Diastole (Füllungsphase: die Segelklappen sind geöffnet und die Taschenklappen geschlossen) fließt das Blut weiter in den Ventriculus dexter. Während der Systole (Kontraktionsphase des Herzmuskels bei geöffneten Taschenklappen und geschlossenen Segelklappen) wird das Blut in den Truncus pulmonalis (Lungenstamm) gepumpt und fließt zur Lunge. Beim Durchlaufen der Lunge wird es per Diffusion an den semipermeablen Membranen der Alveolen mit Sauerstoff angereichert und fließt zurück durch die Venae pulmonalis sinistrae und Venae pulmonalis dextrae in den Atrium sinistrum. Dann öffnet sich die Mitralklappe und das Blut fließt während der Diastole in den Ventriculus sinister, von wird von da aus während der Systole in den Arcus aortae Aortenbogen gepumpt. Die Systole unterteilt sich nochmals in Anspannungsphase (Phase, in der der Herzmuskel sich bereits angespannt hat, aber der erzeugte Druck noch nicht ausreicht, um die Taschenklappen zu öffnen und Blut auszutreiben) und die Austreibungsphase. Ebenso unterteilt sich die Diastole nochmals in Erschlaffungsphase (der Herzmuskel gibt seine Kontraktion auf und weitet sich wieder) und Füllungsphase (Blut fließt in die Vorhöfe).

Wandschichten des Herzens

Das Herz besteht aus (von innen nach außen):

Endokard

Herzinnenwand auch: Herzinnenhaut, kleidet das Herz von innen aus und bildet auch die Klappen, es ist sehr glatt.
Aufgabe:
1. Unebenheiten und Rauigkeiten glätten und die Oberfläche spiegelblank halten, damit der Strömungswiderstand möglichst gering ist
2. Ventilfunktion der Klappen

Myokard

Der Herzmuskel , auch: Arbeitsmyokard. Das Myokard des linken Herzens ist 2-3 mal so dick wie das des rechten Herzens, hat auch die 2-3-fache Kraft: während in den Vorhöfen ein Druck von ca. 0-5 mmHg herrscht, liegt der Druck in der rechten Kammer bei 40-45 mmHg und in der linken bei 120 mmHg. Alle vier Vorhöfe und Kammern sind etwa gleich groß, von den ca. 150 ml, die sie fassen können, werden bei jeder Herzaktion ca. 70-80 ml (50-100) bewegt. Bei einem Puls von 80 sind das ca. 5 l / min oder einmal das gesamte Blutvolumen pro Minute.
Durch Verdopplung des Schlagvolumens und ver-2,5-fachung der Frequenz ergeben sich maximal Faktor 5 unter körperlicher Belastung.
Die Herzleistung kann unter dem Einfluß sympathischer Nervenfasern gesteigert werden, die im Myokard und der Erregungsleitung Noradrenalin freisetzen, zusätzlich kann dieses zusammen mit Adrenalin auf dem Blutweg zum Herzen gelangen. Diese wirken sowohl chronotrop als auch inotrop und zusätzlich dromotrop (Überleitzeit des AV-Knotens wird verkürzt). Der Gegenspieler des Sympathikus, der Parasympathische Vagusnerv wirkt über Acetylcholin negativ chronotrop, negativ inotrop, negativ dromotrop und negativ bathmotrop (erhöht die Erregungsschwelle). Mit dem Frank-Starling-Mechanismus passt das Herz die Auswurfkraft der Füllung an: ein größeres Volumen bedeutet mehr Dehnung, wodurch der Herzmuskel mehr pumpt. Liegt dauerhaft zu viel Blutvolumen vor, wird dehnungsabhängig ein harntreibendes Hormon ausgeschüttet, das atriale natriuretische Peptid (ANP).

Aufgabe des Myokards:
1. durch Kontraktion das Blut im Sinne des Kreislaufs vorwärtsbewegen.
2. Reizleitung: die elektrischen Impulse, die zu den Kontraktionen der 4 Räume führen, vom Entstehungsort, dem Sinusknoten, weiterleiten.

Epikard

Herzaußenwand, sitzt außen auf dem Myokard, ist fest mit diesem verbunden
Aufgabe: dient der Formgebung und -Erhaltung und bezweckt mit seiner spiegelglatten Oberfläche minimale Reibung
Zwischen Epikard und Pericard befindet sich seröse Herzbeutelflüssigkeit, die die Reibung zwischen den beiden vermindert.

Perikard

Herzbeutel , genaugenommen schlägt das Epikard am Abgang der großen Gefäße in das Perikard um, gleichsam als wäre das Herz eine Faust, die man in einen luftgefüllten Ballon stecken würde, so daß sich dessen Wand über der Faust doppelt.

EKG

P: Erregung des Vorhofs durch Sinusknoten, ca. 100 ms
Q: Beginn der Kammererregung, Reizleitung von der Herzspitze zur Herzbasis, 40 ms, < ¼ der R-Zacke, verbreitert oder tiefer: Anzeichen für vergangenen Herzinfarkt. Da die Papillarmuskeln schneller leiten, kontrahieren diese etwas vor der Kammer
P-Q: Überleitzeit vom Sinus- zum AV-Knoten
R: Depolarisation des Myokards. Verbreitert oder gekerbt: Störung der Reizleitung, reduziert: Hinweis auf vorangegangenen Infarkt
QRS: ca. 110 ms, manchmal bis 120 ms

Ischämie

Die Ischämie ist eine relative oder absolute Unterversorgung eines Gewebes. Vorübergehende Ischämien heißen passager. Aus der Relation zwischen Einschränkung bzw. verbleibender Versorgung und Sauerstoffbedarf des Gewebes ergibt sich die Zeit, bis Schäden auftreten. Als Ischämiezeit wird bei einer passageren Ischämie die Zeitspanne reduzierter oder unterbrochener Versorgung bezeichnet. Gut bekannt sind Ischämien vom Herzinfarkt bzw. der Vorstufe, der Angina Pectoris, sie treten aber auch an anderer Stelle auf, etwa als paVK-typischer Schmerz einer Claudicatio intermittens (Schaufensterkrankheit), die schon mittlere Gehstrecken schmerzbedingt unmöglich macht. Auch die unblutige Apoplexie ist eine Ischämie, die allerdings zu keinem Schmerz führt (stumme Ischämie). Risikofaktoren für Ischämien sind Nikotinkonsum, Fettstoffwechselstörungen, Diabetes mellitus, Adipositas, arterielle Hypertonie. Pathophysiologisch für eine Ischämie liegt ein stark erhöhter extravasaler Druck, ein zu geringes arterielles Zeitvolumen (etwa wegen Leckage oder Stenose) oder gestörte Mirkozirkulation vor.

Mediastinum

Der Raum zwischen den Lungenflügeln wird als Mediastinum bezeichnet. Nach dorsal wird er von der WS bzw. deren Lig. longitudinale anterius begrenzt, nach ventral vom Brustbein, beide stellen einen knöchernen Schutz dar. Im Mediastinum liegen weiter oben: Thymusdrüse, die herznahen großen Gefäße (Aortenbogen und dessen Abgänge, Truncus pulmonalis, V. cava superior), Luftröhre, Ösophagus, Lymphknoten (Mediastinallymphknoten, Tracheobronchallymphknoten), Ductus thoracicus (läuft hinter der linken Clavicula her zum linken Venenwinkel), Nervus phrenicus, N. vagus und Nervus laryngeus recurrens, sowie weiter unten: Ösophagus, Aorta, V. cava inferior, Vena azygos, Vena hemiazygos, Ductus thoracicus und N. vagus.

Trachea

Die Trachea (Luftröhre) ist kürzer als der Ösophagus, vor dem sie liegt, ihre Länge beträgt ca. 11-14 cm. Sie beginnt in Höhe des Ringknorpels hinter der Schilddrüse, besteht aus 16-20 hufeisenförmigen Knorpelspangen, nach hinten: bindegewebige Haut. Die Trachea liegt vor dem Ösophagus, deshalb befindet sich auch hinten nur Gewebe. Sie teilt sich, die Teilungsstelle wird als Bifurkation tracheae bezeichnet, in rechten und linken Hauptbronchus (welcher noch Knorpelspangen hat). Die rechte Seite verläuft steiler, verstopft daher eher beim Verschlucken. Der Rechte Hauptbronchus hat 3 Hauptäste, der linke 2 Hauptäste entsprechend der Anzahl der Lungenlappen. Die Bronchien verzweigen sich immer weiter, distal nimmt die Anzahl der Alveolen rapide zu. Die Alveolen sind von Venen und Arterien umgeben.

Lunge

Die Lunge, Pulmo oder Pneumo, besteht aus einem linken und rechten Flügel mit je 3 (rechts) und 2 (links) Lappen (Lobus). Entsprechend der Abgänge von den Bronchien kann man rechts 10 Segmente und links 9 unterscheiden. Die linke Lunge ist etwas kleiner, weil das Herz einigen Platz einnimmt.
Die Lunge besteht aus dem Verzweigungsbaum der Bronchien, die schließlich jeweils mit unzähligen Alveolen (Lungenbläschen) enden. Durch das Wechselspiel des Ein- und Ausatmens wird ständig frische, sauerstoffhaltige Luft an die Blut-Luft-Schranke geführt, die ca. 2,2 µm dünne diffusionsfähige Gewebeschicht zwischen dem luftigen Innenraum der Lunge und den Kapillaren. Die Einatmung vergrößert den Brustraum auf zwei Weisen:

Bauchatmung

Das kuppelförmige muskulöse Zwerchfell bewegt sich nach unten und vergrößert den Raum für die Lungen, die damit verwachsen sind: bei ruhigem Einatmen 1,5 cm, bei tiefer Einatmung 10 cm. Übermäßige Zwerchfellkontraktion kann die Rippen nach unten ziehen und damit die Brustatmung einschränken.

Brustatmung

Die sich bei der Brustatmung nach vorn-oben hebenden Rippenbögen vergrößern den Raum der Lungen, die dem Brustkasten von innen anhaften: das der Lunge direkt aufliegende viscerale Lungenfell (pleura pulmonalis) hängt verschieblich mittels einer serösen Flüssigkeit adhäsiv am parietalen (pleura parietalis) Lungenfell, welches den Brustkasten von innen auskleidet. Die größte Weitung des Brustkorbs findet, v.a. im kranialen Bereich, in Sagittalrichtung statt, weiter kaudal auch ein stückweit in der Frontalebene.
Gelangt bei einem Pneumothorax Luft in den (nur) flüssigkeitsgefüllten Pleuraspalt zwischen dem parietalen und viszeralen Blatt, löst sich das eine vom anderen, und die Lunge folgt nicht mehr der Exkursion des Brustkorbs. Verwächst oder verklebt im Rahmen einer Pleuritis das eine mit dem anderen Fell, ist die Verschieblichkeit eingeschränkt, die Einatmung schmerzhaft begrenzt.

Bei leichter Einatmung heben fast nur die Mm. Scaleni den Brustkasten von oben an, bei moderater Einatmung kommen die Interkostalmuskeln hinzu und bei vehementer Einatmung alle übrigen inspiratorischen Muskeln zuzüglich der inspiratorischen Hilfsmuskeln. Durch die Schwerkraft der Rippenbögen geschieht die Ausatmung auch ohne Muskeleinsatz. Selbst gegen die Schwerkraft reicht die Retraktionskraft (Eigenspannung des Lungengewebes) dazu aus. Außerdem hebt die Spannung der Bauchmuskeln die Bauch-Einatmung auf, und die Schwerkraft des Brustkorbs (in aufrechter Position) bewirkt die Brust-Ausatmung.

Beim Einatmen wird die in den Luftwegen oberhalb der Lunge stehende Luft mitbewegt, dieser Raum aus Nasen- bzw. Mundhöhle, Rachenraum, Luftröhre, Bronchien wird als Totraum bezeichnet und umfasst ca. 150 ml. Hier wird die Atemluft angewärmt, angefeuchtet und (vor allem in der Nase) von Staub gereinigt. Der Mund taugt zur Reinigung von Staub sehr schlecht. Das Flimmerepithel der Trachea (Luftröhre) und Bronchien kann Partikel wieder aus dem Atemtrakt zurück transportieren.

Bradypnoe

Mit Bradypnoe wird eine erniedrigte Atemfrequenz in Ruhe bezeichnet, bei Erwachsenen weniger als 8 Atemzüge / Minute. Die Atemfrequenz ist im physiologischen Fall abhängig vom Sauerstoffbedarf der Gewebe, also bei körperlicher Aktivität erhöht. In Ruhe liegt sie in der Regel zwischen 12 und 16 Atemzüge pro Minute, bei Neugeborenen bei 30 bis 50, bei Frühgeborenen auch bis 80. Bei Meditation und Entspannungsverfahren kann sie deutlich unter 12 fallen, aber auch in einigen pathologischen Fällen. Eine zu schnelle Atemfrequenz heißt Tachypnoe.

Tachypnoe

Mit Tachypnoe wird eine erhöhte Atemfrequenz in Ruhe bezeichnet, bei Erwachsenen über 20 Atemzüge . Die Atemfrequenz ist im physiologischen Fall abhängig vom Sauerstoffbedarf der Gewebe, also bei körperlicher Aktivität erhöht. In Ruhe liegt sie in der Regel zwischen 12 und 16 Atemzüge pro Minute, bei Neugeborenen bei 30 bis 50, bei Frühgeborenen auch bis 80. Bei Sport kann sie massiv ansteigen, aber auch etwa bei Fieber und verschiedenen Erkrankungen liegt häufig eine gewisse Tachypnoe vor. Eine zu langsame Atemfrequenz heißt Bradypnoe.

Atemvolumina

Man definiert verschiedene Atemvolumina:
Atemzugvolumen: das normalerweise bewegte Luftvolumen, zwischen ca. 500 ml in Ruhe und 2,5 l bei großer Anstrengung
endexspiratorisches Lungenvolumen (Lungenvolumen nach normaler Ausatmung) = funktionelle Residualkapazität
Diese unterteilt sich in
– expiratorisches Reservevolumen: Volumen, das mit Anstrengung noch ausgeatmet werden kann, durchschnittlich 1 – 2 l
– Residualvolumen: Volumen, das auch mit größter Anstrengung nicht mehr ausgeatmet werden kann, das sind 1 – 1,5 l, es entweicht weitestgehend bei beidseitigem Öffnen des Pleuraspalts
– Inspiratorisches Reservevolumen: Volumen, das zusätzlich zu normaler Einatmung noch eingeatmet werden kann, durchschnittlich 2 – 4 l
– Vitalkapazität: Summe aus Atemzugvolumen, inspiratorischem und expiratorischem Reservevolumen
– Totalkapazität: Vitalkapazität plus Residualvolumen, ca. 5 – 10 l, bei Frauen etwas kleiner als bei Männern, stark abhängig vom Trainingsstand

Atemruhelage

Die Atemruhelage ist der Gleichgewichtspunkt der Retraktionskraft der Lunge und der elastisch expandierenden Kräfte des Brustkorbs. Beim Übergang vom Sitzen/Stehen/Gehen zur Rückenlage verlagert sich durch die größere Schwerkraftwirkung des Brustkorbs und den Druck der Bachraumorgane gegen das Zwerchfell die Atemruhelage ein wenig in Richtung Exspirium. Ein Nachlassen der elastischen Retraktionskraft der Lunge führt zu einer in Richtung Inspirium verschobenen Atemruhelage, dann wird (wie z.B. beim Emphysem) das exspiratorische Reservevolumen größer und das inspiratorische kleiner. Bei einem sehr flexiblen Thorax steigt das inspiratorische und das exspiratorische fällt ab. Ein niedrige Atemruhelage, also ein niedriges exspiratorisches bei einem hohen inspiratorischen Reservevolumen ist wünschenswert, da dabei weniger sauerstoffarme Luft in den Lungen verbleibt und das Einatmen des gleichen Luftvolumens zu einem höheren Sauerstoffgehalt der nach der Inspiration in der Lunge stehenden Luft führt. Der Quotient aus (Atemzugvolumen minus Totraumvolumen) durch (Residualvolumen plus exspiratorisches Reservevolumen) heißt Ventilationskoeffizient und liegt im Schnitt bei 1/8. Er sollte möglichst groß sein und wird bei Erkrankungen wie dem Emphysem entsprechend kleiner.
Die Atemfrequenz liegt bei durchschnittlich 15/min (12-20), in 4 s werden also ca. 500 ml Luft ausgetauscht, dabei ist das Exspirium im Verhältnis 3:2 länger, oft gibt es eine endexpiratorische Atempause . In der Minute werden so im Schnitt 7-8 l Luft aufgenommen, darunter ¼ l Sauerstoff. Maximal werden, abhängig von Trainingsstand, in der Minute ca. 120 l Luft aufgenommen.
Der bei der inneren Atmung an die Zellen übertragene Sauerstoff dient dort dem „Verbrennen“ der Nährstoffe: Kohlenhydrate, Fette, Proteine. Diese verbrennen im Idealfall rückstandsfrei zu CO2 und H2O, im Falle der Proteine entsteht zusätzlich Harnstoff, der von der Niere ausgeschieden werden muß. Wie die Herzfrequenz wird auch die Atmung von der Medulla oblongata reguliert. Bliebt die Regulation aus, würde im Falle körperlicher Anstrengung oder anderen erhöhten Energiebedarfs der Sauerstoffgehalt im Blut sinken (Hypoxie) und der CO2-Anteil steigen (Hyperkapnie), was sich nicht zuletzt auf den Blut-pH nachteilig auswirkt. Deswegen werden die Partialdrücke für O2 und CO2 im Aortenbogen und im Glomus caroticus gemessen, zusätzlich der pH und der pCO2 von der Medulla oblongata selbst. Dehnungsrezeptoren in den Alveolen hemmen weitere Atmung (Hering-Breuer-Reflex). Weitere Impulse aus verschiedenen Körperregionen nehmen auf die Atmung Einfluß. Analog zum Herzen können Atemfrequenz und Atemzugvolumen gesteigert werden, günstiger ist die Erhöhung des Atemzugvolumens, da dann der Totraum geringer ins Gewicht fällt.

Funktionstests der Lunge

Tiffenau (exspiratorische Einsekundenkapazität FEV1): nach einer maximalen Einatmung wird gemessen, wie viel Luft der Proband maximal in einer Sekunde ausatmen kann (relative Sekundenkapazität). Gesunde erreichen 70-80% ihrer Vitalkapazität. Obstruktive Lungenerkrankungen, verminderte Rückstellkräfte in der Lunge sowie geschwächte Expirations-(und hilfs-)muskulatur verringern diesen Wert.

Spirometrie: Ermittlung von Atemzugvolumen, Vitalkapazität, inspiratorischem Reservevolumen und exspiratorischem Reservevolumen

Der Bronchialbaum enthält zu Beginn noch einen deutlichen Anteil an Knorpel, damit er nicht kollabiert. In den Alveolen wird ein Surfactant (surface active agent) produziert und an die Oberfläche abgegeben, welches die Oberflächenspannung reduziert. Makrophagen phagozytieren Staub und Reste von Blutungen. Nach Struktur des Gewebes kann im Fall von Stauung in der Lunge wegen Herzschwäche Flüssigkeit ins Lungeninnere (den luftgefüllten Raum) austreten, es entsteht ein Lungenödem. Vor der Geburt ist die Lunge nicht lebensnotwendig, nach der Geburt muß sie sich blitzschnell entfalten: das Wasser in der Lunge wird mit Hilfe des Surfactant von der Luft verdrängt und Atmung ist möglich. Der erste Schrei des Neugeborenen ist der Beweis der Luftfüllung der Lunge.

Unter Atmung wird üblicherweise nur die äußere (Lungen-)atmung verstanden, jedoch gehört zur Atmung auch die innere (Zell-)atmung. Atmung besteht aus:
– Ventilation
– Gasaustausch in der Lunge
– Gastransport im Blut
– Gasaustausch im Gewebe
– Verwertung des Sauerstoffs in der Zelle
– bedarfsgerechte Anpassung der Atmung

Atemmuskulatur

Inspiratorische Atemmuskeln

Zwerchfell (Diaphragma)
Mm. scaleni
Mm. intercostales externi (äußere Zwischenrippenmuskeln)
Mm. intercartilaginei, also der Teil der inneren Zwischenrippenmuskeln, der zwischen den Rippenknorpeln verläuft

Inspiratorische Atemhilfsmuskeln

Mm. levatores costarum
M. serratus anterior (vorderer Sägemuskel)
M. serratus posterior superior (hinterer oberer Sägemuskel)
M. serratus posterior inferior (hinterer unterer Sägemuskel)
M. pectoralis minor
M. pectoralis major (bei aufgestütztem Arm)
M. sternocleidomastoideus
Musculus erector spinae

Exspiratorische Atemmuskeln

M. intercostales interni, M. intercostales intimi (innere Zwischenrippenmuskeln)
Mm. subcostales (Unterrippenmuskeln)

Exspiratorische Atemhilfsmuskeln

M. obliquus externus abdominis
M. obliquus internus abdominis
M. transversus abdominis
M. transversus thoracis
M. latissimus dorsi („Hustenmuskel“)
M. quadratus lumborum
M. rectus abdominis

Atmung

Als Atmung wird der Gasaustausch von Sauerstoff und Kohlenstoffdioxyd bezeichnet, der die Energiegewinnung in den Zellen ermöglicht. Dazu gehört die Aufnahme von Sauerstoff aus der Außenwelt über die Lunge bei gleichzeitiger Abgabe von Kohlenstoffdioxyd an die Außenwelt, was als äußere Atmung bezeichnet wird, und die innere Atmung, bei der die Zellen den Sauerstoff aus dem Blut (gebunden an das Hämoglobin in den Erythrozyten) aufnehmen und das in den Stoffwechselprozessen angefallene Kohlenstoffdioxyd an die Erythrozyten des Bluts abgeben.

Die äußere Atmung besteht aus zwei willkürlich steuerbaren Komponenten, der Brustatmung und der Bauchatmung.
Aber auch ohne willentlichen Eingriff läuft die Atmung weiter und wird von dem Atem- und Kreislaufregulationszentrum in der Medulla oblongata autonom bedarfsgerecht gesteuert. Je nach Bedarf werden verschiedene Muskeln mit entsprechender Intensität eingesetzt.

Die Bauchmuskeln unterstützen v.a. die schnelle Ausatmung ab ca. 40 l / min. Man unterscheidet nach kostosternaler (Brustatmung) und kostodiaphragmaler (Bauchatmung) Atmung, bei der ersteren wird v.a. der Thorax nach vorn geweitet, bei der zweiten vor allem durch das Zwerchfell die Lunge nach unten gedehnt und der Bauchraum komprimiert, wodurch die Bauchdecke nach vorn wölbt. In aufrechter Position des Oberkörpers (Sitzen, Stehen, Gehen) herrscht v.a. die kostodiaphragmale Atmung vor, da sich das Zwerchfell leicht und frei nach unten kontrahieren kann. In Rückenlage liegt ein erhöhter Gegendruck der Bauchorgane gegen das Zwerchfell vor und die Brustatmung gewinnt an Gewicht. In Bauchlage ist die Brustinspiration durch den schwerkraftbedingten Druck auf den Brustkorb erschwert und die Bauchatmung durch den schwerkraftbedingten Druck auf den Bauchraum, so daß beide Atemtypen eingeschränkt sind.

Pfortader

Mit Pfortader ist normalerweise die V. portae hepatis (und nur selten die V. portae hypophysiales) gemeint, die Blut aus allen Bauchraumorganen mit Ausnahme der Nieren sammelt zu der Leber zuführt. Die einzelnen Organe: Magen, Dünndarm, Dickdarm, Teile des Mastdarms, Bauchspeicheldrüse, Milz. Sie ist 8-15 mm breit, hat eine Fließgeschwindigkeit von immerhin bis 23 cm/s und einen schwer messbaren Druck zwischen 5 und 20 mmHg. Staut sich das Blut in der Pfortader oder der Leber, müssen andere venöse Systeme das Blut abführen und werden überlastet, es bilden sich porto-kavale Anastomosen aus:
– Ösophagusvarizen (Krampfadern in der Speiseröhre)
– Caput medusae (Überlastung von tiefen und oberflächlichen Bauch- und Brustvenen)
– Hämorrhoiden als Folge von Varizen im Bereich des Mastdarms

Neben der Bauchpfortader gibt es noch die Hypophysenpfortadern (Venae portales hypophysiales), die verschiedene Steuerungshormone vom Hypothalamus (oberstes Regulationszentrum für alle vegetativen und endokrinen Vorgänge) zum Hypophysenvorderlappen (bildet verschiedene Effector- und Steuerhormone) transportieren.