Kreislauf - mehrke.de
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Kreislauf Herzminutenvolumen Ein erwachsener Mann hat etwa 5,4l Blut in seinen Blutgefäßen, eine Frau 4,5l Dieses Blutvolumen wird in Ruhe in 1 min einmal durch den Kreislauf gepumpt Funktion des Herzens • Jeder Mensch verfügt über zwei Kreisläufe, den Körper- und den Lungenkreislauf, die beide im Herz zusammenkommen • Die linke Kammer pumpt das sauerstoffreiche Blut von der Lunge in den Körper • Die rechte Kammer pumpt das sauerstoffarme Blut wieder in den Lungenkreislauf Das transportierte Volumen ist in beiden Kreisläufen gleich (Kreisläufe sind hintereindergeschaltet)! Dr. G. Mehrke 2 Funktionelle Organisation der Gefäßsystems • Aorta und große Arterien Windkesselgefäße Venolen Venen • Arteriolen Venöses System Widerstandsgefäße Arterielles System 15% 80% • Kapillaren Austauschgefäße • Venen und Venolen Kapillaren Kapazitätsgefäße Dr. G. Mehrke 5% Arteriolen 3 Blutspeicher & Windkessel Dr. G. Mehrke 4 Veränderung von Blutdruck, Gesamtquerschnitt und Lineargeschwindigkeit im Blutkreislauf Beachte: Der systemische arterielle Blutdruck (hydrostatischer Druck) zeigt systolisch-diastolische Schwankungen. Der Mitteldruck sinkt in den Arterien kaum ab (wenig Widerstand), fällt jedoch in den Arteriolen (Widerstandsgefäße) rapid ab und liegt zu Beginn der Kapillaren bei etwa 35 mmHg und sinkt dort auf etwa 15 mm Hg ab. Bei Rückkehr zum re. Herzen liegt der Druck bei 0. Die treibende Kraft des Blutflusses (P von der Aorta zurück zum Herz = hydrodynamischer Druck ) beträgt ca. 100 mmHg. Dr. G. Mehrke Welche Besonderheiten finden Sie 5 beim Lungenkreislauf ? Lungenkreislauf - Niederdrucksystem In der A. pulmonalis beträgt der systolische Druck ca. 20-25 mm Hg, der diastolische Druck ca. 9-12 mm Hg und der mittlere Druck ca. 14 mm Hg. Dr. G. Mehrke 6 Körperkreislauf In der Aorta beträgt der systolische Druck ca. 120 mm Hg, der diastolische Druck ca. 80 mm Hg in Ruhe. In den Venen beträgt er nur wenige mm Hg und kann sogar negativ werden. Dr. G. Mehrke 7 Arterien und Venen Dr. G. Mehrke 8 Blutgefässe: 3 Schichten Vene Arterie Basalmembran Endothel 100 µm Venenklappe Endothel glatte Muskeln Endothel Kapillare Bindegewebe glatte Muskeln Bindegewebe Arterie Vene Venole Arteriole Dr. G. Mehrke 10 Gefäßwand Dr. G. Mehrke 11 Arterien • In den Arterien (Ausnahme: Lungenarterien) fließt immer sauerstoffreiches Blut • Arterien führen das Blut immer vom Herzen weg Dr. G. Mehrke 12 Aufbau einer Arterie Die Arterienwand besteht aus 3 Schichten: • Innen die Tunica interna (Intima), dünne Schicht aus Endothel • die mittlere Schicht, Tunica Media, enthält neben Bindegewebe glatte Muskelzellen • die Arterie wird von einer elastischen Hülle aus Bindgewebe und Epithel umgeben, Tunica externa (Adventitia) Dr. G. Mehrke 13 Windkesselfunktion und Puls Die herznahen elastischen Arterien („Windkessel“) werden bei der Austreibungsphase durch den Blutausstoß gedehnt. Die kinetische Auswurfenergie wird als potentielle Energie (Dehnung der elastischen Fasern) gespeichert und kontinuierlich freigesetzt. Hierdurch wird trotz diskontinuierlicher Pumptätigkeit ein kontinuierlicher Blutfluss erzeugt. Die Druck- und Dehnungswelle der Aorta pflanzt sich als Pulswelle mit großer Geschwindigkeit über das Arteriensystem bis in die Arteriole fort. Dr. G. Mehrke 14 Die Venen Das Blut wird durch wechselnde Anspannung der Muskulatur, z.B. beim Laufen, in Richtung Herz gepresst. So entsteht in der entleerten Vene ein Unterdruck, der wieder Blut nachsaugt. Also ist die Bewegung sehr wichtig für Funktion der Venen - Muskelpumpe Dr. G. Mehrke 15 Arterienpumpe Auch unsere Arterien wirken indirekt auf den Rücktransport des Venenblutes zum Herzen: Die Schwingungen pulsierender Arterien, die dicht neben den Venen verlaufen, übertragen sich auf die Venenwände und drücken - ähnlich wie angespannte Muskeln - die Venen zusammen. Außer unserer Muskelpumpe haben wir also auch noch eine „Arterienpumpe“. Dr. G. Mehrke 16 Venenklappen Venenklappen verhindern, dass das Blut zurückströmt Dr. G. Mehrke 17 Venöser Blutfluss Kaum von Herz-Kontraktion getrieben Verstärkt durch: Muskelbewegung bei körperlicher Arbeit – Muskelpumpe Pulswelle (paralleler Verlauf von Arterien und Venen) Brustkorbbewegung Wichtig: Taschenklappen in Beinvenen zur Vermeidung von Rückfluss Dr. G. Mehrke 18 Arteriolen Dr. G. Mehrke 19 Die Endstrombahn (terminale Strombahn) Schlüsselstelle für die Blutzuteilung zu den Organen Regelung: • Lokal metabolisch • Nerval (Sympathikus) • Humoral (Hormone, Transmitter, vasoaktive Substanzen) Dr. G. Mehrke 20 Laplace Gesetz Der Hydrostatische Druck, der auf die Gefäßwand wirkt (der transmurale Druck) dehnt die Gefäßwand und erzeugt eine Wandspannung, die tangentiale Wandspannung T. T = pt . r Sie entspricht der Kraft (K), mit der bei einem Schnitt durch die Gefäßwand (L) die Schnittränder tangential auseinanderstreben. Bei konstantem hydrostatischen Druck im Gefäß (pt) ist somit die Wandspannung umso größer, je größer der Radius ist. Diese Wandspannung entspricht aber auch der Kraft, mit der die glatte Gefäßmuskulatur dem Innendruck das Gleichgewicht hält, oder ihm gegenüber das Gefäß verengt. Bei gleichem Innendruck benötigen deshalb kleine Blutgefäße zur Dr. G. Mehrke Vasokonstriktion weniger Kraft, als große Gefäße. 21 Strömungsgesetze Blutstrom, -druck Durchmesser (cm2) Strömungsgeschwindigkeit (cm/sec) 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0 50 40 30 20 10 0 0.026 cm/sec Stromzeitvolumen konstant systolischer Druck Vena cava Venen Venoles Dr. G. Mehrke Kapillaren Arteriolen Arterien diastolischer Druck Aorta hydrostatischer Druck (mm Hg) 120 100 80 60 40 20 0 22 Kapillaren Austauschgefäße: • Geringer Durchmesser • Dünne Wandung • Endothelzellen Dr. G. Mehrke 23 Die Kapillaren Austauschgefäße 24 Treibende Kraft für den Transport von Flüssigkeit: Filtrierende und rückresorbierende Kraft im Kapillarbereich Plasmaproteine verbleiben 30 mmHg Kapillare arterieller Schenkel Blut (Zellen + Plasma) p 20 mmHg Interstitielle Flüssigkeit Blut (Zellen + Plasma) Plasmaproteine erzeugen Onkotischen Druck Filtration 15 mmHg p 20 mmHg Resorption venöser Schenkel Am Beginn der Kapillare überwiegt der hydrostatische Druckgradient die filtrierende Kraft, am Ende der Kapillare der onkotische Druckgradient (osmot. Kraft der 25 Plasmaproteine) - die rückresorbierende Kraft. Mikrozirkulation Austausch von Material zw. Kapillaren, interstitieller Flüssigkeit und Lymphe 1. Endocytose/Exocytoste durch Endothelzellen 2. Diffusion (O2, CO2) 3. Massenstrom zwischen Endothelzellen (Wasser, Zucker, Harnstoff etc.): 15% Lymphsystem Kapillare (4 L pro Tag) 85% (23 L pro Tag) venöses Blut Blutfluss (7000 L pro Tag) Arteriole Venole osmotischer Druck Druck Blutdruck Dr. G. Mehrke Fluss nach aussen Fluss nach innen 26 Treibende Kraft für den Transport : Filtration und Rückresorption an der Kapillarschranke • Der Flüssigkeitsaustausch zwischen Kapillare und Gewebe erfolgt durch Filtration in den ersten 2/3 und Resorption im letzten 1/3 der Kapillare. • Der nicht mehr resorbierte Flüssigkeitsüberschuss wird über die Lymphgefäße abgeführt. • Jede Senkung des onkotischen Gradienten, jede Erhöhung des hydrostatischen Venolendrucks und jede Blockierung des Lymphabflusses führt zu Flüssigkeitsansammlungen im Gewebe ( = zu Ödemen) Dr. G. Mehrke 27 Blutfluss im Kapillarbett Hirn, Herz, Nieren, Leber immer voll durchblutet total: nur 5-10% aller Kapillaren gleichzeitig durchblutet Blutverteilung im Kapillarbett: a) Vasokonstriktion/dilatation b) präkapilläre Sphinkter Metarteriole Prekapilläre Sphinkter Arteriole Venole Kapillaren Sphinkter entspannt Dr. G. Mehrke Sphinkter kontrahiert 28 Regulation der Gefäßweite Dilatation Ca2+ Vasodilatation: • Dopamin über D1-Rezeptoren • Adrenalin über 2-Rezeptoren • Atriales Natriuretisches Peptid (ANP) • Stickstoffmonoxid (NO), das im Endothel durch Wirkung von zirkulierendem Bradykinin, Serotonin (aus Thrombozyten), Acetylcholin oder ATP gebildet wird) • Prostazyklin (aus dem Endothel) Vasokonstriktion: • nerval (aus Varikositäten) freigesetztes Noradrenalin (NA) und zirkulierendes Adrenalin über -Rezeptoren • Neuropeptid-Y (NPY) nerval (aus Varikositäten) • Vasopressin (ADH) • Angiotensin I und II Kontraktion Ca2+ • Endothelin aus dem Endothel Dr. G. Mehrke (stärkstes endogenes Vasokonstringens) 29 Blutdruck – Gefäßquerschnitt – Strömungsgeschwindigkeit Dr. G. Mehrke 30 Regulation - Blutdruck, Blutfluss Dr. G. Mehrke 31 Rezeptoren Aorta und Carotissinus - Atrien Dr. G. Mehrke 32 Zentrale Kreislaufregulation afferent N. glossopharyngeus Dr. G. Mehrke VMZ 33 Lagewechsel Orthostase Lagewechsel vom Liegen zum Stehen: • Die Beingefäße werden zusätzlich mit einem hydrostatischen Druck belastet, es kommt zur Ausweitung der Venen und zum Versacken des Blutes (ca. 0.4l) dieses Blut wird im wesentlichen dem zentralen Blutvolumen (Lungenkreislauf) entnommen → der venöse Rückstrom zum li Herzen sinkt, und damit auch das Schlagvolumen und das Herzzeitvolumen → der orthostatische Reflex sorgt dafür, dass reflektorisch die Herzfrequenz und der periphere Gefäßwiderstand erhöht werden. Dr. G. Mehrke 34 Temperaturregulation Der Hypothalamus, im Zwischenhirn, steuert den Wärmehaushalt. Durch Regulation der Hautdurchblutung wird mehr oder weniger Wärme abgegeben. Dr. G. Mehrke 35 Thermogramm Dr. G. Mehrke 36 Arterien 1 - Aorta - Pars ascendens; 2 - Arcus aortae; 3 - A. carotis communis sinistra; 4 - A carotis externa sinistra; 5 - A. carotis interna sinistra; 6 - A. subclavia sinistra; 7 - Truncus brachiocephalicus; 8 - Pars thoracica aortae; 9 - Pars abdominalis aortae; 10 - A iliaca communis; 11 - A renalis – 12 - A testicularis (ovarica); 13 - A mesenterica superior; 14 - A mesenterica inferior; 15 - A axillaris; 16 - A brachialis; 17 - A radialis; 18 - A ulnaris; 19 - A iliaca interna; 20 - A iliaca externa; 21 - A femoralis; 22 – A. poplitea; 23 - A. tibialis anterior; 24 - A tibialis posterior Dr. G. Mehrke 37 Venen 1 - V. jugularis interna; 2 - V. subclavia; 3 - V. brachiocephalica sinistra; 4 - V. cava superior; 5 - V. iliaca externa; 6 - V. iliaca interna; 7 - V. iliaca communis; 8 - V. cava inferior; 9 - V. renalis; 10 - Vv. hepaticae; 11 - V. azygos; 12 - V. hemiazygos Dr. G. Mehrke 38 Blutdruckmessung Dr. G. Mehrke 39 Blutdruckmessung “Blutdruck: 120/70“ Druck in Manschette > 120 Manschette 120 Druck in Manschette < 120 Druck in Manschette < 70 120 70 Arterie Geräusch in Stethoskop kein Geräusch Arterie zu Dr. G. Mehrke 40 Blutdruck Abhängig von: • Herzzeitvolumen (Blutvolumen) • peripherer Widerstand Vasokonstriktion (glatte Muskeln kontrahiert) Vasodilatation (gl. Muskeln entspannt), z.B. in arbeitendem Muskel (ausgegl. durch Herzzeitvol.) • Schwerkraft Mensch: Kopf ca. 35 cm höher als Herz (d.h. 28mm Hg zusätzl. Druck nötig) Dr. G. Mehrke 41 Herzkreislauf-Erkrankungen Binde gewebe Glatter Muskel Endothel (a) Normale Arterie Plaque (oft Cholesterineinlagerung) 50 µm (b) Teilw. verstopftes Gefäß 250 µm Atherosklerose: Schädigung Langzeitfolgen: Gefässveränderungen Bluthochdruck: ständiger diastolischer Druck > 90; Genese komplex Herzinfarkt: Verschluss von Coronar-Arterien (Thrombose); Absterben v. Herzgewebe, z.T. Störung der Schrittmacherfunktion Schlaganfall: Verschluss von Kopfarterien; Absterben von Nervengewebe 42 Kreislaufschock Leitbefund: gefährlich niedriger systolische Blutdruck, < 80 mmHg; in lebensbedrohlichen Fällen gar nicht mehr messbar Durchblutungsverminderung lebenswichtiger Organe! Lebensgefährlich! Kategorien: • Volumenmangelschock durch hohen Blutverlust (z.B. Unfall) • Beim kardiogenen Schock versagt das Herz. Ursache z.B. ein akuter Herzinfarkt. • Allergische Reaktionen auf Medikamente oder Insektenstiche können einen anaphylaktischen Schock zur Folge haben. Große Mengen von Histamin und anderen gefäßaktiven Substanzen verursachen eine starke, alle Gefäße betreffende Vasodilation, die zum Blutdruckverlust führt. • Septischer Schock durch Gifte von im Blut zirkulierenden Mikroorganismen im Rahmen einer Sepsis (Blutvergiftung) starke Vasodilatation. • Neurogener Schock, vergleichsweise durch harmlos „schockierende“ Ereignisse kommt es zu einer Überreaktion des vegetativen Nervensystems mit meist rasch vorübergehender Bewusstlosigkeit. Dr. G. Mehrke 43 Anteil ausgewählter Todesursachen 2001 Prozent 100 Statistisches Bundesamt Übrige Sterbefälle Nichtnatürliche Sterbefälle 12,1% (ICD V00-V98) Krankheiten der Verdauungsorgane (ICD K00-K93) Krankheiten der Atmungsorgane übrige Krankheiten des Kreislaufsystems Krankheiten des cerebrovaskulären Systems 20,1% (ICD I60-I69) 4,1% 4,9% 5,9% (ICD J00-J99) 22,8% 47,3% Krankheiten des Kreislaufsystems (ICD I00-I99) Herzinsuffizienz und mangelhaft bezeichnete Herzkrankheiten (ICD I50-I51) sonstige ischämische Herzkrankheiten (ICD I24-I25) 25,7% Bösartige Neubildungen Myokardinfarkt (ICD I21-I22) (ICD C00-C97) 15,0% 50 24,0% 18,1% 0 Dr. G. Mehrke 44 Blutdrucksenker Dr. G. Mehrke 46 Dr. G. Mehrke 47 Schema der Blutdruckregulation Dr. G. Mehrke 48 Zusammenfassung Kreislauf: großer – kleiner – Hochdrucksystem: Arterien großer Kreislauf – Niederdruck: Venen; kleiner Kreislauf Arterien: O2 reiches Blut Venen: O2 armes Blut (Körperkreislauf) Große Gefäße: 3 Schichten: T. interna – Endothel T. media – BG, Muskulatur T. externa – BG Kapillaren: Endothel Austauschgefäße: Austausch über Endothel (Gase) und interzellulär (Wasser und gelöste Kleinmoleküle); Rücktransport: Gewebsdruck - (kolloid-)osmotischer Druck - Lymphe Lokale Blutflussregelung: Widerstandsgefäße – Präkapilläre Sphinkter Relaxing-Faktoren (NO) – Konstriktionsfaktoren Dr. G. Mehrke 49 Zusammenfassung Blutfluss in Venen: verstärkt über Muskel- und Arterienpumpe Klappen-Ventile Blutdruckregelung - Blutflussregelung: Kreislaufzentrum im Hirnstamm Sensoren für Druck, Blutgase, pH in Carotissinus; ZNS; Atrien; Nieren Regulation über Vegetat. NS; Hormone Dr. G. Mehrke 50