Druck-volumen-Schleife Frank-Starling-Mechanismus lernen mit den Eselsbrücken von Meditricks.de

Druck-Volumen-Schleife Herz (Frank-Starling-Mechanismus)


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wie wir dieses Thema behandeln und wie unsere Eselsbrücken aussehen:

Druck-volumen-Schleife Frank-Starling-Mechanismus lernen mit den Eselsbrücken von Meditricks.de

Druck-Volumen-Schleife Herz (Frank-Starling-Mechanismus)

Inhaltliche Einleitung
Die Druck-Volumen-Schleife des Herzens (auch Arbeitsdiagramm des Herzens oder Herzschleife) zeigt die charakteristischen Druck- und Volumenänderungen an, die während der “Pumpphase” (Systole) und der “Saugphase” (Diastole) der Herzaktion auftreten. Wie das Boyle-Mariotte-Gesetz sagt, sind Druck und Volumen in einem geschlossenen Raum - wie unserem Herzen - voneinander abhängig. Die Druck-Volumen-Schleife zeigt diese Beziehung von Druck und Volumen im Herzen in einem Diagramm. Im Alltag treten im Kreislaufsystem oft Änderungen von Druck und Füllungsvolumen auf. Das Herz und der Körper können dabei kurz- oder langfristig den Druck und das Volumen regulieren, damit eine optimale Herzarbeit möglich ist.  Wichtiger Hinweis: Dieses Thema steht in engem Zusammenhang mit dem Thema Herzphasen und Pulswelle, da der Herzzyklus dort Schritt für Schritt besprochen wird (für das Verständnis des aktuellen Themas wichtig). Gleichzeitig werden in diesem Meditrick bestimmte Kontraktionsformen besprochen, die auch im Kapitel der Herzphasen erwähnt, hier aber genauer erläutert werden. Wie auch schon beim Thema der Herzphasen, wird hier meistens nur von einem Ventrikel die Rede sein, da der physiologische Fokus sehr stark auf dem großen Kreislauf und damit dem linken Ventrikel liegt.  Außerdem ist für das Verständnis besonders wichtig, sich die abgebildeten Grafiken zu den Punkten anzusehen.

Basiswissen

  • Arbeitsdiagramm des Herzens: Druck-Volumen-Diagramm

    Herz mit Bauarbeiter-Helm und Helferlein skizzieren Arbeitsdiagramm des Herz

    Die Herzaktion besteht aus der “Pumpphase” (Systole) und der “Saugphase” (Diastole). Es kommt dabei zu charakteristischen Druck- und Volumenänderungen. Im geschlossenen Raum (wie dem Herz) sind Druck und Volumen voneinander abhängig (Boyle-Mariotte-Gesetz). Das Druck-Volumen-Diagramm (auch Arbeitsdiagramm des Herzens) visualisiert diese Beziehung von Druck und Volumen im Herzen. Das Arbeitsdiagramm ist hier an Hand der Skizze für die geplante Herz-Pumpe gezeigt. Das Herz und die Helferlein skizzieren die entsprechenden Kurven in einem Druck-Volumen-Koordinatensystem.

  • 4 Kurven als Basis des Druck-Volumen-Diagramm

    4 Kurven mit Kreaturen im Diagramm

    Zu diesen 4 Kurven zählen die Ruhedehnungskurve (Ausgangspunkt jeder Herzaktion/-schleife), die Kurve der isotonen Maxima, die Kurve der isovolumetrischen Maxima und die Kurve der Unterstützungsmaxima (=U-Kurve). Die U-Kurve ist eine Konstruktion aus den isotonen und isovolumetrischen Maximalkurven. Die Kurven zeigen die maximale Herzleistung unter experimentellen Bedingungen. Die Herzschleife zeigt die Veränderung des Ventrikeldrucks und -volumens während der physiologischen Herzaktion und bewegt sich zwischen den 4 Kurven. 4 Kreaturen zeichnen hier diese 4 Kurven in das Druck-Volumen Koordinatensystem.

  • Ruhedehnungskurve: passive Ventrikelfüllung

    Ruhiger gedehnter Kaugummi: füllt untere Kurve mit Farbe

    Die Ruhedehnungskurve zeigt die Veränderung des Ventrikeldrucks während der Füllung des passiven Ventrikels (physiologisch in der Diastole). Die Ventrikelwände dehnen sich in Ruhe aus und passive Rückstellkräfte entwickeln sich im Herzmuskel. Auf dem Diagramm kann man genau den Druck ablesen, der im Ventrikel am Ende der Diastole herrscht. Der gedehnte Kaugummi zeigt hier die Ruhedehnungskurve. Er füllt die untere Linie mit grüner Farbe.

  • Ruhedehnungskurve: exponentielle Druckentwicklung

    Ruhiger gedehnter Kaugummi: träumt X-tra frisch zu sein

    Bei steigendem Volumen im Ventrikel kommt es zu immer stärkeren Rückstellkräften (vergleichbar mit der Ausdehnung einer starken Feder) und der Druck steigt exponentiell. Der Traum des Kaugummis zeigt hier die exponentielle Druckentwicklung bei zunehmender Füllung des Herzen: er träumt davon, X-tra “fresh” zu sein (e-X-ponentiell). Seine Gedankenblase ist in Position des exponentiellen Faktors.

  • Kurve der isovolumetrischen Maxima: maximaler Druck bei Kontraktion mit konstantem Volumen

    Bizeps des Isodrink trinkenden voluminösen Muskelhelferlein: zieht Kurve mit maximaler Kraft und großem Druck hoch

    Für jeden Punkt X auf der Ruhedehnungskurve bestimmt man den maximal möglichen Ventrikeldruck bei Kontraktion ohne Veränderung des Volumens (ohne Auswurf). Die Klappen sind bei dieser Kontraktion künstlich alle geschlossen, sodass das Volumen sich nicht verändert (experimentelles Setting). Die dabei entstehende Kurve ist die Kurve der isovolumetrischen Maxima. Von jedem Punkt X auf der Ruhedehnungskurve geht man also senkrecht nach oben, bis man die gelbe Kurve erreicht. Die Kurve der isovolumetrischen Maxima sieht wie der riesige Bizeps (maximale Kontraktion) vom Muskelhelferlein mit Isodrink aus. Den Isodrink trinkt er nicht (= isovolumetrisch). Die geschlosse Klappe (Mund) des Muskelhelferlein zeigt die geschlossenen Herzklappen.

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Expertenwissen

  • Federmolekül Titin

    Feder-Titties

    Die Rückstellkräfte im Herzmuskel entstehen durch die Dehnung der Titin-Moleküle bei Füllung des Ventrikels. Die Funktion gleicht elastischen Federn: Bei Dehnung sind sie gespannt und es entwickeln sich elastische Rückstellkräfte. Die Feder-Titties (phon. Titin, Sinnbild: Federmolekül) des Kaugummis zeigen Titin.

  • Auxotone Kontraktion

    Aux-Kabel

    Bei der zweiten systolischen Herzphase kommt es zur auxotonen Kontraktion: Druck und Volumen ändern sich gleichzeitig. Das Aux-Kabel zeigt die auxotone Kontraktion.

  • Herzarbeit = Fläche der Herzschleife

    Herz zeigt mit Arbeiterhelm-Finger die Kurvenfläche

    Die Herzarbeit setzt sich zusammen aus dem Schlagvolumen und dem systolischen Druck (Arbeit = Volumen x Druck). Das Herz pumpt ein bestimmtes Volumen in den (Lungen/Körper)-Kreislauf und muss dazu einen bestimmten Druck entwickeln, um den Druck im Gefäßsystem zu überwinden. Grafisch entspricht die Herzarbeit der Fläche, die von der Druck-Volumen-Schleife eingeschlossen ist. Das Herz hat ein Arbeiterhelm auf dem Finger (Herzarbeit) und zeigt die Kurvenfläche (Herzarbeit).

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