Herzkreislauf- Atmungssystem Flashcards
Anpassungen des Herzens an Belastung
• Körperliche Belastung
- Sauerstoff- und Nährstoffbedarf steigt proportional zur Arbeit
- wird gedeckt durch: Erhöhung des HMV
(Steigerung HF+SV)
- Adaptationen folgen wegen funktioneller Beanspruchung
- v.a. beim Ausdauertraining
- Funktionelle Anpassungen
- Ökonomisierungsprozesse
(Anpassungen ohne strukturelle Veränderungen)
- Ökonomisierungsprozesse
• Senkung der Herzfrequenz
=> über vegetatives NS
• Erhöhung des Schlagvolumen
• Dämpfung des Sympathikus => Stimulierung des Vagoton
=> Abnahme der HF (energetisch aufwendig)
Skelettmuskulatur (Zusätzliche Entlastung des Herzens) • Senkung des Stoffwechsels • optimale Blutumverteilung • Gesteigerte O2-Ausschöpfung
- Morphologische Anpassungen
Strukturelle Veränderungen setzen nach funktionellen Anpassungen
ein, wenn diese nicht mehr ausreichend sind
• Herzhypertrophie - Gewichtszunahme des Herzens - Dilatation der Herzhöhlen - Schlagvolumenzunahme - Hypertrophie der Herzmuskelfasern ↯ kritische Herzgröße= keine ausreichende O2-Versorgung mehr
Anpassungen des Herzens an Entlastung
• Abtrainieren
- langfristige Trainingsreduktion
- Zeit für den Körper, sich an fehlende Belastung zu
gewöhnen
• Akutes Entlastungssyndrom
- Regulationsstörungen durch abrupt fehlende Belastung
- ,,Entzugserscheinungen“
- keine harmonische Umstellung für Organismus
- Stechen im Herz, Extrasystolen, Störungen von
Verdauung, Schlaf, Appetit, Unruhe, Depression, etc.
Anpassungen des Blutes an Belastung
Akute Anpassungen
-Bluteindickung: relative Zunahme des Hämatokrit (Erythrozyten+Hämoglobin)
=> erhöhte O2-Aufnahme-und Transportkapazität
↯ hohe Druckarbeit des Herzens durch dickflüssiges Blut
Langfristige Anpassungen
-Gesamtblutvolumenzunahme
-Erhöhte Sauerstofftransportkapazität (Zunahme Erythrozyten+Hämoglobin)
-Verringerte Blut Viskosität & ökonomische Druckarbeit des Herzens
(relative Abnahme Hämatokrit) => dünnflüssiges Blut
-Energie für erhöhtes Herzzeitvolumen
-Wasserreserve durch Plasmazunahme
-Zunahme Pufferkapazität
-Schnellere Blutumverteilung
-Verbesserte Gefäßversorgung
-Effektivere Ausschöpfung des O2 an den Erythrozyten
Anpassungen des Gefäßsystems an Belastung
- Verbesserte Kapillarisierung
- akute Anpassungen:
=> Öffnung von Ruhekapillaren
=> Verlängerung/Erweiterung vorhandener Kapillaren - langfristige Anpassungen:
=> Kapillarneubildung
- akute Anpassungen:
- Kollateralneubildung
- Verbesserte Blutumverteilung
- Gefäßerweiterung für größeres Durchflussvolumen
(Hagen-Poiseuille-Formel)
Anpassungen des Blutdrucks an Belastung
• akute Anpassungen
- Blutdruckanstieg (systolisch) => gesteigertes HMV, Gefäßengstellung, Kompressionsdruck aktiver Muskeln
• langfristige Anpassungen
- Blutdrucksenkung in Ruhe und Belastung
=> gut für Entlastung des Herzens (Verringerung unökonomischer Druckarbeit)
=> schnellere Umstellung auf Erholung (BD-Abfall auf Ruhewerte)
Anpassungen des Atmungssystems an Belastung
- Ökonomisierung der Atmung
◦ Steigerung des Atemzugvolumen
◦ Senkung der Atemfrequenz
◦ Reduzierung der Totraumventilation zugunsten der Frischluftventilation - Schnellere Normalisierung der Atmung nach Belastungen
- Ausbildung einer Leistungslunge
- Aktivitätshypertrophie der Atemmuskulatur (äußere Zwischenrippenmuskulatur, Zwerchfell)
- Steigerung des maximal möglichen Atemminutenvolumens
- Überwindung des ,,toten Punktes“ (vorübergehende Schwächung durch Sauerstoffmangel)
Aufbau und Erregungsleitungssystem des Herzens
• das Herz ist ein Hohlmuskel; Durch die Pumpleistung werden Körperzellen mit Nährstoffen und O2 versorgt und Stoffwechselprodukte entsorgt
• Aufgeteilt in zwei Hälften: rechte Herzkammer und linke Herzkammer getrennt durch das Septum (Herzscheidewand)
=> linke Herzkammer: Körperkreislauf; pumpt sauerstoffreiches Blut in den Körper
Linke Seite des Herzens größer: Aufgabe erfordert mehr Kraft
=> rechte Herzkammer: Lungenkreislauf; Blut wird in der Lunge mit Sauerstoff in der angereichert
• Herzkreislauf:
Linke Seite: das O2-reiche Blut aus der Lungenvene gelangt in den linken Vorhof
Durch das Schließen der Taschenklappen kann das Blut nicht mehr zurückfließen, wenn der Vorhof in der Systole kontrahiert
Das Blut wird dabei in die linke Hauptkammer gepumpt (befindet sich in Dyastole/Füllungsphase)
Das Blut wird durch Kontraktion in der Systole der Hauptkammer durch die Aorta in den Körper gepumpt
Segelklappen geschlossen und verhindert Rückfluss des Blutes
Rechte Seite: erhält das O2-arme Blut aus dem Körperkreislauf; gelangt über obere/untere Hohlvene in rechten Vorhof
Entsprechende Herzklappen verhindern Rückstrom des Blutes
Systole des rechten Vorhofs befördert Blut in rechte Hauptkammer
Von Hauptkammer aus gelangt das Blut über die Lungenaterie in die Lunge, wo es mit O2 angereichter wird
• Erregungsleitung des Herzens ( unabhängig vom Nervensystem)
Herztätigkeit kann nicht willentlich beeinflusst werden, läuft automatisch ab durch spezielle Muskelzellen im Herz
Autonome Erregungsbildung: im Sinusknoten (am Eingang der Hohlvenen) -> AV-Knoten (trennt Signal
für beide Seiten)-> His-Bündel-> Tawara-Schenkel-> Purkinje-Fasern
Kenngröße der Herzfunktion
Herzzeitvolumen {HFxSV}
-pro Zeiteinheit geförderte Blutmenge
-Begrenzungsfaktor der körperlichen
Leistungsfähigkeit
Herzfrequenz {HF}
-Anzahl der Herzschläge/Minute
-Faktoren: Alter, Temperatur, Belastung, Emotionen, Ernährung,
Tag-Nacht-Rhythmus, etc.
-maximale Herzfrequenz: 220-Lebensalter
abgängig von: Alter, Krankheit, Leistungsfähigkeit, etc.
Schlagvolumen {SV}
- Blutmenge, die bei Systole aus der Herzkammer kommt
- Faktoren: Größe, Alter, Geschlecht, Trainiertheitsgrad, etc.
- hängt mit Herzgröße zusammen
- Steigerung:
- Herzmuskelfaserlänge: abhängig von Herzkammerfüllung
- > Belastung (erhöhte Kammerfüllung). => Steigerung
- > Pressatmung (geringe Kammerfüllung) => Erniedrigung
- Aktivitätsgrad des Sympathikus
-> Belastung steigert über Aktivitätszunahme des Sympathikus die
Kontraktionskraft des Herzens => fördert Entleerung der
linken Herzkammer => erhöhtes HMV
- Herzmuskelfaserlänge: abhängig von Herzkammerfüllung
Herzminutenvolumen {HMV= HFxSV}
-Blutmenge, die pro Minute vom Herz in die Blutbahn befördert
wird
-in Ruhe: 5l
-Belastung: Untrainiert: 20l -> durch HF-Zunahme
Trainier: 40l -> durch SV-Zunahme
-Steigerung: kortikale Mitinnervation
1. Erhöhung der HF vor Beginn der Aktivität durch äußere Reize
-> noch keine Gefäßweitstellung, deswegen Erhöhung des
Blutdrucks
2. Nervale Rückmeldung der Muskulatur über Rückenmark
-> Steigerung der HF + Zunahme des SV
-> Gefäßweitstellung
-> Zunahme Atemfrequenz
Funktionen des Blutes
Transportfunktion Atemfunktion Nährfunktion Spühlfunktion Steuerungsfunktion Wärmetransportfunktion Pufferfunktion Abwehrfunktion
Zusammensetzung des Blutes
w
Atemmechanik und Pressatmung
Atmung funktioniert v.a. durch die Volumenveränderung der Lunge
Ausgangslage
- das Zwerchfell ist in entspanntem, ausgeatmetem Zustand am oberen Rand des
Bauchraums nach oben gewölbt
- Zwerchfell trennt den Bauchraum vom Brustraum
Inspiration / Einatmen
Bauchatmung
- beim Einatmen kontrahiert das Zwerchfell und senkt sich in den Bauchraum ab
=> das Lungen-/Brustraumvolumen wird vergrößert
- der entstehende intratharokale Unterdruck bewirkt das Einströmen der Luft
- überwiegt in Ruhe zu 70%
Brustatmung
- Brustkorberweiterung mithilfe der Zwischenrippenmuskulatur vergrößert Lunge in der Breite (transversal und sagittal)
- Rippen drehen sich um Längsachse nach außen
- noch mehr Luft kann in die Lunge strömen
- Belastung: Atemhilfsmuskulatur (Brust- und Bauchmuskeln) hilft beim Einatmen
=> Brust- und Bauchatmung treten nicht isoliert voneinander auf, sondern sind immer zusammen vorhanden, wobei eine Atmung immer überwiegt
Exspiration / Ausatmen
- Lunge gelangt durch Entspannen der Muskeln (Eigenelastizität) in den
Ausgangszustand
- Lungenvolumen verringert sich und überschüssige Luft strömt aus
- Belastung: Atemhilfsmuskulatur (v.a. Bauchmuskeln) hilft bei schnellerem Ausatmen
Pressatmung
- tritt vor allem bei hohem Krafteinsatz auf
- das bewusste Verschließen der oberen Atemwege erhöht den Druck in der Lunge stark, was dazu führt, dass höhere Kraftleistungen erzielt werden können
↯ Druckanstieg ist gefährlich bei vorgeschädigten /untrainierten Personen => Gefäßschädigungen, Herzrhythmusstörungen, Ohnmacht, etc.
Statische Ventilationsgrößen
Atemzugvolumen (AVZ)
= Luftvolumen, dass mit jedem Atemzug bei ruhiger Atmung befördert wird
Inspiratorisches Reservevolumen (IRV) = Luftvolumen, das nach normaler Einatmung durch maximale Inspiration noch eingeatmet werden kann
Exspiratorisches Reservevolumen (ERV) = Luftvolumen, das nach normaler Ausatmung durch maximale Exspiration noch ausgeatmet werden kann
Vitalkapazität (VK))
= Luftvolumen, das nach tiefster Einatmung (Steigerung) maximal ausgeatmet werden kann {AVZ+IRV+ERV}
Residualvolumen (RV)
= Luftvolumen, das auch bei tiefster Ausatmung noch in der Lunge zurückbleibt (Lungenstruktur aufrechthalten)
Totalkapazität (TK)
= Größtmöglicher Luftgehalt der Lunge nach maximaler Einatmung {AVZ+IRV+ERV+RV}
Dynamische Ventilationsgrößen
Atemfrequenz (AF), Atemminutenvolumen (AMV), Atemstoßtest, Atemgrenzwert (AGW), Atemäquivalent (AÄ)
Atemfrequenz (AF)
- Anzahl der Atemzüge pro Minute
- Ruhe: 12-16 Atemzüge /Minute
- Belastung: 40-50 Atemzüge /Minute
Atemminutenvolumen (AMV)
- AF x AZV => Luftvolumen, das pro Minute aufgenommen wird
- Erhöhung des AMV für Deckung des Sauerstoffbedarfs
- Ruhe: 6-8l/min
- Belastung: Untrainiert=100-120l/min. Trainiert= bis 250l/min.Atemstoßtest
- das Luftvolumen, dass nach maximaler Einatmung innerhalb der ersten Sekunde
ausgeatmet werden kann
- normal= 80% der VK
- Feststellung obstuktiver Ventilationsstörungen (Raucher)
Atemgrenzwert (AGW)
- bezeichnet man das Atemzeitvolumen, das ein Proband maximal willkürlich
erreichen kann (bei maximalem Atemzugvolumen und maximaler Atemfrequenz)
- Proband muss 10 Sekunden maximal hyperventilieren
- (AF x AZV) x 6 => auf 1 Minute hochgerechnet
- Normalwert= 110-160 l/min.
- Ausdauertrainiert= 400 l/min.
- AWG - AMV= Atemreserve
Atemäquivalent (AÄ)
- Fähigkeit der Lunge, Sauerstoff aufzunehmen
- Ökonomie der Atmung / Trainiertheitsgrad
- Ruhe: Verhältnis 28:1 (Für Aufnahme 1l O2 braucht man 28l Luft)
- Belastung: Untrainiert= 30-35 : 1 ( Anstieg Laktat)
Trainiert = 40-50 : 1 (max. Laktatproduktion)
Regulation der Atmung
Regulation der Atmung
automatische Beeinflussung
Atemzentrum:
steuert Atmung ohne willentliche Beeinflussung (v.a. im Schlaf) Atemmuskulatur mit Nervenzellen im verlängerten Rückenmark verbunden
willentliche Beeinflussung
Luft anhalten, sprechen, pfeifen
nervale Beeinflussung
Kortikale Mitinnervation
- allein bei der Vorstellung einer Bewegungshandlung wird die motorische Gehirnrinde (Kortex) erregt und führt zu einer Mitinnervation des Kreislaufsystems
- Herz- und Atemfrequenz steigen an (Vorstartzustand)
chemische Beeinflussung
Chemorezeptoren
- ,,Messfühler“: analysieren die Zusammensetzung des Blutes (Veränderungen des des O2 und CO2 Partialdrucks, pH-Wert)
- Aortis- und Karotiskörperchen
- CO2 Partialdruck : übersteigt der CO2-Partialdruck einen bestimmten Wert, so wird der Atemreiz immer stärker und es erfolgt ein Atemzug
Schwimmbad Black-out
„Schwimmbad-Black-out“ Proband hyperventiliert (schnelle und flache Atmung) vor dem Tauchgang, wodurch der pCO2 stark gesenkt wird, da CO2 verstärkt abgeatmet wird
Der Proband kann aber nicht mehr O2 aufnehmen als sonst
Das Atemzentrum wird deaktiviert, was zu einem verminderten Atemreiz führt
(=> Hoher pCO2 löst Atemreiz aus)
Während des Tauchens steigt der pCO2 langsam an, löst aber keinen Atemreiz aus, da er durch die Hyperventilation sehr niedrig ist
Jedoch sinkt der O2-Gehalt stark ab, wodurch es zu Sauerstoffmangel in Körper und Gehirn kommt
Das Atemzentrum wird nicht von dem pCO2 gewarnt, dass ein Atemzug notwendig wäre und der Proband wird unter Wasser bewusstlos / taucht zu
spät auf
=> akuter O2-Mangel im Gehirn führt zur Bewusstlosigkeit
U.u setzt der Atemreiz nachträglich nach der Bewusstlosigkeit ein, es droht ein Ertrinkungstod
