HERZZYKLUS: PHASEN UND IHRE EIGENSCHAFTEN - BIOLOGIE - 2024

Der Herzzyklus umfasst eine sich wiederholende Folge von Ereignissen der Kontraktion, Entspannung und Füllung der Ventrikel, die während des Herzschlags auftreten. Diese Phasen sind normalerweise in der systolischen und diastolischen Funktion verallgemeinert. Der erste bezieht sich auf die Kontraktion des Herzens und der zweite auf die Entspannung des Organs.

Der Zyklus kann mit verschiedenen Methoden untersucht werden. Wenn ein Elektrokardiogramm verwendet wird, können wir verschiedene Arten von Wellen unterscheiden, nämlich: P-Wellen, QRS-Komplex, T-Wellen und schließlich U-Wellen, wobei jede einem genauen Ereignis des elektrischen Zyklus des Herzens entspricht, das mit Depolarisationsphänomenen verbunden ist und Repolarisation.

Quelle: DanielChangMD überarbeitete die Originalarbeit von DestinyQx

Die klassische grafische Darstellung des Herzzyklus wird als Wiggers-Diagramm bezeichnet.

Die Funktion des Herzzyklus besteht darin, die Verteilung des Blutes in allen Geweben zu erreichen. Damit diese Körperflüssigkeit eine effektive Zirkulation durch das Gefäßsystem des Körpers erreicht, muss eine Pumpe vorhanden sein, die genügend Druck für ihre Bewegung ausübt: das Herz.

Aus medizinischer Sicht ist die Untersuchung des Herzzyklus nützlich für die Diagnose einer Reihe von Herzerkrankungen.

Historische Perspektive

Studien zum Herzzyklus und zur Funktion des Herzens stammen aus dem frühen 18. Jahrhundert, als der Forscher Harvey erstmals die Bewegungen des Herzens beschrieb. Später, im 20. Jahrhundert, stellte Wiggers diese Bewegungen grafisch dar (dazu später mehr).

Dank des Beitrags dieser Wissenschaftler wurde der Herzzyklus als der Zeitraum definiert, in dem die Phänomene von Systolen und Diastolen auftreten. Im ersten Fall erfolgt die Kontraktion und Ejektion des Ventrikels und im zweiten Fall die Entspannung und Füllung.

Nachfolgende Forschungen unter Verwendung isolierter Muskeln als experimentelles Modell haben das traditionelle Konzept des Herzzyklus, das ursprünglich von Wiggers vorgeschlagen wurde, verändert.

Die Änderung wurde nicht in Bezug auf die wesentlichen Schritte des Zyklus vorgenommen, sondern in Bezug auf die beiden genannten Phänomene - Systolen und Diastolen -, die sich kontinuierlich entwickeln.

Aus den oben genannten Gründen schlägt Brutsaert eine Reihe von Modifikationen vor, die eher dem experimentellen Modell entsprechen, einschließlich Relaxationsphänomenen.

Herzanatomie

Um den Herzzyklus besser zu verstehen, müssen bestimmte anatomische Aspekte des Herzens bekannt sein. Dieses Pumporgan ist im Tierreich vorhanden, unterscheidet sich jedoch stark je nach Abstammungslinie. In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf die Beschreibung des typischen Herzmodells eines Säugetiers.

Das bei Säugetieren vorhandene Herz zeichnet sich hauptsächlich durch seine Wirksamkeit aus. Beim Menschen befindet es sich in der Brusthöhle. Die Wände dieses Organs werden Endokard, Myokard und Epikard genannt.

Es besteht aus vier Kammern, von denen zwei Vorhöfe und die restlichen zwei Ventrikel sind. Diese Trennung stellt sicher, dass sich sauerstoffhaltiges und sauerstoffarmes Blut nicht vermischen.

Dank der vorhandenen Klappen kann das Blut im Herzen zirkulieren. Das linke Atrium öffnet sich zum Ventrikel durch die Mitralklappe, die bikuspid ist, während die Öffnung des rechten Atriums zum Ventrikel durch die Trikuspidalklappe erfolgt. Schließlich haben wir zwischen dem linken Ventrikel und der Aorta die Aortenklappe.

Eigenschaften des Herzmuskels

Die Natur des Herzmuskels ist der des Skelettmuskels ziemlich ähnlich. Es ist unter Anwendung einer Vielzahl von Reizen erregbar, nämlich: thermisch, chemisch, mechanisch oder elektrisch. Diese physischen Veränderungen führen zu einer Kontraktion und einer Freisetzung von Energie.

Einer der herausragendsten Aspekte des Herzens ist seine Fähigkeit, einen automatischen Rhythmus in geordneter, sich wiederholender, konstanter Weise und ohne die Hilfe einer externen Einheit zu erzeugen. Wenn wir das Herz einer Amphibie nehmen und in eine physiologische Lösung (Ringer-Lösung) legen, schlägt sie tatsächlich noch eine Weile weiter.

Dank dieser Eigenschaften kann das Herz in einer sequentiellen Wiederholung von Ereignissen funktionieren, die zusammen als Herzzyklus bezeichnet werden und die wir im Folgenden ausführlich beschreiben werden.

Was ist der Herzzyklus?

Das Herz arbeitet nach einem Grundmuster aus drei Phänomenen: Kontraktion, Entspannung und Füllung. Diese drei Ereignisse treten während des gesamten Lebens der Tiere unaufhörlich auf.

Die ventrikuläre Ejektion wird als systolische Funktion bezeichnet und die diastolische Funktion bezieht sich auf die Blutfüllung. Dieser gesamte Prozess wird vom Sinus- oder Sinusknoten koordiniert.

Der Zyklus kann unter Verwendung verschiedener Methoden untersucht und unter verschiedenen Gesichtspunkten verstanden werden: wie Elektrokardiographie, die sich auf die Abfolge elektrischer Signale bezieht; anatomofunktionell oder echokardiographisch; und die Hämodynamik, die durch Druckmessung untersucht wird.

Anatomisches und funktionelles Sehen

In jedem Herzschlag können fünf Ereignisse angegeben werden: isovolumische ventrikuläre Kontraktion und Ejektion entsprechend Systolen - allgemein bekannt als Systolen oder Kontraktion des Herzens; gefolgt von isovolumischer ventrikulärer Entspannung, passiver atrialer Füllung und aktiver ventrikulärer Füllung (atriale Systole), die zusammen als Diastolen oder Muskelentspannung und Blutfüllung bekannt sind.

Beim Ultraschallansatz werden Echos verwendet, die den Durchgang von Blut durch die Klappen durch die Herzkammern beschreiben. Die Hämodynamik besteht ihrerseits darin, einen Katheter in das Herz einzuführen und die Drücke während jeder Phase des Zyklus zu messen.

Aktive ventrikuläre Füllung

Der Zyklus beginnt mit der Kontraktion der Vorhöfe aufgrund eines Aktionspotentials. Dank der Öffnung der Klappen, die beide Räume verbinden, wird das Blut sofort in die Ventrikel ausgestoßen (siehe Anatomie des Herzens). Wenn die Füllung abgeschlossen ist, ist das gesamte Blut in den Ventrikeln enthalten.

Ventrikuläre Kontraktion

Sobald sich die Ventrikel gefüllt haben, beginnt die Kontraktionsphase. Während dieses Vorgangs wurden die beim Befüllen geöffneten Ventile geschlossen, um die Rückführung von Blut zu verhindern.

Auswurf

Mit dem Druckanstieg in den Ventrikeln öffnen sich die Klappen, so dass Blut in die Gefäße gelangen und ihren Weg fortsetzen kann. In diesem Stadium wird eine signifikante Abnahme des ventrikulären Drucks festgestellt.

Ventrikuläres Verhältnis

Im vorherigen Stadium haben wir das Phänomen der Systole abgeschlossen und mit der Einleitung der ventrikulären Relaxation weichen wir der Diastole. Wie der Name schon sagt, geschieht in dieser Phase die Entspannung des Ventrikels, wodurch der Druck in der Umgebung verringert wird.

Passive Ohrfüllung

In den oben beschriebenen Stadien haben wir einen Druckgradienten erzeugt, der den passiven Eintritt von Blut begünstigt. Dieser Gradient begünstigt den Durchgang von Blut von den Vorhöfen zu den Ventrikeln und erzeugt Druck in den entsprechenden Klappen.

Wenn dieser Füllvorgang abgeschlossen ist, kann eine neue Systole beginnen, wodurch die fünf Phasen, die in einem Herzschlag auftreten, beendet werden.

Elektrokardiographisches Sehen

Ein Elektrokardiogramm ist eine Aufzeichnung der lokalen Ströme, die an der Übertragung von Aktionspotentialen beteiligt sind. In der durch das Elektrokardiogramm erzeugten Aufzeichnung können die verschiedenen Stadien des Herzzyklus klar unterschieden werden.

Die Wellen, die in einem Elektrokardiogramm erfasst werden, wurden willkürlich bezeichnet, nämlich: P-Wellen, QRS-Komplex, T-Wellen und schließlich U-Wellen. Jede entspricht einem elektrischen Ereignis im Zyklus.

Die P-Welle

Diese Wellen stellen die Depolarisation der arteriellen Muskeln dar, die sich radial vom Sinusknoten zum atrioventrikulären Knoten (AV) ausbreiten. Die durchschnittliche Dauer beträgt ungefähr 0,11 Sekunden und die Amplitude beträgt ungefähr 2,5 mm.

Das PR-Intervall

Die Verzögerung bei der Übertragung des Impulses vom AV-Knoten wird im Elektrokardiogramm als ein Segment aufgezeichnet, das etwa 0,2 Sekunden dauert. Dieses Ereignis tritt zwischen dem Beginn der P-Welle und dem Beginn des QRS-Komplexes auf.

Der QRS-Komplex

Dieses Intervall wird vom Beginn der Q-Wellen bis zur S-Welle gemessen. Die Stufe repräsentiert ein Depolarisationsereignis, das sich ausdehnt. Der normale Bereich für diese Stufe liegt zwischen 0,06 Sekunden und 0,1 Sekunden.

Jede Welle im Komplex zeichnet sich durch eine bestimmte Länge aus. Die Q-Welle tritt aufgrund der Depolarisation des Septums auf und dauert etwa 0,03 Sekunden. Die R-Welle hat eine Höhe von 4 bis 22 mm und eine Dauer von 0,07 Sekunden. Schließlich ist die S-Welle etwa 6 mm tief.

Das ST-Intervall

Dieses Intervall entspricht der Dauer eines Depolarisations- und Repolarisationszustands. Die meisten Elektrokardiogramme zeigen jedoch kein echtes ST-Segment.

Die T-Welle

Dieses Stadium repräsentiert die Repolarisationswelle des Ventrikels. Es misst ungefähr 0,5 mm.

Eine der Eigenschaften von T-Wellen ist, dass sie durch eine Reihe physiologischer Faktoren beeinflusst werden können, wie z. B. das Trinken von kaltem Wasser vor der Untersuchung, Rauchen, Medikamente usw. Emotionale Faktoren können auch die T-Welle verändern.

U Welle

Es repräsentiert die Periode der größten Erregbarkeit der Ventrikel. Die Interpretation wird jedoch kompliziert, da die Welle in den meisten Elektrokardiogrammen schwer zu visualisieren und zu analysieren ist.

Grafische Darstellungen des Zyklus

Es gibt verschiedene grafische Möglichkeiten, um die verschiedenen Stadien des Herzzyklus darzustellen. Diese Diagramme werden verwendet, um die Änderungen, die während des Zyklus auftreten, in Bezug auf verschiedene Variablen während eines Schlags zu beschreiben.

Das klassische Diagramm heißt Wiggers-Diagramm. Diese Zahlen repräsentieren die Druckänderungen in den Farbkammern und der Aorta sowie die Volumenschwankungen im linken Ventrikel während des Zyklus, die Geräusche und die Aufzeichnung jeder der Elektrokardiogrammwellen.

Die Phasen werden abhängig von den Kontraktions- und Relaxationsereignissen des linken Ventrikels benannt. Aus Symmetriegründen gilt das, was für den linken Teil gilt, auch für den rechten.

Dauer der Zyklusphasen

Zwei Wochen nach der Empfängnis beginnt das neu gebildete Herz rhythmisch und kontrolliert zu schlagen. Diese Herzbewegung wird den Einzelnen bis zum Moment des Todes begleiten.

Wenn wir annehmen, dass eine durchschnittliche Herzfrequenz in der Größenordnung von 70 Schlägen pro Minute liegt, hat diese Diastole eine Dauer von 0,5 Sekunden und eine Systole von 0,3 Sekunden.

Herzzyklusfunktion

Blut wird als Körperflüssigkeit angesehen, die für den Transport verschiedener Substanzen bei Wirbeltieren verantwortlich ist. In diesem geschlossenen Transportsystem werden Nährstoffe, Gase, Hormone und Antikörper dank des organisierten Pumpens von Blut zu allen Körperstrukturen mobilisiert.

Die Effizienz dieses Transportsystems ist für die Aufrechterhaltung eines homöostatischen Mechanismus im Körper verantwortlich.

Klinische Untersuchung der Herzfunktion

Der einfachste Ansatz, den ein medizinisches Fachpersonal zur Beurteilung der Herzfunktion verwenden kann, besteht darin, den Klang des Herzens durch die Brustwand zu hören. Dieser Test wird als Auskultation bezeichnet. Diese Herzuntersuchung wird seit jeher angewendet.

Das Instrument für diesen Test ist ein Stethoskop, das auf der Brust oder dem Rücken platziert wird. Mit diesem Instrument können zwei Geräusche unterschieden werden: einer entspricht dem Schließen der AV-Ventile und der nächste dem Schließen der halbmondförmigen Ventile.

Abnormale Geräusche können identifiziert und mit Pathologien wie Murmeln oder abnormalen Ventilbewegungen in Verbindung gebracht werden. Dies geschieht aufgrund des Druckflusses von Blut, der versucht, durch ein geschlossenes oder sehr enges Ventil einzutreten.

Medizinische Anwendbarkeit des Elektrokardiogramms

Im Falle eines medizinischen Zustands (wie Arrhythmien) kann dieser in diesem Test festgestellt werden. Wenn der QRS-Komplex beispielsweise eine abnormale Dauer aufweist (weniger als 0,06 Sekunden oder mehr als 0,1), kann dies auf ein Herzproblem hinweisen.

Ein atrioventrikulärer Block, Tachykardie (wenn die Herzfrequenz zwischen 150 und 200 Schlägen pro Minute liegt), Bradykardie (wenn die Schläge pro Minute geringer als erwartet sind), Kammerflimmern (eine Störung, die die Kontraktionen des Herzens und normale P-Wellen werden unter anderem durch kleine Wellen ersetzt.

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