5.2.2. Cardiac Output#
Der Herzauswurf lässt sich durch drei grundlegende Kennzahlen beschreiben:
Die Herzfrequenz (Hf, bzw. Pulsfrequenz, Pf; Formelzeichen \(f\)) gibt die Anzahl der Kontraktionen pro Minute an. Der Normalwert beim Erwachsenen beträgt 60—100 / min und ist stark von der körperlichen Belastung bzw. Erregungszustand abhängig.
Das Schlagvolumen (Stroke Volume, SV) ist jenes Volumen, welches das Herz bei einer Kontraktion auswirft (Normalwert ca. 70—80 ml).
Daraus ergibt sich das Herzminutenvolumen (HMV) als Produkt von Herzfrequenz und Schlagvolumen:
\[ \rm HMV = Hf \times SV \]Der Normalwert beträgt ca. 5—8 L / min.
Bei Belastung kann das Herzminutenvolumen beträchtlich gesteigert werden.
Preload: Ohne Volumen keine Füllung und kein Auswurf#
Das Vorhandensein eines ausreichenden Volumens um die Gefäße zu füllen ist die Grundvoraussetzung um dieses Volumen zirkulieren zu lassen.
Voraussetzung für einen Herzauswurf ist freilich auch die vorherige Füllung des Herzens. Abgesehen von dieser banalen Feststellung hat aber auch das Ausmaß der Füllung großen Einfluss auf die …
Inotropie pumpt#
Die Inotropie ist die Kontraktionsfähigkeit der Herzmuskulatur, die myokardiale Kontraktilität. Neben der Funktionalität des Myokards im engeren Sinne wird sie auch wesentlich von der Füllung über den Frank-Starling-Mechanismus und damit über die Vorlast (Preload) beeinflusst.
Afterload: Gefäße sind flexibel#
Dabei muss beachtet werden, dass das erforderliche Volumen, anders als z. B. in einem Heizungskreislauf mit starren Rohren, keine Fixgröße ist, sondern durch die Elastizität und Kontraktilität der Gefäßmuskulatur (“Enger- und Weiterstellen”) maßgeblich beeinflusst wird. Durch Ihre Kontraktilität können sie einen Druck aufbauen, welcher auf das Herz wie ein Widerstand, gegen welches es pumpen muss, wirkt: Die Nachlast (Afterload). Diese Nachlast steht in Verbindung mit dem durch die Gefäße aufgebauten systemisch-vaskulären Widerstand (systemic vascular resistance, SVR). Die SVR wird in dynes s / cm⁵ angegeben. Dyn ist eine alte Einheit für Kraft, 1 dyn entspricht 0,00001 Newton.
Das Triumvirat des Schlagvolumens: Preload, Inotropie, Afterload#
Aus dem vorangegangen Gesagten ergeben sich nun drei wesentliche Faktoren, welche das Schlagvolumen bestimmen:
Vorlast (Preload) als Ausdruck der Füllung vor der Systole und mit dem Frank-Starling-Mechanismus im Hintergrund
Kontraktilität (Inotropie)
Nachlast (Afterload)
Frequenz#
Da das Herz im Kreislauf die Funktion einer Pulsationspumpe inne hat, ist die Frequenz ein entscheidender Faktor der den Auswurf im Zeitverlauf bestimmt. Vorteilhaft ist hierbei, dass eine Frequenzänderung sehr rasch einsetzen und das Herzzeitvolumen (HZV) an die aktuellen Erfordernisse anpassen kann. Dies ist jedoch nur in gewissen Grenzen möglich, da das Herz auch ausreichend Zeit benötigt um ausreichend vor einem Schlag gefüllt zu sein. Bei einer Herzfrequenzerhöhung verkürzt sich vor allem die Diastole und damit die Füllzeit.
Achtung
Somit ist die Herzfrequenz einerseits ein eigenständiger Faktor für das Herzzeitvolumen, nimmt aber auch durch den Einfluss auf die Füllung Einfluss auf das Schlagvolumen.