Hämodynamik

Oxygenation ist das Ziel der Hämodynamik

Es ist wichtig sich vor Augen zu halten, dass der Kreislauf an sich keinen Selbstzweck darstellt, sondern für den Körper zur Erfüllung seiner Aufgaben wichtig ist. Vorrangig wir dabei die Deckung des Sauerstoffbedarfs des Körpers (bzw. der Gewebe) betrachtet. Die Hämodynamik beschreibt dabei als Konzept die Funktionalität des Kreislaufs.

Der Zweck des Kreislaufs ist also primär die zelluläre Oxygenierung. Für eine optimale Sauerstoffversorgung auf zellulärer Ebene müssen die Makro- und Mikrozirkulation sowie der pulmonale Gasaustausch sowie das Gewebemilieu ausgeglichen sein. Der Kreislauf übernimmt mit dem Blut als Transportmedium den Transport von Sauerstoff von den Lungenkapillaren in das Gewebe der Endorgane.

Siehe auch

• Sauerstoffangebot DO₂ (\(\rm{DO}_2 \approx {\color{red}\rm{CO}} \times {\color{purple}\rm{Hb} \times 1,34 \color{black}\times \color{blue}\rm{SaO}_2}\))

Cardiac Output

Was Sie schon immer über den Herzauswurf wissen wollten …

Der Herzauswurf lässt sich durch drei grundlegende Kennzahlen beschreiben:

1. 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.

2. Das Schlagvolumen (Stroke Volume, SV) ist jenes Volumen, welches das Herz bei einer Kontraktion auswirft (Normalwert ca. 70—80 ml).

3. 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.

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.

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.

Arterieller Blutdruck

Arterieller Blutdruck

• systolischer : Maximaldruck in der Arterie am Höhepunkt der Kammerkontraktion (Systole)

• diastolischer: Druck in der Arterie während der Füllungsphase (Diastole)

Durch den Herzauswurf und dem Gefäßtonus entsteht ein Druck im arteriellen Gefäßsystem, der arterielle Blutdruck (ABP). Der arterielle Blutdruck lässt sich mittels nichtinvasiver Blutdruckmessung oder invasiver Blutdruckmessung messen.

Bemerkung

Der arterielle Blutdruck ist abhängig vom Herzauswurf und dem Gefäßtonus (arterieller Widerstand).

Da das Herz rhythmisch kontrahiert, schwankt der Blutdruck im Zeitverlauf abhängig von der Phase der Herzaktion. In der Auswurfphase (Systole) erreicht der Druck sein Maximum (systolischer Blutdruck), in der Entspannungs- und Füllungsphase (Diastole) sein Minimum (Diastolischer Blutdruck). Der systolische Blutdruck ist somit der Spitzendruck, der diastolische Blutdruck der Minimaldruck. Aufgrund der Elastizität der Blutgefäße und dem Gefäßtonus sackt der Minimaldruck nicht auf Null ab.

Der Blutdruck wird in Millimeter Quecksilbersäule [1] (mm Hg) gemessen und wird nach dem Schema systolischer Wert / diastolischer Wert angegeben, also z. B. 120 / 80 mm Hg.

Bemerkung

• Systolischer Blutdruck: oberer, höherer Wert; beurteilt die Kontraktionskraft des Herzens, entspricht der Pulswelle, wird immer als erster Wert angegeben.

• Diabolischer Blutdruck: niedrigerer Wert; beurteilt den Druck während der Diastole des Herzens; spiegelt die Elastizität der Aorta wider, wird immer als letzter Wert angegeben.

Ein erniedrigter Blutdruck wird als Hypotonie, ein erhöhter als Hypertonie bezeichnet. Die Blutdruck-Normalwerte sind alters- und belastungsabhängig.

Tab. 25 Blutdruckwerte in Erwachsenen [American College of Cardiology; American Heart Association]

Systolisch [mm Hg]	und/oder	Diastolisch [mm Hg]	Interpretation
< 120	und	< 80	Normal
120-129	und	< 80	Erhöht
130-139	oder	80-89	Hypertension Stadium 1
≥ 140	oder	≥ 90	Hypertension Stadium 2

Die Einteilung der Blutdruck-Werte erfolgt nach folgendem Schema.

• Hypotonie: < 100-105 mmHg systolisch

• normaler Blutdruck: < 145/< 90 mmHg

• Grenzwertig: 145-165/90-95 mmHg

• Hypertonie: >165/>95 mmHg (Arterielle Hypertonie)

Druck ≠ Fluss — Aber ohne Druck fließt nichts

Die treibende Kraft für einen Fluss ist ein Druckunterschied (Gradient). Der Druck an sich garantiert jedoch noch keinen Fluss, so kann die Passage z. B. durch Vasokonstriktion, Embolie o. ä. versperrt und die kapilläre Perfusion beeinträchtigt sein.

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.

Indizes erlauben die Vergleichbarkeit

Absolutwerte von Messwerten wie z. B. dem Cardiac Output sind individuell und zwischen verschiedenen Patienten nicht sinnvoll vergleichbar. Deswegen werden viele Messwerte gegen Maße die die Physiognomie einer Person widerspiegeln normalisiert und Indizes gebildet. Häufig wird als Bezugswert die Körperoberfläche herangezogen, z. B.:

Absolutwert		Einheit	Indizierter Wert		Einheit
Cardiac Output	CO	L/min	Cardiac Index	CI	L/min/m² KÖF
Stroke Volume	SV	ml / b (b steht für “beat”)	Stroke Volume Index	SVI	ml / b / m² KÖF
system. vask. Widerstand	SVR	dyne · s / cm⁵	system. vask. Widerstands-Index	SVRI	dyne · s / cm⁵ / m²

Welche hämodynamischen Fragen stellen sich mir?

Betrachtet man die therapeutischen Optionen so stellen sich in der klinischen Routine folgende Fragen:

• Beatmung und pulmonaler Gasaustausch: Sauerstoffsättigung? Be-/Atmungsoptimierung?

• Sauerstoffträger: Hb? Gabe von Erythrozytenkonzentraten?

• Cardiac Output

  • Frequenz: Zu schnell? Zu langsam? Zu arrhythmisch?

    • Antiarrhytmische/bradycardisierende Therapie?

  • Preload: Füllungszustand? Wo befinde ich mich auf der Frank-Starling-Kurve?

    • Flüssigkeitsgabe? Oder Diuretika?

    • Vasopressoren?

  • Afterload: Zu hoch? Zu niedrig?

    • Vasopressoren?

    • Antihypertensiva?

  • Inotropie: Wie pumpt das Herz? Rechts? Links?

    • Inotropika? Dobutrex? Ca-Sensitizer? …

  • Kann ich den O₂-Bedarf senken?

In Summe also sehr viele Fragezeichen …

Ja. Aber nicht direkt …

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[1]

Millimeter Quecksilbersäule ist eine alte, traditionelle Druckeinheit. 1 mm Hg entspricht dem hydrostatischen Druck von 1 mm Quecksilber in einer Säule, also 133,322 Pascal.