Herzmuskelzellen: Kontraktion und Ischämie

Kontraktion der Herzmuskelzellen

• Die intrazelluläre Ca2+ Konzentration ist für die Kontraktion verantwortlich.
• Das "Alles-oder-Nichts"-Gesetz besagt, dass jede Kontraktion gleich stark erfolgt, sofern sie erfolgt.

Eigenschaften von Herzmuskelzellen

• Während der absoluten Refraktärzeit sind keine Erregungen möglich, jedoch kann der Herzmuskel kontrahieren.
• Die Refraktärzeit schützt vor Tetanus.
• In der relativen Refraktärzeit ist eine stärkere Depolarisation notwendig, um eine Zelle zu erregen.

Elektrische Blockbilder

• Die Leitungsgeschwindigkeit im AV-Knoten ist variabel.
• Der Sinusknoten wird als primärer Schrittmacher bezeichnet.
• Fällt der Sinusknoten aus, generiert die Vorhofmuskulatur in der Regel einen Ersatzrhythmus.
• Der AV-Knoten wirkt elektrisch isolierend.

Ischämie und Herzinfarkt

• Läsionsströme können auftreten.
• Bei einem Herzinfarkt sterben Herzzellen ab.
• Eine Ischämie und ein Herzinfarkt sind nicht unbedingt im EKG erkennbar.

Intrakardiales EKG

• Die Betrachtung der Erregungsentstehung und der mechanischen Herzaktivität steht im Vordergrund.
• Multipolare Elektroden beinhalten mehrere Ringelektroden.
• Die CS-Ableitung dient der Analyse des linken Herzens.

AD-Wandler

• Die Verstärkung des Signals sollte dem Spannungsbereich des AD-Wandlers angepasst werden.
• Die Diskretisierung der Amplitude wird als Quantisierung bezeichnet.
• Die Abtastfrequenz bestimmt, wie oft das analoge Signal pro Sekunde erfasst wird.
• Der AD-Wandler wandelt das kontinuierliche Signal in ein zeit- und amplitudendiskretes Signal um.
• Bei der Zeitdiskretisierung sollte die höchste Frequenz im Signal mindestens das Doppelte der Abtastfrequenz sein.

Ideale Operationsverstärker

• Die Ausgangsspannung ist abhängig vom Vorzeichen der Differenz der Eingangsspannungen.
• Die unendlich hohe Verstärkung des idealen Operationsverstärkers führt zur Aussteuerung, sofern Signale anliegen und keine weiteren Bauteile vorhanden sind.

Elemente zur Erfassung eines bioelektrischen Signals

• Hochpassfilter
• Elektroden
• AD-Wandler
• Vorverstärker

Erfassung und Bewertung anhand des EKGs

• Erregungsleitungsstörungen können erfasst/bewertet werden.

Ablation

• Zur Therapie können hochfrequente Wechselfelder verwendet werden, um Herzmuskelzellen zu veröden.
• Durch Kryoablation können Zellen temporär ausgeschaltet werden.
• EPU dient der Feststellung von elektrischen Pathologien im Herzen.

Defibrillatoren

• Defibrillatoren dienen der gleichzeitigen elektrischen Erregung aller Herzzellen, um diese zu synchronisieren.
• Eine Defibrillation kann unter anderem auch über die Speiseröhre erfolgen.
• AED steht für automatisierter externer Defibrillator.

Antiarrhythmika Klasse II

• Antiarrhythmika der Klasse II führen zu einer verringerten Herzrate.
• Antiarrhythmika der Klasse II beeinflussen die Konzentration des cyclischen Adenosinmonophosphats.

Eigenschaften einer Sektorsonde der Echokardiographie

• Die Richtung des Schallfeldes kann bestimmt werden.
• Die Fokussierung ist dynamisch möglich.
• Die Signalerfassung erfolgt elektronisch.
• Die Intensität des Schallfelds kann elektronisch bestimmt werden.

Echokardiographie

• Die Echokardiographie ist ein Verfahren, um das Herz bildlich darzustellen.

Versorgung des Herzmuskels

• Das Herz ist für etwa 10% des gesamten Sauerstoffverbrauches des Körpers verantwortlich.

Mechanik des Herzens

• Die Arbeit des Herzens lässt sich in die Diastole und die Systole unterteilen.
• Beide Herzhälften sorgen für den Blutfluss in den Kreisläufen.
• Das Herz wirkt als zwei parallel geschaltete Pumpen.

Pulsausbreitung

• Eine Versteifung der Gefäße führt zu einer erhöhten Pulswellengeschwindigkeit.
• In distalen Gefäßen überlagern sich der retrograde und der antegrade Strompuls und können zur Auslöschung führen.

Gefäßdehnung

• Typischerweise ist der interne Druck größer als der externe Druck.
• Die Dehnbarkeit nimmt von großen Gefäßen Richtung Arteriolen ab.

Viskosität des Blutes

• Die Viskosität gibt an, wie zähflüssig das Blut ist.

Aufbau des Gefäßsystems

• Die Lungenstrombahn ist Teil des Niederdrucksystems.
• Der mittlere Druck im Hochdrucksystem beträgt typischerweise mehr als 60 mmHg.

Invasive Blutdruckmessung

• Luftblasen im Schlauchsystem führen zur Dämpfung des Signals.
• Der Nullabgleich ist wichtig, um die Absolutwerte richtig zu bestimmen.

Koronare Herzkrankheit

• Der Herzinfarkt kann eine akute Form der koronaren Herzkrankheit sein.
• Eine Therapieform der koronaren Herzkrankheit besteht aus einem Bypass, der Blut von der Aorta zum Koronarvenensinus führt.

Blutdruckerkrankungen

• Blutdruck und peripherer Widerstand sind proportional.
• Die Aktivierung von Kaliumkanälen kann den Blutdruck senken.
• Im Falle von Hypertonie ist die Entwässerung ein häufig verfolgter medikamentöser Ansatz.

Antiarrhythmika Klasse I

• Antiarrhythmika der Klasse 1 hemmen die Natrium-Kanäle.
• Antiarrhythmika der Klasse 1 können für eine verlangsamte Erregungsweiterleitung sorgen.

Mechanik des Herzens

• In Ruhe dauert die Diastole typischerweise etwa zweimal so lang wie die Systole.

Anatomie des Herzens

• Die Herzkranzarterien entspringen aus der Aorta.
• Im Herzen befinden sich vier verschiedene Klappen.

Implantierbare Herzschrittmacher

• Es können sowohl unipolare als auch bipolare Elektroden für einen Schrittmacher verwendet werden.
• Der Herzschrittmacher dient der Synchronisierung der elektrischen Herzerregung und kann die Funktion natürlicher Schrittmacherzentren einnehmen.

Belastungs-EKG

• Während der Signalerfassung wird körperliche Aktivität ausgeübt.
• Es werden typischerweise die Ableitungen nach Wilson aufgezeichnet.

Ruhemembranpotential bei Herzmuskelzellen

• Kalium-Ionen sind maßgeblich verantwortlich für die Höhe des Ruhemembranpotentials
• Die Höhe des Ruhemembranpotentials hat Einfluss auf die Kraftentwicklung.

Entstehung interstitieller Ödeme

• Eine Behinderung des venösen Abflusses kann Auslöser sein.
• Zu wenig Proteine im Blut können Auslöser sein.

Langzeit-EKGs

• Die Aufnahmedauer beträgt typischerweise mindestens einen Tag.
• Die Bewertung erfolgt nicht komplett manuell.

Diffusion

• Bei der Diffusion diffundieren Teilchen mit Konzentrationsgradienten.

Analyse des QT-Intervalls

• Die QTc-Dauer liefert Informationen im Hinblick auf das Auftreten lebensbedrohlicher Arrhythmien.
• Die Bewertung des QT-Intervalls erfolgt in der Regel zusammen mit der Herzrate, da das QT-Intervall invers proportional von der Herzrate beeinflusst wird.

Auflösung der Echokardiographie

• Mit der axialen Auflösung können Objekte parallel zur Ausbreitungsrichtung voneinander unterschieden werden.
• Mit der elevativen Ausrichtung können Objekte senkrecht zur Bildebene voneinander getrennt werden.

Schallfelder

• Schallwellen können mit Hilfe von Piezokristallen erfasst werden.
• Bei Nutzung kreisförmiger Wandler weitet sich die Strahlkeule im Fernfeld kontinuierlich auf.

Mechanismen und Einflüsse, die den Rücktransport des Blutes unterstützen

• Sog durch inspiratorischen Unterdruck
• Die Ventilwirkung der Venenklappen
• Muskelbetätigung der Beinaktivität

Arterieller Blutdruck

• Der diastolische Blutdruck ist ein wichtiger Parameter zur Beschreibung des arteriellen Blutdrucks.
• Der arterielle Druckpuls ist ein wichtiger Parameter zur Beschreibung des arteriellen Blutdrucks.
• Der systolische Blutdruck verringert um den Pulsdruck entspricht dem Mitteldruck.

Manschettenbludruckmessung

• Unterschreitet der Manschettendruck den diastolischen Blutdruck, dann ist der Blutfluss wieder uneingeschränkt möglich.
• Mit abnehmendem Druck in der Manschette fließt das Blut wieder durch die Arterien.

Arterieller Blutdruck

• Der diastolische Blutdruck ist ein wichtiger Parameter zur Beschreibung des arteriellen Blutdrucks.
• Der arterielle Druckpuls ist ein wichtiger Parameter zur Beschreibung des arteriellen Blutdrucks.
• Der systolische Blutdruck verringert um den Pulsdruck entspricht dem Mitteldruck.

Blockbilder

• Schenkelblöcke sind intraventrikuläre Störungen der Erregungsleitung.

Ruhe-EKG

• Die Standardableitungen nach Goldberger, Wilson, Nehb und Einthoven werden typischerweise aufgezeichnet.
• Durch die Aufzeichnung des EKGs können AV-Blöcke detektiert werden.
• Die Aufnahmedauer beträgt 10-20 Herzschläge.

Antiarrhythmika

• Antiarrhythmika sind Arzneistoffe zur Behandlung von Herzrhythmusstörungen.
• Es gibt verschiedene Arten von Antiarrhythmika, die sich in unterschiedliche Klassen unterteilen lassen.

Eigenschaften einer Sektorsonde der Echokardiographie

• In der Sonde sind über 100 Kristalle verbaut.
• Die Richtung des Schallfeldes kann bestimmt werden.
• Die Signalerfassung erfolgt elektronisch.
• Die Fokussierung ist dynamisch möglich.

Mechanik des Herzens

• Die Arbeit des Herzens lässt sich in die Diastole und die Systole unterteilen.
• Beide Herzhälften sorgen für den Blutfluss in den Kreisläufen.
• Das Herz wirkt als zwei parallel geschaltete Pumpen

Erregungsleitung entlang von Zellen

• Die saltatorische Leitung ermöglicht eine schnellere Ausbreitung als die kontinuierliche Leitung.

Elektrische Herzerregung/Reentry-Erregung

• Reentry-Erregungen können zu Kammerflimmern führen.

Monitoring-EKG

• Die Dauer des EKG-Monitorings ist vom Zustand des Patienten abhängig.
• Die Bewertung des Signals wird automatisch durchgeführt.

Messgrundlage von Instrumentationsverstärkern

• Lokale Störungen an einer Elektrode werden unterdrückt.
• Externe und intrinsische Störungen können sich über den gesamten Körper ausbreiten.
• Mit den Elektroden werden Oberflächenpotentiale erfasst
• Die Eingänge von Instrumentationsverstärkern sind hochomig.

ST-T-Bewertung

• Eine ST-T-Bewertung wird häufig verwendet, um eine Ischämie oder einen Herzinfarkt festzustellen
• Die ST-Strecke beginnt im EKG mit dem J-Point -> Hebung

Regulation der Pumpleistung des Herzens

• Die Nachlast ist der Druck in der Aorta.

Reflektionsfaktor

• Ein Refelektionsfaktor von 1 entspricht einer Totalreflektion Die Reflektion werden zurückgeworfene Schallwellen bezeichnet

Windkesseleffekt

• Durch diesen Effekt wird der vorliegende Druck in den Gefäßen geglättet und in eine kontinuierliche Strömung überführt.
• Die Complience beschreibt die Dehnbarkeit der Gefäße.

Blutdruck

• Typischerweise wird der Brachiale Blutdruck gemessen, da dieser leicht zugänglich und herznah ist.
• Hypertonie bezeichnet zu hohen Blutdruck

AD -Wandlung

• Clipping
• Übersteuerung
• Die Abtastfrequenz ist zu klein
• AD Wandler

Membranpotential von Herzmuskelzellen

• Die Steigerung der Permeabilität von Natriumkanälen ist für die schnelle Depolarisation verantwortlich.
• Das Membranpotential ist die Potentialdifferenz, die sich entlang einer Zelle ausbilden kann.

Elektrische Herzerregung

• Die Ventilebene sorgt für eine weitgehende elektrische Trennung von Vorhöfen und Kammern.
• Die retrograde Leitung kann dafür sorgen, dass die Vorhöfe aus den Ventrikeln heraus erregt werden.

EKG und dessen Grundlage

• Die QT-Zeit umfasst den kompletten Zeitraum, in dem Zellen des Ventrikels elektrisch erregt sind.
• Die QT-Zeit hängt invers mit der Herzrate zusammen.

CW-Doppler

• Mit CW-Dopplern können Frequenzverschiebungen zwischen emittierter und reflektierter Welle analysiert werden.
• CW steht für continuous wave, da eine kontinuierliche Welle verwendet wird.

Ödeme

• Störungen des Lymphsystems können Ödeme verursachen.
• Ödeme sind Flüssigkeitsansammlungen im Gewebe.

Kontinuierliche nicht-invasive Blutdruckbestimmung

• Die Volumenkompensationsmethode basiert auf der Abflachung einer oberflächennahen Arterie.

Blutdruckregulation im Körper

• Steht eine Person auf (nach liegender Position), steigt die Herzrate
• Steht eine Person auf (nach liegender Position), erhöht sich der periphere Gefäßwiderstand
• Beim Einatmen kommt es zunächst zu einem Abfall des arteriellen Blutdrucks Die schnellste Möglichkeit, den Blutdruck zu regulieren, ist per sympathisch vermittelter Anpassung der Herzfrequenz

Impedanzkardiographie

• Durch die Messung der Stoffverteilungen im Thorax bei Blutauswurf wird die Stärke der Muskelaktivität des Herzens ermittelt.
• Zur Signalerfassung wird ein hochfrequenter Wechselstrom appliziert und anschließend die resultierende Spannung gemessen.

Laminare und turbulente Strömungen im Blutkreislauf

• Anhand der Reynoldszahl kann abgeschätzt werden, ob eine laminare oder eine turbulente Strömung vorliegt.
• Steigt die Zähigkeit des Blutes, nimmt die Wahrscheinlichkeit für Turbolenzen ab.

Onkotischer Druck des Blutplasmas

• Er ist proportional zur Plasmaproteinkonzentration
• Er ist verantwortlich für die Resorption

Photoplethysmographie

• Das Photoplethysmogramm besteht aus zwei Teilen. Dabei ist typischerweise der pulsatile Anteil von Interesse. Bei Signalerfassung führt eine maximale Blutfüllung zu maximale Amplitude

Durchblutung

• Der mittlere Druck fällt im Bereich der Endarterien und Arteriolen ab
• Die Strömungsgeschwindigkeit ist antiproportional zur Gefäßgesamtquerschnittsflache

Polarisierbare Elektroden

• Es findet kein Ladungsübertritt statt.

Ösophagus-EKG

• Eine bipolare Elektrode kann die Herzaktivität im Ösophagus erfassen.

Annahmen des Gesetzes von Hagen-Poiseuille

• Die Dichte des Blutes bleibt konstant
• Das Blut fließt laminar durch die Gefäße
• Es wird angenommen, dass die Gefäße starre Rohre sind

Phonokardiographie

• Der zweite Herzton ergibt sich durch den Schluss der Aorten- und Pulmonalklappe.

Funktion der Nieren

• Die Clearance eines Stoffes entspricht der Stoffmenge dieses Stoffes, dir pro Zeiteinheit aus dem Blut entfernt werden kann (gemessen z.B. in ml/min).
• Fraktionelle Ausscheidungen größer als eins benötigen entweder Sekretion oder sehr starke Filtration

Ersatzrhyhtmus einer Bradykardie

• Der Ersatzrythmus entsteht am VorhofAV-Übergang

Membranpotential von Herzmuskelzellen

• Gemäß Goldman-Hodgkin-Katz-Gleichung führt eine isolierte Erhöhung der Natriumpermeabilität zu einer Verringerung des Ruhemembranpotentials
• Werden Natriumionen nicht beachtet, vereinfacht sich die Goldman-Hodgkin-Katz-Gleichung zur Nernst-gleichung

PW-Doppler

• PW steht für pulse wave, da dieser Doppler pulsierende Wellen sendet und empfängt
• Die Tiefeninformation wird über die Laufzeit gewonnen.

Histogramme der instantanen Herzrate

• Tachogramm und HIstogramm der instantanen Hezrate können „ineinander umgerechnet werden“(d.h. beinhalten die gleichen Informationen)
• Das Historgamm der instanten Herzraten erfährt bei Vohhofflimmern tpischerweise eine Rechtsverschiebung gegenüber dem Normalrythmus

Schrittmacher-Zellen im Herzen

• Unter physiologischen Bedingungen erzeugt der Sinusknoten mehr als 3000 Herzregerung pro Stunde.
• Anders als bei den Herzmuskelzellen sind die Kaliumkanäle bei Schrittmachrzellen in Ruhe geöffnet.

Koronare Herzkrankeit

• Stents und Bypässe können gleichermaßen die Blutvesorgung des Herzens verbessern

QRS-Klassifikation

• Die Breite des QRS-Komplexes eignet sich zur Unterscheidung supraventrikulärer und ventrikulärer Schläge sehr gut.
• Supraventrikuläre Extrasystolen unterscheiden sich in ihrer Form in der Regel nicht von Normalschlägen.

Detektion Vorhofflimmern

• Vorfofflimmern erzeugt eine instabile Grundlinie im EKG.
• Vorhofflimmern erzeugt in der Regel eine Erhöhung der Herzrate was bei der Dedektion helfen kann.

Strömung in einem arteriellen Gefäss

• Eine stationäre Strömung impliziert, dass keine Änderungen der Blutfussgeschwindigkeit über die Zeit vorhanden sind.
• Die Volumenstrom lässt durch Integration des Geschwindigkietsprofils des Blutes über die Zeit bestimmen.

Herzdipol

Der elektrische Dipol Herzen hängt von der betrachteten EKG Ableitung ab.

• Der elektrische Dipol des Herzens zwingt von elektrisch erregten zu underregten Bereichen des Herzens.

Gefäßdehnung

• Typischerweise ist der inter Druck größer als der externe Druck
• Die Dehnbarkeit nimmmt von großen Gefäßen Rictung Arteriolwn ab

Reentry-Erregungen

• Reentry-Erregungen können zu Kammerflimmern führen

Manschettenblutdruckmessung

• Unterschreitet der Manschettendruck den diastolischen Blutdruck dann ist der Bluttsluss wieder uneingesschränktmöglich.
• Mit abnehmendem Druck in der Manschette fließt das Blut wieder durhc die arterien.