Das Herz ist ein etwa fausgroßer Muskel und wiegt
300g
Das Blutvolumen eines durchschnittlichen Erwachsenen beträgt
4-6 Liter
Das Herzzeitvolumen (HZV= das Produkt von Herzfrequenz und
Schlagvolumen) beträgt in Ruhe ca….
Beschreibe so genau wie du kannst die Lage des Herzens
Wie war das mit Venen und Arterien und roten und blauen Blut nochmal??
Das Herz ist mit einem festen Gewebe umgeben, wie heißt das?
Perikard (Herzbeutel)
Wozu dient das Perikard?
um die räumliche Lage zu gewährleisten
• bietet Schutz und interagiert mit Herzmuskelkontraktion.
Das Herz ist unterteilt in 4 Hohlräume:
zwei kleinere superior gelegene Atria (sing., Atrium) und zwei größere inferior gelegene Ventrikel.
Die vier Herzkammern:
rechtes Atrium,
rechter Ventrikel,
linkes Atrium,
linker Ventrikel.
Blutflussrichtung determiniert durch 4 Klappen:
rechte Atrioventrikularklappe (Tricuspid),
Pulmonalklappe,
Linke Atrioventrikularklappe (Bicuspid oder Mitral)
Aortenklappe
Wie funktioniert die Herzkontraktion?
Die Herzkontraktion, auch als Herzschlag bekannt, ist ein komplexer Vorgang, der den Herzzyklus steuert. Das Herz besteht aus vier Kammern: den beiden Vorhöfen (linker und rechter Vorhof) und den beiden Ventrikeln (linker und rechter Ventrikel). Die Kontraktion und Entspannung des Herzmuskels ermöglichen es dem Herz, Blut effizient durch den Körper zu pumpen.
Der Herzschlag wird durch elektrische Signale gesteuert, die im Sinusknoten, einem kleinen Bereich im rechten Vorhof des Herzens, erzeugt werden. Der Sinusknoten ist der natürliche Schrittmacher des Herzens. Von dort breitet sich die elektrische Aktivität durch spezialisierte Leitungsbahnen, die als Erregungsleitungssystem bekannt sind, über die Vorhöfe aus. Dies führt zur Kontraktion der Vorhöfe und zum Bluteintritt in die Ventrikel.
Der elektrische Impuls erreicht dann den AV-Knoten (Atrioventrikularknoten), der sich zwischen den Vorhöfen und den Ventrikeln befindet. Der AV-Knoten verzögert den Impuls leicht, um den Ventrikeln genügend Zeit zu geben, sich mit Blut zu füllen, bevor sie kontrahieren. Anschließend wird der Impuls über das Erregungsleitungssystem zu den Muskelfasern der Ventrikel weitergeleitet.
Die elektrische Aktivität verursacht eine Kontraktion der Ventrikelmuskulatur, was zu einer Ausstoßung des Blutes aus den Ventrikeln und in den Blutkreislauf führt. Der linke Ventrikel pumpt sauerstoffreiches Blut in den Körperkreislauf, während der rechte Ventrikel sauerstoffarmes Blut in die Lunge pumpt, um mit Sauerstoff angereichert zu werden.
Nach der Kontraktion entspannen sich die Herzmuskeln und füllen sich erneut mit Blut, um den nächsten Herzzyklus zu beginnen.
s.
Herzmuskulatur:
Die Herzwand besteht aus drei unterschiedlichen Lagen (von außen nach innen):
Epikard
Myokard
Endokard
Das Myokard besteht aus ….., die als Einheit kontrahieren, da sie alle mit …….. (gap junctions) verbunden sind.
Glanzstreifen (disci intercalares) enthalten…. die von…..geteilt werden
Ein elektrischer Impuls wird dementsprechend zeitnah und spontan durch das gesamte …. verteilt.
1.
Herzmuskelfasern
elektrischen Synapsen
2.
gap junctions
benachbarten Muskelzellen
3.
Einige Herzmusekelzellen zeigen Autorhythmie, d.h. die Kontraktion der Herzmuskelfasern kann ohne äußere Innervation ausgelöst werden
Warum?
Die elektrischen Impulse stammen von spezialisierten Herzmuskelzellen, den sogenannten Pacemaker-Zellen.
Rhythmische Aktivität ist die Folge eines instabilen Membranpotenzials welches sich nach einem Aktionspotenzial spontan wieder bis zur Erregungsschwelle depolarisiert.
Was sind die Autorhytmiezentren?
• Der Sinusknoten ist im Normalfall der Schrittmacher für das Leitungssystem.
• ca. 70 Entladungen pro Minute
• AV-Knoten zeigt ca. 40-60 Kontraktionen pro Minute auf
• Das His‘sche Bündel entlädt mit 20-40 mal pro Minute
• Bei Leitungsblockaden übernehmen die jeweils nächsten Schrittmacher die Erregung des Herzen.
Erregungsleitung in 4 Schritten
Sinusknoten (Sinuatrialknoten): ein ca. 2,5 x 2 cm großes Muskelgeflecht an der Hinterwand des rechten Atriums, angrenzend an die obere Hohlvene.
Atrioventrikular-Knoten (AV-Knoten): wird über Sinusknoten erregt und leitet Erregung verzögert weiter an die Kammermuskulatur, damit Vorhofkontraktion beendet ist bevor Ventrikel kontrahieren.
His‘sche Bündel mit den beiden Tawara-Schenkeln.
Purkinje-Fasern: geben die Erregung weiter an die Kammermuskulatur.
Sequenz der Herzkammerkontraktion
Sinusknoten generiert einen Impuls.
Beide Atria kontrahieren nahezu synchron (Systole) während die Ventrikel erschlaffen (Diastole).
Impuls geht über an AV-Knoten und anschließend zu den Ventrikeln.
Ventrikel kontrahieren (Systole) während die Atria erschlaffen (Diastole).
Was ist Erregungsverzögerung?
Die Erregungsverzögerung bezieht sich auf den kurzen Zeitraum der Verzögerung, der im Atrioventrikularknoten (AV-Knoten) des Herzens auftritt. Der AV-Knoten befindet sich zwischen den Vorhöfen und den Ventrikeln und spielt eine wichtige Rolle bei der Koordination der Herzschläge.
Der elektrische Impuls, der den Herzrhythmus steuert, wird im Sinusknoten im rechten Vorhof erzeugt. Von dort aus breitet sich die elektrische Aktivität durch die Vorhöfe aus und erreicht schließlich den AV-Knoten. An diesem Punkt kommt es zu einer leichten Verzögerung der Weiterleitung des Impulses.
Die Erregungsverzögerung im AV-Knoten ist wichtig, um den Vorhöfen genügend Zeit zu geben, sich vollständig zusammenzuziehen und das Blut in die Ventrikel zu befördern. Die Verzögerung ermöglicht eine effiziente Füllung der Ventrikel, bevor diese kontrahieren.
Die Erregungsverzögerung im AV-Knoten beträgt normalerweise nur wenige Millisekunden, kann jedoch je nach den Bedürfnissen des Körpers variieren. In einigen Situationen, wie bei körperlicher Aktivität oder Stress, kann das sympathische Nervensystem die Erregungsverzögerung verkürzen, um eine schnellere Herzfrequenz zu ermöglichen. Andererseits kann das parasympathische Nervensystem die Erregungsverzögerung verlängern, was zu einer langsameren Herzfrequenz führt.
Die Erregungsverzögerung im AV-Knoten ist ein wichtiger Mechanismus, der sicherstellt, dass das Herz effektiv und synchron arbeitet, um das Blut durch den Körper zu pumpen.
Afferente Innervation des Herzen
Die sensible Innervation des Herzens über Mechanorezeptoren dient der Rückmeldung der Dehnung der Herzvorhofwände (Füllung der Vorhöfe).
• Diese parasympathisch verlaufende Information wird zur… verwendet
Daneben existieren Nozisensoren (Sympathikus), die …… übermitteln (Angina pectoris).
Kreislaufregelung
Herzschmerzen
Das Herz wird, wie die meisten anderen Organe auch, sowohl…. als auch … angeregt
sympathisch als auch parasympathisch
Die Herzaktivität erfolgt allerdings …. und wird lediglich den …. angepasst.
autonom
äußeren Bedingungen
Sympathische Innervation (adrenerg, vorwiegend Noradrenalin) erhöht die … und die ….
Sympathische Innervation (adrenerg, vorwiegend Noradrenalin) erhöht die Herzfrequenz und die Kraft der Systole
Parasympathische Innervation (cholinerg) …. die Schlagfrequenz
erniedrigt
In Ruhe unterliegt das Herz weitestgehend der
Vagussteuerung
bei stärkerer Belastung nimmt die… zu
Sympathikus-Aktivität
EKG: Bestehen besondere Anforderungen an das verwendete Verstärkersystem und warum?
nein, da die elektrische Herzakvität ein sehr hochamplitudiges Signal ist
nenne die Werte von gesunden Ps:
Herzrate
Simple rate mit Tiefpassfilter
Frequenzbereich der Herzrate reicht von ~0.7 Hz bis ~4 Hz
Sample Rate von 250 Hz mit Tiefpassfilter von 125 Hz und unterer Grenzfrequenz von 0.05 Hz oder tiefer ausreichend.
• Wenn ‚nur‘ EKG abgeleitet wird kann auch eine Tiefpassfilter von 40 Hz eingestellt werden um Netzbrummen zu eliminieren.
Welche Elektroden werden beim EKG verwendet?
• Üblicherweise werden Ag/AgCl-Napf- oder Ag-Plattenelektroden eingesetzt.
• Selbstklebende Einmal-Elektroden oder Napfelektroden (mit doppelseitigem Klebeband auf die Haut angebracht und mit Elektrolyt gefüllt).
• Elektrolyt stellt einen elastischen Übergang zwischen Beschichtung der Elektrode und Haut dar.
• Hautflächen werden vorher mit Alkohol gereinigt.
Eine psychophysiologische und eine funktionelle Messung der Herzaktivität stellen unterschiedliche Ansprüche an die Ableitung, erkläre warum
Für psychophysiologische Fragestellungen ist vorrangig eine möglichst artefaktfreie Ableitung wichtig,
nicht so sehr eine funktionelle Messung der Herzaktivität, die eine höhere Anzahl von Elektroden benötigt.
Woraus besteht das EKG-Potenzial eigentlich und wo sind gute Ableitorte?
Das EKG-Signal besteht aus einer Reihe von Potenzialschwankungen, die aus den summierten Aktionspotenzialen der Herzmuskulatur resultieren.
Diese Potenzialschwankungen übertragen sich durch die gut leitenden Körperflüssigkeiten bis hin zur Körperoberfläche.
Wie funktioniert das mit dem EKG wieso lässt sich das messen?
• Zwischen erregtem und inaktiven Herzgewebe besteht ein Spannungsunterschied (ca. 120 mV).
• Dieser Spannungsunterschied erzeugt in Herznähe ein elektrisches Feld, das sich bis zur Körperoberfläche ausbreitet.
-> Dies führt zu unterschiedlichen Signalen in Abhängigkeit von der Wahl des Ableitortes.
In der Psychophysiologie sind Ableitungen nach wem gut geeignet?
In der Psychophysiologie sind Ableitungen nach Einthoven gut geeignet.
Bipolare Ableitungen in unterschiedlicher Konfiguration von Einthoven I bis Einthoven III.
Das EKG besteht aus Wellen, was war das nochmal?
-Das EKG besteht im Normalfall aus 5 Wellen, die in alphabetisch aufeinanderfolgenden Buchstaben gekennzeichnet werden.
• Diese Nomenklatur geht auf den Pionier der Elektrokardiographie, Willem Einthoven (1860-1927) zurück.
• Die einzelnen Wellenabschnitte lassen sich recht exakt den zugrundeliegenden Prozessen im Herzmuskel zuordnen.
Warum heißt der erste Zacken P?
• Willem Einthoven (1860-1927) basiert seine Nomenklatur auf Descartes Arbeiten.
• Dieser nutzte als erster Wissenschaftler Buchstaben zur Beschreibung numerischer Entitäten.
• “P” ist ein geeigneter Buchstabe um einen Punkt zu beschreiben. (und das in verschiedenen Sprachen).
In welche Abschnitte ist so ein EKG-Signal unterteilt?
Welche Bedeutung haben die unterschiedlichen Zacken im EKG-Signal?
Die P-Zacke spiegelt die Erregung der Vorhöfe wider.
Die PQ-Strecke entspricht der atrioventrikularen Übergangszeit, also der Dauer der Erregungsüberleitung vom Sinusknoten zum AV- Knoten.
• Der QRS-Komplex entspricht der Erregungsausbreitung im Myokard.
• die R-Zacke ist gewöhnlich die höchste Zacke im EKG und wird i.d.R. als Markierung des Herzschlags verwendet.
• Die Zeit zwischen zwei R-Zacken nennt man RR-Intervall (engl. interbeat- intervall, IBI)
Wie ist die Erregung während der ST-Strecke?
Während der ST-Strecke ist die Kammermuskulatur gleichmäßig erregt.
• Es treten keine Potenzialschwankungen auf.
WIe ist die Erregung während der T-Zacke?
Die T-Zacke ist Ausdruck einer Kammer-Repolarisation.
• Teilweise lässt sich noch eine U-Welle beobachten, die möglicherweise ein Nachpotenzial der Ventrikelerregung darstellt.
Was ist Einthoven 1-3?
Was weißt du genauer über Einthoven 2?
Die am häufigsten verwendete Ableitung in der Psychophysiologie ist Einthoven II.
• Diese Ableitung ergibt die höchsten R-Zacken.
• Die ist gerade für automatische Extraktion einiger Parameter sehr wichtig.
• Problematisch bei Bewegung der Extremitäten während des Versuchs.
• Das Ziel ist es die bestmögliche Detektion der R-Zacken zu erlauben.
• Weitere Ableitungen sind möglich
Was sind andere Ableitkonfigurationen?
Nenne 4 häufig auftretende Artefakte im EKG
„Netzbrummen“ (Einstreuung von Wechselstrom durch Abschirmung, Filteru nd geringere Impedanz zu verbessern),
Bewegungsartefakte (Probanden müssen vorsichtig instruiert werden),
Hautpotenziale (langsame Schwankungen der Grundlinie; können online oder offline durch Filtereinstellungen eliminiert werden),
Muskelpotenziale (Veränderung der Elektrodenplatzierung).
Welche Möglichkeiten gibt es den Blutdruck zu messen und welche davon ist gängiger?
Eine exakte und kontinuierliche Messung des Blutdrucks ist momentan nur invasiv möglich.
• Kanüle wird in das arterielle System geschoben. • Nicht geeignet für psychophysiologische Messungen.
Das gängigste Verfahren ist die Riva-Rocci (oder auch Manschettendruck-Verfahren).
• Durch Aufpumpen der Manschette wird arterieller Druck manipuliert und systolischer sowie diastolischer Druck ablesbar.
Welche beiden Ausprägungen des Drucks in der gibt es und wie ist das auf die Schallintensität übertragbar?
(Wir sind bei der Manschette)
Was signalisiert das Auftreten des ersten Korotow-Tones? Und wenn man den Manschettendruck dann weiter absinken lässt?
Das Auftreten des ersten Korotkow-Tones signalisiert, dass die bis eben (durch externen Druck) verschlossene Arterie durch den Maximal-Druck des Blutes geöffnet wurde.
Lässt man den Manschettendruck weiter absinken, werden immer grösser werdende Blutmengen pro Kontraktion durch die Arterie gepresst
Dies führt jedes mal zu einem Korotkow-Ton bis der abgesunkene Manschettendruck die Arterie nicht mehr verformt.
• In diesem Moment werden die Töne leiser und man erhält den diastolischen Blutdruckwert
Was hat das Riva-Rocci-Verfahren für Vor- und Nachteile?
• Das Riva-Rocci Verfahren ist äußerst einfach, hat aber eine Reihe von Nachteilen:
die Messung ist ungenau,
Messungen am gleichen Arm brauchen längere Pausen, da sonst das Signal verfälscht wird,
der Messvorgang ist für die Versuchsperson wahrnehmbar.
Was ist Volumenmessung?
Volumenmessung (Plethysmographie, von griech. plethysmos = Vergrößerung) misst die Füllung peripherer Blutgefäße einer definierten Region.
• Veränderungen im Blutvolumen sind Folge relativer Unterschiede von einströmender zu ausströmender Blutmenge (z.B. im Finger).
• Gefäßmotorik der Haut erfolgt primär über sympathische Erregung vasokonstriktorischer Fasern.
Volumenschwankungen unterliegen Kontraktionsschwankungen des Herzen:
• während Systole überwiegt Einstrom, während Diastole überwiegt Ausstrom.
• Die Differenz zwischen max. und min. Blutvolumen innerhalb eine Herzzyklus nennt man Pulsvolumen (oder Pulsvolumenamplitude).
Was ist Photoplethysmographie
• Das mit Abstand einfachste Verfahren der Volumenmessung.
Sensoren sind klein und lassen sich fast überall am Körper anbringen.
Die Messung ist kaum störend für den Probanden
Das Prinzip beruht auf der unterschiedlichen Lichtdurchlässigkeit von durchblutetem und wenig durchblutetem Gewebe
Belastung führt zum Absinken der Pulsvolumenamplitude
• Strahlt man rotes bis infrarotes Licht in gut durchblutetes Gewebe, so erfolgt eine starke Streuung der Lichtpartikel an oxygeniertem Hämoglobin.
• Dies resultiert in deutlichen Intensitätsverlusten am Sensor der Ableitung,
• z.B. Lichtquelle auf Oberseite eines Fingers und Photodetektor auf Unterseite des Fingers.
• Derselbe Effekt ist zu messen, wenn man anstelle von Intensität die Reflexion des Lichtes misst.
• bei gut durchblutetem Gewebe sind die Verluste reflektierten Lichts grösser als bei schlecht durchblutetem Gewebe.
Kennwerte tonischer und phasischer Veränderungenbei der Photoplethysmographie
• Tonische Veränderungen über längeren Zeitraum (Minutenbereich) relativ zu einer Ruhebedingung (Baseline).
• Phasische Veränderungen über Bestimmung eines Latenzkriteriums:
Veränderungen beginnen ca. 1.5 bis 4 Sekunden mit einem Maximum um ca. 7 – 10 Sekunden.
• Ruhebedingung z.B. Mittelwert der vorangegangenen 10 Sekunden.
• Wie bei allen plethysmographischen Verfahren ist zu beachten:
• Die Außentemperatur verändert den Gefäßzustand (Probanden sollten min. 30 Minuten vor Beginn der Messung im Labor sein),
• Untersuchungsraum sollte zwischen 21° und 25° Celsius temperiert sein.
Photoplethysmographie: Wo am Körper sollte der Messort sein?
Der Messort sollte auf Herzhöhe liegen (hydrostatische Druckverhältnisse wirken sich auf Blutvolumen aus).
• Wenn das nicht möglich ist, sollte zumindest die Höhe der Messstelle relativ zum Herzen konstant gehalten werden.
Photoplethysmographie: Was könnte man hilfreicherweise parallel messen?
Um den Einfluss von Blutdruck und Herzminutenvolumen kontrollieren zu können, kann eine parallel Messung der HR und des Blutdrucks hilfreich sein
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