Herzzeitvolumen und Schlagvolumen

Das Schlagvolumen ist die Blutmenge, die ein Ventrikel bei einem einzelnen Schlag auswirft, und das Herzzeitvolumen ist dieses Volumen multipliziert mit der Herzfrequenz – das Gesamtvolumen des Blutes, das das Herz pro Minute pumpt. Zusammen quantifizieren sie die Pumpleistung des Herzens und beschreiben, wie die Blutversorgung an den Stoffwechselbedarf des Körpers angepasst wird.

Definition

Das Schlagvolumen ist das pro Schlag von einem Ventrikel ausgeworfene Blutvolumen (enddiastolisches minus endsystolisches Volumen); das Herzzeitvolumen ist das pro Minute gepumpte Blutvolumen, gleich Schlagvolumen mal Herzfrequenz.

Scope

Das Thema umfasst die Definitionen und Determinanten des Schlagvolumens (Vorlast, Nachlast, Kontraktilität) und des Herzzeitvolumens (Schlagvolumen und Herzfrequenz) sowie die Prinzipien, nach denen sie gemessen werden. Es behandelt diese als Gesamtorgan-Output-Maße; die zelluläre Grundlage der Kraft wird unter Herzmuskelkontraktion und die Kammerleistung unter Ventrikelfunktion behandelt.

Core questions

• Was ist der Unterschied zwischen Schlagvolumen und Herzzeitvolumen?
• Wie beeinflussen Vorlast, Nachlast und Kontraktilität jeweils das Schlagvolumen?
• Wie interagiert die Herzfrequenz mit dem Schlagvolumen, um den Output zu bestimmen?
• Wie werden Schlagvolumen und Herzzeitvolumen gemessen?
• Wie wird das Herzzeitvolumen an den sich ändernden Stoffwechselbedarf angepasst?

Key concepts

• Schlagvolumen = enddiastolisches Volumen minus endsystolisches Volumen
• Herzzeitvolumen = Schlagvolumen x Herzfrequenz
• Vorlast, Nachlast und Kontraktilität
• Herzindex (Output normiert auf die Körperoberfläche)
• Ejektionsfraktion
• Fick-Prinzip und Thermodilutionsmessung

Key theories

Frank-Starling-Mechanismus

Das Schlagvolumen steigt mit zunehmender enddiastolischer Füllung, da eine stärkere Dehnung des Myokards die Kontraktionskraft erhöht, wodurch das Herz den Output an den venösen Rückfluss anpassen kann, wie durch Ventrikelfunktionskurven erfasst.

Mechanisms

Das Schlagvolumen wird durch drei Faktoren bestimmt: Vorlast (der Grad der Ventrikelfüllung, der die Kraft durch den von Sarnoff beschriebenen Frank-Starling-Mechanismus erhöht), Nachlast (die Last, gegen die der Ventrikel auswirft, die die Verkürzung behindert) und Kontraktilität (die intrinsische Kontraktionskraft unabhängig von der Belastung). Die Multiplikation des Schlagvolumens mit der Herzfrequenz ergibt das Herzzeitvolumen, das wichtigste Maß für die Kreislaufleistung des Körpers, das relativ zur Körpergröße als Herzindex ausgedrückt werden kann. Der Output wird nicht-invasiv durch echokardiographische Schätzung der Kammervolumina gemessen – standardisiert durch die von Lang zusammengefassten ASE/EACVI-Empfehlungen zur Kammerquantifizierung – oder invasiv unter Verwendung des Fick-Prinzips oder der Thermodilution.

Clinical relevance

Herzzeitvolumen und Schlagvolumen sind Kernmaße der Kreislaufadäquanz und liegen der Beurteilung von Schock, Herzinsuffizienz und Belastbarkeit zugrunde, während die aus Kammervolumina abgeleitete Ejektionsfraktion ein routinemäßiger klinischer Index der Ventrikelfunktion ist. Dieser Eintrag erläutert die Physiologie und Messprinzipien als Referenz und ist keine Grundlage für individuelle Diagnose- oder Behandlungsentscheidungen.

Evidence & guidelines

Die Determinanten des Schlagvolumens basieren auf der klassischen Physiologie (Sarnoffs Ventrikelfunktionskurven) und Standardlehrbüchern, während die zeitgemäße Messung von Kammervolumina und Ejektionsfraktion den ASE/EACVI-Empfehlungen zur Kammerquantifizierung (Lang, 2015) folgt.

History

Adolf Fick schlug im neunzehnten Jahrhundert das Prinzip vor, das noch immer seinen Namen trägt, zur Berechnung des Herzzeitvolumens aus Sauerstoffaufnahme und arteriovenöser Sauerstoffdifferenz. Die Abhängigkeit des Schlagvolumens von der Füllung wurde in der Frank-Starling-Tradition formalisiert und durch Sarnoffs Ventrikelfunktionskurven quantifiziert, und moderne bildgebende Konsensdokumente wie die ASE/EACVI-Empfehlungen standardisierten die heute verwendeten volumetrischen Messungen.

Key figures

• Ernest Starling
• Adolf Fick
• Stanley Sarnoff

Seminal works

• sarnoff-1955
• lang-2015

Frequently asked questions

Wie hängen Schlagvolumen und Herzzeitvolumen zusammen?

Das Herzzeitvolumen entspricht dem Schlagvolumen multipliziert mit der Herzfrequenz. Das Schlagvolumen ist das pro Schlag ausgeworfene Blut, sodass die Multiplikation mit der Anzahl der Schläge pro Minute das pro Minute gepumpte Volumen ergibt.

Welche drei Faktoren bestimmen das Schlagvolumen?

Die Vorlast (wie stark sich der Ventrikel füllt), die Nachlast (der Widerstand, gegen den er auswerfen muss) und die Kontraktilität (die intrinsische Stärke der Kontraktion). Eine Erhöhung der Vorlast oder Kontraktilität erhöht das Schlagvolumen, während eine Erhöhung der Nachlast dazu neigt, es zu reduzieren.