Anatomie und Physiologie des Herzens (RettSan)

 Merke

Wichtig für den Rettungsdienst

• Das Herz liegt hinter dem Brustbein, leicht nach links. Der Druckpunkt für die Herzdruckmassage liegt in der Mitte des Brustkorbs, auf der unteren Hälfte des Brustbeins
• Die Koronararterien versorgen den Herzmuskel selbst. Ein Verschluss führt zum Herzinfarkt
• Der Sinusknoten gibt den Takt vor. Fällt er aus, schlagen untergeordnete Zentren langsamer
• Sinken die Herzfrequenz oder das Schlagvolumen stark ab, fällt das Herzzeitvolumen und damit der Blutdruck

Lage und Größe

Das Herz liegt in der Thoraxhöhle zwischen den beiden Lungenflügeln, nach links geneigt. Die Herzspitze liegt auf Höhe des 5. Zwischenrippenraums der linken Brustwand, die Herzbasis zeigt nach rechts oben.

Damit das Herz seine Pumpfunktion erfüllen kann, ist es als Hohlmuskel aufgebaut und besitzt einen Innenraum. Dieser wird durch zwei Strukturen unterteilt:

• Herzscheidewand (Septum): Verläuft von oben nach unten und teilt das Herz in eine rechte und eine linke Hälfte
• Herzskelett: Besteht aus festem Bindegewebe und trennt jede Herzhälfte in Vorhof und Kammer. Hier sind die Herzklappen befestigt. Es ist wichtig für die Erregungsleitung, weil es Vorhöfe und Kammern elektrisch voneinander isoliert

Herzwand

Die Herzwand besteht aus drei Schichten, die von innen nach außen angeordnet sind:

• Endokard (= Innenhaut): Kleidet das Herzinnere aus und ermöglicht durch seine glatte Oberfläche einen reibungsarmen Blutfluss. Segel- und Taschenklappen sind Teile des Endokards
• Myokard (= Herzmuskelschicht): Dickste Schicht der Herzwand aus speziellen Herzmuskelzellen. Funktion: koordinierte Kontraktion zur Blutbeförderung
• Epikard (= Außenhaut): Liegt dem Myokard außen an und reduziert die Reibung der Herzoberfläche im Herzbeutel

Der Herzbeutel (Perikard) umgibt das Herz und schützt es vor mechanischen Einwirkungen wie Stößen und Überdehnung. Gleitflüssigkeit innerhalb der Perikardhöhle dient als Schmiermittel, das die Reibung zwischen Herz und Perikard bei jedem Herzschlag minimiert.

Innenräume

Das Herz besitzt vier Innenräume: je einen rechten und linken Vorhof und je eine rechte und linke Kammer.

• Vorhöfe (Atrien): Nehmen Blut aus den Gefäßen auf und leiten es in die Kammern weiter. In den rechten Vorhof münden die obere und untere Hohlvene mit dem sauerstoffarmen Blut aus dem Körper, in den linken Vorhof die Lungenvenen mit dem sauerstoffreichen Blut aus der Lunge
• Kammern (Ventrikel): Die Pumpkammern des Herzens. Beide Kammern sind durch die Herzscheidewand voneinander getrennt
• Linke Kammer: Pumpt sauerstoffreiches Blut über die Aorta (= Hauptschlagader) in den Körper. Dafür ist ihre Wand mit 10 bis 12 mm deutlich dicker, da ein hoher Druck benötigt wird
• Rechte Kammer: Pumpt das Blut über den Truncus pulmonalis (= Lungenarterienstamm) in die Lunge. Hier herrscht ein niedrigerer Druck, daher ist die Wand mit 3 bis 4 mm dünner

 Achtung

Die rechte Herzkammer pumpt Blut zur Lunge, die linke Herzkammer versorgt den Körperkreislauf.

Herzklappen

 Merke

Das Herz besitzt 4 Herzklappen, wobei man zwischen Segelklappen und Taschenklappen unterscheidet. Sie sorgen für einen gerichteten Blutfluss.

Die Herzklappen arbeiten wie Ventile: Sie öffnen sich passiv, wenn der Druck davor höher ist als dahinter. Sie schließen sich, sobald das Blut zurückströmen will. So fließt das Blut nur in eine Richtung.

• Segelklappen befinden sich zwischen den Vorhöfen und den Herzkammern: die Trikuspidalklappe rechts mit 3 Segeln, die Mitralklappe links mit 2 Segeln. Die Segelklappen sind über Sehnenfäden mit den Papillarmuskeln (= kleine Muskelvorsprünge in der Kammerwand) verbunden, welche verhindern, dass die Segel bei der Kammerkontraktion in die Vorhöfe zurückschlagen
• Taschenklappen liegen zwischen den Ventrikeln und dem Truncus pulmonalis oder der Aorta, jeweils mit 3 kleinen Taschen: die Pulmonalklappe am Ausgang der rechten Herzkammer, die Aortenklappe am Ausgang der linken Herzkammer

Koronararterien

Der Herzmuskel benötigt sauerstoffreiches Blut, um zu überleben. Das Blut im Herzinneren kann wegen des Endokards nicht in die Herzmuskelzellen gelangen. Deshalb erhält das Herz das sauerstoffreiche Blut von den Koronararterien. Unmittelbar oberhalb der Aortenklappe entspringen aus der Aorta die beiden Hauptkoronararterien. Sie verzweigen sich weiter in kleinere Arterien, die den gesamten Herzmuskel mit sauerstoffreichem Blut versorgen.

 Merke

Die rechte Koronararterie versorgt meist Sinusknoten und AV-Knoten. Ein Verschluss kann deshalb neben dem Infarkt auch eine Bradykardie auslösen.

Erregungsleitungssystem

 Definition

Damit das Herz schlagen kann, braucht es elektrische Signale. Diese bildet das Herz selbst. Das Erregungsleitungssystem leitet sie von den Vorhöfen bis in die Kammern weiter.

Das Erregungsleitungssystem besteht aus spezialisierten Herzmuskelzellen. Sie können selbst elektrische Impulse bilden und heißen deshalb auch Schrittmacherzellen. Dazu gehören:

• Sinusknoten: im rechten Vorhof
• AV-Knoten: an der Grenze zwischen Vorhof und Kammer. Er ist die einzige elektrische Verbindung durch das isolierende Herzskelett
• His-Bündel, Tawara-Schenkel und Purkinje-Fasern: in der Herzscheidewand (Septum) und in der Muskulatur beider Kammern

Körper- und Lungenkreislauf

 Info

Der Blutkreislauf besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Kreisläufen: dem Körperkreislauf und dem Lungenkreislauf.

• Der erste Kreislauf ist der Körperkreislauf (großer Kreislauf). Das sauerstoffreiche Blut wird aus der linken Kammer gepumpt. Es fließt durch die Aorta und die großen Arterien in die Kapillaren (= feinste Blutgefäße). Dort findet der Gas- und Stoffaustausch statt
• Das sauerstoffarme Blut fließt über die Venen und zuletzt über die untere und obere Hohlvene in den rechten Vorhof und von dort in die rechte Kammer
• Von der rechten Kammer gelangt das Blut in den Truncus pulmonalis und somit in den Lungenkreislauf (kleiner Kreislauf). In den Lungenkapillaren wird es mit Sauerstoff angereichert und gibt Kohlenstoffdioxid ab
• Das sauerstoffreiche Blut gelangt über die Lungenvenen in den linken Vorhof und anschließend in die linke Kammer. Der Kreislauf beginnt von vorn
• Die Reihenschaltung der Kreisläufe bewirkt, dass bei vermehrter Pumpleistung des linken Ventrikels auch die Lungendurchblutung erhöht wird. Pumpt die linke Kammer schwächer als die rechte, staut sich das Blut vor ihr in der Lunge

 Merke

• Körperkreislauf: Arterien transportieren sauerstoffreiches und kohlenstoffdioxidarmes Blut, Venen transportieren sauerstoffarmes und kohlenstoffdioxidreiches Blut
• Lungenkreislauf: Arterien transportieren sauerstoffarmes und kohlenstoffdioxidreiches Blut, Venen transportieren sauerstoffreiches und kohlenstoffdioxidarmes Blut

Herzzyklus

 Definition

Ein Herzzyklus setzt sich aus einer Kontraktionsphase (Systole) und einer Erschlaffungsphase (Diastole) zusammen.

Systole

In der Systole kontrahieren die Ventrikel, der Druck in den Kammern steigt. Sobald er den Druck in den großen Gefäßen übersteigt, öffnen sich Aorten- und Pulmonalklappe und das Blut wird aus den Kammern in den Kreislauf gepumpt. In dieser Phase ist der Druck in den Arterien am höchsten, das ist der systolische Blutdruck.

Diastole

In der Diastole erschlafft das Myokard, der Druck in den Kammern sinkt und die Taschenklappen schließen sich. Sobald der Kammerdruck unter den Druck der Vorhöfe fällt, öffnen sich die Segelklappen und die Kammern füllen sich mit Blut aus den Vorhöfen. Am Ende der Diastole kontrahieren die Vorhöfe. Der Koronarkreislauf versorgt das Herz in dieser Phase mit Blut, Sauerstoff und Nährstoffen, weil die Koronargefäße in der Systole vom kontrahierten Myokard zusammengedrückt werden. Die Dauer der Diastole hängt von der Herzfrequenz ab: Bei einer Tachykardie wird die Diastole kürzer. Der Herzmuskel wird dann schlechter durchblutet.

 Merke

Systole: Kontraktion oder Schlag, das Herz pumpt das Blut aus den Herzkammern

Diastole: Entspannung, das Herz füllt sich mit Blut

Herzzeitvolumen und Blutdruck

Das Schlagvolumen ist die Blutmenge, die eine Kammer mit einem Herzschlag auswirft, in Ruhe etwa 70 ml. Das Herzzeitvolumen ist die Blutmenge, die das Herz in einer Minute in den Kreislauf pumpt. Es ist entscheidend für die Durchblutung der Organe und kann sich bei Belastung stark erhöhen.

 Merke

Herzzeitvolumen = Herzfrequenz × Schlagvolumen: Bei einer Herzfrequenz von etwa 70/min und einem Schlagvolumen von etwa 70 ml ergibt das etwa 5 l/min.

Der Blutdruck ergibt sich aus dem Herzzeitvolumen und dem Widerstand der Gefäße: Er fällt, wenn das Herz weniger auswirft oder sich die Gefäße weit stellen. Er steigt, wenn das Herz mehr auswirft oder sich die Gefäße verengen. Der systolische Wert entsteht beim Auswurf des Blutes, der diastolische Wert ist der Druck, der zwischen zwei Herzschlägen in den Arterien bleibt. Herz, Gefäße und Blutvolumen bilden ein System: Fällt eine der drei Größen aus, sinkt der Blutdruck.

Ablauf der Erregung

Die Erregung läuft bei jedem Herzschlag denselben Weg:

1. Sinusknoten: bildet die Erregung und gibt die Herzfrequenz vor.
2. Vorhöfe: Die Erregung breitet sich über beide Vorhöfe aus, und sie ziehen sich zusammen → im EKG: P-Welle
3. AV-Knoten: Er verzögert die Erregung kurz, damit sich die Kammern füllen können → im EKG: PQ-Zeit
4. Kammern: Über His-Bündel, Tawara-Schenkel und Purkinje-Fasern erreicht die Erregung die Kammern, und sie ziehen sich zusammen → im EKG: QRS-Komplex
5. Rückbildung: Die Kammern bilden die Erregung zurück → im EKG: T-Welle

Ersatzrhythmen: Normalerweise gibt der Sinusknoten den Takt vor. Fällt er aus oder kommt seine Erregung nicht weiter, springt das nächste Zentrum ein. Je tiefer das Zentrum liegt, desto langsamer schlägt das Herz:

• Sinusknoten: 60 bis 80/min
• AV-Knoten: 40 bis 50/min
• Kammern: 20 bis 40/min

 Achtung

Ein Ersatzrhythmus aus den Kammern reicht oft nicht aus. Das Herzzeitvolumen sinkt, die Person wird schwindelig oder bewusstlos.

Regulation der Herzleistung

Das vegetative Nervensystem passt die Herzleistung an den Bedarf an. Sympathikus und Parasympathikus wirken dabei als Gegenspieler:

Unabhängig vom Nervensystem passt sich das Herz außerdem selbst an: Je stärker die Kammern gefüllt und gedehnt werden, desto kräftiger ziehen sie sich zusammen (Frank-Starling-Mechanismus).

 Merke

Bei einem Blutdruckabfall, etwa durch Blutverlust, wird der Sympathikus aktiviert: Die Herzfrequenz steigt, die Hautgefäße verengen sich, das Blut wird zu Herz und Gehirn umgeleitet. Tachykardie und blasse, kalte Haut sind deshalb frühe Zeichen eines Schocks.

 Tipp

Aus dem Aufbau und der Funktion des Herzens lässt sich ableiten, was im Einsatz zu sehen ist, wenn eine Struktur oder Funktion ausfällt.

Koronararterie verschlossen 

Ein Blutgerinnsel verlegt eine Koronararterie. Der dahinterliegende Teil des Herzmuskels bekommt keinen Sauerstoff mehr und stirbt ohne Behandlung ab: Es liegt ein akutes Koronarsyndrom vor. Im Einsatz zeigt sich das als Druck oder Schmerz hinter dem Brustbein, Kaltschweißigkeit und Angst.

Pumpe schwach 

Bei einer Herzinsuffizienz schafft das Herz die Pumparbeit nicht mehr, das Schlagvolumen sinkt. Weil die Kreisläufe in Reihe geschaltet sind, staut sich das Blut vor der schwachen Kammer: vor der linken in der Lunge, vor der rechten in den Halsvenen und den Beinen. Im Einsatz zeigen sich Atemnot, Wassereinlagerungen in den Beinen und gestaute Halsvenen.

Rückstau in die Lunge 

Pumpt die linke Kammer akut zu schwach, steigt der Druck in den Lungenkapillaren und Flüssigkeit tritt in die Lungenbläschen über. Es entsteht ein Lungenödem. Die betroffene Person hat schwere Atemnot, Rasselgeräusche und manchmal schaumigen Auswurf.

Herz schlägt zu langsam

Fällt der Sinusknoten aus oder wird die Überleitung im AV-Knoten blockiert, übernimmt ein untergeordnetes Zentrum mit nur 40 bis 50 oder sogar 20 bis 40 Schlägen pro Minute. Bei einer solchen bedrohlichen Bradykardie sinkt das Herzzeitvolumen, die betroffene Person wird schwindelig, blass und kann bewusstlos werden.

Herz schlägt zu schnell

Entsteht die Erregung außerhalb des Sinusknotens oder kreist sie im Herzen, schlägt es weit über 100-mal pro Minute. Bei instabilen Tachykardien wird die Diastole so kurz, dass sich die Kammern nicht mehr füllen und der Herzmuskel schlechter durchblutet wird. Im Einsatz zeigen sich Herzrasen, Blutdruckabfall und Brustschmerz.

Organe unterversorgt 

Beim Schock reicht das Herzzeitvolumen nicht mehr aus, um die Organe zu durchbluten, weil Blut fehlt, die Gefäße sich weit stellen oder das Herz zu schwach pumpt. Der Sympathikus steuert mit Tachykardie und Engstellung der Hautgefäße gegen. Im Einsatz zeigen sich schneller Puls, blasse und kalte Haut, verlängerte Rekapillarisierungszeit und Blutdruckabfall.

Kurze Bewusstlosigkeit

Fällt der Blutdruck oder das Herzzeitvolumen für wenige Sekunden ab, wird das Gehirn kurz nicht mehr ausreichend durchblutet. Bei dieser Synkope verliert die betroffene Person kurz das Bewusstsein und kommt im Liegen von selbst wieder zu sich.

Zu hoher Blutdruck

Ist der Blutdruck stark erhöht, meist über 180/120 mmHg, spricht man von einer hypertensiven Entgleisung. Die linke Kammer muss dann gegen einen hohen Widerstand pumpen. Werden dabei Organe wie Gehirn, Herz oder Niere geschädigt, liegt ein hypertensiver Notfall vor. Im Einsatz zeigen sich dann zum Beispiel Kopfschmerzen, Sehstörungen, Brustschmerz oder Atemnot.

 Achtung

Kreislaufstillstand

Die lebensbedrohliche Komplikation jeder Herzerkrankung ist der Kreislaufstillstand: Das Herz wirft kein Blut mehr aus, Gehirn und Herzmuskel bekommen keinen Sauerstoff. Jede Person, die bewusstlos ist und nicht normal atmet, wird reanimiert. Die Herzdruckmassage ersetzt die Pumpfunktion, die Defibrillation kann das Kammerflimmern beenden.

Steckbrief

• Lage: im Brustraum zwischen den beiden Lungen, nach links geneigt, Herzspitze im 5. Zwischenrippenraum links
• Größe: 250 bis 500 g, etwa faustgroß, kegelförmig
• Funktion: zentrale Pumpe des Kreislaufs, versorgt die Zellen mit Sauerstoff und Nährstoffen
• Zahlen: Ruheherzfrequenz 60 bis 100/min, Sinusknoten 60 bis 80/min, Schlagvolumen etwa 70 ml, Herzzeitvolumen etwa 5 l/min

Aufbau

• Herzwand: von innen nach außen Endokard, Myokard, Epikard. Außen der Herzbeutel mit Gleitflüssigkeit
• Innenräume: rechter und linker Vorhof, rechte und linke Kammer. Septum trennt rechts und links, Herzskelett trennt Vorhöfe und Kammern
• Wanddicke: linke Kammer 10 bis 12 mm wegen des hohen Drucks, rechte Kammer 3 bis 4 mm wegen des niedrigen Drucks
• Segelklappen: rechts Trikuspidalklappe mit 3 Segeln, links Mitralklappe mit 2 Segeln, jeweils zwischen Vorhof und Kammer
• Taschenklappen: Pulmonalklappe am Ausgang der rechten Kammer, Aortenklappe am Ausgang der linken Kammer
• Koronararterien: entspringen oberhalb der Aortenklappe aus der Aorta. RCA: rechtes Herz, meist Sinusknoten und AV-Knoten, Hinterwand. LCA mit RIVA und RCX: linkes Herz, Vorderwand, Septum
• Erregungsleitungssystem: Sinusknoten im rechten Vorhof, AV-Knoten an der Grenze von Vorhof und Kammer, His-Bündel, Tawara-Schenkel in der Herzscheidewand, Purkinje-Fasern in der Kammermuskulatur

Funktion

• Körperkreislauf: linke Kammer, Aorta, Arterien, Kapillaren, Venen, Hohlvenen, rechter Vorhof
• Lungenkreislauf: rechte Kammer, Truncus pulmonalis, Lunge, Lungenvenen, linker Vorhof
• Systole: Kontraktion, Taschenklappen offen, Blut wird ausgeworfen, systolischer Blutdruck
• Diastole: Erschlaffung, Segelklappen offen, Kammern füllen sich, Koronardurchblutung. Bei Tachykardie verkürzt
• Herzzeitvolumen = Herzfrequenz × Schlagvolumen
• Blutdruck: abhängig von Herzzeitvolumen und Gefäßwiderstand
• Ablauf der Erregung: Sinusknoten bildet die Erregung, Vorhöfe kontrahieren, Verzögerung im AV-Knoten, Weiterleitung über His-Bündel, Tawara-Schenkel und Purkinje-Fasern, Kammern kontrahieren. Ersatzrhythmen: Sinusknoten 60 bis 80/min, AV-Knoten 40 bis 50/min, Kammern 20 bis 40/min. Im EKG: P-Welle Vorhöfe, PQ-Zeit AV-Knoten, QRS-Komplex Kammern, T-Welle Rückbildung
• Sympathikus: Noradrenalin, Herzfrequenz, AV-Überleitung und Kontraktionskraft steigen. Parasympathikus (Nervus vagus): Acetylcholin, Herzfrequenz und AV-Überleitung sinken
• Frank-Starling-Mechanismus: stärkere Füllung, kräftigere Kontraktion

Was im Notfall schiefgeht

• Koronararterie verschlossen: akutes Koronarsyndrom
• Pumpe schwach und Rückstau in die Lunge: Herzinsuffizienz und Lungenödem
• Herz schlägt zu langsam: bedrohliche Bradykardie. Zu schnell: instabile Tachykardie
• Kein Auswurf: Kreislaufstillstand, sofort Reanimation
• Organe unterversorgt: Schock. Kurze Bewusstlosigkeit: Synkope
• Zu hoher Blutdruck: hypertensive Entgleisung, mit Organschaden hypertensiver Notfall

 Tipp

Du willst noch tiefer einsteigen? In den Artikeln für Notfallsanitäter:innen findest du Anatomie und Physiologie ausführlicher erklärt. Die wichtigsten Artikel haben wir dir hier verlinkt. Und falls dir ein Fachbegriff nicht klar ist, hilft dir der Artikel zur Terminologie weiter.

• Anatomie des Herzens (NotSan)
• Physiologie des Herzens (NotSan)
• Akutes Koronarsyndrom
• Herzinsuffizienz (NotSan)
• Lungenödem (NotSan)
• Bedrohliche Bradykardie (NotSan)
• Instabile Tachykardien (NotSan)
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