Aufbau und Funktion des Herzens

Der Blutkreislauf bildet ein in sich geschlossenes System, bei dem das Blut über ein aus Arterien und Venen bestehendes Gefäßsystem ständig zu allen Punkten des Körpers hin und rücktransportiert wird. Im Mittelpunkt dieses Transportsystems steht das Herz als kombinierte Druck-Saug-Pumpe, die für die kontinuierliche Strömung und den Rücktransport des Blutes sorgt. Das Herz wird in zwei Hälften geteilt, die linke und rechte Herzhälfte. Dazwischen liegt die Herzscheidewand.

Lage, Gewicht und Herzgröße

Das Herz ist ein muskulöses, etwa faustgroßes Hohlorgan. Es befindet sich im Mittelfellraum, größtenteils in der linken Thorax Hälfte, und liegt dem Zwerchfell auf.

Lage des Herzens:

• im Mittelfellraum, von den Lungen umgeben
• retrosternal
• zwischen der 4. und 8. Rippe, ziemlich genau unter dem Brustbein
• dem Zwerchfell aufliegend
• zu 2/3 in der linken und zu 1/3 in der rechten Thorax Hälfte
• vorne: Sternum, hinten Ösophagus und Aorta, seitlich: Lungen

Gewicht des Herzens:

• ca. 0,4 – 0,5 % vom Körpergewicht
• ca. 300 – 500g

Das Herzgewicht ist abhängig von Trainingszustand und Körpergröße. Gewichte über 500g bezeichnet man als sogenanntes „kritisches“ Herzgewicht, ab dem die Eigenversorgung des Herzmuskels über die Koronargefäße nicht mehr gewährleistet ist.

Größe des Herzens:

• abhängig vom Trainingszustand
• etwa Faustgröße des jeweiligen Menschen
• Füllungsvolumen 250 – 400 ml

Herzminutenvolumen

Die Pumpleistung des Herzens wird durch das Herzminutenvolumen (HMV) definiert. Unter dem Herzminutenvolumen versteht man die Menge an Blut in Litern, die in einer Minute aus dem Herz in den Körperkreislauf ausgeworfen wird. Es errechnet sich durch die Multiplikation des Auswurfvolumens mit der Schlagfrequenz.

Durchschnittliche Werte des Herzminutenvolumens

• 70 ml Auswurfvolumen
• 60 – 70 Herzaktionen/min
• HMV von ca. 5 Litern/min

Das Herzminutenvolumen kann unter körperlicher Belastung von normalerweise 5Liter/min bis auf 30 Liter/min ansteigen.

Bau der Herzwand

Die Herzwand ist aus drei Schichten aufgebaut, dem innen liegenden Endokard, dem in der Mitte liegenden Myokard und dem außen anliegenden Epikard.

Herzinnenhaut (Endokard):

• kleidet alle Innenräume des Herzens aus
• Bildet die Herzklappen
• zarte, glänzende Haut aus einschichtigem Epithelgewebe
• sehr glatt, gibt Geschmeidigkeit

Herzmuskel (Myokard):

• kräftig ausgebildete Muskelschicht, für Kontraktion und Pumpleistung verantwortlich
• maßgeblich für Größe und Gestalt des Herzens
• enthält das Erregungsleitsystem aus Nerven
• im Bereich der Kammer dicker als bei den Vorhöfen

Außenhaut (Epikard):

• überzieht das Herz als Haut
• bildet die innere Schicht des Herzbeutels
• besteht aus einschichtigem Epithelgewebe

Herzbeutel

Das Herz liegt in den Herzbeutel ein gestülpt, etwa wie eine Faust, die man in einen aufgeblasenen Luftballon stülpt. Die der Faust anliegende Schicht entspricht dem Epikard, die äußere Schicht des Luftballons entspricht dem Perikard.

Herzinnenräume

Man kann das Herz in zwei funktionelle Teile gliedern, in das linke und rechte Herz. Rechtes und linkes Herz bestehen jeweils aus Vorhof und Kammer, sodass sich im Herz vier Innenräume befinden.

Rechts:

Im rechten Vorhof (Atrium dextrum) münden die oberen und unteren Hohlvenen (Vena cava superior und inferior). Die V.c.s. führt O2-armes Blut aus den oberen Körperregionen und die V.c.i. führt O2-armes Blut aus der unteren Körperregion. Zwischen dem rechten Vorhof und der rechten Kammer liegt als Ventilabschluss die Trikuspidalklappe (dreizipflige Segelklappe). Die rechte Herzkammer (Ventriculus dexter) endet im Truncus Pulmonalis (Lungenschlagader), die sich später in die Arteria Pulmonalis dextra und sinistra teilt. Zwischen Kammer und Truncus Pulmonalis liegt die Pulmonal klappe (Taschenklappe).

Links:

Im linken Vorhof (Atrium sinistra) münden zwei Lungenvenen (Vena Pulmonalis) mit O2-reichem Blut aus der Lunge. Zwischen dem Atrium sinistra und der Ventriculus sinistra (linke Kammer) liegt die zweizipfelige Mitralklappe. Die Ventriculus sinistra endet nach der Aortenklappe im Aortenbogen, von dem drei Kopf- und Halsarterien abgehen.

Herzklappen

Die Herzklappen haben eine Ventilfunktion und regeln die Stromrichtung des Blutes im Herzen. Sie verhindern bei den Kontraktionen des Herzens einen Rückfluss von Blut. Man unterscheidet Segel- und Taschenklappen. Im folgenden Bild sind die Segel- und Taschenklappen gelb gekennzeichnet.

Segelklappen

Die Segelklappen finden sich an der Vorhof-Kammer-Grenze. Sie bestehen aus gewölbten, segelförmigen Duplikaturen der Herzinnenhaut (Endokard), die über Sehnenstränge an den Muskeln aufgespannt sind.

In der rechten Herzhälfte (im Bild links) liegt eine aus drei Segeln bestehende Klappe, die Trikuspidalklappe.
Die Segelklappe in der linken Herzhälfte (im Bild rechts) wird Mitralklappe genannt und besteht aus zwei Segeln.

Taschenklappen

Die Taschenklappen finden sich am Übergang der Kammern zu den großen Gefäßen. Sie bestehen ebenfalls aus dem Herzinnenhautgewebe (Endokard). Die Pulmonal Klappe liegt in der Ausstrom bahn der rechten Herzhälfte (im Bild links) zur Lunge. Die Aortenklappe liegt in der Ausstrom bahn der linken Herzhälfte (im Bild rechts).

Herzkranzgefäße

Die Herzkranzgefäße sind die Blutgefäße zur Eigenversorgung des Herzmuskels. Es handelt sich um zwei Arterien, die aus der Aorta in Höhe der Aortenklappe entspringen. Das Herz benötigt zur Deckung seines Eigenbedarfs etwa 5 – 10 % des gesamten Schlagvolumens. Die Versorgung des Herzens erfolgt über zwei kleine Koronar-Gefäße, die von der Aorta abzweigen:

Arteria coronaria dextra (RCA)

Sie versorgt den rechten Vorhof, die rechte Kammer, die Herzhinterwand und einen kleinen Teil der Herzscheidewand

Arteria coronaria sinistra

Sie zieht hinter der Lungenarterie hindurch, teilt sich in 2 weitere starke     Äste auf:

Ramus circumflexus                    Ramus Interventricularis anterior (RIVA)

Versorgt atrium sinistra             versorgt das Septum

+ ventricilus sinistra

Die Herzvenen verlaufen parallel zu den Arterien. Das venöse Blut aus den Herzkranzgefäßen sammelt sich an der Herzrückwand im Sinus coronarius -(große Sammelvene) und fließt dann in den rechten Vorhof.

Reizleitungssystem

Das Herz besitzt ein eigenes Reizleitungssystem aus speziellen Muskelfasern. Die Erregungen, die für die Kontraktionen des Herzmuskels notwendig sind, entstehen im Herzen selbst. Damit ist das Herz befähigt, unter geeigneten Bedingungen auch außerhalb des Körpers zu schlagen. Schlagfrequenz und Kontraktionsstärke werden regulierend durch Sympathikus und Parasympathikus des vegetativen Nervensystems beeinflusst. Zum Reizleitungssystem gehören mehrere Strukturen, die im Herzen selbst liegen.

Sinusknoten

Der Sinusknoten ist im rechten Vorhof, an der Einmündung der oberen großen Hohlvene gelegen. Hier entstehen die Impulse und werden dann weitergegeben.
Der Sinusknoten gibt im Ruhezustand selbstständig 60 – 80 Impulse/min ab und leitet diese an den AV-Knoten weiter.

AV-Knoten

Der AV-Knoten (Atrioventrikularknoten) ist in der Wand des rechten Vorhofs an der Vorhof-Kammer-Grenze gelegen. Er leitet die vom Sinusknoten kommende Impulse an das His’sche-Bündel weiter. Bei Ausfall des Sinusknotens kann er noch einen Rhythmus von 40 bis 60 Erregungen/min aufbauen.

His’sches-Bündel

Das His’sche-Bündel ist ein in der Kammerscheidewand verlaufendes Faserbündel, das sich in zwei Schenkel unterteilt. Die Reize werden von hier an die Purkinje-Fasern weitergeleitet.
Bei Ausfall von Sinus- und AV-Knoten kann es noch einen Rhythmus von 20 Erregungen/min aufbauen.

Purkinje-Fasern

Die Purkinje-Fasern sind die Ausläufer des His’schen-Bündels und übertragen die Erregungen an die Muskulatur der Kammern.

Phasen der Herzaktion (Herzzyklus)

Die Pumpfunktion des Herzens, mit der das Blut in den Körper- und Lungenkreislauf gepumpt wird, wird durch aufeinanderfolgende, regelmäßige Herzzyklen erreicht. Ein Herzzyklus umfasst zwei Phasen, eine Kontraktionsphase (Systole) und eine Erschlaffungsphase (Diastole). Da die normale Herzfrequenz in Ruhe ca. 70/min beträgt, beträgt die Dauer eines Herzzyklus etwa 1 Sekunde.

Systole (Kontraktionsphase)

Die Systole ist die Kontraktionsphase des Herzens. Sie unterteilt sich in folgende zwei Phasen:

• isovolumetrische Anspannungszeit
• Austreibungszeit

In der isovolumetrischen Anspannungszeit kontrahiert das Herz sich, ohne das Blut auszutreiben. Während dieser Phase sind alle Herzklappen geschlossen. In der Austreibungszeit kommt es zum Auswurf des Blutvolumens sowohl von der rechten Kammer in die Lunge (Pulmonalarterie) als auch von der linken Kammer in die Aorta. Dabei

sind Pulmonal und Aortenklappe (die Taschenklappen) dann geöffnet.

Die Öffnung der Taschenklappen erfolgt, wenn der Druck im Ventrikel

den Druck in der Aorta respektive Pulmonalarterie übersteigt.

Anspannungszeit

• Segelklappen geschlossen
• Taschenklappen geschlossen

Austreibungszeit

• Segelklappen geschlossen
• Taschenklappen offen

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Weitere Quellen zum Aufbau und Funktion des Herzens

Herz und Gefäße: Aufbau und Funktion
Der Aufbau des Herzens
Wie funktioniert das Herz?