Anatomie Physiologie Gefäßsystem PDF

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Summary

Teil der Zusammenfassung für die Klausur
Wintersemester, 1. Semester Master Sportwissenschaft Prävention, Rehabilitation...

Description

Schwerpunkte: Anatomie und Physiologie Gefäßsystem -

Anatomie Gefäßsystem Wandaufbau Blutgefäße Allgemeine Hämodynamik

Aufbau und Aufgaben kardiovaskuläres System Aufgaben komplexes Transportsystem des menschlichen Körpers , das für die Aufrechterhaltung des Blutkreislaufs verantwortlich ist. Aufbau besteht anatomisch aus dem Herzen und den Blutgefäßen. Niederdruck- und Hochdruck-System

Körperkreislauf (großer Blutkreislauf) li Ventrikel Herz-> Aorta -> gr. Arterien -> Arteriolen -> Kapillaren -> Venolen -> Venen -> re Vorhof Herz, sauerstoffreiches Blut Aorta Funktion vom Herzen abgehendes oxygeniertes Blut in die Körperperipherie transportieren Verteilerfunktion Die Aorta weist den dreischichtigen Wandbau der großen Arterien auf: Intima aus Endothel und Bindegewebeschicht muskuläre Media, die durch eine große Anzahl an elastischen Fasern gekennzeichnet ist. Auf diese Weise kann sich die Aorta bei raschen Volumenschwankungen dehnen (Windkesselfunktion). Nach außen wird die Aorta durch die Adventitia abgegrenzt.

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gr. Arterien: - zweigen zu verschiedenen Organgebieten ab - in Organen: weitere Abzweigungen Arterien  Gesamtzahl nimmt ständig zu, ihr Durchmesser wird jedoch immer kleiner Arterien weisen typischerweise eine dreischichtige Wandstruktur auf, deren Schichten konzentrisch angeordnet sind:  Tunica intima (Intima): Wie alle Blutgefäße sind die Arterien zum Lumen hin mit einer Endotheleinzelschicht ausgekleidet, das einer dünnen Bindegewebeschicht aufsitzt.  Tunica media (Media): Je nach Größe und Druckverhältnissen innerhalb des Gefäßes weisen Arterien eine unterschiedlich dicke Schicht an glatter Muskulatur auf.  Tunica externa (Adventitia): Um die Muskulatur herum befindet sich eine zusätzliche Schicht von Bindegewebe.  Membranae elasticae: In größeren Gefäßen befinden sich auf beiden Seiten der Media Lagen von elastischen Fasern, die als Membrana elastica interna beziehungsweise externa bezeichnet werden. 

Arterien Funktion: -

Blut vom Herzen wegführen. Verteilerfunktion

Arterielle Hämodynamik transmuraler Druck Gefäß = intravasaler Druck (innerhalb Gefäß) – extravasaler Druck (außerhalb Gefäß)  Dehnungszustand des Gefäßes -> Wandspannung des Gefäßes  extravasaler Druck vernachlässigbar außer am Her und im Muskel  sonst: transmural = intravasal

Arteriolen: - hier gehen die Kapillaren ab - Innendurchmesser 40-80um - haben ein charakteristisches Wanddicken-Radius-Verhältnis von etwa 1:1; - ihre Media besteht aus 1–2 Lagen nahezu zirkulär verlaufender glatter Muskulatur - Die aus den Arteriolen abzweigenden Metarteriolen (Innendurchmesser:8–20μm) weisen eine lückenhafte Schicht glatter Muskelzellen auf - Gemeinsam mit ihrer direkten kapillären Fortsetzung bilden sie die sog. Hauptstrombahn (preferential channels),mit einem direkten Anschluss an die postkapillären Venolen.

Der Wandaufbau der Arteriolen gleicht dem der Arterien. Man unterscheidet Intima, Media und Adventitia. Die Wand besteht jedoch nur aus einer dünnen, ein- bis zweischichtigen Lage glatter Muskelzellen. Darüber hinaus sieht man Retikulinfasern und eine lumenseitige, nicht-fenestrierte Endothelauskleidung. Die Membrana elastica interna liegt im Gegensatz zu den Arterien direkt unter dem Endothel. Die für größere Arterien typische Membrana elastica externa fehlt. Funktion Arteriolen: - im Gefäßsystem: Übergang der Arterien zu den Kapillaren - Regulierungsfunktion?

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Verteilungssystem: kl. Arterien

Kapillaren: - dichtes Gefäßnetz an den Parenchymzellen der jeweiligen Gewebe - Wand von echten Kapillaren bestehen aus nur einer einzigen Zellschicht = innerste (Endothel), umgeben von einer Basalmembran - Austauschvorgänge zwischen Blut und interstitiellen Raum bzw. den Zellen des umgebenden Gewebes finden in beide Richtungen statt - In einigen Geweben findet man am Ursprungsort der Kapillaren einen Ring glatter Muskulatur, den sog. präkapillären Sphinkter, der eine weitgehende Drosselung der Kapillarströmung bewirken kann. Die Kapillarwände besitzen nicht den typischen dreischichtigen Aufbau, den die Blutgefäße im Allgemeinen aufweisen. So fehlt ihnen die Muskelschicht komplett, wodurch Kapillaren ihre Weite nicht selbst regulieren können. Kapillaren sind halbdurchlässig (semipermeabel) aufgebaut, so dass der Stoffaustausch erfolgen kann. Sie weisen Poren (Fenster) auf - kl. Durchmesser: Erythrozyten passen gerade noch durch - Mitochondrien lagern sich um Kapillare an Kapillare Funktionen: -

Gas- und Stoffaustausch zwischen dem Blut und dem umliegenden Gewebe. So können beispielsweise Sauerstoff, Nährstoffe, Stoffwechselprodukte, Wasser und anorganische Ionen vom Blut in den Zwischenraum zwischen Geweben/Zellen (Interstitium) wandern und umgekehrt. Ausnahme bilden Blutkörperchen und große Eiweißkörper, für sie ist die Wand der feinen Gefäße zu dicht.

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Regulierungsfunktion?

erhöhte Kapillarisierung: Angiogenese durch Training 1 Kapillare mehr: 2x Blut -> 2x O2  Diffussionsstrecken halbieren sich  sinkende Diffusionszeit der Nährstoffe

 steigende Verarbeitung von O2 in Mitochondrien  ATP nimmt zu  Leistung nimmt zu bei Herz und Muskel Kapillarisierung erreichen = positives Ziel für Leistung  Diagnostik: Veränderungen messen der Kapillarisierung, ist jedoch schwer messbar, außer durch eine Muskelbiopsie aber es gibt Parameter, die daraufhin deuten z.B. Oxygenierung (auch Einfluss durch Durchblutung)

Typen Kapillarenendothel - kontinuerliche (Herz, Skelettmuskel, Haut, Lunge, ZNS, Binde- und Fettgewebe) kleinerer Radius in der Mitte, gr., dicke Endothelschicht - fenestrierte (Niere, exokrine Drüsen, Darmschleimhaut) mittlerer Radius Mitte - diskontinuierliche (Leber, Milz, Knochenmark) gr. Radius Mitte, kleine Endothelschicht

Endothel = Auskleidung Blutgefäße aus plattenförmigen Zellen  trennt Blut von Gefäßmuskulatur Aufgaben: Wasser- und Stoffaustausch mit umgebenden Gewebe (in Blutkapillaren über größere Poren) Regulation Blutdruck und Blutgerinnung, Blutfluss und Reparatur von Gefäßschäden und an immunologischen Prozessen beteiligt (über verschiedene Oberflächenstrukturen, Freisetzung löslicher Faktoren) Wovon ist der Austausch zwischen Kapillaren und Zellen/ Interstitium abhängig? - von der Kapillardurchblutung - Druck innerhalb und außerhalb der Kapillare Venen: - durch Zusammenschlüsse von Venolen nimmt die Anzahl der Venen ständig ab, der Durchmesser nimmt jedoch zu Venen Funktionen: -

im Körper zirkulierende Blut wird zum Herzen zurückgeführt. Außer Lungenvenen: Transport sauerstoffarmes, sogenanntes "venöses" Blut. Die Venen sind Teil des kardiovaskulären System und gehören zum so genannten Niederdrucksystem, das als Blutspeicher dient.

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Venen: fast 0 Thor Druck

Die Venenwand ist dünner und der Schichtenbau weniger deutlich ausgeprägt. Die Venenwand enthält neben glatter Muskulatur und elastischem Material größere Mengen kollagener Fibrillen. Dadurch wird die Dehnbarkeit des Venenrohres vermindert. Die Media fällt deutlich schwächer aus, die Adventitia besitzt keine genaue Abgrenzung, da ihre Kollagenfasern in die Umgebung einstrahlen.

Venolen Der Wandaufbau der Venolen ist mit dem der Venen vergleichbar, verändert sich aber im Verlauf des Gefäßes etwas.

Der zum Kapillarbett hin gelegene Teil einer Venole weist nahezu keine Tunica media auf. Dadurch können Venolen wie Kapillaren Flüssigkeit mit dem umgebenden Gewebe austauschen. Sie besitzen eine hohe Gefäßpermeabilität. Im weiteren Verlauf des Gefäßes erhält die Venole eine dünne Tunica media aus glatter Muskelatur. In Venolen findet man im Gegensatz zu Venen keine Venenklappen. In Lymphknoten, im Tonsillengewebe und in Lymphfollikeln findet man eine spezielle Form von Venolen, die ein hohes Endothel aufweisen, durch das Lymphozyten in das Parenchym migrieren können. Diese Venolen bezeichnet man als postkapilläre Venolen oder hochendotheliale Venolen (HEV).

Venolen Funktionen: - im Gefäßsystem: Übergang der Venen zu den Kapillaren - Regulierungsfunktion?

kl. Blutkreislauf (Lungenkreislauf) Ausgangspunkt: re Ventrikel Herz -> Lungenarterien -> Lungenkapillaren -> Lungenvenen -> und zurück zum li Vorhof Herz sauerstoffarmes Blut Anatomische und funktionelle Charakteristika der Lungenstrombahn: Im Lungengefäßsystem sind der Gesamtströmungswiderstand und damit die Drücke erheblich kleiner als im Körpergefäßsystem. Regulation der Lungendurchblutung: Die nervöse Regulation der Lungendurchblutung ist gering; eine alveoläre Hypoxie kann jedoch zu deutlichen Vasokonstriktionen und damit zu einer Erhöhung des lokalen Strömungswiderstandes führen. Sympathische Innervation. Die Lungengefäße werden von sympathischen vasokonstriktorischen Fasern reichlich innerviert. Unter Ruhebedingungen sind die sympathischen vasokonstriktorischen Einflüsse jedoch sehr gering, die Gefäße dementsprechend nur schwach tonisiert. Eine verstärkte Sympathikusaktivierung löst aber aufgrund der großen Kapazität relativ große Volumenänderungen mit einer entsprechenden Zunahme der Füllung des linken Vorhofs und Ventrikels bei nur geringen Zunahmen des Strömungswiderstandes aus.

terminale Strombahn (= Endstrombahn) = Übergang arterielles in venöses Gefäßsystem, = Ausgangsgebiet Kapillaren, postkapillaren Venolen, terminale Arteriolen - arteriovenöse Anastosmosen als Kurzschlussverbindung zwischen Arterien und Venen  Stoffaustausch zwischen dem intravasalen (Blut+ Interstitium) Kompartiment und Gewebe = entscheidendste und wichtigste Aufgabe Kreislaufsystem Unter Ruhebedingungen beträgt die Austauschfläche der Kapillaren und postkapillären Venolen des menschlichen Körpers etwa 300m², bei maximaler Durchblutung etwa 1.000m². Aufgaben terminale Strombahn: - Stoff- und Flüssigkeitsaustausch - Prinzip: Diffusion, Filtration Gefäßabschnitt der Mikrozirkulation? in der terminalen Strombahn (Endstrombahn) Mikrozirkulation = Durchblutung, Gas- und Stromaustausch im Bereich der der terminalen Strombahn und terminalen Lymphgefäße

Zusammenfassung Mikrozirkulation: Unter terminaler Strombahn versteht man das Austauschgebiet der Kapillaren und postkapillären Venolen. Der Begriff Mikrozirkulation ist weitergefasst und schließt mit ein: - die durchblutungssteuernden Arteriolen, - die Venolen, - das Dränagesystem der blind im Gewebe endenden terminalen Lymphgefäße.

totaler peripherer Widerstand TPR/TPW Totaler peripherer Widerstand = Gesamtheit der Strömungswiderstände aller Gefäßgebiete im Körperkreislauf - Quotient der arteriovenösen Druckdifferenz (Mitteldruck Aorta und re Vorhof) und HMV - Arterien, Arteriolen: 45-55%, Kapillaren: 20-25%, Venolen: 3-4%, Venen: 3% Beitrag zum gesamten peripheren Widerstand - vegetative NS: Einfluss TPR durch Gefäßtonus - TPR = (MAD – ZVD)/ HMV Einheit: s/m³ MAD = mittlerer arterieller Druck ZVD= zentraler Venendruck - Nachlast = aus dem TPW resultierende, der Herzarbeit entgegengerichtete Kraft  Beitrag Abschnitte Gefäßsystem zum TPW - gr. und mittlere Arterien: ca. 19% - kl. Arterien und Arteriolen: ca. 47% - Blutkapillaren: ca. 27% - Venolen: ca 4% - mittlere und gr. Venen: ca. 3%

Blutviskosität = Zähflüssigkeit des Blutes - Fahraeus-Lindquist-Effekt: Einfluss auf nichtproportionales, sprunghaftes Fließverhalten Blut - BV: bei kleiner werdenden Gefäßen nimmt das BV ab, weil Erythrozyten sich ausrichten -> Plasma Rand, BV nimmt ab -> Gesamt-BV nimmt ab

 Kapillaren, Venen werden gut durchblutet, weil Erythrozyten sich ausrichten - die Blutviskosität ist abhängig von:  Hämatokrit (Volumenanteil zelluläre Elemente Blut, 96% Erythrozyten, l, %  Erythrozytverformbarkeit (können vers Formen annehmen z.B. Mikrozyt, Makrozyt)  Erythrozytenaggregation (=Zusammenballung von Erythrozyten (= rote Blutkörperchen)  Plasmaviskosität  Temperatur  Strömungsgeschwindigkeit Blut -

Suspension: feste Bestandteile in Flüssigkeit -> fluid: beweglich, verformbar Blut entspricht einer Emulsion nimmt mit höherem Hämatokrit zu nimmt in Gefäßen von weniger als 300 um ab

Wovon hängt die Wandspannung eines Blutgefäßes ab? von Innendruck der Blutgefäße (Dehnungszustand) und Radius Blutgefäß Laplace: Gefäß ist wie Zylinder K = P * r / d für zylindrische Organe K = Wandspannung P = transmuraler Druck r = Gefäßradius d = Wanddicke

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Stromstärke/Strompulse -

treibende Druckdifferenz: Strömungswiderstand Widerstand ändert sich direkt (Stromstärke) bzw. umgekehrt proportional zur 4. Potenz des Gefäßradius (Widerstand) arterielles System: Stromstärke -> Flüssigkeit durch Körper Beim Erwachsenen in körperlicher Ruhe erreicht der Strompuls in der Aorta eine Spitzenstromstärke von 500–600 ml/s. Zentraler Strompuls: (gibt auch einen peripheren) Der intermittierende Blutauswurf des linken Ventrikels führt in der Aorta zu Strompulsen. Bereits am Ende des ersten Drittels bzw. Viertels der Systole erreicht die Stromstärke ihren Maximalwert. Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit ist ca. 15– 20cm/s. Das vom Ventrikel ausgeworfene Blut hat sich also am Ende der Systole maximal 20cm von der Aortenklappe fortbewegt, während die Pulswelle zu diesem Zeitpunkt bereits das gesamte Arteriensystem durchlaufen hat und reflektierte Wellen zum Herz zurückkehren. Die Länge der Pulswelle ist also größer als die größte Entfernung (Herz– Fuß) im Arteriensystem. Dies beinhaltet, dass gegen Ende der

Systole alle Gefäße des Arteriensystems in unterschiedlichem Umfang durch die Pulswelle aufgedehnt sind und an der Speicherung teilnehmen. -

Windkessel: Ausdehnung Aorta Klappen Aorta zu: Ausdehnung nimmt ab  Speicherung ½ SV - Diastole: Zusammenziehen Aorta -> Beschleunigung Blutfluss  durch Windkesselfunktion entstehen ein kontinuierlicher Blutfluss, Pulswelle Pulswellen Der rhythmische Blutauswurf des Herzens erzeugt in der Aorta und der A. pulmonalis Pulswellen, die sich bis zu den Kapillaren hin fortpflanzen = Auswurf von SV -> Beschleunigung Blut in Aorta (Aorta: Blut in Schlauch. Mehr Blut -> wie viel durchkommt ist von Elastizität abhängig (Beschleunigung muss überallerfolgen, wenn Schlauch elastisch ist) elastischer Schlauch: Blut -> höherer Druck -> Aufdehnung, wo Blut ist (Beginn) durch SV in Aorta - Druckanstieg in Aorta (systolischer Blutdruck) - Querschnitterweiterung in Aorta (Windkesselfunktion) - in den nachfolgenden Abschnitten Wiederholung der Vorgänge - Geschwindigkeit ca. 4-6m/sek  junger Mensch: hoher Blutdruck -> wahrscheinlich funktionelle Ursache (hormonell, Stress)  alter Mensch: morphologische Ursache  Zusammenhang mit Pulswellengeschwindigkeit kann Blutdruck beeinflussen -> Diagnostik va. bei der Hypertonie! - Pulswellengeschwindigkeit: 5 m/s -> 10m/s -

morphologisch: Gefäßsteifigkeit wird schlechter geworden sein Pulswelle = Ausbreitung Puls über Gefäßsystem

Pulswellengeschwindigkeit: Mit zunehmender Entfernung vom Herzen steigt die Pulswellengeschwindigkeit an. - steigt mit zunehmenden mittleren Blutdruck an - Änderung auch mit zunehmenden Lebensalter - Anstieg in peripherer Richtung

Niederdrucksystem Charakterisierung des Niederdrucksystems: Das Niederdrucksystem bildet eine funktionelle Einheit; es enthält nahezu 85% des gesamten Blutvolumens und weist eine etwa 200-mal größere Compliance als das arterielle System auf Rückfluss Blut -> niedrigerer Druck Arterien - besteht aus Körpervenen, re Herz, Lungengefäße, li Vorhof, li Ventrikel in Diastole - 85% Blutvolumen -> Blutspeicher (200-fach größere elastische Weitbarkeit als das arterielle System, Volumenänderungen wirken sich auf Niederdrucksystem aus z.B. bei Blutentnahme) - mittlerer Blutdruck normalerweise nicht über 20mmHg, trägt nur geringfügig zum mittleren Blutdruck bei, hydrodynamisch erzeugt aufgrund der niedrigen Strömungswiderstände -> Funktion Blutfüllung - ZVD: 3-5 mmHg

hier findet Gas- und Stoffaustausch statt Gefäße sind viel dehnbarer, als die des Hochdrucksystems  können rel. große Menge Blut aufnehmen, ohne dass der Druck stark zunimmt - hydrostatischer Druck = statischer Druck (abhängig von Blutfüllung) - nicht wie in Arterien: hydrodynamisch, hier umgekehrt: je weniger BV, desto höher Blut -

Das Niederdruck ist abhängig vom venösen Rückstrom - durch Kontraktion der Beinmuskulatur wird Blut in den Venen herzwärts befördert, die Venenklappen verhindern einen Reflux (Muskelpumpe) - Verlagerung der Ventilebene des Herzens erzeugt Sogeffekt auf Blut in herznahmen Venen - Kontraktion: Herz, Ventrikel werden nach unten gezogen wenn Kontraktion vorbei ist, werden sie wieder nach oben gezogen -> Steuerung Blut - Sogwirkung Atmung: Zusammenhang mit Druck  neg. Druck Thoraxraum durch Atmung, Zwerchfell wird nach unten gezogen -> mehr Raum Unterdruck positiv für venösen Rückstrum Problem Pressatmung: Verringerung venöser Rückstrom, Herz pumpt sich leer hämodynamische Gesichtspunkte: Funktion Niederdrucksystem - Gefäße sind viel dehnbarer, als die des Hochdrucksystems  können rel. große Menge Blut aufnehmen, ohne dass der Druck stark zunimmt  Speicherfunktion: 85% des BV

Beschreibung Orthostasereaktion: Wie verändern sich beim Übergang vom Liegen zum stehen: ZVD, Hf, SV, HZV, totaler peripherer Widerstand, mittlerer arterieller Blutdruck, Tonus der Kapazitätsgefäße, zentrales BV, Beinvolumen

Orthostase: mittlere arterielle und venöse Drücke beim stehenden Menschen venöse Drücke in Orthostase: Entsprechende hydrostatische Druckdifferenzen treten beim Übergang vom Liegen zum Stehen in den Venen auf, wobei vor allem der Druckanstieg in den Beinvenen bis auf 90mmHg und die damit verbundene Aufdehnung der dünnwandigen Venen zu einer beträchtlichen Volumenverlagerung (von ca. 500ml) in die unteren Extremitäten führt. Physiologisch ist der Körper in der Lage, den Blutdruck im Stehen und Sitzen so anzupassen, dass alle Organsysteme ausreichend mit Sauerstoff versorgt werden.

Physiologie: hydrostatische Indifferenzebene

Er bezeichnet die Stelle im menschlichen Körper, an der der Blutdruck sowohl im Stehen wie auch im Liegen identisch ist. Im Liegen ist der Blutdruck in allen Arterien etwa gleich hoch. Dasselbe gilt auch für die Venen des Körpers. Richtet sich der Mensch auf, so steigt der Blutdruck in der unteren Körperhälfte durch das Gewicht des Blutes an, in der oberen Körperhälfte dagegen sinkt der Blutdruck ab. In der hydrostatischen Indifferenzebene, ca. 5–10 cm unterhalb des Zwerchfells gelegen, bleibt er konstant. Unterschied liegen/stehen Gewichtskräfte auf Blut haben Wirkung Armdruck Venen: negativ (Unterdruck)  Blutabnahme: Kompression -> Stauung, Abnahmegerät, während Abnahme Kompression auflösen -> Blut wird zurückgezogen

-3: re Vorhof hydrostatische Indifferenzebene: Zwerchfell 4 20: Beckenkamm Höhe untere Hohlvene

Hochdrucksystem Hinfluss Blut -> höherer Druck Venen - li Ventrikel in Systole + arterielle Gefäße Körperkreislauf (Aorta, Arterien bis Arteriolen) mittlerer Blutdruck 60-100mmHg (hydrodynamisch erzeugter Druck, Produkt aus HMV und peripherer Widerstand, großen Einfluss auf mittleren Blutdruck Arteriensystem) -> 10x höher als im Niederdruck - 15% des Blutvolumens hämodynamische Gesichtspunkte: Funktion Hochdrucksystem Hämodynamik: Die Hämodynamik beschreibt den Blutfluss in den Blutgefäßen in Abhängigkeit von den verantwortlichen Kräften.

Für die Strömungsmechanik des Blutes sind verschiedene Parameter entscheidend:  die Geometrie des Gefäßes  die Elastizität des Gefäßes  die darin herrschenden Drücke  das Herzzeitvolumen (lokal als Strömungsgeschwindigkeit)  das Blutvolumen  die Blutzusammensetzung -

keine Elastizität, sind kaum dehnbar aufgrund des hohen Drucks haben nur 15% des gesamten Blutvolumens sehr hoher Druck: 100mmHg...