Herzminutenvolumen

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Das Herzminutenvolumen (HMV) oder Herzzeitvolumen (HZV) ist das Volumen des Blutes, das in einer Minute vom Herz über die Aorta ascendens in den Blutkreislauf gepumpt wird. Deswegen heißt es auch Körperzeitvolumen.[1] Das Herzminutenvolumen ist also ein Maß für die Pumpfunktion des Herzens; man spricht auch von der Herzauswurfleistung. Das Herzminutenvolumen lässt sich durch Multiplikation des Herzschlagvolumens mit der Herzfrequenz berechnen. Normalerweise ist das Herzminutenvolumen des rechten Ventrikels genauso groß wie das Herzminutenvolumen des linken Ventrikels, da ja das gesamte Volumen in einem geschlossenen Kreislauf durch beide Herzhälften fließen muss, allerdings kann es über kurze Zeiträume zu kleinen Differenzen kommen, wenn z. B. das gesamte Volumen nicht sofort über die Lungenvenen wieder zum Herzen zurückfließt. Bei Gesunden ist das Herzzeitvolumen gleich dem Lungenzeitvolumen. Beim Rechts-links-Shunt ist das Herzzeitvolumen größer als das Lungenzeitvolumen; beim Links-rechts-Shunt ist das Herzzeitvolumen kleiner als das Lungenzeitvolumen. Allgemein gilt die Gleichung Herzzeitvolumen + Links-rechts-Shuntvolumen = Lungenzeitvolumen + Rechts-links-Shuntvolumen.[2] Außerdem ist das Herzzeitvolumen der Quotient aus dem Blutdruck und dem peripheren Widerstand.

Etwas allgemeiner ist der Begriff Herzzeitvolumen. Er bedeutet aber im Prinzip dasselbe, nur dass die Zeiteinheit hier nicht festgelegt ist. Abgekürzt wird es als HZV. Im Englischen und als Fachausdruck auch im Deutschen wird dafür auch der Begriff Cardiac Output (abgekürzt CO) benutzt. Erste wissenschaftliche Erwähnung fand das Herzzeitvolumen bei William Harvey, der mit seiner 1628[3] veröffentlichten Berechnung des Halbstundenvolumens[4] einen Beweis für die Existenz des Blutkreislaufs lieferte.

Aus praktischen Erwägungen hat sich zur Beurteilung der Pumpfunktion eher der Wert der Ejektionsfraktion (der Prozentanteil des Schlagvolumens am höchsten Volumen des linken Ventrikels am Ende der Diastole) eingebürgert, da er direkt aus der Echokardiografie ablesbar ist. Das Herzminutenvolumen wird dagegen bei aufwändigeren Herzkatheteruntersuchungen bestimmt.

Wird das Herzminutenvolumen auf die Körperoberfläche bezogen, so bezeichnet man das Resultat als Herzindex (bzw. Cardiac Index).

Normalwerte[Bearbeiten]

  • In Ruhe beträgt das Herzminutenvolumen beim gesunden erwachsenen Menschen etwa 4,5–5 Liter/Minute. Der untere Normwert für den Herzindex liegt bei 2,5 (l/min)/m².
  • Unter Belastung kann das HMV bis auf das Sechsfache gesteigert werden und dann bis zu 30 Liter/Minute, in Einzelfällen mehr betragen. Von dem ehemaligen spanischen Radrennfahrer und mehrfachen Tour-de-France-Sieger Miguel Indurain wird immer wieder behauptet, er habe unter Höchstbelastung ein HMV von 50 l/min gehabt.

Messung[Bearbeiten]

Umfahrung des PW-Doppler-Signals im LVOT: Velocity Time Integral (VTI)

Das HMV kann in der klinischen Praxis nur indirekt gemessen werden. Dazu gibt es verschiedene Methoden:

  1. In der Echokardiografie: Einfach ist es aus dem Schlagvolumen und der Herzfrequenz berechenbar: HMV = Herzfrequenz × Schlagvolumen. Das Schlagvolumen und die Herzfrequenz können aus der Echokardiografie abgeschätzt werden. Der Durchmesser des Linksventrikulären Ausflusstraktes (LVOT) wird im 2D-Bild gemessen und daraus eine Fläche mit Hilfe der Kreisfläche berechnet und mit der Umfahrung der PW-Doppler-Kurve im LVOT, dem Velocity Time Integral (VTI), sowie der Herzfrequenz (HF) multipliziert. HMV = π × LVOT²/4 × VTI × HF.
  2. Etwas aufwändiger ist die Thermodilution. Dabei wird eine definierte Menge an kalter Flüssigkeit injiziert und der Temperaturverlauf des Blutes in der Folge über eine Thermosonde aufgezeichnet. Über die Schnelligkeit der Temperaturnormalisierung kann das HMV berechnet werden. Eine Möglichkeit, dieses in der Praxis umzusetzen, ist der Swan-Ganz-Katheter. Hierbei handelt es sich um einen Katheter, der durch eine große Vene am Hals (in der Regel Vena jugularis interna oder Vena subclavia) durch die rechte Herzhälfte bis in die Lungenarterie vorgeschoben wird. Zum Beispiel mit Hilfe einer integrierten Heizspirale kann hiermit auch kontinuierlich (also ohne dass zwischenzeitlich Flüssigkeit injiziert wird) das HZV bestimmt werden.
  3. Ähnlich funktionieren Farbstoffverdünnungsverfahren. Auch hier ist ein Herzkatheter erforderlich.
  4. Modellbasierte Verfahren berechnen nach Kalibrierung durch ein anderes Verfahren (zum Beispiel Thermodilution) das HMV kontinuierlich aus der durch einen arteriellen Katheter gemessenen arteriellen Blutdruckkurve. Beispiel hierfür ist das PiCCO (Pulscontour Continuous Cardiac Output) System der Firma Pulsion(R), das insbesondere im Vergleich zum Swan-Ganz-Katheter den Vorteil bietet, ein deutlich weniger invasives Verfahren zu sein, da hierzu kein Katheter durch das Herz bis in die Lungenarterie vorgeschoben werden muss.
  5. Das HMV ist auch über die zentralvenöse Sauerstoffsättigung und die arterielle Sauerstoffsättigung berechenbar, wenn gleichzeitig der Sauerstoffverbrauch bekannt ist (bspw. aus Partialdruckmessungen in der Ein- und Ausatemluft). Siehe auch Ficksches Prinzip.
  6. Auch mit Hilfe der Nuklearkardiologie (und der Nuklearpulmologie) kann das HMV (beziehungsweise das identische Lungenzeitvolumen) bestimmt werden.
  7. Auch mit Hilfe der Kernspinuntersuchung kann das HMV bestimmt werden.
  8. Ein weiteres Verfahren bietet die Impedanzkardiografie.
  9. Philipp Broemser und Otto Friedrich Ranke empfahlen 1930 und 1933 die Sphygmographie zur unblutigen Bestimmung des Schlagvolumens. Durch Multiplikation mit der Herzfrequenz erhält man das Herzzeitvolumen. Ein ähnliches Verfahren war die Wezler-Böger-Methode auf der Grundlage von Otto Franks Forschungen.

Verringertes HMV[Bearbeiten]

Ein verringertes Herzminutenvolumen findet sich bei verminderter Pumpleistung der linken oder rechten Herzkammer. Auch Herzklappenerkrankungen können das Herzminutenvolumen reduzieren, ebenso eine Schilddrüsenunterfunktion.

Erhöhtes HMV[Bearbeiten]

Ein erhöhtes Herzminutenvolumen findet sich bei Fieber, Hyperthyreose und Blutarmut. Auch in hyperdynamen Schockzuständen, wie z. B. dem septischen Schock, kann das HMV erhöht sein, obwohl eine Minderperfusion von Organen vorliegen kann, was auf eine Erniedrigung des peripheren Widerstands zurückzuführen ist. Während der Schwangerschaft besteht ebenfalls ein erhöhtes Herzminutenvolumen. Grund dafür ist die erhöhte Blutmenge während der Schwangerschaft von ca. 1 1/2 Litern, die notwendig für die Versorgung von Plazenta und Uterus ist.[5]

Siehe auch[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

Quellen[Bearbeiten]

  1. Wilhelm Jakob Rutishauser, in: Otto Martin Hess, Rüdiger R. W. Simon (Herausgeber): "Herzkatheter - Einsatz in Diagnostik und Therapie", Springer-Verlag Berlin und Heidelberg 2000, ISBN 978-3-642-62957-0, Seite 17
  2. Wilhelm Jakob Rutishauser, am angegebenen Ort, Seite 17
  3. William Harvey: Exercitatio anatomica de motu cordis et sanguinis in animalibus. S. G. Fitzer, Frankfurt 1628
  4. Gisela Teichmann: William Harvey und das Herzminutenvolumen. Innere Medizin 19, 1992, Heft 3, S. 94–96
  5. Herzminutenvolumen (HMV) in der Schwangerschaft