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3.  Grundlagen myokardialer Perfusion und Funktion

3.1. Blut- und Sauerstoffversorgung des Herzens

Der Koronarkreislauf des Herzens ist ein Teil des großen Kreislaufs, der jedoch spe­zi­elle Eigenarten aufweist, die eng mit der Funktionsweise des Herzens ver­knüpft sind. Im menschlichen Herzen finden sich in der Regel zwei Koronar­arterien, die beide aus der Aortenwurzel entspringen. Im Tierversuch kann die Durchblutung des Herzens mit­tels elektromagnetischer Strömungsmessung direkt bestimmt werden. Beim Menschen ist man auf indirekte Meßmethoden ange­wiesen, bei denen u.a. die Aufnahme und Aus­wa­schung von Fremdgasen (Argon, Xenon) im Herzen bestimmt wird, deren Löslich­keit im Gewebe bekannt ist. Der­artige Messungen ergeben beim menschlichen Herzen in Ruhe eine Durch­blutung von ca. 0,8 - 0,9 ml/g·min. Bezogen auf das Herz­minuten­volumen be­trägt der Anteil der Koronardurchblutung ca. 5%.

Im Unterschied zu anderen Organkreisläufen zeigt der Koronarkreislauf starke Schwan­kungen seines Blutstromes im Rhythmus von Systole und Diastole. Für diese pha­sischen Schwankungen sind einerseits die rhythmischen Pulsationen des Aorten­drucks, anderer­seits aber vor allem Veränderungen des interstitiellen Myo­karddrucks ver­ant­wortlich. Dieser wirkt von außen auf die in den mittleren und inneren Wandschichten des Herzens verlaufenden Gefäße ein. Dadurch wird der Einstrom in die linke Koronar­arterie im Beginn der Systole völlig unter­drückt. Erst in der Diastole, wenn der intra­murale Druck absinkt, steigt der Ein­strom an.

Schon bei normaler Ruhetätigkeit ist im Herzen die Sauerstoffentnahme aus dem Blut weit größer als in anderen Organen. Von 20 Volumen-Prozent (ml/dl) Sauer­stoff des arteriel­len Blutes extrahiert das Herz ca. 14 ml/dl. Bei erhöhtem Sauer­stoffverbrauch in­folge Mehrbelastung ist kaum eine weitere Ausschöpfung möglich. Das Herz muß daher Vergrößerungen seines Sauerstoffbedarfs vor allem über eine erhöhte Durch­blutung decken. Dies geschieht durch Weitstellung der Gefäße und damit Re­duktion des Strömungs­widerstandes. Der stärkste Di­la­ta­tionsreiz für die Koronargefäße ist der Sauer­stoffmangel. Maßzahl für die Steigerungsfähigkeit der koronaren Durch­blutung ist die koronare Perfusions­reserve. Man versteht darunter das Verhältnis zwischen der maximalen Durchblutung unter Belastung und der Ruheperfusion. Für ein voll an­passungs­fähiges Koronarsystem errechnet sich ein Wert zwischen 4 - 5 (Trautwein et. al. 1972).


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3.2.  Funktionelle Struktur der Ventrikel

Die ungleiche Ausbildung der Muskulatur beider Herzkammern ist ein Ausdruck der An­pas­sung des Herzens an die unterschiedliche Belastung der Ventrikel. Aber nicht nur hin­sichtlich der Muskelmasse, sondern auch in ihrer funktionellen Struktur bestehen charakteristische Unterschiede. So verfügt der linke Ventrikel über eine kräftige Ring­muskulatur, die den Hauptanteil der Ventrikelwand aus­macht. An diesem Hohlzylinder aus zirkulär verlaufenden Fasern ist außen und innen eine Schicht aus sog. Spiral­muskeln angelagert, die von der Basis zur Spitze ziehen. Die kräftige Ringmuskulatur des linken Ventrikels ist sehr gut ge­eignet, den hohen Druck zu erzeugen, der für den Aus­wurf des Schlagvolumens in den großen Kreilauf benötigt wird. Bei normaler diastolischer Füllung erfolgt die Austreibung hauptsächlich durch die Verkürzung dieses Muskelanteils. Nimmt jedoch die Füllung der Herzkammer ab, so vermindert sich zwangsläufig der Ventrikelradius und somit auch der Verkürzungsspielraum der Ring­mus­ku­la­tur. Die mehr in Längsrichtung verlaufenden Spiralmuskeln werden da­gegen pro­zentual weniger entdehnt und können daher einen wachsenden Anteil der Aus­treibungsarbeit des linken Ventrikels übernehmen (Reindell und Roskamm 1977).

3.3. System der Koronararterien

Benannt sind die beiden Koronararterien nach der Lage ihrer Hauptstämme in der Kranz­­furche (Sulcus coronarius) des Herzens. Die linke Koronararterie (left coronary artery, LCA) entspringt als linker Hauptstamm (left main coronary artery, LM) im oberen Anteil des linken aortalen Sinus, kreuzt hinter dem Truncus pulmonalis nach links und teilt sich in den Ramus interventricularis anterior (RIVA oder left anterior des­cending coronary artery, LAD) und in den Ramus circumflexus (left circumflex coronary artery, LCX). Die LAD verläuft im Sulcus interventricularis und gibt dabei Septal- und Diagonaläste ab, die das Kammerseptum und die anterolaterale Wand des linken Ventrikels versorgen. Die LCX zieht nach dorsal und perfundiert über 1 - 3 Marginal­äste die laterale freie Wand des linken Ventrikels. Die rechte Koronararterie (right coronary artery, RCA) entspringt aus dem rechten aortalen Sinus und versorgt mit ihren Seiten­ästen das Myokard des rechten Ventrikels, das posteriore Kammerseptum und diaphragmale Anteile des linken Ventrikels. In ca. 75% liegt ein aus­ge­gli­chener Ver­sorgungstyp vor, wobei die Hauptstämme beider Koronararterien von ähnlichem Kaliber sind. In ca. 12% der Fälle liegt eine Rechtsdominanz vor. Da­bei hat sich die RCA auf Kosten der LCX stärker entwickelt und versorgt nahezu die [Seite 8↓]gesamte Hinter­wand des linken Ventrikels. Bei der Linksdominanz, die eben­falls in ca. 12% vor­kommt, ist die proximale LCA kaliberstärker als die RCA und der gesamte linke Ventrikel einschliesslich des posterioren Septums wird über die LCA versorgt.

Länge und Durchmesser der Koronararterien variieren mit Herzgröße und Ver­sorgungs­­typ. Insgesamt besteht eine enge Korrelation des Lumens der Koronar­arterien mit der Körper­oberfläche. Bei gesunden Männern beträgt der Innen­durch­messer des linken Haupt­stammes 4,5 ± 0,5 mm. Die LAD ist in ihrem An­fangs­teil durchschnittlich 3,8 ± 0,3 mm dick und verjüngt sich bis zur Herzspitze auf 1,7 ± 0,4 mm.Die Maße von LCX und RCA variieren an ihrem Ursprung um bis zu mehr als 1 mm in Abhängigkeit von dem Versorgungstyp (Dodge et. al. 1992). Durch einen geschlängelten Verlauf können sich die Herzkranzgefäße an die funktionsbedingten Form- und Größenvariationen des Herzmuskels anpassen. Die einzelnen Abschnitte der Koronararterien weisen während der verschiedenen Phasen des Herzzyklus ein unterschiedliches Ausmaß an Bewegung auf, welches zusätzlich großen interindividuellen Schwankungen unterworfen ist. Die Koro­nar­arterien sind funkti­onelle Endarterien. Der Ver­schluß einer Endarterie führt zur Nekrose des nach­ge­schalteten Organgebietes, ob­wohl in ihrer End­strom­bahn, allerdings insuffiziente, Anastomosen zu anderen Arterien bestehen.


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03.06.2005