Herzminutenvolumen

Das Herzminutenvolumen (HMV) ist definiert als das Blutvolumen, welches pro Minute vom Herz in den Körperkreislauf gepumpt wird.
Alternativ wird auch der Begriff Körperzeitvolumen verwendet, gebräuchlicher ist allerdings der Begriff Herzminutenvolumen.
Das Herzminutenvolumen wird als Maß für die Pumpfunktion des Herzens verwendet, es beschreibt also die Auswurfleistung des Herzens oder kurz die Herzleistung. Ein ähnlicher Begriff für die Herzleistung ist das Herzzeitvolumen (HZV), das allerdings in keiner Relation zu einer bestimmten Zeiteinheit besteht.

Das Herzminutenvolumen ist das Produkt der Herzfrequenz (HF), die man durch den Puls ermitteln kann und dem Schlagvolumen.

Das Herzminutenvolumen ist also gleich der Herzfrequenz mal dem Schlagvolumen (HMV = HF x Schlagvolumen). Das Schlagvolumen ist, vereinfacht gesagt, das Volumen, welches bei einem Herzschlag von der linken Herzkammer ausgeworfen wird.

Zur Bestimmung des Herzminutenvolumens ist es also notwendig das Schlagvolumen zu ermitteln. Dies ist allerdings kompliziert und aufwendig, trotzdem gibt es mehrere Methoden das Schlagvolumen zu bestimmen.
Man kann das Schlagvolumen mit der sogenannten Thermodilutionsmethode berechnen. Hierbei wird ein Swan-Ganz-Katheter in den durch eine Vene am Hals über die rechte Herzhälfte in die Lungenarterien geschoben. Dann wird kalte Flüssigkeit in den rechten Vorhof gespritzt und der Katheter misst die Temperaturänderung. Im Verlauf lässt sich mit den Messdaten des Katheters über den Temperaturausfall und den weiteren Temperaturverlauf messen das Herzminutenvolumen.
Eine einfachere, aber auch ungenauere Methode ist die Echokardiographie, also das Herzultraschall. Das Schlagvolumen kann dabei über Messungen des Durchmessers der Ausflussbahn der linken Herzkammer berechnet werden, die über die Kreisflächenformel zu einer dreidimensionalen Fläche verrechnet werden.
Des Weiteren kann man über die Sauerstoffkonzentration im venösen Blut, im arteriellen Blut und der Sauerstoffaufnahme aus der Lunge das Herzminutenvolumen berechnen. Das Herzminutenvolumen ergibt sich aus dem Volumen des pro Zeiteinheit aufgenommen Sauerstoffs aus der Lunge geteilt durch die Sauerstoffkonzentration im arteriellen Blut, welche zuvor mit der Sauerstoffkonzentration im gemischt-venösen Blut substrahiert werden muss. Dies entspricht letztendlich dem Blutfluss durch die Lunge, was sich mit dem Herzminutenvolumen gleichsetzen lässt.
Darüber hinaus gibt es noch einige andere Methoden, mit denen das Schlagvolumen ermittelt werden kann.

Das Herzminutenvolumen wird in der Einheit Volumen pro Minute angegeben, wie es der Name schon verrät. Bei einem gesunden Erwachsenen beträgt das Herzminutenvolumen 3,5 - 5 Liter pro Minute. Die Werte schwanken je nach den individuellen Gegebenheiten und den aktuellen Anforderungen. Eine Schwangere beispielsweise hat ein höheres Herzminutenvolumen als vor ihrer Schwangerschaft, da sie den Fetus im Bauch zusätzlich versorgen muss.

Bei Sportlern wird das Herzminutenvolumen gesteigert, bei Belastung ist es möglich, dass das Herzminutenvolumen auf 30 Liter/Minute ansteigt.
Verantwortlich dafür sind einerseits Steuerungsmechanismen außerhalb des Herzens. Am Ort der zentralen Herzkreislaufregelung im Hirnstamm werden aus dem Körper Signale von den Gefäßen im Körper empfangen. Angepasst an diese Signale werden Reaktionen an den Körper hinaus gesendet.
Die Kontraktionskraft des Herzens erhöht sich, wodurch die Herzfrequenz gesteigert wird und die Herzmuskelzellen schneller erregt werden können.
Andererseits reagiert auch das Herz schnell auf einen erhöhten Bedarf an Transportleistung. Hierzu wird der Herzmuskel zunächst stärker gedehnt, wodurch mehr Blut aus dem Körper in das Herz fließen kann und folglich auch mehr Blut ausgeworfen wird.
Die bei Sportlern häufig vorkommende Vergrößerung der Herzkammern und der Hypertrophie (dabei handelt es sich um eine Volumenzunahme der Zellen) des Herzmuskels führt dazu, dass diese nicht nur unter Belastung sondern auch in Ruhe ein höheres Herzminutenvolumen aufweisen.

Bei einem Erwachsenen beträgt das Herzminutenvolumen in Ruhe etwa 5 Liter pro Minute.
Unter Belastung kann sich dieser Wert kurzzeitig vervierfachen.

Stark ausdauertrainierte Herzen können sogar über 30 Liter pro Minute pumpen. So hohe Werte kann das Herz allerdings nur über einen kurzen Zeitraum aufrechterhalten.
Bei einem Marathonläufer schlägt das Herz ungefähr 150 mal in einer Minute.
Pro Schlag werden etwa 100 ml Blut aus dem Herzen gepumpt.

Multipliziert man die Anzahl der Schläge pro Minute mit dem Schlagvolumen, so erhält man das Herzminutenvolumen. Es beträgt in diesem Fall 15 Liter pro Minute.

Liefe der Läufer den Marathon innerhalb von vier Stunden würde das Herz innerhalb dieser Zeit 3600 Liter Blut pumpen müssen. Bei Spitzensportlern liegt der Wert vermutlich sogar noch höher.

In Ruhe ist der Bedarf des Körpers mit frischem Blut und Sauerstoff versorgt zu werden geringer als bei Belastung oder bei Sportlern. Insgesamt schlägt das Herz in Ruhe ruhiger, der Puls ist niedriger und das Herzminutenvolumen ist geringer. Trotzdem reicht es aus, um den Körper mit ausreichend Blut und Sauerstoff zu versorgen.

Der Niere werden 20-25% des Herzminutenvolumens zur Verfügung gestellt. Den im Blut enthaltenen Sauerstoff braucht die Niere dabei gar nicht zu so großen Teilen, sondern sie filtert das Blut und nimmt Bestandteile auf oder gibt andere wieder hinein ab.
Neben der Blutwäsche ist die Niere auch für die Flüssigkeitsausscheidung in Form von Urin zuständig. Diese passt sie an die Bedürfnisse des Körpers an.
Allerdings beeinflussen sich Niere und Herz genau aus diesen beiden Gründen gegenseitig. Im Falle einer Niereninsuffizienz zum Beispiel wird weniger Flüssigkeit ausgeschieden, die Vorlast und Nachlast sind hoch. Das Herz muss also mehr Blut bewegen, das Herzminutenvolumen steigt, was langfristig zu negativen Veränderungen am Herzen führt.

Einfluss auf das Herzminutenvolumen hat die Kontraktilität, die Vorlast und die Nachlast. Die Kontraktilität beschreibt die Fähigkeit des Muskels sich zusammen zu ziehen.
Mit Vorlast ist das Volumen gemeint, welches nach vollständiger Füllung der Kammern in den Kammern vorhanden ist.
Die Nachlast hingegen bezieht sich auf das Volumen, das nach der Kontraktion des Herzmuskels noch im Herzen verblieben ist.
Wichtig sind ebenfalls anatomische Gegebenheiten des Herzens. Dazu zählen die Größe der Herzkammer, die Dicke der Herzwand und die Funktion der Klappen.

Die Ausschüttung von Adrenalin steigert die Herzleistung und damit das Herzminutenvolumen.

Adrenalin wirkt dabei auf mehrere Pumpeigenschaften des Herzens.
Zunächst beschleunigt es die Herzfrequenz. Die herzeigenen Schrittmacherzellen werden aktiver und senden häufiger Signale. Außerdem wird das entstandene Signal schneller über den Herzmuskel geleitet.
Die Kraft mit der sich das Herz zusammenzieht, steigt ebenfalls. Zudem entspannt sich das Herz nach erfolgtem Zusammenziehen unter Adrenalinwirkung schneller. Dies ermöglicht eine raschere Abfolge der Schläge.

Aufgrund der stärkeren Arbeit benötigt der Herzmuskel eine höhere Nähr- und Sauerstoffzufuhr. Deshalb weiten sich die sogenannten Koronargefäße durch Adrenalin. Sie dienen der Versorgung des Herzmuskels.