Samenvatting verplichte stof en collegeaantekeningen week 1

Deze samenvatting is gebaseerd op het studiejaar 2013-2014.


Cardiovascular Physiology, hoofdstuk 2: Electrical Activity of the Heart

Pagina 9-35

De membraanpotentiaal is het spanningsverschil tussen de binnen- en buitenkant van een cel en wordt bepaald door drie factoren:

  • concentratie van ionen binnen en buiten de cel;

  • permeabiliteit van het celmembraan voor deze ionen;

  • activiteit van de ionpompen, bijvoorbeeld Na+/K+-pomp (de membraanpotentiaal wordt hierdoor wel in stand gehouden, maar niet gevormd)

De membraanpotentiaal in rust is voor een ventriculaire myocyt (hartspiercel van een ventrikel) ongeveer -90 mV. Bij depolarisatie door actiepotentiaal wordt de membraanpotentiaal positiever en bij hyperpolarisatie wordt de membraanpotentiaal nog negatiever.

 

Bij hartspiercellen zijn de volgende ionen belangrijk (concentratie binnen de cel ten opzichte van buiten de cel):

[K+]o > [K+]i

[Na+]o +]i

[Cl-]o -]i

[Ca2+]o 2+]i

Hierdoor wil K+ graag de cel uit diffunderen, Na+ wil juist de cel in.

De membraanpotentiaal is negatief (oftewel de binnenkant is negatiever dan de buitenkant) door de energieafhankelijke ionpompen. Deze zorgen ervoor dat de concentratie K+ binnen de cel hoog blijft, zodat dit naar buiten blijft diffunderen en het membraanpotentiaal negatief blijft. Hierdoor is het membraan impermeabel.

De snelheid waarmee een ion beweegt is afhankelijk van de concentraties van dat ion binnen en buiten de cel, de membraanpotentiaal en van de geleding voor dat ion. Het bewegen van een ion door het membraan is onafhankelijk van andere ionen.

Het celmembraan bevat kalium-kanalen waardoor K+ door de chemisch gradiënt (concentratie van stoffen) meede cel uit kan diffunderen. Als K+ de cel uit diffundeert, ontstaat er een negatieve lading in de cel en dus een potentiaalverschil over het membraan. Het uit de cel diffunderen van K+ gaat dus tegen de elektrische gradiënt (lading van stoffen) in. De evenwichtspotentiaal voor kalium (Nernstpotentiaal), is de membraanpotentiaal die nodig is om het bewegen van K+ uit de cel tegen te gaan. Elektrische en chemische gradiënt houden elkaar op dat moment in evenwicht. Dit moment van evenwicht kan worden berekend met behulp van de Nernst formule.

De Nernstpotentiaal voor K+ wordt als volgt berekend:

 

Z=1, omdat de lading van K+ 1 is. [K+]i = 150 mM; de concentratie van K+ binnen een cel in rust. [K+]o = 4mM; de concentratie K+ buiten de cel.

De rustpotentiaal voor een ventriculaire myocyt is –90 mV, dicht bij de Nernstpotentiaal voor K+. Omdat het verschil tussen membraanpotentiaal en Nernstpotentiaal voor K+ 6mV is, vindt er een netto diffusie van 6 mV K+ plaats de cel uit, die zeer langzaam verloopt. De ionpompen zorgen ervoor dat de chemische gradiënt behouden wordt.

Het ion met de hoogste permeabiliteit heeft meer invloed op de membraanpotentiaal, vandaar dat de membraanpotentiaal in rust bijna gelijk is aan de Nernstpotentiaal voor K+. De permeabiliteit voor K+ is immers het hoogst. Deze algemene relatie kan als volgt worden weergegeven:

EM = g’K EK + g’Na ENa + g’Ca ECa + g’Cl ECl

De membraanpotentiaal is dus de som van de evenwichtspotentialen (Ex) vermenigvuldigd met de membraangeleiding van de verschillende ionen. g’x is de relatieve geleiding die berekend van worden door de geleiding van dit enkele ion te delen door de totale geleiding van alle ionen: g’x = gx/gtotaal Voor een myocyt ziet de EM er dan als volgt uit:

EM = g’K (-96 mV) + g’Na (+ 50 mV) + g’Ca (+ 134 mV) + g’Cl (-90 mV)

In hartspiercellen veranderen de ion-concentratiegradiënten niet veel, zelfs niet tijdens actiepotentialen. De veranderingen in EM worden voornamelijk veroorzaakt door veranderingen in iongeleiding (tijdens de rustpotentiaal is g’K relatief hoog, terwijl op het hoogtepunt van het actiepotentiaal g’Na relatief hoog is).

Door de Nernstpotentiaal te vergelijken met de actiepotentiaal, kun je voorspellen of een ion de cel in of uit diffundeert. Als de membraanpotentiaal op zijn evenwichtspotentiaal is, is er geen netto diffusie van het ion van buiten naar binnen en andersom. Dan is er sprake van een chemisch evenwicht. Wanneer de membraanpotentiaal hoger is dan de evenwichtspotentiaal, zal er een netto influx of efflux plaats vinden van de ionen.

 

Ionkanalen en actiepotentiaal

Ionkanalen zijn selectief voor bepaalde ionen. Verder kan één ion verschillende ionkanalen hebben die verantwoordelijk zijn voor het transport. Een celmembraan bevat ionenkanalen die geactiveerd (geopend) of geïnactiveerd (gesloten) kunnen worden.

Er zijn drie varianten van gemedieerde kanalen:

  • Voltage-gated kanalen zijn afhankelijk van de potentiaalverschillen

  • Receptor-gated kanalen worden ge(in)activeerd door binding aan receptoren

  • Ligand-gated kanalen zijn afhankelijk van een andere stof (bijvoorbeeld een hormoon)

Geleiding vindt plaats door een vormverandering van het kanaal, waardoor de kanalen openen of sluiten. Tijdens een actiepotentiaal gaan Na+-kanalen open, terwijl K+-kanalen sluiten; dit leidt tot depolarisatie van het membraan. Kort na de depolarisatie worden de Na+-kanalen geïnactiveerd en gaan de Ca2+-kanalen open om de depolarisatie in stand te houden. Hierna sluiten de Ca2+-kanalen en gaan de K+-kanalen weer open, wat leidt tot repolarisatie. Na+/K+-pompen zorgen ervoor dat de oude concentraties hersteld worden waarbij ATP nodig is. Ook wordt Ca2+ de cel uitgepompt. Dit gebeurt door een ATP-afhankelijke Ca2+-pomp, maar ook door een Na+/Ca2+-uitwisselaar. De Na+ die hierbij de cel inkomt, moet daarna weer naar buiten worden gepompt.

Er zit een groot verschil in de duur van een actiepotentiaal tussen verschillende typen cellen. In een zenuwcel duurt een actiepotentiaal ongeveer 1 ms, in skeletspierweefsel 2-5 ms en in hartspierweefsel wel 200 tot 400 ms. Voornamelijk door calciuminstroom tijdens de actiepotentiaal ontstaat in dit laatste weefsel een zogenaamde plateaufase.

 

Non-Pacemaker actiepotentiaal

Een actiepotentiaal in hartspierweefsel heeft meerdere fasen.

  • Fase 4: De membraanpotentiaal is in rustfase (-90 mV), K+-kanalen staan open en Na+-kanalen en Ca2+-kanalen staan dicht

  • Fase 0: Een actiepotentiaal depolariseert de cel tot -70 mV door Na+-kanalen die open gaan staan (instroom Na+) en K+-kanalen die dicht gaan

  • Fase 1: Repolarisatie door het sluiten van Na+-kanalen en speciale K+-kanalen gaan weer open (uitstroom K+)

  • Fase 2: Doordat Ca2+-kanalen ook open gaan staan, worden de speciale K+-kanalen licht tegengewerkt, waardoor de plateaufase ontstaat

  • Fase 3: De uiteindelijke repolarisatie vindt plaats als er genoeg K+ weer naar buiten is gestroomd, samen met het sluiten van de Ca2+-kanalen

Tijdens fase 1, fase 2 en een deel van fase 3 kan er geen nieuw actiepotentiaal worden doorgestuurd. Dit heet de Absolute Refractaire Periode. Dit gaat natuurlijk niet van het ene op het andere moment, maar langzaamaan gaan de Na+-kanalen weer open staan. Er is sprake van een omslagtraject, dus de Relatieve Refractaire Periode is een geschiktere maat.

 

Pacemakercellen

De pacemakercellen (ook wel: nodale vezels) van de SA-knoop bepalen het hartritme. Zij genereren zo’n 100 tot 110 slagen per minuut, maar worden enigszins onderdrukt door signalen van de nervus vagus. Dit resulteert in 60 tot 100 slagen per minuut bij een gezond persoon. Ze hebben als karakteristieke eigenschap dat ze geen echt rustpotentiaal hebben (want het membraan depolariseert langzaam gedurende fase 4). Daarnaast zorgt de langzame influx van Ca2+ voor de depolarisatie en niet Na+.

Actiepotentialen van de SA-knoop komen overeen met de volgende fasen.

  • Fase 4: Spontane depolarisatie (funny current, If) door pacemakerpotentiaal die een actiepotentiaal triggert (celmembraan heeft een spanning van -40 tot -30 mV). Hierdoor vindt Na+-instroom plaats.

  • Fase 0: Sterke depolarisatie door een langzame influx van Ca2+

  • Fase (2/)3: Repolarisatie treedt op. Dat gebeurt wanneer de K+-kanalen weer open gaan staan (K+-instroom). De Ca2+-kanalen zijn gesloten. Wanneer de cel -60 mV bereikt, sluiten de K-kanalen weer.

Fase 1 mist bij de nodale vezel, omdat de depolarisatie en repolarisatie van pacemakercellen minder beïnvloed worden door Na+ en meer door Ca2+.

 

Abnormale impulsvorming

Als de sinus minder dan 60 actiepotentialen per minuut afgeeft, heet dit bradycardie. Geeft het meer dan 100 actiepotentialen per minuut af, dan heet dit tachycardie. Bij het sick sinus syndroom wordt een normaal ritme afgewisseld met periodes van bradycardie.

Een verstoorde impulsgeleiding kan leiden tot aritmie. De meest voorkomende oorzaak van een verstoorde impulsgeleiding is hypoxie (te kort aan zuurstof) doordat de coronaire bloedaanvoer niet (goed) verloopt. Een geleidingsstoornis ter hoogte van de AV-knoop kan bijvoorbeeld ontstaan door verhoogde activiteit van de nervus vagus.

Bij getriggerde activiteit is er sprake van een nieuwe, tweede depolarisatie, die ontstaan is uit hetzelfde actiepotentiaal. Deze depolarisaties zijn op te splitsen in twee groepen: early afterdepolarizations (fase 2/3, veroorzaakt door verlengde duur van de actiepotentiaal) en delayed afterdepolarizations (fase 3/4, als de repolarisatie bijna plaats heeft gevonden).

 

Normale impulsgeleiding

Geleidingssnelheden doorheen het hart:

  • 0,5 m/s door de atria

  • 0,05 m/s door de AV-knoop

  • 2 m/s door de Hisbundel en linker- en rechterafsplitsing

  • 4 m/s door Purkinjevezels

De vertraging in de AV-knoop geeft tijd om de ventrikels te laten vullen. Sympathische vezels grijpen dan ook voornamelijk op dit punt in om de contractiesnelheid te verhogen. Ze geven neurotransmitter norepinephrine af, wat zorgt voor een verlaging van de gK+ en een verhoging van de influx van Ca2+ en Na+. Hierdoor wordt de helling van fase 4 steiler. Verder verlaagt sympathische innervatie de drempelwaarde zodat fase 0 eerder bereikt wordt (meer depolarisaties). Door het sympathische zenuwstelsel kan het hartritme tot 200 slagen per minuut worden verhoogd.

De nervus vagus (CN X, parasympatisch) geeft neurotransmitter acetylcholine (ACh) af ACh verhoogt de gK+ en de verlaagt de influx van Ca2+ en Na+; een negatieve chronotropische respons. Door de invloed op deze geleiding verloopt fase 4 minder snel. Hierdoor is er een langere tijd nodig om de drempelwaarde te bereiken. Verder verlaagt parasympatische innervatie de helling van fase 0 en versterkt het de hyperpolarisatie in fase 3. Bij teveel stimulatie van het parasympatische systeem kan een AV-block het gevolg zijn.

 

Abnormale impulsgeleiding

Pathologische conduction-blocks kunnen ontstaan bij lokale depolarisaties of overdreven stimulatie van het parasympatische systeem. Er bestaan drie soorten.

  • AV-block: de impulsen uit de SA knoop kunnen de ventrikels niet bereiken (komt voor in de AV-knoop, bundel van His of wanneer beiden bundeltakken geblokkeerd zijn). Pacemakercellen vormen distaal van de block de nieuwe pacemaker van het hart. Deze geeft meestal een lagere impulsfrequentie (om de eventueel terugkerende sinusfrequentie niet te verstoren), met ventriculaire bradycardie tot gevolg.

  • Bundeltakblock: óf de rechter- óf de linker aftakking is geblokkeerd. Impulsen van de atria gaan nog steeds naar de ventrikels, maar de volgorde en timing van de ventriculaire depolarisatie zal veranderd zijn.

  • Hemiblock: het anterieure of het posterieure deel van de linkerbundeltak is geblokkeerd, zodat een deel van het linkerventrikel zijn impulsen vertraagd zal krijgen.

Bij een hemiblock en een bundeltakblock kunnen impulsen via een alternatieve route de ventrikels alsnog bereiken. De depolarisatie zal in ieder geval vertraagd zijn, wat leidt tot een langere duur en een andere vorm van het QRS-complex.

 

Re-entry

Soms treedt er een circulaire beweging van elektrische activatie op, doordat één geleidingsroute in één richting is geblokkeerd, maar het signaal via de andere kant op deze plek gewoon kan passeren. Het elektrische signaal gaat dan ‘andersom’ door de blokkade heen en kan opnieuw dezelfde route afleggen. Dit proces wordt re-entry genoemd en is de belangrijkste oorzaak van ventriculaire tachycardie.

Re-entry kan lokaal (in een kleine regio) en globaal (tussen atria en ventrikels) optreden. De lengte van de Effectief Refractaire Periode speelt een belangrijke rol bij het tot stand komen van een re-entry. Als een signaal door de blokkade heen gaat, zal het meestal een vertraging oplopen. Er zal pas re-entry ontstaan, als het na de blokkade cellen tegenkomt die weer gedepolariseerd kunnen worden. Anders dooft de oorspronkelijke actiepotentiaal uit.

 

Ectopische foci

Ectopische foci zijn abnormale pacemakerplaatsen in het hart die zelf actiepotentialen genereren. Normaal wordt de pacemakeractiviteit onderdrukt door de SA knoop, die een hoger ritme heeft. Dit proces heet ‘overdrive suppression’. Ectopische foci kunnen leiden tot extra hartslagen (premature slagen) of ze nemen juist de werking van de SA-knoop over.

Respectievelijk leiden deze gevolgen tot tachycardie of bradycardie. Tachycardie kan ook ontstaan als een ectopische focus samen met re-entry voorkomt. Bij het tweede gevolg ontstaat niet alleen bradycardie, maar verandert ook de vorm van het QRS complex; het wordt een langer complex, omdat het langer duurt voordat het hele ventrikel gedepolariseerd is.

 

Overdrive suppression

Het mechanisme van overdrive suppression geeft een verhoogde concentratie Na+ in de cel, wat weer een verhoogde werking van het Na+-K+-ATPase tot gevolg heeft. Het membraan hyperpolariseert, omdat meer positieve lading de cel verlaat. Hierdoor wordt het lastig voor pacemakerstromen om het membraan voldoende te depolariseren, dus kunnen geen actiepotentialen meer worden gegenereerd in ander weefsel dan de SA-knoop.

 

Clinically Oriented Anatomy, hoofdstuk 1: Thorax

Pagina 135-163

Het hart bevat twee atria (boezems) en twee ventrikels (kamers). De hartcyclus bestaat uit diastole (vulling van de ventrikels) en systole (het ‘leegknijpen’ van de ventrikels). De hartslag die je hoort, ontstaat door het dichtslaan van de kleppen, die voorkomen dat het bloed terug het hart in kan stromen.

De wand van elk ventrikel bestaat uit drie lagen. Van binnen naar buiten: endocardium (endotheel en bindweefsel), myocardium (spierweefsel), epicardium (mesotheel/ viscerale blad van het pericard). Het grootste gedeelte bestaat uit spierweefsel, waarbij de spiervezels vastzitten aan het fibreuze hartskelet.

Het hartskelet heeft meerdere functies:

  • Voorkomt te grote zwelling bij een volumetoename van bloed

  • Verzorgt een aanknopingspunt voor de hartkleppen en het myocard

  • Vormt een isolator waar impulsen niet doorheen kunnen (behalve ter hoogte van de AV-knoop)

De atria zijn gescheiden van de ventrikels door de sulcus atrioventricularis (atrioventriculaire groeve) met daarin de arteria coronaria dextra. De linker- en rechterventrikel zijn van elkaar gescheiden door de sulcus interventricularis anterior/posterior (de interventriculaire groeves).

De apex (wortel) van het hart ligt in de vijfde intercostaalruimte, hier kun je de mitraalklep horen. De basis ligt bij de wervellichamen van T6-T9.

De zijdes en randen van het hart:

  • Anterieure/sternocostale zijde (voornamelijk gevormd door het rechterventrikel)

  • Posterieure/diafragmatische zijde (door linkerventrikel en deels rechterventrikel)

  • Rechter longzijde (door rechteratrium)

  • Linker longzijde (door linkeratrium)

  • Rechtergrens (door rechteratrium, loopt door tussen vena cava superior en inferior)

  • Inferieure grens (door rechterventrikel en deels linkerventrikel)

  • Linker grens (door linkerventrikel en deels linkerhartoortje)

  • Superieure grens (door rechter- en linkeratria en rechter- en linkerhartoortjes)

Het rechteratrium ontvangt bloed van de vena cava superior, vena cava inferior en de sinus coronarius. Het rechterhartoortje heeft een ruw oppervlakte en vergroot deels de capaciteit van het rechteratrium. De gladde en ruwe atriale wand zijn gescheiden door de sulcus terminalis aan de buitenkant en crista terminalis aan de binnenkant. De opening van de coronaire sinus zit vlakbij de ingang van vena cava inferior.

Het rechterventrikel ontvangt bloed via de tricuspidalisklep. Kleine chordae tendineae bevestigen de leaflets (‘blaadjes’) van deze klep met papillairspieren, waardoor de klep niet kan doorslaan. Het bloed gaat vervolgens door de pulmonalisklep.

De scheiding tussen het linker- en rechterventrikel bestaat uit spierweefsel en membraneus weefsel en wordt het septum interventricularis genoemd. Het spiergedeelte in het linkerventrikel is groter, omdat dit ventrikel een grotere kracht moet geven. Aan de rechterkant zit meer membraneus weefsel, waar de tricuspidalisklep aan vastzit.

In het septum interventricularis bevat zich de trabecula septomarginalis (moderator band). Deze maakt deel uit van de rechtertak van de AV-bundel (Hisbundel).

In het linkeratrium monden beide venae pulmonalis uit met zuurstofrijk bloed. De wand is een klein beetje dikker en gladder dan het rechteratrium. Het ligt helemaal tegen de achterkant, waardoor via de oesophagus goed de linkerboezem te bestuderen valt. Het kleinere trabeculaire hartoortje bestaat uit musculi pectinati (evenals het rechterhartoortje).

Linkerventrikel: heeft een hele dikke spierwand, doordat er in de aorta een hogere druk is. Ook zijn de papillairspieren langer. Het bloed komt naar binnen door de mitralisklep met 2 kleppen. Hier ondergaat het bloed een totale hoek van 180° om via de halvemaanvormige aortaklep vervolgens het hart te verlaten.

 

De drie halvemaanvormige leaflets bij de pulmonalisklep en aortaklep hebben geen chordae. Ze hoeven ook maar minder dan de helft van de kracht op te vangen ten opzichte van de andere kleppen. De leaflets worden naar de wanden gedrukt als bloed de ventrikels verlaat. Als bij diastole dan het bloed weer terugstroomt, komen de leaflets weer tegen elkaar aan en vangen het bloed op als een soort zakjes.

Je onderscheidt het linker- en rechterventrikel niet door de dikke wand maar je let op

  • RV: tricuspidalisklep is spierig verbonden met de pulmonalisklep

  • LV: mitralisklep en aortaklep zijn fibreus verbonden; er zit geen spier tussen. Dit is goed te zien op echo en MRI.

 

Belangrijke bloedvaten van anterior naar posterior: truncus pulmonalis, aorta, vena cava superior. Let op: de aorta buigt over de aftakking (dus niet de stam) van de truncus pulmonalis heen. De truncus pulmonalis ligt heel dicht achter het sternum.

 

Coronairarteriën

Het endocardium krijgt voedingsstoffen door diffusie vanuit de kamers. Het myocardium en epicardium krijgen voedingsstoffen van de arteria coronaria dextra en sinistra.

Deze arteriën ontspringen uit de sinus boven de aortaklep. Beide takken hebben twee belangrijke afsplitsingen: de arteria marginalis en arteria interventricularis (‘tussen de ventrikels’, bij de sulcus interventricularis anterior/posterior).

De arteria coronaria dextra innerveert de:

  • SA-knoop via sinoatriale tak (60% van de bevolking)

  • AV-knoop

  • Posterior interventricular branch

  • Rechter arteria marginalis

  • rechter ventrikel, rechter atrium, deel van het linkerventrikel, deel van het septum, AV- en SA-knoop.

De arteria coronaria sinistra innerveert de:

  • Anterior interventricular branch

  • ramus circumflexus arteriae coronariae sinistrae

    • Linker arteria marginalis

    • Innerveert SA-knoop (40% van de bevolking)

  • linkeratrium, linkerventrikel, deel van het rechterventrikel en het septum

De veneuze drainage van het hart gebeurt via de sinus coronarius, die uitkomt in het rechteratrium. De grote en middelgrote venen geven het zuurstofarme bloed van het hart door aan de sinus coronarius. Kleine venen daarentegen eindigen meteen in het rechteratrium.

De SA-knoop is de pacemaker van het hart. Deze knoop initieert zo’n 70 keer per minuut een contractie, die zich verspreid door beide atria. Het signaal wordt doorgegeven via de AV-knoop; de enige plaats tussen atria en ventrikels waar het fibreuze skelet niet voor isolatie zorgt. Via de Hisbundel, die zich splitst in een linker- en rechterbundel aan beide zijden van het interventriculaire septum, komt het signaal in de Purkinjevezels terecht. Van hieruit worden de gehele ventrikels gestimuleerd.

Het hart wordt sympathisch én parasympatisch geïnnerveerd door autonome zenuwen vanuit de plexus cardiacus (welke vóór de bifurcatie van de trachea ligt). Sympathische activiteit vindt plaats door middel van directe adrenerge of indirecte supra-renale hormoonstimulatie. Parasympatische toevoer via de nervus vagus (CN X) gaat via het vrijgeven van acetylcholine.

 

Histology, hoofdstuk 11: Muscle Tissue

Pagina 327-331

Hartspiercellen lijken op skeletspiercellen wat betreft het soort contractiele filamenten en de schikking van deze filamenten. Opvallende verschillen zijn dat de kern van een hartspiercel in het midden ligt, er veel mitochondria rond de myofibrillen en kern liggen en dat de cellen vertakt zijn.

Aan het eind van deze vertakkingen bevatten de cellen geïntercaleerde disks: zeer gespecialiseerde verbindingen tussen cellen. Ook de actine-myosine filamenten hechten hieraan vast. Zo ontstaan vezels van verschillende lengten.

Een hartspiervezel bestaat dus uit meerdere cilindrische cellen, verbonden door geïntercaleerde disks. De geïntercaleerde disk bevat meerdere structuren die van belang zijn:

  • Gap junctions; laterale verbinding die zorgt voor ionische continuïteit (uitwisseling van ionen mogelijk)

  • Fascia adherens; transversale verbinding die de spiercellen begrenst

  • Macula adherens/Desmosoom; transversale én laterale verbinding die de spiercellen aan elkaar bindt (stressbestendig)

Gap junctions zorgen ervoor dat de hartspiercellen een functioneel syncytium vormen. Dit houdt in dat alle cellen dezelfde signaalmoleculen kunnen ontvangen, maar tegelijkertijd hun individuele kenmerken kunnen behouden.

Het Sarcoplasmatisch Reticulum (SR) van de hartspiercel loopt over het gehele sarcomeer. De enige plek waar Ca2+-ionen naar binnen kunnen stromen bij depolarisatie/contractie is dus tussen de sarcomeren in (ter hoogte van de Z-lijn). Deze instulpingen van het sarcolemma tussen de sarcomeren noemen we T-tubuli. De T-tubuli in hartspiercellen zijn veel groter dan bij skeletspiercellen, maar er is maar één tubule per sarcomeer.

Cardiac conducting cells (vrij vertaald: hartcellen die zorgen voor de geleiding) zijn georganiseerd in knopen (‘nodes’) en vezels. Deze vezels noemen we Purkinjevezels en kunnen snel impulsen genereren en doorgeven aan het myocard in een nauwgezet ritme.

 

Medical Physiology, hoofdstuk 1: Foundations of Physiology

Fysiologie is de studie van de vitale functies van organismes en hun organen, cellen en moleculen. Het is niet direct gekoppeld aan anatomie maar heeft hier wel veel mee te maken. De meeste clinici bestuderen de fysiologie van slechts één orgaansysteem. Medische fysiologie kijkt globaal naar het menselijke lichaam, maar daarbij is wel kennis over organen, cellen en moleculen nodig.

Orgaansystemen moeten samenwerken, hun acties zijn gekoppeld. Cellen binnen, maar ook tussen organen moeten informatie delen. De communicatie gaat meestal via atomen of moleculen. Dit kan tussen naburige cellen zijn, maar ook tussen cellen die erg ver uit elkaar liggen. Alles wordt georganiseerd door het genoom. Vroeger werd het genetische gedeelte niet bij fysiologie betrokken, tegenwoordig wel. Fysiologie helpt bijvoorbeeld bij het bepalen van de functie van een gen. Sommige belangrijke parameters worden door meerdere genen gecontroleerd.

 

Claude Bernard was de eerste die homeostase beschreef, hij noemde het interne milieu. Hij beschrijft hiermee het milieu van de extracellulaire vloeistof. Dit is onafhankelijk van het externe milieu, de fysieke omgeving van een organisme. Het is hiervoor noodzakelijk dat dit milieu constant is.

 

Fysiologie kijkt ook naar de verschillende tussen levende en niet levende organismes. Er zijn vier fundamentele verschillen:

  • Levende wezens wisselen stoffen en energie uit met de omgeving.

  • Levende wezens kunnen signalen van buiten ontvangen en daarop reageren.

  • Levende wezens hebben een cyclus van groei en reproductie.

  • Levende wezens kunnen zich aanpassen aan de omgeving.

 

Bij geneeskunde wordt fysiologie als referentiewaarde gezien. Een groot deel van de medische klachten is dan ook te wijten aan verkeerde fysiologie, vaak wordt een probleem primair veroorzaakt door een fysiologische klacht. Er zijn veel tests ontwikkeld om te controleren of de fysiologie nog goed functioneert.

 

Homeostase is de controle over een vitale parameter. Dit is op celniveau, maar ook op organismaal niveau. Homeostase wordt voor een groot deel door negatieve terugkoppeling geregeld. Dit bestaat uit vier elementen: een sensor, een vergelijkingswaarde, een output en een effector. Soms wordt ook positieve terugkoppeling gebruikt. Veel terugkoppelingen staan in verbinding met andere terugkoppelingen, soms ook als antagonisten. Dan versterkt de een het effect dat de ander uitdooft. We spreken dan van competitie. Ook is er sprake van hiërarchieën. Een aantal kenmerken van homeostase is dat er meerdere systemen zijn voor één parameter, dit heet redundantie. Als het in stand houden van homeostase geen energie kost, noemen we het een equilibrium. Als dit wel energie kost, heet het non-equilibrium. Het belang van het lichaam gaat altijd vóór het belang van een specifiek orgaan, vandaar dat als parameters elkaar tegenwerken, de parameter die het belangrijkst is voor het lichaam altijd voorrang krijgt. Het aanpassingsvermogen is afhankelijk van flexibiliteit, vandaar dat er ook flexibele terugkoppelingen zijn. Genetische aanpassing is nog wel beter dan homeostatische aanpassing. Als Nederlander kan je overleven op Groenland door homeostatische aanpassing, maar de Eskimo’s kunnen dit nog veel beter door genetische aanpassing.

 

Medical Physiology, hoofdstuk 6: Electrophysiology of the Cell Membrane

Pagina 151-157

Elektrogene transporters zijn iontransporters die ervoor zorgen dat er een membraan potentiaal ontstaat. Ze verbruiken energie van ATP om het membraanpotentiaal in stand te houden (vaak tegen de concentratiegradiënt in). Voorbeelden zijn de Na/K-pomp en de calciumpomp. Daarbij kunnen cellen ook secundaire actieve transporters hebben, die ook elektrogeen zijn, zoals de natrium/glucose cotransporter. Onderzoek heeft uitgewezen dat de primaire energiebron van het membraanpotentiaal niet het pompen van ionen is, maar potentiele energie, opgeslagen in de concentratiegradiënt.

 

Er zijn veel modellen gemaakt om het membraanpotentiaal en de concentratiegradiënt te bekijken van verschillende ionen. Hieruit is de Nernstvergelijking voortgekomen. Deze vergelijking kan voorspellen wat het membraanpotentiaal zal zijn, als de concentraties van een ion bekend zijn. Het membraanpotentiaal wordt ook bepaald door de relatieve permeabiliteit van het celmembraan ten opzichte van de verschillende ionen. Toen ionkanalen nog niet ontdekt waren, was er ook een manier om het membraanpotentiaal te voorspellen. Gedacht werd dat dit ging via elektrodiffusie. Hiermee kon het redelijk nauwkeurig bepaald worden.

 

Medical Physiology, hoofdstuk 17: Organization of the Cardiovascular System

Pagina 429-439

Grotere organismen hebben een circulatiesysteem nodig om stoffen tussen intern en extern milieu uit te wisselen. Voor eencellige en kleinere organismes is diffusie genoeg. Bij zoogdieren en vogels is het circulatiesysteem zo geëvolueerd dat we twee pompen hebben, een naar de longen en een naar de rest van het lichaam. Het belangrijkste doel van het circulatiesysteem is de verspreiding van opgeloste gassen en voedingsstoffen. Maar het zorgt ook voor verspreiding van neurotransmitters en hormonen, warmteafgifte aan het lichaamsoppervlak en verdediging tegen micro-organismes. Het systeem bestaat uit een pomp (het hart) die de vloeistof (het bloed) door buizen (de vaten) transporteert. Hoeveel circulatie er nodig is, hangt af van een aantal omstandigheden: wakker/slaap, rust/activiteit etc.

Het hart bestaat uit twee pompen, een linker pomp (ook hoofdpomp genoemd) en een rechter pomp (stimulerende pomp). De pompen werken samen en de output is gelijk. We noemen de twee circulaties respectievelijk de systemische en de pulmonale circulatie. We kunnen de vaten ook verdelen in hoge druk (van linker ventrikel de systemische circulatie in) en lage druk (van systemisch naar rechter harthelft, naar longen, naar linker harthelft). Het circulatiesysteem kan zich makkelijk aanpassen en kan zichzelf repareren (angiogenese). Veel ziektes zijn geassocieerd met falen van het circulatiesysteem.
 

Om de theorie over druk te versimpelen, nemen we even aan dat het bloed stabiel, en niet in pulsaties, door het lichaam gepompt wordt. Om deze stabiele flow te begrijpen, gebruiken we de wet van Ohm: ΔP=F*R, dus het drukverschil tussen twee punten is gelijk aan de flow maal de weerstand tussen deze twee punten. Het drukverschil tussen de aorta en de vena cava blijkt vrij constant te zijn. De flow en de weerstand zijn minder constant. Het bloed kan via vele wegen van de linker naar de rechter harthelft. Het kan één capillairbed tegen komen, maar ook twee die in serie staan (bij de nieren) of via de parallelle capillairbedden die via de poortader een tweede capillairbed in de lever tegenkomen. Bloed van de rechterharthelft gaat alleen via de pulmonale circulatie naar de linker harthelft. Een deel van het bloed gaat via shunts ook van de linker harthelft terug naar de linker harthelft. De belangrijkste route hierbij is de bronchiale circulatie. De totale weerstand in een serie schakeling is een optelling van alle weerstanden. In een parallel schakeling geldt 1/Rtotaal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 etc.
 

De bloeddruk wordt altijd als een drukverschil gezien. Deze is uit te rekenen met P=pgh, waar P staat voor de druk, p voor de vloeistofdichtheid, g voor de zwaartekrachtconstante en h voor de hoogte van de kolom bloed. Omdat g en p niet veel variëren, kunnen we h als een maatstaf voor de bloeddruk nemen. Dit schrijven we meestal op in mmHg (millimeters kwik). Druk kan je ook berekenen met P=F/A, F is kracht en A is oppervlakte. We vergelijken de bloeddruk altijd met de druk in de barometer (Pb), de bloeddruk die je meet is dus niet de echte druk van het bloed. Aangezien druk altijd tussen twee punten is, hebben we ook een drukgradiënt: ΔP/Δx, waarbij Δx de afstand tussen de twee punten is. We kunnen hier drie soorten van onderscheiden:

  • Stuwende druk: de druk tussen twee punten binnen een vat. In het lichaam meten we altijd het verschil tussen arterieel en veneus.

  • Transmurale druk: het drukverschil tussen het bloedvat en het weefsel eromheen. Dit zorgt voornamelijk voor de weerstand.

  • Hydrostatische druk: als het vat verticaal loopt, is er een drukverschil tussen hoger en lager gelegen punten, omdat er een kolom bloed op lager gelegen punten drukt. Deze kan je ook weer uitrekenen met P=pgh.

De totale bloedstroom noemen we de cardiac output (CO). Deze is het resultaat van de output per slag, het slagvolume (SV) en de hoeveelheid slagen per minuut, de hartratio (HR). CO=SV*HR. In een mens van 70 kg is de CO ongeveer 5L/min. De cardiac index is het aantal liter per minuut per vierkante meter, dit is gemiddeld 3L/min/m2. Om de flow constant te houden, moet er evenveel de linker harthelft in- als uitgaan. Daarom moet de flow van de rechter harthelft gelijk zijn aan die van de linker.

 

De wet van Poiseuille beschrijft de flow als de eigenschappen van het vat en de vloeistof bekend zijn. De formule hiervan is F=ΔP*((πr4)/8l). F is de flow, ΔP het drukverschil, r de straal, l de lengte en η de viscositeit. Hiervoor moeten zowel de drukkracht en flow constant zijn. Hieruit volgt dat de flow evenredig is met ΔP en de vierde macht van r. Ook zegt de wet dat flow en de lengte en viscositeit omgekeerd evenredig zijn. Deze wet geldt alleen voor rechte, cilindrische tubes, de wet van Ohm geldt voor alle tubes.

 

De losse onderdelen van de totale perifere weerstand worden afgekort tot PRU’s. Als een vat aan de voorwaardes van de wet van Poiseuille voldoet, kunnen we de weerstand uitrekenen met R=(8/π)*((η*l)/r4). Vaatweerstand is dus rechtevenredig met de lengte en viscositeit, en omgekeerd evenredig met de vierde macht van de straal.

Viscositeit is een mate van gladheid tussen twee vloeistoflagen. Stel je voor dat twee lagen vloeistof langs elkaar bewegen. De snelheid van de langzame in v, de snellere heeft snelheid v + Δv. De snelheidsgradiënt is dit verschil in snelheid over het verschil in afstand, dus Δv/Δx. Dit noemen we de shear-rate. De kracht die het kost om de ene laag sneller te laten bewegen heet de shear-stress. Hoe groter de plaat, hoe meer kracht er nodig is, dus wordt de shear stress uitgedrukt in F/A. De viscositeit is hoeveel shear-stress nodig is voor een bepaalde shear-rate, dus η=shear stress/shear rate. Dit wordt (F/A)/(Δv/Δx). De eenheid van viscositeit is poise (P). In de vaten moet je de lagen zijn als cilinders. De cilinder helemaal aan de binnenkant gaat het snelst, de dunne aan de buitenkant beweegt helemaal niet door krachten van de wand.

 

Om aan de wet van Poiseuille te voldoen, zijn er een aantal eisen:

  • De vloeistof is niet indrukbaar

  • De tube is recht, stijf, cilindrisch, onvertakt en met een constante straal

  • De snelheid van de dunne laag aan de buitenkant is 0

  • De flow is laminair

  • De flow is stabiel, niet in pulsen

  • De viscositeit van de vloeistof is constant

 

De meeste van de punten zijn redelijk tot goed aanwezig bij het bloed. Het vierde en het vijfde punt zijn dit niet, dit gaat wel in pulsaties en de flow is niet altijd laminair. Dit heeft te maken met het feit dat als de flow een bepaalde waarde bereikt, de R opeens gaat toenemen. Daardoor wordt de flow turbulent, en stroomt het niet meer netjes één richting uit. Om uit te rekenen of dit gebeurt, gebruik je het Reynoldsgetal. Dit bereken je met Re=(2rvp)/η, waarbij Re het Reynoldsgetal is en p de vloeistofdichtheid. Als dit onder de 2000 is, stroomt het bloed laminair. Boven de 3000 stroomt het turbulent. Dit is dus het geval bij een grote straal of snelheid. Ook lage viscositeit draagt hieraan bij. Het verschil tussen laminair en turbulent is ook te horen, turbulente vloeistof maakt een mompelend geluid. Dit is handig om bepaalde diagnoses te stellen, zoals stenose van vaten. Als het erg turbulent wordt, kan er zelfs een trilling gevoeld worden. Voordat echografie bestond konden artsen door het gemompel zelfs iets zeggen over de bloeddruk.

Het bloed gaat in pulsaties, er is een vullings- en een ejectiefase van het hart. De bloeddruk heeft als de systolische arteriële druk als hoogtepunt (bij gezonde mensen ongeveer 120 mmHg) en de diastolische arteriële druk als laagste punt (Bij gezonde mensen ongeveer 80 mmHg). Het verschil tussen deze twee noemen de pulsatiedruk (pulse pressure, pp). Omdat de systolische fase korter duurt dan de diastolische, is de gemiddelde druk ongeveer 95mmHg. Omdat zowel de druk als de flow pulsief zijn, kunnen we de wet van Ohm niet hanteren.

 

Er zijn vier factoren die helpen om druk te creëren in de vaten: zwaartekracht, compliantie, weerstand en traagheid. Of het lichaam rechtop staat of ligt heeft veel gevolgen voor de druk. Als iemand staat, hebben we namelijk kolommen bloed die op het bloed eronder drukken. De druk in het lagere bloed is dus veel groter, soms wel dubbel zo groot. Bloed naar het hoofd heeft juist minder druk. Gelukkig zijn er opslagplaatsen voor bloed in de vaten, waardoor de ledematen niet al die druk te verwerken krijgen. Het drukverschil tussen arteriën en venen blijft wel constant, ondanks dat de bloeddrukken tussen de ledematen zelf zo verschillen.

 

Vaten hebben geen vast volume, ze zijn niet helemaal stijf en rekken dus uit als de druk toeneemt. De relatie tussen volume en druk, ook wel compliantie genoemd, is een vast gegeven. Hoe groter de weerstand, hoe groter de druk die uitgeoefend moet worden om de flow constant te houden.

 

Ook de pulsatie in snelheid van het bloed, die veroorzaakt wordt door de wisselende systole en diastole, draagt bij aan de intervasculaire druk. De energie van de snelheid wordt omgezet in energie van druk, het Bernouilleffect beschrijft dit. Als vloeistof door een buis stroomt die in het midden dunner is dan aan de uiteindes, zal de druk in het midden lager zijn dan aan de uiteindes. Dit klinkt paradoxaal, maar de vloeistof in het midden heeft een hogere snelheid, het heeft meer kinetische energie. Met dit effect moet rekening worden gehouden tijdens het meten van de bloeddruk.

Medical Physiology, hoofdstuk 21: Cardiac Electrophysiology and the ECG

Pagina 504-514

De Nernstvergelijking beschrijft de omstandigheden waarin een ion in equilibrium is door een membraan. Z is de lading. Je berekent Ex, het equilibrium potentiaal: bij welke waarde hij in evenwicht is. De Nernstpotentiaal voor Kalium, Calcium en Natrium schrijf je als EK, ECa, ENa.

 

Sommige proteïnen kunnen voor een potentiaal zorgen over het membraan, bijvoorbeeld ATP-gedreven ionpompen, zoals de Na/K en de Na/Ca-pomp. Op het moment dat de ionen gaan verplaatsen komt een potentiaalverschil tot stand.

 

De cardiale actiepotentiaal begint in speciale spieren in de sinusknoop, waarna het door het hart wordt gestuurd: deze knoop heet ook wel de pacemaker. Hartcellen zijn elektrisch gekoppeld via gap-junctions waardoor het potentiaal goed door wordt gegeven. Het signaal gaat naar de atria en naar de atrioventriculaire knoop. Door het fibreuze skelet van het hart gaat het potentiaal niet meteen naar de ventrikels. Vanuit de AV-knoop gaat het naar het His-Purkinje-vezelsysteem dat het naar de ventrikels stuurt.

 

Als cel A depolariseert, gaan de ionkanalen open en er komt veel positieve lading de cel in: dit wordt meteen ook doorgestuurd naar cel B (intracellulaire stroom). Dit zorgt ervoor dat de extracellulaire ionen bij het membraan van cel B loslaten en richting de buitenkant van cel A stromen (extracellulaire stroom).

 

Een cardiaal actiepotentiaal heeft vijf fasen. Het hangt van een aantal stromen af.

  • Na+-stroom zorgt voor de depolarisatie van de actiepotentiaal in de atria, ventrikels en de Purkinjevezels

  • Ca2+-stroom zorgt voor de snelle depolarisatie van de SA en AV-knoop. Ook zorgt het voor de contractie in alle cardiale spiercellen

  • K+-stroom zorgt voor de repolarisatie van de actiepotentiaal in alle cellen

  • Pacemaker stroom/funny current zorgt voor de pacemaker activiteit in SA cellen, AV cellen en Purkinjevezels.

 

Ook de Na/Ca- en de Na/K-pomp zijn belangrijk. De 5 fasen zijn:

  1. Het begin van de actiepotentiaal. Als deze veroorzaakt is door de Ica is deze langzaam, dit is in pacemakercellen zo. Als hij veroorzaakt is door zowel ICa als INa is deze snel: dit is in myocardcellen zo. Dit heet ook wel de upstroke.

  2. De snelle repolarisatie van de actiepotentiaal. Deze komt door totale inactivatie van Ina of ICa (wat in fase 0 al plaatsvindt) en de uitstroom van Kalium. De membraanpotentiaal herstelt zich.

  3. De ‘plateaufase’: vooral aanwezig in de ventrikelspier. Kalium gaat eruit en calcium komt erin: een soort rechte lijn omdat het elkaar opheft.

  4. Het repolarisatie component, doordat de kaliumefflux de calciuminflux overschrijdt. De calciumionen worden teruggepompt het SR in. Ook wordt door de Calcium-natrium exchanger het calcium de cel uit en natrium de cel in gedaan.

  5. Het membraan herstelt zich. Nu wil je natrium eruit en Kalium erin: dit proces kost energie in de vorm van ATP. Dit gebeurt als je in rust zit, dus einde fase 4. In deze fase kunnen cellen worden beïnvloed door andere cellen, leidend tot een fase 0: actiepotentiaal. Dit is de rustfase met een membraanpotentiaal van -90mV.

 

De Na+-stroom is de grootste stroom in de hartspier. Er zijn veel natriumkanalen in de ventriculaire en atriale spieren en Purkinjevezels, maar niet in de SA en AV-knoop. Het is een voltage-gated kanaal met a en b subunits. Subunit a heeft fosforylisatieplekken: hij kan door het cAMP-afhankelijke proteïne kinase gestimuleerd kan worden.

Bij de rustpotentiaal zijn de natriumkanalen dicht, ze gaan open en zorgen voor een grote instroom als er depolarisatie plaatsvindt. Als dit positief wordt worden de kanalen weer inactief.

 

De Ca2+stroom komt voor in alle hartcellen. In de SA-knoop zorgt de ICa voor de pacemakeractiviteit. In zowel de SA- als de AV-knoop is de inwaartse Ca-stroom verantwoordelijk voor de fase 0. Hier zijn de upstrokes (fases 0) langzamer dan in ventrikel en atriumcellen, aangezien er geen Ina aanwezig is. Deze traagheid zorgt voor een elektrische vertraging/delay tussen de atriale en ventriculaire contractie waardoor er meer bloed in de ventrikels kan stromen.

 

In hartcellen duurt de potentiaal langer dan in spiercellen aangezien de K+-stroom die depolariseert, erg langzaam op gang komt.

 

De Ifunny, ofwel de pacemaker-stroom vind je in SA-, AV-knopen en in Purkinje vezels. Zowel K+ en Na+ worden erdoor doorgegeven. De potentiaal van If is zo’n -20, aangezien K+ -90 en Na+ + 50 mV heeft. Deze kanaaltjes worden geactiveerd door de hyperpolarisatie aan het einde van fase 3.

 

Het hart heeft drie pacemakerweefsels: de SA- en AV-knoop en de Purkinjevezels. Pacemaker activiteit betekent het spontane, tijd-afhankelijke depolariseren van het celmembraan dat tot een actiepotentiaal leidt. De snelste pacemaker beïnvloedt en stuurt de langzame pacemakers.

 

De SA-knoop ligt op het rechter atrium en is de snelste pacemaker (60 bpm). De werking hangt af van de stroom van Ca, K en F. De som van de uitgaande K en inkomende Ca en F zorgen voor een langzame pacemaker depolarisatie.

 

De AV-knoop ligt net boven de AV-ring. De werking hangt af van de stroom van K, Ca en F. Hij lijkt erg op de SA-knoop. De snelheid van de AV-knoop is langzamer (40 BPM): het heeft dus niet de leiding, maar zou het hartritme over kunnen nemen als de SA-knoop faalt.

 

De bundel van his splitst in een linker- en rechtertak: de linkertak splitst ook nog in de linker anterosuperior fasciale en de linker posteroinferior fasciale. Purkinjevezels zijn de langzaamste pacemakers, dit is dus de tertiaire pacemaker. Toch geven ze de actiepotentiaal het snelste door. Het actiepotentiaal hangt af van 4 instromen: Ca, K, F en Na.

 

Atriale en ventriculaire myocyten kunnen ook actiepotentialen beginnen, maar hebben geen pacemakeractiviteit.

 

In de atriale spier is geen spontane actie. De actiepotentiaal wordt voortgeleid door de stroom van Na, K en Ca. De atriale spier heeft 4 geleidende bundels. Een, de Bachman’s bundel, zit in het atrium en geleidt de potentiaal van de SA-knoop naar het linkeratrium. De 3 anderen geleiden van de SA- naar de AV-knoop. Als het pad geblokkeerd is, vindt er geen ventrikelpotentiaal plaats.

 

Na de AV-knoop gaat de potentiaal via de His-Purkinje-bundels naar de ventriculaire spier. Het is afhankelijk van de stromen Na, K en Ca. Er is geen If of pacemakeractiviteit. De snelle upstroke komt door Na. De Ca-stroom is belangrijk omdat het zorgt voor de instroom van Ca, die het vrijlaten van Ca door het Sarcoplasmatisch reticulum activeert.

 

Wanneer een ventriculaire spiercel geactiveerd is, kan het niet opnieuw gedepolariseerd worden. Deze effectieve weerbaarheidsperiode komt door de inwaartse stromen van Na en Ca, die zorgen voor de activatie maar vervolgens geïnactiveerd zijn door de depolarisatie. De effectieve weerbaarheidsperiode is hetzelfde als de absolute weerbaarheidsperiode in skeletcellen. Tijdens deze periode heeft een elektrische stimulus geen effect. Als bij de repolarisatie Ca en Na weer gaan herstellen van inactivatie, begint de relatieve weerbaarheidsperiode. Tijdens deze periode kan een elektrische stimulus een actiepotentiaal veroorzaken (kleiner dan normaal).

 

Acetylcholine en catecholamines moduleren de pacemaker activiteit en geleidingssnelheid.

De SA-knoop kan vertragen via 3 mechanismen:

  • De steilheid van de depolarisatiefase bij fase 4 vermindert: het duurt langer om de drempelwaarde te bereiken. Diastole duurt langer.

  • De maximale diastolische potentiaal wordt meer negatief. Als je op een lager niveau begint duurt het langer om de drempelwaarde te bereiken.

  • De drempelwaarde voor een actiepotentiaal ligt hoger.

 

Acetylcholine: de parasympatische nervus vagus laat acetylcholine los in de SA- en AV-knoop en gebruikt alle 3 de mechanismes om de hartslag te verlangzamen:

  • Vermindert de If: de steilheid van fase 4 wordt minder.

  • Opent kanalen waardoor K+ toeneemt en de maximale diastolische potentiaal van SA-knoopcellen afneemt.

  • Vermindert de hoeveelheid Ca in de SA-knoop waardoor de steilheid afneemt en de drempelwaarde hoger wordt.

 

Catecholamines: de sympatische innervatie zorgt voor een verhoogde hartslag via 2 wegen:

  • Catecholamines zorgen voor een grotere If, waardoor de steilheid van depolarisatiefase van fase 4 omhoog gaat.

  • Catecholamines verhogen de hoeveelheid Ca in alle myocardcellen, dus ook in de SA en AV-knoop: hierdoor verhoogt de steilheid en verlaagt de drempelwaarde.

 

Ook zorgt het in de atriale en ventriculaire spieren voor een betere contractie: positieve inotropische effect.

 

Medical Physiology, hoofdstuk 26: Organization of the Respiratory System

Pagina 613, 619-620

Ademen is essentieel voor leven. Pas in 1750 werd ontdekt dat er CO2 ontstaat bij verbranding en dat planten O2 produceren. Verbranding van O2 en productie van CO2 wordt interne ademhaling genoemd, het proces dat O2 van de atmosfeer naar de mitochondria krijgt en CO2 van de mitochondria naar de atmosfeer heet externe ademhaling.

Het respiratoire systeem zorgt voor het vervoer van O2 en CO2 op lange afstand, en de diffusie van deze gassen op korte afstand. Het heeft de volgende componenten:

  • Luchtpomp. Deze bestaat uit een buis naar boven en lange luchtwegen. Ook de thoraxholte, botten en skeletspieren worden hierbij gerekend. Zij zorgen dat er lucht in en uit de alveolaire ruimtes gaat, dit heet alveolaire ventilatie. Door het volume in de thoraxholte te laten toenemen, zuigen de longen lucht naar binnen.

  • Mechanismes om O2 en CO2 te vervoeren. Rode bloedcellen zorgen voor het transport van deze gassen in het bloed. Hemoglobine zorgt voor deze binding, en zorgt ook voor een buffer tegen H+ en HCO3- dat door CO2 gevormd kan worden.

  • Oppervlakte voor gasuitwisseling. De alveoli vormen een groot maar erg dun oppervlak waar passieve diffusie gemakkelijk gaat. Hetzelfde gebeurt in de capillairen en mitochondria.

  • Circulatiesysteem. De bloedstroom door de longen wordt perfusie genoemd.

  • Mechanisme voor het lokaal regelen van ventilatie en perfusie. De verhouding van ventilatie en perfusie is belangrijk voor een optimale diffusie. Beide zijn variabel, vandaar dat de longen een nauwgezet terugkoppelingssysteem hebben.

  • Mechanismes voor het centrale regelen van ventilatie. De ademhalingsspieren, en daarmee de ventilatie, worden door het centrale zenuwstelsel geregeld. Sensoren voor pO2, pCO2 en pH helpen met terugkoppelen.

 

Medical Physiology, hoofdstuk 27: Mechanics of Ventilation

Pagina 630-635

Door de elastische terugslag hebben de longen de neiging om in te klappen. De thoraxwand heeft ook een elastische terugslag, maar naar buiten toe gericht. In het equilibrium heffen deze krachten elkaar precies op. De thoraxwand en longen zijn gescheiden door de intrapleurale ruimte. Deze ruimte is gevuld met een dun laagje vloeistof. Omdat de thoraxwand en longen verschillende kanten op trekken is de intrapleurale druk (PIP) lager dan de barometrische druk: er heerst een relatief vacuüm.

 

Deze PIP geldt ook voor de ruimte om de pariëtale pleura, de ruimte tussen de longen en viscerale pleura, de interstitiële ruimte om de luchtwegen, de ruimte rond het hart en de vaten rond de oesophagus. Daarom kunnen we PIP ook omschrijven als de intrathoracale druk. Het vacuüm is het grootst rond de apex van de longen en het kleinst rond de basis. Dit komt door de vorm en de zwaartekracht. Deze druk wordt in cm H2O gemeten, voor het gemak gaan wij van een druk van -5 cm H2O uit.

 

De inademingsspieren vergroten de thorax: het diafragma gaat naar beneden en de ribben gaan naar boven. Hierdoor wordt PIP negatiever. Hierdoor neemt het longvolume toe en wordt er ingeademd. De spieren die voor rustige inademing zorgen, heten de primaire inademingsspieren. De belangrijkste is het diafragma, dat door de nervus phrenicus wordt geïnnerveerd. De externe en interne intercostaalspieren hebben een invloed afhankelijk van hun positie, maar de meeste externe zorgen voor inspiratie en de meeste interne zorgen voor expiratie. Eerst worden de ribben stijver zodat ze een negatieve druk aankunnen, vervolgens vergroot de thorax doordat de tweede tot de tiende rib omhoog en naar voren gaan. Tijdens een zware inspiratie werken ook de scalenen, sternocleidomastoïden, nek- en rugspieren en de bovenste luchtwegspieren mee.

 

Rustige uitademing gaat vanzelf, er zijn dus geen primaire uitademingsspieren. Bij zware uitademing, bijvoordeeld doordat er weerstand in de luchtwegen is door asthma of bronchitis, zijn er wel spieren nodig. Dit zijn de spieren van het abdomen, de intercostaalspieren en de nek- en rugspieren.

 

Als er lucht in de intrapleurale ruimte komt (pneumothorax), heerst daar geen negatieve druk meer en klappen de alveoli samen (atelectase). Het resulterende volume is ongeveer 10% van de totale longcapaciteit (TLC). De transmurale druk (Ptm) zorgt ervoor dat de luchtweg open staat. Dit is de druk in de luchtweg min de PIP. De transmurale druk in de alveolaire wanden is de transpulmonaire druk (Ptp). Dit is PA- PIP. Als er geen luchtstroom is, is de Ptp dus gelijk aan – PIP. Om de longen weer te laten groeien, moeten we dus de PA laten toenemen en de PIP laten afnemen. Lucht uit de thorax pompen en lucht in de longen pompen heeft dus hetzelfde effect. Ptp moet groter zijn dan de oppervlakte van de alveoli voordat het longvolume toeneemt. Komt het hierboven, dan stijgt het volume sneller dan dat de druk toeneemt (erg compliant). Na een tijdje zijn ze lineair, daarna moet er veel druk worden toegevoegd voor een beetje volumevergroting (weinig compliant). Longfibrose en RLD verlagen de compliantie, longemfyseem verhoogt de compliantie.

 

Door surfactant klappen de longen niet gelijk in bij uitademing, en blijven de longen tussen bepaalde volumes schommelen. Het volume na rustige uitademing heeft het FRC.

 

Medical Physiology, hoofdstuk 28: Acid-Base Physiology

Pagina 652-659

Zuur-base fysiologie is eigenlijk de studie van het proton (H+): een zuur kan een proton afstaan, een base (of alkali) kan een proton opnemen. Ondanks dat protonen slechts in kleine hoeveelheden voorkomen, spelen ze een belangrijke rol in het lichaam. De pH is een manier om de concentratie van protonen aan te geven, je berekent deze met –log10[H+]. Hierdoor geeft een verandering van een tienvoud in de [H+] een verandering van 1 in de pH. Kleine pH veranderingen kunnen grote gevolgen hebben, het is dus van belang de pH goed te controleren.

 

Een buffer is een substantie die zowel protonen kan opnemen als afstaan. Buffers voorkomen geen pH-schommelingen, maar minimaliseren deze wel. Een buffer geef je aan als HB(n+1)/B(n), waarbij HB een zwak zuur is en B de geconjugeerde zwakke base. De totale bufferconcentratie [TB] is de som van [HB] en [B]. Elke buffer heeft een dissociatie constante, K. Deze bereken je met ([B]*[H])/[HB]. Als je aan een buffer een sterk zuur toevoegt, zal elke H+ die gebufferd wordt een B kosten en zo een HB vormen. De protonen die niet gebufferd worden, zorgen voor een verandering van de pH. Het omgekeerde doet zich voor als er een sterke base wordt toegevoegd, OH- wordt gebufferd door Hb, de OH- die niet gebufferd wordt, zorgt voor een verandering in pH. De kracht van een buffer wordt aangegeven met β. Dit zegt hoeveel mol sterke base aan een oplossing van 1 liter moet worden toegevoegd om de pH met 1 te doen stijgen. β=Δ(sterkte base)(mol/liter)/ΔpH=-Δ(sterk zuur)(mol/liter)/ΔpH. Zonder de CO2-HCO3- buffer is de β van het bloed 25 mM/pH. Dit wordt ook wel de non-HCO3- bufferkracht genoemd.

 

De CO2-HCO3- buffer is de belangrijkste buffer van het bloed. Dit komt doordat de longen de CO2-concentratie in het bloed kunnen regelen. Met de wet van Henry is te berekenen wat de concentratie opgeloste CO2 is, dit is [CO2]dis=s*PCO2. Hierbij is s de oplosbaarheids-coëfficiënt. S in bloedplasma is -0,03mM/mmHg, PCO2 is 40mmHg, dus [CO2]dis=1,2 mM arterieel bloed. CO2 is zelf geen zuur of base, maar via de CO2 hydratatie reactie reageert het langzaam met H2O tot H2CO3. Het enzym carbonanhydrase zet dit vervolgens om in H+ en CO3-. Hierdoor daalt de pH, ondanks dat er ook een zwakke base gevormd wordt. De tweede reactie gaat erg snel. De dissociatie constante van deze buffer is ([H+]/[HCO3-])/[CO2]. Dit kan je omzetten naar pH=pK + log[HCO3-]/[CO2]. Door hier de wet van Henry op toe te passen krijgen we pH=pK + log[HCO3-]/(s*PCO2). Dit laatste noemen we de Henderson-Hasselbalch vergelijking. Deze vergelijking maakt duidelijk dat de verhouding van [HCO3-] en PCO2 belangrijk is voor de pH, niet een van deze waarden afzonderlijk.

 

De kracht een buffer is afhankelijk van de bufferconcentratie, de pH van de oplossing en of het systeem open of gesloten is. Als noch de base noch het zuur van de buffer het systeem kan verlaten, is het een gesloten systeem. Een voorbeeld hiervan is anorganisch fosfaat. Elke buffer heeft een optimum pH, in een bell-shaped curve loopt deze af. Alle buffers in het bloed hebben een optimum pH, maar samen zorgen ze voor een grote bufferkracht tussen pH 6 en 8.

In een open systeem kan het zuur of de base het systeem verlaten of binnenkomen. Omdat CO2 hoge waarden kan aannemen, is dit een erg krachtige buffer. De CO2 verlaat het systeem waardoor het evenwicht naar die kant schuift en er alleen nog protonen worden opgenomen en niet worden afgestoten. Hierdoor is de pH schommeling bij een sterk zuur minimaal. Als er een sterke base wordt toegevoegd, wordt er juist CO2 aangevoerd. De buffer is alleen afhankelijk van [HCO3-]. De CO2-HCO3- buffer heeft dan ook een β van 55 mM/pH, meer dan het dubbele van de β van het gesloten systeem. Als de CO2-HCO3- buffer in een gesloten systeem wordt gezet, is deze een stuk minder krachtig. Dit is het geval bij ischemie, waarbij de weefsels niet genoeg doorbloed zijn.

Als we de PCO2 verhogen, zal [CO2]dis ook toenemen en daardoor zal er meer H+ en HCO3- gevormd worden. Dit is een respiratoire acidosis. Acidosis betekent verzuring, respiratoir omdat de meeste gevallen van een verhoogde PCO2 komen door ademhalingsproblemen. Als er geen andere buffers aanwezig zouden zijn, zou er niks zijn om de nieuw gevormde protonen op te vangen. [HCO3-] neemt echter weinig toe, bij verdubbeling van [CO2] daalt de pH naar 7,1.

 

Bij alkalose, ‘verbasing’, is er te weinig PCO2, bij halvering van de [CO2] stijgt de pH naar 7,7. Beide hebben een verschil van 0,3, wat dan ook de log10 van 2 is (verdubbeling/halvering van de [CO2]. Hetzelfde zien we bij de [HCO3-], verdubbelen we deze dan stijgt de pH met 0,3, halveren we deze dan daalt de pH met 0,3. Om verhoging van [HCO3-] te bereiken, kunnen we ook een sterke base toevoegen of een sterk zuur weghalen. Dit alles heet metabolische alkalose, omdat de PCO2 vaststaat. Door een sterke base weg te halen of een sterk zuur toe te voegen krijg je metabolische acidosis.

 

Medical Physiology, hoofdstuk 33: Organization of the Urinary System

Pagina 749

De nieren zorgen voor de afvoer van afval, de vochtbalans, ionverhouding en zuur-base verhouding en de productie van hormonen. Het functionele deel van een nier heet een nefron. Over de nier zit een fibreus kapsel heen, in een knik, de hilus genoemd, komt de nierader de nier binnen. De hilus komt uit in de renale sinus, die ook de ruimtes met urine bevat. Dit zijn de renale pelvis en de major en minor calyces. De nier bestaat uit de cortex aan de buitenkant en de medulla aan de binnenkant. In de cortex bevinden zich de glomeruli, in de medulla alleen dunne bloedvaten. De medulla is opgebouwd uit renale piramides, waarvan de toppen in de renale pelvis uitkomen. De nieren krijgen 20% van het bloedvolume, terwijl ze minder dan 0,5% van het lichaamsgewicht innemen. Een enkele renale arterie komt de hilus binnen en splitst daar in verschillende takken (posterior en anterior). De posteriore arteriën vormen afferente arteriolen, die glomeruli vormen die de efferente arteriolen vormen. Deze zorgen onder andere voor het transport van O2 en voedingsstoffen naar de cortex.

 

 

HC-01: Introductie, overzicht blok (03/02/2014)

Homeostase: vitale parameters moeten binnen bepaalde waarden blijven. Dit principe kunnen we toepassen op meerdere niveaus: cellen, organismes, ecosystemen etc.

Om de homeostase te bewaken moeten alle orgaansystemen samenwerken. Het cardiovasculair systeem, ademhalingssysteem en de nieren werken sterk samen.

In dit blok wordt er gekeken naar de anatomie en fysiologie van het ademhalingssysteem, het cardiovasculaire systeem en de nieren.

 

De competenties die dit blok worden getest zijn: organisator, academicus en gezondheidsbevorderaar. De toetsing van dit blok bestaat uit een deeltentamen (20 meerkeuzevragen) en een tentamen (80 meerkeuzevragen). De aanvullende eisen van dit blok zijn; aanwezigheid bij de werkgroepen en practica, een voldoende beoordeling van het Einthoven Science project, zorgpaden en ‘roken een gezondheidsbevorderaar’.

 

HC-02: Homeostase en de vitale orgaansystemen (03/02/2014)

Fysiologie is de bestudering van de vitale functies van het lichaam. Hierbij kijkt men naar hoe de individuele organen functioneren, hoe ze samenwerken en welke interacties zich afspelen binnen en tussen organen. Daarnaast bestudeert men de integratie van processen op het moleculaire, cellulaire, orgaan en organismaal niveau.

 

Homeostase is het aanpassen (constant houden) van belangrijke biologische parameters, die ervoor zorgen dat het organisme normaal kan functioneren in variabele toestanden. Hierbij moet de parameter worden aangepast aan de heersende omstandigheden. O.a.: bloeddruk, pH, celvolume, etc.

 

Het cardiovasculaire systeem zorgt voor de aan- en afvoer van brandstof en andere bestanddelen die nodig zijn om de samenstelling van cellen en de extracellulaire ruimte te optimaliseren.

Het ademhalingssysteem zorgt voor het afvoeren van voldoende koolstofdioxide CO2 en het aanvoeren van voldoende zuurstof. Daarnaast filtert dit systeem het bloed en verzorgt het enkele metabole functies.

De nieren en urinewegen zorgen voor het verwijderen van afval en daardoor voor het regelen van de bloedsamenstelling. Daarnaast werkt het aan de volumeregulatie en de osmoregulatie.

 

De orgaansystemen moeten uitwisseling hebben met het externe milieu om de homeostase in stand te houden. Hiervoor zorgt het cardiovasculaire systeem. De interactie van het cardiovasculaire systeem met het ademhalingssysteem: het cardiovasculaire systeem zorgt voor de aanvoer van zuurstof en voedingsstoffen naar de cellen van de longen. Door de ademhaling is er circulaire drukverandering in de bloedvaten, de ademhaling is namelijk circulair. De interactie van de longen met het cardiovasculaire systeem de longen voorzien het hart van zuurstof en voeren CO2 (onder andere gevormd in het hart) af.

De samenwerking van het cardiovasculaire systeem en het ademhalingssysteem moet goed zijn, want goede longen zonder goed bloedtoevoer zijn alsnog niks. Interactie van het ademhalingssysteem met de nieren: de nieren hebben zuurstof nodig om te kunnen werken. Interactie van de nieren met het ademhalingssysteem: dit is een heel slimme interactie, die in dienst staat van de pH-regulatie. De nieren verwijderen (schadelijke) afvalstoffen uit het bloed. Deze drie orgaansystemen werken dus samen. Hierbij is de regulatie van de hoeveelheid bloed in de circulatie heel belangrijk.

 

Bij een open regelsysteem is er een ingangssignaal waarna er een proces plaatsvindt (als reactie), waardoor het uitgangssignaal wordt veranderd. Bij een gesloten regelsysteem is er sprake van een ‘kring’  er is een streefwaarde (bijv. pH) – een gewenste waarde –. Een comparator/vergelijker vergelijkt een waarde op een bepaald moment met die streefwaarde. Hierna vinden er een correctiesignaal & een proces plaats, waarna het uitgangssignaal/resultaat via een sensor teruggaat (wordt teruggekoppeld) naar de comparator. Er kan een verstoring optreden na het proces. Een voorbeeld van een gesloten regelsysteem is de longventilatie.

 

De output van het controlerende systeem is de input van het gecontroleerde systeem. De output van het gecontroleerde systeem is de input van het controlerende systeem.

Componenten van een feedback systeem: een stimulus produceert veranderingen in een variabele. Deze verandering wordt gedetecteerd door een receptor/sensor. Input: informatie wordt verzonden via afferente paden naar een controle centrum. Vanaf hier is er output van informatie die via efferente paden wordt vervoerd naar een effector. De responsie van het effect koppelt terug om de omvang van de stimulus te beïnvloeden.

Feed forward is een vooruitmelding, of een dreigende onbalans. Dit is geen verstoring, maar een anticipatie (zoals bij inspanning: hierbij moeten bepaalde waarden constant blijven  er worden anticiperende signalen verzonden om ervoor te zorgen dat de waarden constant zullen blijven).

Redundantie betekent dat er meerdere regelmechanismen zijn voor de regulatie van één paramater. Bijv.: mobilisatie mechanismen ter herstel van het circulerende bloedvoorbeeld. Bij het in stand houden van het effectief circulerend volume spelen zeer veel organen en orgaansystemen een belangrijke rol. Dit zijn o.a. de nieren, de lever, de aortaboog en het hart. In al deze organen zitten barosensoren (druksensoren).

Steady state betekent een stationaire toestand  als men in de tijd kijkt, ziet men geen verandering. Er hoeft dan niet per se equilibrium (evenwicht) te zijn, er is juist vaak non-equilibrium. Er is evenwicht als er krachten werken op een bepaald proces, die elkaar opheffen. Een situatie van steady state met equilibrium kost géén energie en een steady state situatie met non-equilibrium kost wel energie. Bijv.: het verschil tussen de intra- en extracellulaire concentraties op het gebied van natrium- en kalium-ionen. Hier is geen sprake van evenwicht. Om de concentraties in stand te houden is de natrium/kalium pomp nodig, die energie verbruikt.

 

Er is hiërarchie tussen de regelsystemen. Hierdoor is er competitie tussen regelsystemen. Bijv.: bij een ernstige bloeding heeft de bewaking van het effectief circulerend bloedvolume meestal een hogere prioriteit dan bijvoorbeeld de handhaving van de osmolaliteit.

Adaptatie/aanpassingsvermogen: alle paramaters moeten aangepast kunnen worden aan veranderingen. Bijv.: de adaptatie aan hoogte. De longen zorgen voor toename van ventilatie, waardoor de partiële druk van CO2 verlaagt. De nieren zorgen voor een toename aan EPO, waardoor de hoeveelheid hemoglobine stijgt en hiermee ook de hematocriet (hoeveelheid rode bloedcellen in het bloed), en daling van het plasmavolume. Het hart past het hartminuutvolume en de concentratie van atriaal natriuretisch peptide aan. Dit hormoon heeft een direct effect op de natriumresorptie in de nieren.

 

Aanpassing is niet altijd in dienst van de homeostase. Remodellering van het hart bij een hartinfarct zorgt voor verminderde doorbloeding en functie verlies, terwijl het bij inspanningstraining juist zorgt voor een verhoogde doorbloeding en een verhoogde functie.

 

HC-03: Fysiologische regelsystemen (03/02/2014)

In het lichaam zijn zeer veel regelsystemen. Een regelsysteem bestuurt een ander systeem en zorgt ervoor dat dit systeem ‘in orde’ blijft.

Bij een open regelsysteem vindt er geen terugkoppeling plaats bij fouten die tijdens het proces optreden. Hooguit achteraf is er terugkoppeling.

Bij een gesloten regelsysteem vindt er tijdens het proces terugkoppeling plaats. Hiervoor zijn een sensor, referentiewaarde en een controller/regelaar nodig. Een regelsysteem kan getekend worden door middel van een blokdiagram. Hierin zitten meerdere symbolen

 

Formules die horen bij de regelsystemen:

 

Als we deze formules combineren, krijgen we de volgende formule:

 

Bij negatieve terugkoppeling wordt er gestreefd naar evenwicht, oftewel homeostase. Er komt een aanpassing zodat de streefwaarde/gewenste waarde wordt bereikt. Bij een te hoge geregelde waarde: er is een negatieve fout (E): de gemeten waarde moet omlaag worden gebracht. Hierna brengen de controller en het proces de waarde omlaag.
Bij een te lage geregelde waarde is er een positieve fout: de gemeten waarde moet omhoog worden gebracht in het proces.

 

Bij positieve terugkoppeling: de gemeten waarde gaat steeds meer afwijken van de streefwaarde. Als de geregelde waarde een te hoge waarde heeft en de gemeten waarde ook, dan is er een positieve fout. Door het proces wordt de waarde nog meer omhoog gebracht. De waarde wordt hierdoor steeds hoger & er ontstaat een ‘explosie’. Bij een te lage geregelde waarde en een te lage gemeten waarde, is er een negatieve fout. Hierna wordt de waarde nog meer naar beneden gebracht, waardoor er uiteindelijk uitdoving plaatsvindt.

 

Open regelsystemen:

Er zijn twee soorten open regelsystemen:

  1. Aan-uit: de blaas van een nog niet zindelijke peuter. Hierbij wordt een bepaald niveau bereikt, waarna een reactie wordt ondernomen. Hierna bouwt het zich weer op & vindt hetzelfde proces plaats.

  2. Proportioneel: pupilreactie in het oog. Hierbij wordt de pupil groter als de lichtsterkte minder wordt en de pupil wordt kleiner als de lichtsterkte groter wordt.

 

Positieve terugkoppeling: orgasme, actiepotentiaal en baring.

Negatieve terugkoppeling: alles wat naar een evenwicht streeft. Dit zijn onder andere de longen, nieren, cardiovasculaire systeem en temperatuur.

 

PD-01: Demo inspanningstest (03/02/2014)

In een ECG zitten diverse toppen:

P-top: moment van contractie van het atrium.

QRS-complex: contractie van de ventrikels.

T-top: moment van vulling van het hart, oftewel de relaxatie.

Systole: fase waarin bloed het hart verlaat.

Diastole: dit is de vulfase van het hart.

Eind diastolisch volume: grootste hartvolume.

Eind systolische volume: kleinste hartvolume.

Wanneer er contractie van het hart is, wordt het bloed de aorta in gepompt. In de aorta neemt als gevolg hiervan de bloeddruk toe. De systolische bloeddruk in de aorta is de maximale bloeddruk. De diastolische bloeddruk in de aorta is de minimale bloeddruk.

Slagvolume: het volume dat het hart per hartslag uitpompt. Dit is het verschil tussen het maximale en minimale hartvolume.

Wat zijn indicaties voor een inspanningsonderzoek? Waarom verricht men inspanningsonderzoek?

  • Bepaling van het inspanningsvermogen

  • Diagnostiek cardiale ischemie (zuurstof tekort)

  • Diagnostiek hartritmestoornissen

  • Diagnostiek longafwijkingen (met VO2 max)

  • Verloop bloeddruk bij inspanning

 

Echocardiografie: hierbij gebruikt men onschadelijke geluidsgolven om de hartfunctie te bepalen. Hartklepafwijkingen kunnen met deze methode gedetecteerd worden en het LV volumina wordt gemeten. Het beeld dat men te zien krijgt is gespiegeld, waardoor boven = onder.

Bij inspanning zijn er diverse veranderingen:

  • De hartfrequentie stijgt

  • De systolische bloeddruk stijgt. De diastolische bloeddruk is vrij stabiel en blijft gelijk.

  • De cardiale output is de hartfrequentie vermenigvuldigd met het slagvolume. Deze stijgt sterk. Dit komt doordat de hartfrequentie sterk stijgt en het slagvolume redelijk constant blijft.

  • Het slagvolume blijft redelijk constant en heeft de neiging iets te dalen.

  • Het eind diastolische volume daalt.

Het eind systolische volume daalt.

 

HC-04: Einthoven Science Project (04/02/2014)

Willem Einthoven was een Leidse professor die het ECG heeft uitgevonden. Hij heeft hiervoor een nobelprijs ontvangen.

 

In het eerste jaar van geneeskunde wordt het Einthoven Science Project uitgevoerd. Het doel van dit project is om de studenten kennis te laten maken met wetenschappelijk onderzoek. Dit onderzoek wordt uitgevoerd met eerstejaars geneeskundestudenten. Er worden ECG’s gemaakt van de studenten. Vervolgens worden deze gegevens geanalyseerd in een wetenschappelijk artikel. Dit artikel wordt nagekeken door Cis en de lijn AWV. De beste 3 artikelen worden uitgenodigd om een poster te maken en kunnen vervolgens een oorkonde en een geldprijs winnen.

 

Doordat het maken van een ECG een vorm is van lichamelijk onderzoek, is er bij dit onderzoek sprake van een informed consent. Het is wel verplicht om een verslag te schrijven, maar of jouw eigen gegevens wel/niet opgeslagen worden in de databank kan je zelf bepalen.

 

HC-05: Fysiologische concepten: Hemodynamica (04/02/2014)

Als men de druk of de flow meet in een bloedvat, meet men dit op een bepaalde locatie. De bloeddruk is afhankelijk van verschillende factoren:

  • Het hart;

  • Het volume bloed in de bloedvaten;

  • De weerstand van alle systemen ervoor en erna;

  • De eigenschappen van de bloedvatwand op de locatie.

 

De bloeddruk is een weerspiegeling van al deze factoren. Om de bloeddruk goed te kunnen interpreteren, moet men bepalen welke factoren er op dat moment invloed hebben op de bloeddruk, door middel van het maken van een model of een concept.

In het concept van het circulatiesysteem worden alle organen parallel aan elkaar getekend. Het bloed dat naar orgaan A gaat, kan niet meer naar orgaan B gaan. De flow van een orgaansysteem wordt bepaald door het drukverschil en door de weerstand waar de flow doorheen gaat. Alle orgaansystemen staan bloot aan het drukverschil tussen het arteriële en het veneuze systeem. Hierdoor hebben alle orgaansystemen hetzelfde drukverschil. De flow van een orgaansysteem wordt hierdoor bepaald door de weerstand van het orgaansysteem. Het orgaansysteem met de laagste weerstand, zal de hoogste flow hebben. In een parallelschakeling is de flow overal anders.

 

Er kan ook een serieschakeling gemaakt worden van de circulatie. In deze serie schakeling gaat het bloed vanaf de pulmonale circulatie naar de linker harthelft, hierna naar de systematische circulatie (de orgaansystemen), daarna naar de rechter harthelft en vervolgens weer naar de pulmonale circulatie. In een serieschakeling is de flow overal hetzelfde.

 

Karakteristieken van een levend organisme zijn dat het organisme zijn structuur kan behouden, kan groeien, kan reproduceren, interactie kan hebben met zijn omgeving en zich kan aanpassen aan veranderende omstandigheden.

Metabolisme: chemische reacties in levende cellen, die erop gericht zijn het leven te behouden.
Katabolisme: processen die stoffen afbreken om energie te genereren.
Anabolisme: processen die de energie die vrijkomt bij katabolisme gebruiken om stoffen op te bouwen.

 

Cellen hebben een mechanisme nodig om aan de metabole behoeften te kunnen voldoen. Ze moeten in staat zijn om nutriënten en zuurstof naar binnen te halen en om de geproduceerde afvalstoffen de cel uit te krijgen.

Eencellige organismen: krijgt zijn nutriënten binnen, doordat ze aanwezig zijn in de extracellulaire vloeistof en er hierdoor een concentratie gradiënt is. Afvalstoffen zullen ook door concentratie verschillen met de extracellulaire vloeistof uit het organisme verdwijnen.

Meercellig organismen: het contact met de extracellulaire ruimte wordt beperkt doordat er cellen binnen in het organisme liggen. Concentratie gradiënt wordt lager voor cellen die dieper gelegen zijn in het organisme.

Complexe organismen: gebruiken een circulatie systeem om diffusie te vergroten door het creëren van grote gradiënten. Nutriënten en afvalstoffen verplaatsen via twee barrières: van de binnenkant van de cel naar het bloed & van het bloed naar het externe milieu.

Hogere organismen: hebben een dubbel circulatie systeem om snelle uitwisseling van gassen te promoten. Bij mensen zijn de twee pompen de linker harthelft en de rechter harthelft.

 

Rollen van het circulatie systeem:

  • Distributie van opgeloste gassen en moleculen voor nutritie, groei en reparatie.

  • Snelle chemische signalen door circulerende hormonen en neurotransmitters.

  • Verdrijving van warmte (thermoregulatie)

  • Immuunsysteem

Componenten van het circulatie system:

  • Een pomp: hart dat bestaat uit 4 ruimten (2 ventrikels en 2 atria).

  • Buizen: systemische en pulmonale bloedvaten systeem.

  • Vloeistof: bloed.

 

Er zijn fysische factoren en wetten die de bloed flow en bloeddruk besturen in het circulatie systeem.

Druk: kracht per oppervlakte eenheid (N/m2 of Pa). In de fysiologie gebruikt men vaak de eenheid millimeter kwik (mm Hg). Er wordt altijd een drukverschil uitgedrukt ten opzichte van een referentie druk, dit is de ∆P. Er is dan een druk gradiënt: verschil tussen twee punten die zijn gescheiden door een afstand (∆P/∆x). De typische waarde van druk in de circulatie is ongeveer 75 mm Hg = 1 N/cm2 = 100 cm H2O. De druk van de atmosfeer is een factor tien keer zo hoog.

Drijvende druk: dit is het drukverschil tussen twee punten binnen een vat, dat bloedflow veroorzaakt tussen die punten.

Transmurale druk: drukverschil tussen binnen het vat en buiten het vat.

Hydrostatische druk: de druk die ontstaat ten gevolge van het feit dat een kolom bloed in het systeem zit. Deze druk heeft te maken met gravitatie krachten. De hydrostatische druk in de voeten is groter dan de hydrostatische druk in de hersenen

Flow: verplaatsing van volume per tijdseenheid = ∆V/∆t. Uitgedrukt in cm3/s of (in de fysiologie) in ml/s of l/min. Het is het volume dat per tijdseenheid een bepaald punt passeert = oppervlakte x gemiddelde snelheid = A x vgem. Cardiac output (CO): L/min

De flow wordt bepaald door een drukverschil en door een weerstand  wet van Ohm geeft Flow = ∆P/R. In de systemische circulatie geldt: CO = (gemiddelde arteriële druk [MAP] – centrale veneuze druk [CVP]) / systemische vasculaire weerstand [SVR].

 

In de circulatie is de bloeddruk niet constant. De gemiddeld arteriële bloeddruk [MAP] = Diastolische bloeddruk [DBP] + 1/3 x PP. Met PP = verschil tussen systolische en diastolische bloeddruk.

Wat bepaalt in een bloedvat hoe groot de weerstand is? De weerstand hangt af van de lengte van een vat. Bij een vat dat twee keer zo lang is, is de weerstand ook twee keer zo hoog. Hoe kleiner de diameter van een vat, hoe hoger de weerstand zal zijn.

De wet van Poiseuille geeft: R = (8/π) x η x (L/r4) = ∆P/F met η = viscositeit.

Viscositeit is de mate van ‘stroperigheid’ van de vloeistof. De snelheid van vloeistof in een vat is niet overal hetzelfde: in het midden van een bloedvat zal een bloedcel sneller bewegen dan een bloedcel die zich dicht bij de bloedvatwand bevindt. De ‘lagen’ waarin de bloedcellen zich bevinden, zullen hierdoor over elkaar heen schuiven. Hoe meer kracht dit kost, hoe groter de viscositeit. Als er twee platen ten opzichte van elkaar bewegen met snelheid v, is er kracht F nodig op dit oppervlakte A. dit geeft: shear stress (de spanning die nodig is om een bepaald snelheidsverschil te veroorzaken) = kracht / oppervlakte = F/A.
shear rate (snelheidsverschil tussen de twee lagen): snelheidsgradiënt (dv/dx)
viscositeit (η) = shear stress / shear rate.

 

Bij een parallelschakeling geldt dat de totale weerstand kleiner is dan de kleinste weerstand (1/Rtotaal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3)

Bij een serieschakeling geldt dat de totale weerstand groter is dan de grootste weerstand (Rtotaal = R1+R2+R3).

 

Wat veroorzaakt druk in een gesloten systeem? Druk in een gesloten systeem of in een vasculair bed ontstaan als het wordt gevuld boven de waarde waarbij de wand nog niet hoeft op te rekken (boven het unstressed volume).

 

Wat bepaalt de druk? Hoe elastischer (complianter) een vasculair bed is, hoe minder snel de druk zal stijgen, doordat de bloedvatwand veel kan oprekken.

Compliantie: hoeveel volume erbij moet komen om een bepaalde druk verhoging te krijgen. Dit is de verandering in een volume gedeeld door de verandering in druk: C = ∆V/∆P.
Stijfheid = 1/ compliantie.

 

HC-06: Fysiologische concepten: Ventilatie, gaswisseling en gastransport (04/02/2014)

Externe ademhaling is de uitwisseling van O2 en CO2 met de buitenwereld. Daartegenover staat de interne ademhaling, waarmee men de processen in de mitochondriën bedoelt. Longventilatie is het verversen van alveolaire gas met buitenlucht.

 

Voor een efficiënte ademhaling zijn nodig:

  • Een mechanisch geschikte ‘pomp’ die in staat is om het gas aan- en af te voeren;

  • Een groot genoeg gaswisselingsoppervlak in de longen en in de weefsels;

  • Een efficiënt transportmiddel voor de gassen;

  • Regelsystemen die de longventilatie en circulatie op elkaar laten aansluiten en aanpassen aan de behoefte.

 

Gassen voldoen aan de wet van Boyle. Deze wet zegt dat de druk van een gas in een afgesloten ruimte bij een constante temperatuur toeneemt als het volume afneemt. Gas is samendrukbaar. PxV=constant (C). Met een plethysmograaf meet men de veranderingen in longvolumes. De formule die hierbij hoort is: P x VL = (P-∆P) x (VL + ∆VL) met VL = longvolume. Het aantal gasmoleculen verandert niet. Ook onder water geldt de wet van Boyle. Wanneer men afdaalt naar de zeebodem, zal het longvolume afnemen door toename van druk.

 

Wet van Charles/Gay Lussac – deze wet zegt dat dezelfde hoeveelheid gas een groter volume inneemt naarmate de temperatuur (T) hoger is. De druk die het gas uitoefent, blijft dan gelijk. Bij dezelfde druk geldt dan dat V1/T1 = V2/T2.

Wet van Avogadro – deze wet zegt dat bij gelijke druk en temperatuur de volumina van verschillende gassen hetzelfde aantal moleculen bevatten. Hierbij geldt dan dat V/n = constant, met n = hoeveelheid van het gas in mol/getal van Avogadro. Het getal van Avogadro is het aantal moleculen dat 1 Mol gas bevat (6.0 x 1023). Het moleculair volume van een gas bij standaarddruk (101.3 kPa) en standaardtemperatuur (273 K) is 22,4 L.

 

Wet van Boyle-Gay Lussac geeft dat (P1xV1)/T1 = (P2xV2)/T2 bij gebruik van een spirometer bij kamertemperatuur. Dit wordt ook wel de ideale gaswet genoemd, met als formule: PV = nRT, met P (druk in Pa); V (volume in m3); n (aantal mol van het gas); R (universele gasconstante: 8.314472 J.K-1.mol-1); T (temperatuur in K).

Waterdamp is geen ideaal gas, omdat het gas bij lagere temperatuur condenseert tot water. De maximale waterdampspanning is afhankelijk van de temperatuur. Bij 37°C is de waterdampspanning 47 mmHg.

Uitgeademd gas is op lichaamstemperatuur (310K = BTPS: body temperature and pressure, saturated). In een spirometer koelt gas af naar kamertemperatuur (ATPS: ambient temprature and pressure, saturated).

 

Wet van Dalton zegt dat de totale gasdruk van een gasmengsel is opgebouwd uit de bijdragen van elk aanwezig gas. De mate waarin een bepaald gas bijdraagt, hangt af van de fractie (F) van dat gas in het mengsel. Px = de partiële druk van dat gas in het mengsel, waarbij geldt: Px = Fx x PB. PB is de optelsom van alle partiële drukken van de in het gasmengsel aanwezige gassen.

 

Wet van Henry zegt dat de concentratie van een gas in een vloeistof recht evenredig is met de druk van dat gas in (en boven) die vloeistof. Hierbij geldt dat concentratiegas = αgas x Pgas. α = de oplosbaarheid van een gas. Deze oplosbaarheid hangt af van de aard van het medium, de druk en de temperatuur. De oplosbaarheid stijgt als de temperatuur daalt.

Voor narcosemiddelen is de oplosbaarheid zeer belangrijk. Hierbij speelt het begrip MAC een rol. Dit is de minimale alveolaire concentratie, oftewel de concentratie waarbij een standaardprikkel niet meer als pijn wordt waargenomen. Bij het toedienen van een hogere concentratie narcosegas, zal de ventilatie dalen en zullen de reflexen en het bewustzijn dalen.

Als men duikt kunnen er meerdere ernstige dingen gebeuren. De eerste hiervan is dat de dode ruimte of de weerstand te groot wordt, waardoor inademen onmogelijk wordt  anoxie. Daarnaast lossen bij hogere druk de stikstof moleculen (N2) op in het bloed. Wanneer men weer opstijgt, zullen er N2-bellen ontstaan. Om het lichaam de tijd te geven om deze bellen af te voeren, moet men langzaam stijgen. Als iemand te snel stijgt, kan er gasembolie ontstaan.

 

In de longen vindt er diffusie plaats van O2 en CO2. Hiervoor is Fick’s diffusiewet. Hoe groter het uitwisselingsoppervlak is, hoe sneller de diffusie (Vnet). Hoe groter de oplossnelheid, hoe sneller de diffusie. Hoe groter de te overbruggen afstand, hoe langzamer de diffusie. Zonder drijvende kracht is er geen diffusie. Hoe groter de drukgradiënt is, hoe sneller de diffusie gaat. Al deze parameters komen ook terug in de formule voor de diffusiecapaciteit (DL). Deze diffusiecapaciteit is specifiek voor een bepaald gas.

 

HC-07: Fysiologische concepten: Zuur-base balans (04/02/2014)

Een zuur kan H+ ionen afgeven (donor) en een base kan H+ ionen opnemen (acceptor). De zuurgraad wordt bepaald aan de hand van de pH. De pH wordt berekend aan de hand van de formule:- log 10 [H+]. Een zure oplossing heeft pH7.

 

Er zijn verschillende reacties mogelijk met elk en ander verloop:

  • Sterk zuur + sterke base geeft een aflopende reactie.

  • Sterk/zwak zuur + sterke/zwakke base geeft een vrijwel aflopende reactie.

  • Zwak zuur + zwakke base geeft een evenwichtsreactie.

  • Zeer zwak zuur + zeer zwakke base geeft nauwelijks een reactie.

 

Een buffer kan protonen opnemen of protonen afgeven. Hierbij geldt: HB(n+1) Bn + H+. Het Bn is de geconjugeerde base en HB(n+1) is het geconjugeerde zuur. De dissociatieconstante (K) is de evenwichtsconstante van deze reactie. Henderson Hasselbalch vergelijking geeft pH = pK + log ( [Bn] / [HB(n+1)] ). De buffercapaciteit β = ∆[sterke base] / ∆[pH] = - ∆[sterke zuur] / ∆[pH]. β bloed = 25 mM/pH unit.

 

Bij de CO2/bicarbonaatbuffer is HCO3- de geconjugeerde base en αPCO2 (dit is de concentratie CO2 in het bloed) het zuur.

In het bloed zijn bicarbonaatbuffers en niet-bicarbonaatbuffers (titreerbare groepen aan eiwitten). Deze niet-bicarbonaatbuffers vormen een gesloten systeem, aangezien ze de bloedbaan niet gemakkelijk kunnen verlaten – het zijn eiwitten.

 

Wanneer CO2 de weefsels en longen gemakkelijk kan verlaten, dan kan de CO2/HCO3- buffer als een open buffersysteem beschouwd worden. Het kan dan de bloedbaan verlaten.
Gesloten en open buffersystemen hebben een verschillende buffercapaciteit. De buffercapaciteit van een gesloten systeem = 2.3 [totale bufferconcentratie] x ([H+] / ([H+ + K])2
Hieruit leidt men af dat de buffercapaciteit maximaal is, als [H+] = K, dus als pH = pK.
Voor elke buffer geldt dat er een curve is met de buffercapaciteit tegen de pH, met de top van de buffercapaciteit voor elke buffer op een andere plek. Deze wordt namelijk bepaald door de pK, die specifiek is voor elke buffer.

 

De maximale buffercapaciteit van bloed over grote pH range is ongeveer 25 mM/pH unit.

Open buffersysteem in het bloed: de bicarbonaatbuffer. De reactie die hierbij hoort is:
H2O + CO2 H2CO3 H+ + HCO3-. Wanneer er H+ wordt toegevoegd, wordt er CO2 gevormd wat vervolgens wordt uitgeblazen. De buffercapaciteit = 2.3 [HCO3-] = ongeveer 55 mmol/pH unit.

In een open systeem wordt de buffercapaciteit exponentieel groter met de pH. In een gesloten systeem bereikt de buffercapaciteit een maximum bij de pK.
Bicarbonaat concentratie in het bloed is 24 en de pH van het bloed is 7,4.

 

De totale buffercapaciteit van het bloed:

  • Eiwitten/fosfaten: ongeveer 25 mmol/pH unit.

  • Bicarbonaatbuffer: ongeveer 55 mmol/pH unit.

 

In het geval dat CO2 niet kan ontsnappen (door bijvoorbeeld ischemie), zal de buffercapaciteit sterk dalen. Er is dan een gesloten systeem, waarin de buffercapaciteit van HCO3- daalt tot 14 mM/pH unit.

 

In de longen wordt per dag 15 mol CO2 verwijderd. De nieren verwijderen samen 70 mmol H+ per dag. Dit doen ze met behulp van fosfaat, ammonium, creatinine en urinezuur. De hoeveelheid is afhankelijk van de urine pH en de beschikbaarheid.

 

HC-08: Anatomie van het hart (05/02/2014)

De normale circulatie: Rechter atrium – rechter ventrikel – truncus pulmonalis – linker & rechter pulmonaal arterie – pulmonaal venen – linker atrium – linker ventrikel – aorta – organen en capillairen – holle aders.

 

De hartspier is een dwarsgestreepte spier. De skeletspieren zijn ook dwarsgestreept.

hartspiercellen

skeletspiercellen

één, soms tweecellig

meercellig

kern in het midden met Juxtanuclear cytoplasma (cytoplasma zit om de kern)

kern tegen het plasmamembraan aan

geïntercaleerde disks (donkere bandjes) verbinden de cellen end-to-end, dus meerdere cellen per vezel. Ook vertakken hartspiercellen.

één cel per vezel, cel loopt over de hele lengte

 

Hartspieren bestaan uit bundels sarcomeren omgeven door een sarcolemma. Er is negatieve lading binnen de cel en een positieve buiten de cel. Het cel membraan (hier sarcolemma) zorgt voor deze scheiding. Positieve ionen kunnen de cel ingaan, waardoor het binnen de cel positiever wordt. T-tubuli zijn instulpingen van het sarcolemma op de Z-disk van het sarcomeer. Deze zorgen ervoor dat de calciumionen de cel in kunnen. De T-tubuli zijn in de hartspiercellen groter dan in skeletspiercellen. Daarnaast zijn er in skeletspieren twee T-tubuli per sarcomeer en in de hartspier maar één. In hartspiercellen zijn de mitochondriën groter en dichter op elkaar verpakt dan bij skeletspiercellen.

 

Hartspierfibrillen moeten aan elkaar vastgezet worden. Hiervoor zijn de geïntercaleerde disks. Dit zijn een zeer stevige verbinding tussen twee cellen. De actine en myosine filamenten zitten ook vast aan deze geïntercaleerde disks. Hartspiercellen zijn hierdoor mechanisch, chemisch en elektrisch aan elkaar verbonden: een functioneel syncytium. Dit zorgt ook voor de communicatie binnen de hartspier. Activatie van één spiercel leidt tot activatie van alle spiercellen.

Componenten van de geïntercaleerde disks:

  • Fascia adherens. Dit is de transversale grens tussen spiercellen.

  • Desmosomen (macula adherens). Dit zijn transversale en laterale componenten van de IC-disks. Ze zorgen de mechanische binding tussen cellen.

  • Gap junctions. Deze zijn laterale componenten van de IC-disks. Ze zorgen voor de ionische continuïteit tussen aangrenzende hartspiercellen. Er zitten veel gap junctions in de hartspiercellen.

Gap junctions bestaan uit twee connexons (of hemikanalen) één in de ene cel en één in de buurcel, die bestaan uit zes connexines.

 

ECG: wordt gemeten aan de buitenkant van het lichaam. Door elektrische activatie van de hartspier trekt deze samen. Het signaal wordt doorgegeven en lopen er stroompjes over het hart. Ieder onderdeel van het hart heeft een eigen depolarisatie fenomeen. Ieder onderdeel heeft daardoor zijn eigen actiepotentiaal. Het geleidingssysteem bestaat uit cardiomyocyten (hartspiercellen). Via de gap junctions zijn ze in staat om een elektrisch signaal van de ene cel naar de andere cel door te geven.

In de sinus knoop (sinoatrieel/SA-knoop) wordt de actiepotentiaal gevormd, dat vervolgens naar de AV-knoop (atrioventriculair knoop) gaat. Vanaf daar verplaatst de impuls via de bundel van His (AV-bundel). Deze splitst: er ontstaan een linker bundel tak en een rechter bundel tak, via welke de impuls naar de apex verplaatst. Hier vertakken de banen sterk. Deze banen gaan naar de ventrikels: de Purkinje vezels en zo naar de ventriculaire spieren.

 

De SA-knoop bevindt zich tussen de sinus venosus (verzamelplek waar het bloed uit het lichaam het hart in komt) en het atrium. Ligt aan de rechterzijde van de vena cava superior. Het plooitje bij de vena cava inferior noemt men aan de buitenzijde de sulcus terminalis. Aan de binnenzijde heet dit de crista terminalis, waar de SA-knoop tegenaan ligt.

De SA-knoop kan zijn eigen actiepotentiaal genereren (dit is een kenmerk van de hartspier). De SA-knoop doet dit ongeveer 60-80 keer per minuut. Het is hiermee een spontane impuls generator. De SA-knoop is de snelste impuls generator van de hartspier en is daarmee de primaire pacemaker van het hart. Hij zet andere cardiomyocyten aan tot contractie, door middel van een impuls. Hij veroorzaakt de P golf/top bij het activeren van de atria.

 

De AV-knoop ligt vlak boven de tricuspidaalklep, in de driehoek van Koch. Dit is naast het membraneuze septum (hierin liggen geen myocyten) en dicht bij de opening van de sinus coronarius (grote kransader die bloed uit de hartspier verzamelt en vervolgens naar het rechter atrium vervoert). De AV-knoop geeft niet zomaar het signaal van de SA-knoop door. De AV-knoop ‘wacht’ 100 tot 120 milliseconden met het doorgeven van de impuls. De impuls wordt dus vertraagd. Deze vertraging is te zien op de ECG door het horizontale stukje tussen P en Q. De AV-knoop kan de pacemaker functie overnemen, maar in een lagere frequentie (ongeveer 30-40 keer per minuut).

Autonome zenuwvezels (sympathisch en parasympatisch) komen uit bij de knopen in het hart. Bij een sympathische invloed wordt de rusttijd minder.

 

Sympathische invloed leidt tot actie. Hartritme gaat hoog. Impuls conductie (geleiding) gaat omhoog. Kracht van de contractie gaat omhoog. Bloedvoorziening via de kransslagaders naar het hart gaat omhoog. Parasympatische invloed is er voor rust. Hun effect is dus tegengesteld aan dat van de sympathische zenuwen.

 

De bundel van His is de enige elektrische verbinding tussen het atrium en het ventrikel. Het ligt in isolatie weefsel, het fibreuze deel van het hart, dat het elektrische impuls niet door kan geven. Dit is het deel van het hart dat niet bestaat uit myocyten. Om de hartkleppen zit ook een lus van fibreus weefsel dit wordt een anulus genoemd (bv. mitraalklep anulus).

De AV-knoop ligt hier ook in. De AV-knoop is de enige plek waar de geleiding door kan gaan van de atria naar de ventrikels. De bundel van His splitst in een rechter en een linker bundel. Deze bundels splitsen daarna op in Purkinje vezels die door de ventrikelwanden lopen. Wanneer deze wanden worden gestimuleerd, gebeurt dat vanuit de apex (de hartpunt) naar de basis. Hierdoor wordt het bloed naar boven gepompt. Dit geeft een groot signaal, aangezien een veel grotere massa wordt geactiveerd. In de ECG zie je dat de positieve stroom een negatieve stroom wordt, dit principe heet ‘terugstromen’. Dit resulteert in het ontstaan van het QRS complex bij een ECG. Na de impuls moeten de ventrikels repolariseren, vanaf de apex. Hierdoor ontstaat de T-golf bij een ECG.

 

Waarom is elektrische isolatie belangrijk? De contracties van de atria zijn nodig om het bloed naar de ventrikels te duwen. De ventrikels kunnen daarmee zelf een contractie genereren en het bloed verder verplaatsen naar de arteriën. Als er geen fibreus hartskelet (isolatie) zou zitten tussen de atria en de ventrikels, zouden de ventrikels direct gaan contraheren als de atria contraheren. De ventrikels zouden dan nog niet gevuld zijn. Bij sommige embryo’s wordt deze isolatie niet goed aangelegd (er zitten dan wel myocyten tussen de atria en ventrikels). Hierdoor is er bij atrium excitatie een lekkage van de impuls. Dit zorgt voor een eerdere activatie van het ventrikel dan normaal. Er is dan geen rustperiode tussen de P en Q op de ECG, maar wel een deltagolf te zien.

Soms kunnen losse cellen in de atria ineens gaan ‘vuren’, waardoor atrium fibrilleren ontstaat. Dit gebeurt vaker op latere leeftijd. Wanneer er dan ook sprake is van zo’n lekkage ontstaat ventrikel fibrilleren. Het hart klopt dan veel te snel achterelkaar.

 

Oriëntatie van het hart in de thorax

Tijdens de embryogenese gaat de hartpunt naar voren liggen. Hierdoor komen de ventrikels dicht bij de borstkas te liggen. Hierna draait het hart, waardoor het rechterventrikel voor het linkerventrikel komt te liggen. Als een gevolg hiervan ligt de truncus pulmonalis voor de aorta. De aorta ligt weer voor de vena cava superior en inferior.

 

De truncus pulmonalis ligt heel dicht achter het sternum. Het rechter atrium ligt distaal van het rechter ventrikel (rechterkant van het hart). De trachea vertakt superior aan het hart (boven de aorta) in een linker en een rechter bronchie. De oesophagus ligt distaal van de trachea. De oesophagus ligt direct tegen de achterkant van het hart (tegen het linker atria).

 

Het linker ventrikel ligt links achter in het hart. Aan de voorzijde zie je slechts een klein streepje hiervan. Het rechter ventrikel ligt midden-rechts vooraan in het hart. De onderrand van het hart geeft de grens van het rechter ventrikel aan (het ‘leunt’ op het diafragma). Het linker atrium ligt links achter tegen de oesophagus. Aan de voorzijde (links boven) is wel het hartoor van het linker atrium te zien. Het rechter atrium ligt aan de rechterkant van het hart. De voorkant van het hart (anterior zijde) wordt voornamelijk gevormd door het rechterventrikel.
Het deel dat op het diafragma (inferior zijde) ligt bestaat voornamelijk uit het linkerventrikel en deels uit het rechterventrikel.

Rechter pulmonaire oppervlakte wordt voornamelijk gevormd door het rechter atrium.
Linker pulmonaire oppervlakte wordt voornamelijk gevormd door het linker ventrikel.

Het rechter atrium bestaat onder andere uit het mm. pectinati (ribbels spier in de wand) en het crista terminalis (buitenzijde: sulcus terminalis). De sinus venosus heeft een gladde wand en brede opening naar het rechterhartoor. Het linker atrium heeft een gladde achterwand en een opgekruld hartoor, en daardoor een nauwe opening.

 

Het rechter ventrikel heeft bundeltjes myocyten. In het rechter ventrikel ligt tussen de tricuspidaalklep en pulmonaal klep een dikke laag spier, waardoor de kleppen ver van elkaar verwijderd zijn. Het rechterventrikel heeft grove trabecula Het linker ventrikel bestaat uit een dichte massa myocyten. In het linker ventrikel is de aortaklep fibreus verbonden met de mitraalklep. Hij heeft kleine trabecula. In normale situatie heeft het linker ventrikel een veel dikkere spierwand. Deze moet namelijk een druk van 90-140 opwekken en het rechterventrikel slechts een druk van 15-30. Er zijn veel situaties (pathofysiologisch) waarbij het rechter ventrikel een dikkere spierwand heeft. Het onderscheid kan hierdoor niet altijd gemaakt worden op basis van dikte van de spierwand.

 

Mitralisklep heeft twee klep slibben: voorste en de achterste. Tricuspidalisklep heeft drie klep slibben: 1 bij het septum en een voorste & achterste. De aortaklep en de pulmonaalklep hebben ook drie klep slibben ook wel halvemaanvormige kleppen genoemd.  De kleppen zitten vast aan het ‘hart skelet’. Daarnaast zitten hier ook het myocardium aan vast, is het een elektrische isolator en zorgt het dat de kleppen niet overrekken.

 

In de diastole zijn de halvemaanvormige kleppen gesloten en de AV-kleppen open.
In de systole (contractie fase) zijn de halvemaanvormige kleppen open en de AV-kleppen gesloten. De linker coronair arterie is de belangrijkste stam en splitst zich in de linker anterior descendens (LAD) en de ramus circumflex (RCx). De rechter coronair arterie splitst in een deel dat naar de SA-knoop gaat, een deel dat naar de AV-knoop gaat en in de ramus descendens posterior (RDP). In sommige gevallen geeft de linker coronair arterie bloed aan de RDP (links dominant) of zorgen beide kanten voor de bloedvoorziening (co-dominant). De coronaire arteriën worden gevuld tijdens de diastole en zorgen voor de bloedvoorziening van het hart. Ze lopen over de oppervlakte van het hart. De veneuze drainage wordt geregeld door de coronaire venen.

HC-09: Actiepotentiaal (05/02/2014)

In rust is de spanning tussen de buitenkant en de binnenkant van de hartspiercel -80mV. De cardiomyocyt heeft unieke eigenschappen die zorgen voor het verschil met zenuwcellen en spiercellen.

 

In het membraan van de cardiomyocyt bevinden zich ion specifieke kanalen, die regelen welke ionen naar binnen of buiten mogen. Veel zijn gevoelig voor het membraan spanning. Er zijn natrium-kanalen, kalium-kanalen en calcium-kanalen. De cellen staan in verbinding met elkaar door gap junctions. Als een cel gestimuleerd wordt, gaan natrium-kanalen open, waardoor natrium de cel in gaat (depolarisatie). Hierna gaan kalium ionen door de gap junctions naar de volgende cel. De natrium-kanalen in de eerste cel gaan dicht en worden inactief, waardoor de depolarisatie wordt gestopt. Hierna gaan de kalium-kanalen open (repolarisatie). In de volgende cel gaan de natrium-kanalen open, waardoor er natrium de cel in komt. Als gevolg van de depolarisatie komt er calcium de cel in vanuit het externe milieu en het sarcoplasmatisch reticulum. De verhoogde intracellulaire calciumconcentratie triggert de contractie van de myocyt.

 

Kalium zit in grote hoeveelheden in de cel (150 millimolair) en in kleine hoeveelheid buiten de cel (4 millimolair). Kalium kanalen staan open waardoor er kalium naar buiten diffundeert. Door de negatieve lading in de cel (de binnenkant van het celmembraan bestaat voor een groot deel uit negatieve eiwitten – de anionen), worden de kalium-ionen ook weer aangetrokken. Hierdoor ontstaat er een evenwicht tussen de in- en uitstroom van kalium-ionen (elektrostatisch gradiënt tegen concentratie gradiënt). Het evenwicht kan worden beschreven met de Nernst vergelijking. Met deze vergelijking kan men berekenen bij welke spanning er sprake is van evenwicht. Deze spanning is het verschil in spanning tussen binnen- en buitenkant van het membraan. Voor elk ion (kalium, natrium, calcium, chloride) is er een andere uitkomst bij de Nernst vergelijking. Al deze uitkomsten (gecombineerd met een wegingsfactor – die afhankelijk is van de ionkanalen die horen bij het ion) bij elkaar opgeteld geven een uiteindelijke spanning waarbij er evenwicht is (-80mV). Wanneer dit evenwicht wordt bereikt, bevindt de cel zich in ‘rust’ en in steady state. 

 

In de cel bevindt zich 20 millimolair natrium, tegen 145 millimolair buiten de cel. Daarnaast bevindt zich in de cel 10-4 millimolair calcium, tegen 2,5 millimolair buiten de cel. De iongeleiding verandert gedurende de actiepotentiaal in een cardiomyocyt. De geleiding is namelijk afhankelijk van de spanning en die verandert tijdens de actiepotentiaal. De gap junctions zorgen ervoor dat er in passieve cellen meer positiviteit komt. De natrium-kanalen zijn zeer gevoelig voor deze spanningsverandering en ze gaan hierdoor open. Natrium-ionen komen dan de cel in (de cel is negatief aan de binnenkant) totdat er een spanning van +10mV wordt bereikt (de depolarisatie). De natrium-kanalen sluiten en de kalium-kanalen gaan open (kalium gaat dan naar buiten) en de calcium-kanalen gaan open (calcium komt de cel in). Doordat er kalium naar buiten gaat en calcium naar binnen komt, blijft de spanning enigszins gelijk. Hierna gaat er nog meer kalium naar buiten en steeds minder calcium naar buiten, waardoor de spanning in de cel weer lager wordt. In rust toestand zijn de kaliumkanalen open en zijn de natrium- en calciumkanalen dicht. In de gedepolariseerde toestand zijn de kaliumkanalen dicht en de natrium- en calciumkanalen open.

 

Met behulp van kanalen, pompen en ion uitwisselingen komen de myocyten terug op de oorspronkelijke ionconcentraties. Een exchanger (uitwisselaar) wisselt een bepaalde hoeveelheid van het ene ion tegen een andere hoeveelheid van een ander ion (bijvoorbeeld 3 natrium de cel in, en 1 calcium de cel uit). Deze uitwisseling kost geen energie (met elektrostatisch gradiënt mee). Pompen doen hetzelfde als een exchanger, maar hier is ATP voor nodig en de pompen zorgen voor repolarisatie (bijvoorbeeld 2 kalium de cel in en 3 natrium de cel uit). De natrium-kaliumpomp werkt onder afsplitsing van een fosfaatgroep van het ATP (ATP wordt ADP). Deze fosfaatgroep bindt aan de pomp, waarna er ionen verplaatst kunnen worden. Elk ion verplaatst tegen zijn concentratie-gradiënt in. Hierdoor kost het verplaatsen energie.

 

Als er een tekort aan zuurstof is, kan het ATP niet meer goed werken. Hierdoor is er inhibitie van de natrium/kalium pomp (want die verbruikt ATP). Dit heeft tot gevolg dat er niet voldoende natrium de cel uit gaat, waardoor het membraan potentiaal minder negatief wordt. Het natrium hoopt dan op binnen de cel. Door dit natriumoverschot is er een depressie of inversie (omkering) van de natrium/calciumexchanger, waardoor er calcium ophoopt in de cel. Er vindt echter geen contractie plaats door het tekort aan ATP. Als de natrium/kalium pomp op een andere manier is geblokkeerd en er wel ATP is, vindt er wel contractie plaats.

De natrium-kanalen zijn in rust toestand open aan de binnenkant en gesloten aan de buitenkant. In deze toestand kunnen ze geactiveerd worden, waarna de pomp aan de buitenkant en binnenkant van de cel open gaat (depolarisatie). Hierna wordt de pomp geïnactiveerd, waardoor de pomp aan de binnenkant van de cel dicht zit (in deze toestand kan de pomp niet geactiveerd worden). Dit is in de repolarisatie. Daarna komt weer de rust toestand.

 

In de relatief refractaire periode (RRP) kunnen de natriumkanalen geactiveerd worden, maar er is een grotere stimulus nodig om dit te laten gebeuren. In de absolute refractaire periode (ARP) zijn de natriumkanalen volledig inactief en er kan dan geen depolarisatie plaatsvinden. Dit noemt men ook wel de effectieve refractaire periode. Tijdens deze periode vindt het grootste deel van de contractie plaats. De refractaire periode is noodzakelijk, aangezien de volgende actiepotentiaal anders veel te klein zal zijn. Hoe langer gewacht wordt hoe normaler de actiepotentiaal.

 

Bij skeletspiercellen duurt het repolariseren veel korter dan de contractie, bij hartspiercellen duurt dit ongeveer even lang. Hierdoor kunnen skeletspieren in een gespannen staat blijven (verkrampen) en de hartspieren niet. Actiepotentialen in het hart verschillen per regio. Het endocardium doet er langer over om weer helemaal te repolariseren dan het epicard. Als de hartfrequentie toeneemt, moet er sneller gerepolariseerd worden dan normaal.

HC-10: Impulsvorming en geleiding (05/02/2014)

In de sinus knoop (ook wel de SA knoop genoemd), de AV-knoop en de Purkinje vezels is er spontane pacemaker activiteit. In een normale situatie wordt het ritme van het hart geregeld door de sinus knoop (60-80 slagen per minuut). (AV 40 en Purkinjevezels 15-30)

Fase 4 in de rustpotentiaal is in pacemakers (zoals in de sinus knoop) niet recht (zoals in normale myocyten wel zo is), maar deze loopt langzaam omhoog.

 

De werking van pacemakers komt tot stand door een keten van gebeurtenissen:

  • Het begint met de funny current (If) Dit is een naar binnengaande natrium stroom en een naar buitengaande kalium stroom. De natriumstroom overheerst, zodat de binnenkant van de cel iets positiever wordt.

  • Hierna volgt een tijdelijke calciuminstroom (ICa(T)), waardoor de membraanpotentiaal nog iets positiever wordt (-50mV). (T staat voor transient)

  • Vervolgens komt de langdurige calciumstroom (ICa(L)) op gang, waardoor de drempelwaarde van depolarisatie wordt bereikt en er depolarisatie optreedt.

  • Hierna is er een actiepotentiaal waarin (ICa(L)) depolariseert en de IK repolariseert.

 

Bij pacemaker cellen draait het om calciumionen die de cel in komen en niet om natrium-ionen die de cel in komen. Calcium is de aanzetter van de actiepotentiaal.

 

Pacemaker cellen worden beïnvloed door het autonome zenuwstelsel. De nervus vagus heeft een negatieve invloed. Deze invloed is parasympatisch (door acetylcholine). Sympathische zenuwvezels hebben een positieve invloed (door catecholamines). Het autonome zenuwstelsel heeft voornamelijk invloed op de SA knoop en in mindere mate op de AV knoop.

 

Sympathische invloed zorgt ervoor dat de funny current (If) vergroot en de calciumstroom (ICa) vergroot. Fase 4 loopt hierdoor steiler omhoog, waardoor de frequentie toeneemt.

Vagale invloed zorgt ervoor dat er meer positieve lading de cel uitgaat (de IK vergroot). Fase 4 gaat minder steil omhoog, waardoor de frequentie afneemt. Het duurt langer voordat de depolarisatie is bereikt.

 

De nervus vagus heeft meerdere gevolgen:

  1. De depolarisatie rate wordt minder steil.

  2. De maximale diastolische potentiaal kleiner, waardoor er vanaf een lager punt wordt begonnen aan de depolarisatie. 

  3. Er ontstaat een hogere drempelwaarde, waardoor er een hoger punt bereikt moet worden.

 

De sympathische effecten zijn een steilere depolarisatie rate en een lagere drempelwaarde.  

Bèta receptoren zorgen voor een toename van de hartfrequentie. Ze kunnen geblokkeerd worden door de bèta blokkers, zodat een lagere hartfrequentie ontstaat. Dit heeft diverse negatieve bij effecten, zoals impotentie en luchtweg samentrekking. Dit kan worden voorkomen door het gebruik van medicijnen die de funny current inhiberen. Het verlagen van de hartslag heeft ook therapeutische voordelen in bepaalde gevallen. Zo kan een lager zuurstof verbruik voordelen hebben bij een ischemische hartziekte.

Als het impuls is ontstaan, moet het nog worden doorgegeven aan de rest van het hart. Vanuit de pacemaker punt worden positieve ionen naar de volgende cel verplaatst, met behulp van gap junctions.

 

Conductie is de communicatie tussen cardiomyocyten. Dit is mogelijk omdat het hart een functioneel syncytium is, waarin alles met elkaar is verbonden. De cellen zijn met elkaar verbonden door middel van geïntercaleerde disks (IC-disks). Die vormen een mechanische en een elektrische verbinding. De gap junctions in IC-disks bestaan uit connexines. Zes connexines vormen één connexon. Twee connexons van twee verschillende cellen vormen een gap junction. De gap junctions worden dynamisch gevormd, namelijk als cellen elkaar ‘vinden’.

 

Wanneer één cel aan het kloppen is en er geen verbinding is met andere cellen (non conductie), zal er niks gebeuren. Wanneer er wel verbindingen zijn met andere cellen, zullen alle cellen gaan kloppen. Dit is mogelijk door de vorming van gap junctions.

Cellen zijn gestrekt (o.a. door de mechanische stress die erop staat). Op de tussengrenzen tussen de gestrekte cellen bevinden zich de gap junctions. Deze bevinden zich dus in lengte richting.  Het signaal wordt dus in de lengte doorgegeven.

 

Een gedepolariseerde cel injecteert o.a. natrium in de nog gepolariseerde buurcel, waardoor daar ook de depolarisatie drempelwaarde wordt bereikt. Hoe verder de cel hoe minder invloed. Natrium dat in de buurcel wordt geïnjecteerd, verlaat vervolgens deze cel weer. Hierdoor is de buitenkant van de buurcel positief geladen t.o.v. de binnenkant. Bij de begincel is de buitenkant juist negatief geladen t.o.v. de binnenkant van de cel, omdat positieve ionen de cel ingaan.

 

Door een hartspiercel zo neer te leggen dat het proximale (P) deel en het distale (D) deel in Ringer’s vloeistof zitten en het middelste gedeelte in een suikeroplossing zit, kan men experimenteren met conductie. Dit middelste deel kan nu geen actiepotentialen meer genereren.

Delen die dicht bij het proximale deel liggen, gaan heel snel omhoog. Delen in het distale deel (ver weg van het proximale deel) gaan juist minder snel omhoog. Het proximale deel kan na een tijdje niet genoeg positieve ionen meer weg pompen om ze in het distale deel te krijgen, waardoor de drempelwaarde daar niet wordt bereikt en er geen depolarisatie plaats zal vinden. De geleiding wordt dan langzamer of er ontstaat een blok en geen geleiding meer.

Tussen cardiomyocyten bevinden zich myofibroblasten. Bij hartfalen verlagen deze myofibroblasten de conductie.

 

Geleiding in dikke bundels gaat snel in vergelijking met dunne bundels. De linker bundel tak van het hart is een dikke bundel en de rechter bundel tak is een dunne bundel. Bij de linker bundel tak wordt het linker ventrikel hierdoor sneller geactiveerd. Conductie in de lengte (longitudinaal) gaat sneller dan transversale conductie. Transversale conductie gaat ook met behulp van gap junctions.  

 

Conductie met behulp van natrium typische actiepotentialen gaat sneller dan conductie met behulp van calcium typische actiepotentialen. In het hart zijn er verschillende transport- of conductiesnelheden. Deze snelheden variëren van 0,05 m/s tot 5 m/s. De linker en de rechter bundel takken en Purkinje vezels gaan het snelst (2-5 m/s). De AV-knoop heeft de minst snelle geleiding (0,05 m/s). Ventriculaire en atriale spieren geleiden met ongeveer 0,5 m/s.

 

Conductie snelheid door het hart hangt af van:

  • Snelheid van de AP fase 0

  • Grote van de AP piek

  • Diameter van de bundel

  • Richting van de bundel (transversaal of lateraal)

 

De AV-knoop is een netwerk van kleine bundels. Deze kleinere bundels zorgen voor een langzamere geleiding: een geprogrammeerde vermindering. Na de AV-knoop komt de bundel van His, die bestaat uit een dikke bundel. Een andere factor die de conductie in de AV-knoop verlaagt, is het calcium typische actiepotentiaal.

Het hart bestaat in feite uit een lange spierbundel. Bij normale activatie van het hart activeert het conductie systeem het endocard en het midmyocard, waardoor apex-to-base en endocard-naar-epicard activatie ontstaat.

 

HC-11: Genese ECG (07/02/2014)

ECG betekent elektrocardiogram. Met behulp van het ECG kunnen hartafwijkingen gediagnosticeerd worden.

Activatie van het hart gaat vanaf de sinus knoop naar het atrium, waarna het atrium en de AV knoop worden gedepolariseerd. Na een korte pauze worden de bundel van His en de Purkinjevezels gedepolariseerd. Het signaal gaat van apex naar base.

Cellen worden geïnjecteerd met positieve ionen uit de naastgelegen cel, waarna de natriumkanalen openen en het natrium de cel weer verlaat. Een dergelijk circuit bestaat uit ongeveer tien tot twintig myocyten. Een myocyt heeft een lengte van ongeveer 100 μm. Hiermee wordt de lengte van een circuit dus ongeveer 1 tot 2 mm.  

Het golffront (de lading die van cel A naar cel B gaat) gaat altijd van links naar rechts. In cel A is er aan de binnenkant meer positieve lading dan aan de buitenkant. In cel B (de cel die positieve ionen geïnjecteerd krijgt) is er aan de buitenkant juist meer positieve lading. Aan de buitenzijde gaat nu ook een stroom. Dit komt doordat waar de natriumionen naar binnen stromen de lading lager wordt. Het activatie golffront is een bipool. De stroom gaat door de extracellulaire ruimte van positief naar negatief.

 

Met een ECG meet men de spanning in de extracellulaire ruimte. De spanning in de extracellulaire ruimte is tegenovergesteld aan de spanning in de intracellulaire ruimte. Om deze reden kan men met een ECG dus toch de spanning aan de binnenkant van een cel bepalen.

 

De dipool laag wordt gerepresenteerd door een vector. Lokale vectoren kunnen worden opgeteld, waarbij er een resultante vector overblijft. Als vectoren in verschillende richtingen wijzen, worden ze volgens het parallellogram principe bij elkaar opgeteld. Voor de vector die uit deze optelsom (A+B) komt (C), geldt: C cancellation. Het golffront is ook breder. Dit komt doordat de golf elke keer een andere hoek op gaat. De vector wordt altijd getekend vanaf hetzelfde nul punt.

 

Hartvector: de optelsom van alle depolarisaties in het hart op een bepaald moment // optelsom van verschillende vectoren van verschillende delen van het hart. De hartvector kan van richting en van grootte veranderen. De vector wordt groter als er meer weefsel gaat meedoen aan de depolarisatie. De hartvector kan kleiner zijn als er, eerder in de cyclus, weinig weefsel meedoet.

 

Vectoren kunnen elkaar opheffen, maar ze kunnen elkaar ook versterken. Dit heeft te maken met de grootte van de vectoren & de richting waar ze heen wijzen.

De hartvector kan aan de oppervlakte van het lichaam zeer goed worden opgepikt met behulp van elektroden. Als de dipool vector wijst van de negatieve naar de positieve elektrode, dan is er een positieve spanning. De spanningsmeter meet een hogere (positieve) waarde en een lagere (negatieve waarde). De uiteindelijke spanning bepaalt men door de getallen van elkaar af te trekken (meting positieve – negatieve elektrode). Wanneer de dipool vector loodrecht op de elektrodes staat, dan is de spanning 0. De meting loopt altijd van negatieve elektrode naar de positieve elektrode.

 

Het potentiaal verschil tussen de intracellulaire potentiaal van een geactiveerde en een niet geactiveerde cel is ongeveer 100 mV. Het potentiaal verschil tussen de extracellulaire potentiaal boven een geactiveerde en een niet geactiveerde cel is ongeveer 10 mV.
Potentiaal verschil gemeten op het lichaamsoppervlak is 1 mV. Dit is de schaal waarmee rekening wordt gehouden bij het maken van een ECG.

Het elektrische veld van de steeds veranderende hartvector, zorgt voor een lichaamsoppervlakte potentiaal dat verandert met de tijd.

Bij een ECG wordt er gemeten over de linkerarm (L), de rechterarm (R) en het linkerbeen (F). Het rechterbeen wordt verbonden met de nul-elektrode = ‘aarde’ (N).

Meting I: tussen R en L (in de richting van R à L)

Meting II: tussen R en F (in de richting van R à F)

Meting III: tussen L en F (in de richting van L à F)

Deze drie metingen noemt men de bipolaire afleidingen.

Hierna zijn er nog enkele metingen bijgekomen tussen deze drie punten (de unipolaire afleidingen). Ten slotte heeft men bedacht om ook metingen te verrichten op de borst (V1 tot en met V6). Dit noemt men de precordiale afleidingen – ze worden namelijk pre corda (voor het hart) gevormd. Dit zijn ook unipolaire afleidingen.

 

De unipolaire afleidingen worden gemeten door de meting van 2 meetpunten te middelen en deze af te trekken van het derde meetpunt. Dit zijn frontale metingen.

Meting aVR: L en F middelen en R, richting R

Meting aVL: R en F middelen en L, richting L

Meting aVF: L en R middelen en F, richting F

De precordiale afleidingen worden L, R en F gemiddeld en vergeleken met een elektrode op de borst. Dit zijn transversale metingen. Met deze metingen samen kan een 3D beeld worden gevormd.

 

Met behulp van meting I, II en III kan men een driehoek maken, waarin zich vectoren bevinden. Deze vectoren heten aVR, aVL en aVF. De laatste letter laat in deze benaming zien naar welke extremiteit de vector wijst. De vectoren beginnen op de helft van de tegenoverliggende zijde. Meting I, II en III vormen de lead vectoren. Bij projectie van de hartvector op de lead vector, ontstaat de ECG amplitude. Bij een stroom in de richting van de vector ontstaat een positieve uitslag, bij een tegengestelde richting ontstaat een negatieve uitslag.

 

In een ECG ziet men eerst een klein golfje: de P-piek. Hierna komt het QRS-complex. Daarna komt een kleinere golf: de T-golf. Het stuk tussen het einde van de P-Piek en het begin van het QRS-complex noemt men het P-R segment. Het stuk tussen het begin van de P-piek en het begin van het QRS-complex is het P-R interval. Het QRS interval wordt gevormd door het stuk tussen het begin en het eind van het QRS-complex. Het Q-T interval loopt van het begin van het QRS-complex tot het eind van de T-top. Het S-T segment begint aan het einde van het QRS-complex en stopt bij het begin van de T-top. Het S-T interval is van het eind van het QRS-complex tot het eind van de T-top.

Epicardiale activatie start later, maar eindigt eerder dan endocardiale activatie. In grote delen van het hart, begint de repolarisatie bij het epicard.

 

Waarom heeft de T-golf dezelfde polariteit als het QRS-complex? De depolarisatie en de repolarisatie zijn tegengestelde complexen, maar toch zien de T-golf en de QRS er hetzelfde uit. De depolarisatie begint aan de binnenkant en loopt naar de buitenkant. De repolarisatie begint aan de buitenkant naar de binnenkant. De vectoren lopen wat betreft richting een andere kant op, maar de spanningen zijn ook tegengesteld aan elkaar. Hierdoor is er wel dezelfde polariteit in het ECG.

 

APD: Action Potential Durations. Dit is de duur van de actiepotentiaal. Bij een normale duur is er een normaal ECG, waarin er snelle ventrikel activatie is (en dus een smal QRS-complex) en overeenkomstige T-golven. Als de activatie orde wordt verstoord, geldt het principe ‘als laatst gedepolariseerd, als eerst gerepolariseerd’ niet meer. De T vector heeft dan een andere richting, waardoor het QRS-complex en de T-top een tegenovergestelde polariteit zullen hebben. Deze ECG’s zijn discordant (vals).

Bij hartfalen is er een abnormale, inefficiënte ventrikelactivatie. Hierdoor zijn op het ECG een wijd QRS-complex en valse T-golven.

 

Het RR interval is het interval tussen twee R-toppen. Dit wordt gebruikt om het slagritme te meten.

Ritmestoornissen:

Normaal sinusritme is 60-80 slagen per minuut. Bij een sinus bradycardie is het ritme minder dan 60 slagen per minuut. Bij een sinus tachycardie is het ritme meer dan 100 slagen per minuut. Bij een sinus arrythmia is het ritme onregelmatig. Het verschil tussen het langste en het kortste RR interval is meer dan 0,16 seconde. Bij de inademing zijn de slagen dichter op elkaar dan bij de uitademing, dit kan soms ook het verschil verklaren.

Bij een wandering pacemaker komen de impulsen niet altijd van de SA-knoop. De impulsen komen van verschillende plekken uit het atrium, dit veroorzaakt een verschil in de vorm van de P-top. Ook zijn er meestal verschillende RR intervallen.

Atrial flutter is een stoornis waarbij het impuls cirkels door de atria maakt, dit zijn er 300 per minuut. Dit zorgt voor een sinusbeweging van de P-top op de ECG. De AV-knoop remt de doorgang naar de ventrikels en deze reageren eens in de 2 of eens in de 4 keer (eens in de 3 is zeldzaam). Hierdoor zie je vaak een (onregelmatige) ventrikel frequentie van 150 of 75 slagen per minuut. Atrium fibrilleren geeft een chaos van impulsen in de atria. Er is steeds een ander interval van de ventrikels. Bij een junctional rhythm komt de impuls vanuit de AV-knoop. Het ritme is daardoor trager en de P-top is vaak omgekeerd of niet zichtbaar.

Bij een premature ventrikelcontractie trekt het hart vanuit het ventrikel samen. De samentrekking is meestal iets eerder en het QRS complex ziet er anders uit.

Een Pace rhythm ontstaat in de rechterkamer, eerst een diepe scherpe (negatieve) piek van de pacemaker daarna nog een van het samentrekken van de kamer.

Ventriculaire tachycardie heeft brede QRS complexen. De frequentie is meer dan 120 slagen per minuut. Bij ventrikel fibrilleren trekken de kamers in een chaotisch ritme, snel achter elkaar samen. Er ontstaan dan brede onregelmatige QRS complexen.

 

Geleidingsstoornissen:

AV-block 1e graad, de geleiding door de AV-knoop is vertraagd, de PR interval is meer dan 0,2 seconde. Wel bij elke P-top komt een QRS complex.

AV-block 2e graad, de geleiding door de AV-knoop is soms zo erg vertraagd dat er geen QRS complex plaatsvindt, en de kamer dus sommige slagen overslaat.

AV-block 3e graad, de blokkade is zo erg dat de kamers totaal niet meer synchroon lopen met de boezems. Het RR interval is constant (20-55 slagen per minuut) en het PP interval ook, maar niet even groot.

 

HC-12: Elementaire ECG diagnostiek (07/02/2014)

De afleidingen aan de extremiteiten staan op een ECG aan de linkerkant – aan het begin van de golf bewegingen. 6 extremiteit afleidingen en 6 precordiaal afleidingen worden binnen 10 seconden opgenomen. Van elke afleiding wordt 2,5 seconden getoond, om het overzichtelijk te maken.

P-golf laat de elektrische activatie (depolarisatie) van het atrium zien. Het QRS-complex laat de activatie (depolarisatie) van de ventrikels zien. De T-golf laat de repolarisatie van het atrium zien.

Alles wat positief is noemt men R en alles wat negatief is na de R, noemt men S. Als er een negatieve golf zit voor de R is dit een Q. Op deze manier kunnen complexen benoemd worden. Er kunnen bijvoorbeeld RS complexen zijn, of QR complexen.

Gegeven waardes bij een ECG:

25 millimeter op het papier bij een ECG komt overeen met één seconde aan meting.
De snelheid is 25 mm/s.

5 hokjes staan voor 1 seconde, dus 1 hokje geeft 200 ms.

1 mm geeft 40 ms.

Amplitude: 10 mm/mV.

2 hokjes staan voor 10 mm en 1 mm geeft 100 μV.

Ritmestrook – P wordt veroorzaakt door een vector die loopt van de bovenkant van de atria naar de onderkant van de atria, over de tussenwand tussen linker en rechter atrium. In de ritmestrook wordt gekeken of alle P-toppen er gelijk uit zien. Als de sinus knoop het ‘even niet doet’, neemt een ander deel van het hart de pacemaker functie over. Hierdoor kunnen ritmestoornissen ontstaan, die alleen te zien zijn in de ritmestrook. Er is bijvoorbeeld steeds een positieve P-top, maar ergens is er ineens een negatieve P-top à ritmestoornis.

Elektrische hartas: de optelsom van alle depolarisaties (vectoren) die plaatsvinden gedurende de gehele activatie van de ventrikels. Met behulp van alle vectoren kan bepaald worden in welke richting de hartas wijst en hoe groot de hartas is. De richtingen van de metingen van de extremiteiten zijn als volgt:

I 0 graden (naar rechts) aVR 210 graden

II 60 graden aVL -30 graden (schuin rechts omhoog)

III 120 graden aVF 90 graden (naar beneden

Hoe wordt de elektrische hartas in een ECG bepaald? Het gaat hierbij alleen om de extremiteitsafleidingen. Voor ten minste twee afleidingen moet men bepalen of de as in dezelfde richting ligt of tegengesteld (hierbij kijkt men er naar of het QRS-complex gemiddeld positief is of negatief). 

Voor het bepalen van de elektrische hartas kijkt men naar de afleidingen van de extremiteiten. Als een QRS-complex positief is, kan de vector niet liggen in de cirkelhelft die aan de andere kant ligt (dan zou het complex negatief zijn). Door de helft van de cirkel te arceren waarin de as niet kan liggen, en dit voor elk complex te herhalen, blijft er een ‘taartpunt’ van 30° over. Voorbeeld: als een QRS-complex negatief is, kan de vector niet liggen aan de cirkelhelft aan dezelfde kant (dan zou het complex positief zijn). Door dit te bepalen voor elke afleiding, houdt men een klein deel over in de cirkel. De hartas moet in dit deel van de cirkel liggen. De cardiograaf geeft ook een schatting die 99% van de gevallen goed is, controleer wel of hij niet het omgekeerde meet.

Normaal ligt de elektrische hartas ongeveer tussen -30 en 90.

Het tien stappenplan:

  1. Ritme. P toppen zijn positief in I en II. Als er geen P toppen aanwezig zijn (geen sinusritme), dan is er iets aan de hand.

  2. Frequentie. Een normale hartfrequentie ligt tussen de 60-100 bpm. Frequentie berekenen aan de hand van het ECG. (aantal in 10 seconden weergegeven * 6 = aantal complexen per minuut).

  3. QRS-as. Normale hartas ligt tussen de -30° en + 90°. Een afwijking naar recht is tussen de 90° en 180°, naar links is tussen -30° en -90°. Tussen de 180° en -90° zijn extreme afwijkingen. Afwijkingen duiden op hypertrofie.

  4. P-top. De P-top en de amplitude mogen niet te hoog zijn. Dit kan duiden op een vergroot atrium.

  5. PR-interval. Een normaal PR interval is ongeveer 120 tot 220 ms. (Aantal mm * 40 = aantal ms.)

  6. QRS-duur. Normaal is dit tussen de 70 en 110 ms. (Aantal mm * 40 = aantal ms.). Als het te lang duurt, duurt de activatie van de kamers te lang. QRS-amplitude. Hoeveel spierweefsel er op een gegeven tijdstip meedoet. Een QRS-complex mag nooit beginnen met een Q. Als het wél met een Q begint, mag deze niet te breed en niet te diep zijn. Als de Q wel breed en diep is, kan dit duiden op een infarct.

  7. ST-segment. Het ST-segment mag niet te veel omhoog liggen. Dit kan duiden op een infarct.

  8. T-golf. De T-golf moet in bepaalde afleidingen positief of negatief zijn.

  9. QT-interval. Normaal is het minder dan 440 ms (bij 60 bpm). (tabellen voor andere frequenties). Als het te lang duurt, duurt de repolarisatie te lang, waardoor de effectieve refractaire periode te lang duurt. Als er dan een nieuw impuls aan komt, kunnen er problemen opreden. De QT neemt toe met toenemende RR intervallen.

  10. Samenvatting. Benoem het ritme // vermeld abnormaliteiten (als die er zijn) // trek een conclusie (Is het normaal? Abnormaal? Geen afwijkingen van betekenis?)

PD-02: Ritmestoornissen en pacemakers (07/02/2014)

Sick sinus: storingen aan de sinus knoop. Een vorm hiervan is de bradycardie. Hierbij ligt de hartfrequentie onder het normale minimum van 60 slagen per minuut.
AV geleidingsstoornis: hierbij werken de atria wel goed, maar de geleiding naar de ventrikels is gestoord. In het ECG is te zien dat er veel meer P-toppen zijn dan QRS-complexen. Oftewel: de P-toppen worden niet goed doorgegeven aan de QRS-complexen. Met een dergelijke aandoening kan goed geleefd worden, maar men kan zich dan niet inspannen. Dit heeft te maken met de lage hartslag (lage kamer frequentie). De kamer frequentie kan niet omhoog en daardoor kan de cardiale output niet omhoog. Bij inspanning is dit juist noodzakelijk. Deze aandoening kan behandeld worden door middel van een pacemaker. Deze bestaan met één, twee of drie draden.

Pacemakers worden gecodeerd met een drie letter code:

  • Pacing, waar geeft het een pace af? Atrium (A) / Ventrikel (V) / Dual = beide (D)

  • Sensing, waar vangt het signaal op? Atrium (A) / Ventrikel (V) / Dual = beide (D)

  • Respons, wat voor reactie geeft het af? Inhibited (I) paced als er een slag mist / Inhibited en Triggered (D) paced kamer als het signaal uit de boezem niet wordt doorgegeven.

 

Er bestaan een VVI, AAI en een DDD. Bij een Pacemaker met 3 draden, worden beide kamers gepaced. Dit is nodig als de hartkamers geen goede verbinding meer hebben.

Daarnaast kan er wel of geen R aan gekoppeld worden. Dit betekent ‘rate responsive’, wat betekent dat de pacemaker ook een andere manier dan de SA-knoop kan gebruiken om de hartfrequentie te verhogen.  

Supraventriculaire ritmestoornissen (SVT): deze ritmestoornissen ontstaan in de boezems. Een voorbeeld hiervan is tachycardie. Bij deze stoornis ligt de hartfrequentie boven het normale maximum van 100 slagen per minuut.

Bij één vorm van SVT zijn er zeer veel P-toppen in vergelijking met QRS-complexen. Op het ECG is het in feite een ‘zooitje’, door boezem fibrilleren. De QRS-complexen hebben onregelmatige vormen. De stroom vanuit de boezem wordt de ene keer wel en de andere keer niet doorgegeven aan het ventrikel.

Bij een andere vorm is er een zeer hoge hartfrequentie en zijn er bijna geen P-toppen te zien. Daarvoor is er een ICD. De ICD kan als pacemaker fungeren, maar kan ook als het hart te snel klopt een schok geven. Hierdoor wordt het hart als het ware gereset en het snelle kloppen stopt.

 

RC-01: Elektrische hartfunctie (07/02/2014)

Het interventriculair septum is het schot tussen de ventrikels, het kamertussenschot.

De bundel van His splitst in een linker en rechterbundel. De linker bundel waaiert uit tot Purkinjevezels, de rechterbundel gaat van smal naar breed en vormt aan het einde ook Purkinjevezels.

De sulcus terminalis en de crista terminalis zijn overblijfselen van de embryonale ontwikkeling. Daar vormden ze de rechter veneuze klep op de overgang van de rechterkamer en de vena cava inferior en superior, deze klep is later verdwenen.

Beide hartboezems hebben een hartoor. Dit is een gespierde en getrabeculariseerde uitstulping. De instroom van de venen in de boezem heeft een gladde spierwand.

In de rechterboezem bevind zich tussen het gladde en het gespierde deel de crista terminalis (aan de buitenzijde wordt dit sulcus terminalis genoemd).

De cardiale spiercel bevat één of twee perifere kern, die dus tegen de wand aan ligt. Ook bevatten ze tussen de cellen geïntercaleerde disks die ionen geleiden door het openen en sluiten van gap-junctions.

De SA-knoop ligt rechtsboven in het rechteratrium. De AV-knoop ligt onderaan rechts in het rechter atrium.

Op een ECG: P-top is de contractie van de atria. Het PQ (of PR als Q niet zichtbaar is) segment is de elektrische stilte. Het QRS-complex is de ventrikelcontractie. De T-top is de ventrikelrelaxatie. De relaxatie van de atria is niet zichtbaar, deze gaat verloren in het QRS-complex. Wanneer er een directe verbinding is tussen de atria en ventrikels trekken de ventrikels meteen na de atria samen. Ze hebben dan nog geen tijd gehad om te vullen, wat ze wel hebben bij de normale vertraging van de AV-knoop.

Het linker atrium bevindt zich aan de achterzijde van het hart, dicht bij de oesophagus. Het linker ventrikel ligt links onderaan het hart. Het rechter atrium zit tegen de rechterlong. Het rechter ventrikel ligt aan de voorkant van het hart. De plek waar het diafragma het hart raakt bevinden zich het linkerventrikel en een klein deel rechterventrikel. De linkerlong raakt het linkerventrikel.

Tussen het rechter atrium en het rechter ventrikel zit de tricuspidalisklep, deze heeft drie slibben (voor, achter en septaal). Tussen het linker atrium en het linker ventrikel zit de mitralisklep. Deze bestaat uit twee slibben, een voorste en een achterste. Hij is iets steviger dan de tricuspidalisklep omdat hij een grotere druk moet weerstaan. De mitralis- en de tricuspidalisklep zijn atrioventriculaire kleppen (AV kleppen tussen atrium en ventrikel). Ze bevatten chordae tendineae die voorkomen dat de kleppen doorschieten.

De rechter ventrikel bevat een musculeus infundibulum, een spierlaag tussen de tricuspidalisklep en de pulmonalisklep. Hij heeft een grove trabecularisatie. Het linkerventrikel heeft een fijne trabecularisatie en fibreuze continuïteit tussen de twee kleppen. Deze kleppen zitten dus dichterbij elkaar. De aortaklep en de pulmonaal klep hebben ieder drie halvemaanvormige (semilunair) kleppen. Drie procent van de mensen heeft een afwijking van de aortaklep waarbij deze slechts twee klepslibben heeft, een bicuspidale aortaklep. Bij de diastole zijn de AV kleppen geopend en de semilunair kleppen gesloten. Bij de systole zijn de AV kleppen gesloten en de semilunair kleppen geopend.

De ramus descendens posterior (of ramus interventricularis posterior) bepaald de dominantie van het hart. Wanneer het bloed in deze coronair arterie wordt aangevoerd door de rechter coronair stam is het hart rechts dominant. Wanneer dit door een tak van de ramus circumflex (vanaf de linker coronair stam) gebeurt is het hart links dominant. Wanneer het bloed wordt toegevoerd door beide coronairen is het co-dominant. De linker coronair arterie descendens licht aan de buitenzijde van het hart over het ventrikel septum. Uit de rechter stam gaat ook nog een coronair naar de SA-knoop en een naar de AV-knoop.

 

De relatieve geleiding geeft aan hoeveel van de kanalen geopend zijn. Bij 1 zijn alle kanalen open, bij 0 geen.

Een hartspier maakt bij een actiepotentiaal de volgende fasen door:

4 rust: het kaliumgehalte is hoog, het natrium en calcium gehalte is laag.

0 Begin potentiaal: Natrium stroomt de cel in. (depolarisatie)

1 en 2 Kalium stroomt de cel uit, Calcium stroomt de cel in. Contractie vindt plaats.

3 Naar rust toestand: Calcium stroomt de cel weer uit en Kalium ook. (repolarisatie)

4 Begin lading herstelt.

 

Een pacemakercel heeft geen vlakke fase 4, omdat hij in deze tijd bezig is met depolariseren om een actiepotentiaal op te wekken.

4 Funny current: Natrium stroomt de cel in, Kalium stroomt eruit, intern milieu krijgt hogere lading.

4.1 Calcium transient influx, calcium stroomt de cel in.

4.2 Calcium long influx nog meer calcium stroomt de cel in, duurt langer. lading wordt steeds hoger ten opzichte van buiten de cel.

0 actiepotentiaal

1, 2, 3 Er vindt geen contractie plaats, impuls wordt doorgegeven aan andere cellen.

4 lading terug naar minimum, funny current

 

Nernst gebruik je om aan de hand van de concentraties van de ionen (en dus ook de lading) te bepalen welke naar binnen en welke naar buiten stromen. RRP: relatief refractaire periode, een deel van de natriumkanalen kan opnieuw geopend worden, een deel is nog inactief. Deze periode eindigt wanneer alle kanalen opnieuw open kunnen, dat is tegelijk met wanneer het rustpotentiaal is bereikt. ARP: absoluut refractaire periode: Bijna alle natriumkanalen zijn nog inactief.

bijlage_formules_van_basis_tot_homeostase_deel_1_1314.pdf

Check page access:
Public
Work for WorldSupporter

Image

JoHo can really use your help!  Check out the various student jobs here that match your studies, improve your competencies, strengthen your CV and contribute to a more tolerant world

Working for JoHo as a student in Leyden

Parttime werken voor JoHo

How to use and find summaries?


Online access to all summaries, study notes en practice exams

Using and finding summaries, study notes en practice exams on JoHo WorldSupporter

There are several ways to navigate the large amount of summaries, study notes en practice exams on JoHo WorldSupporter.

  1. Starting Pages: for some fields of study and some university curricula editors have created (start) magazines where customised selections of summaries are put together to smoothen navigation. When you have found a magazine of your likings, add that page to your favorites so you can easily go to that starting point directly from your profile during future visits. Below you will find some start magazines per field of study
  2. Follow authors or (study) organizations: by following individual users, authors and your study organizations you are likely to discover more relevant study materials.
  3. Search tool: quick & dirty - not very elegant but the fastest way to find a specific summary of a book or study assistance with a specific course or subject. The search tool is available at the bottom of most pages or on the Search & Find page
  4. Tags & Taxonomy: gives you insight in the amount of summaries that are tagged by authors on specific subjects. This type of navigation can help find summaries that you could have missed when just using the search tools. Tags are organised per field of study and per study institution. Note: not all content is tagged thoroughly, so when this approach doesn't give the results you were looking for, please check the search tool as back up

Do you want to share your summaries with JoHo WorldSupporter and its visitors?

Quicklinks to fields of study (main tags and taxonomy terms)

Field of study

Quick links to WorldSupporter content for universities in the Netherlands

Follow the author: Vintage Supporter
Comments, Compliments & Kudos:

Add new contribution

CAPTCHA
This question is for testing whether or not you are a human visitor and to prevent automated spam submissions.
Image CAPTCHA
Enter the characters shown in the image.