Herzminutenvolumen

Das Herzminutenvolumen (HMV) errechnet sich aus dem Produkt der Herzfrequenz (HF) und des Schlagvolumens:

• HMV = HF * Schlagvolumen

Normal ist ein Herzminutenvolumen in Ruhe von 4,5 bis 5 Litern/min. Bei Belastung kann das Herzminutenvolumen um bis auf das Vierfache gesteigert werden. Diese umfangreiche Reserve ist darauf zurückzuführen, dass nicht nur die Herzfrequenz gesteigert werden kann, sondern - aufgrund einer erhöhten enddiastolischen Füllung und einer stärkeren Kontraktion des Myokards - auch das Schlagvolumen des linken und rechten Ventrikels (Frank-Starling-Mechanismus).

Bestimmend für das Herzminutenvolumen ist die Kontraktilität, die Vorlast und die Nachlast. Weiterhin mitbestimmend sind anatomische Verhältnisse wie Ventrikelgröße, Herzwanddicke und die Klappenfunktion.

Bei Menschen ohne Septumdefekte ist das Herzzeitvolumen mit dem Lungenzeitvolumen identisch. Beim Rechts-Links-Shunt ist das Herzzeitvolumen größer als das Lungenzeitvolumen, beim Links-Rechts-Shunt kleiner.

Das Schlagvolumen ist definiert als Produkt aus dem enddiastolischen Herzhöhlenvolumen und der zugehörigen Ejektionsfraktion. Die Bestimmung des Schlagvolumens ist kompliziert und aufwändig. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, das Herzminutenvolumen zu messen:

Mit Hilfe eines Pulmonaliskatheters nach Swan-Ganz kann das Herzminutenvolumen mittels der Thermodilutionsmethode bestimmt werden. Dabei wird kalte isotone Flüssigkeit in den rechten Vorhof gespritzt und ein Temperaturfühler in der Pulmonalarterie misst den Temperaturabfall. Durch die Bestimmung des Ausmaßes des Temperaturabfalls und des Temperaturverlaufes lässt sich das Herzminutenvolumen mit Hilfe eines Computers berechnen.

In der Echokardiographie kann das Schlagvolumen mit Abschätzung des Ventrikelvolumens und der Ejektionsfraktion ausgerechnet werden. Diese Methode ist ziemlich ungenau und dient nur zur groben Abschätzung des Herzminutenvolumens.

Mit Hilfe der Bestimmung von Sauerstoffkonzentrationen im venösen Mischblut, im arteriellen Blut und Bestimmung der Sauerstoffaufnahme (spirometrisch) kann das HMV mit folgender Formel berechnet werden:

• HMV = VO (ml/min) / ( O₂ (arteriell) – O₂ (gemischt-venös) ), mit:

VO = Volumen des pro Zeiteinheit aufgenommenen Sauerstoffs ; O₂ (arteriell) = Sauerstoffkonzentration im arteriellen Blut ; O₂ (gemischt-venös) = Sauerstoffkonzentration im gemischt-venösen Blut

Dies entspricht dem Blutfluß durch die Lunge, welcher wiederum dem Herzminutenvolumen entspricht.

Das Herzminutenvolumen kann pathologisch abfallen bei:

• Bradykardie
• ausgeprägter Tachykardie
• strukturellen Herzveränderungen (z.B. durch Ischämie)
• verminderter Vorlast
• erhöhter Nachlast (z.B. durch arterielle Hypertonie)
• Klappenschädigungen
• Füllungsbehinderung der Ventrikel durch
  • Versteifung der Herzwände
  • Perikardtamponade
  • schwere Thoraxdeformitäten

Die Extremform wäre ein Abfall des Herzminutenvolumens bis hin zum kardiogenen Schock.

Gesteigert werden kann das Herzminutenvolumen durch einen Anstieg der Herzfrequenz oder die Steigerung des Auswurfvolumens zum Beispiel durch den Frank-Starling-Mechanismus, durch eine verstärkte positive Inotropie, durch nervale oder humorale Einflüsse oder auch durch Medikamente. Langfristig lässt sich das Herzminutenvolumen zum Beispiel bei Sportlern durch Herzmuskelhypertrophie (bis zu einem bestimmten Grad) steigern (CAVE: nicht bei Hypertonikern, bei denen es langfristig zur Anpassung an die erhöhte Nachlast ebenfalls zu einer Herzmuskelhypertrophie kommt).

Bezieht man das Herzminutenvolumen auf die Körperoberfläche, so erhält man den Herzindex (HI= HMV/Körperoberfläche (m²) ). Der Herzindex hat die Einheit l/min/m².