Medical knowledge | Anatomy » Dr. Kollai Márk - A szívműködés élettana

A szívműködés élettana Physiology of cardiac function Dr. Kollai Márk A szívműködés mechanikája Cardiac biomechanics A szívműködés elektrofiziológiája Cardiac electrophysiology Az elektrokardiogram The electrocardiogram Nyugalmi potenciál Resting membrane potential Plazma kálium koncentráció hatása Effect of plasma potassium concentration Kamrai akcióspotenciál Ventricular action potential Az elektromos és mechanikus jelenségek időviszonyai Time relations of electrical and mechanical phenomena Szívizom akcióspotenciálok két típusa Two types of cardiac action pontentials A kamrai akcióspotenciál ionális mechanizmusa Ionic mechanisms of ventricular action potential A befelé egyenirányító káliumcsatorna működése Operation of the inward rectifying potassium channel Feszültségfüggő ioncsatornák Voltage gated ion channels Az ioncsatorna aktivációja és inaktivációja Activation and inactivation of ion channels A

nátriumcsatorna működése Operation of the sodium channel Ionáramok az akcióspotenciál lezajlása alatt Ionic currents during the action potential Az akcióspotenciál kialakulásának mechanizmusa The development of the action potential A T- és L-típusú kalciumcsatornák működése Operation of T and L type calcium channels A kalciumcsatornák két típusa Two types of calcium channels A kalciumcsatorna gátlásának hatása Effect of calcium channel blockade Az akcióspotenciál és az ingerületvezetés összefüggése Relationship between action potential and conduction velocity Refrakter periódus Refractory period Reftakter periódus a lassú válasz során Refractory period with the slow response A szinuscsomó felépítése Anatomy of the SA node A lassú válasz ionális mechanizmusa Ionic mechanism of the slow response A membránpotenciál és az ionáramok változásai Time course of membrane potential and ion permeability changes

Tetrodotoxin hatása Effect of tetrodotoxin A Sy és Psy tónus hatása a pacemaker potenciálra Effect of Sy and Psy tone on pacemaker potential A szívfrekvencia idegi szabályozása Neural control of cardiac rate Az ingerület terjedése a szívben Impulse propagation in the heart Az ingerületterjedés időviszonyai Time course of impulse propagation Az akcióspotenciál terjedése a szívben Conduction of cardiac action potential Az atrio-ventricularis átvezetés gátlása Blockade of atrio-ventricular conduction Kamrai depolarizáció Ventricular depolarisation A re-entry mechanizmusa The mechanism of re-entry A „re-entry” feltétele ingerületterjedés útja abszolút refrakter periódus < ingerületvezetés sebessége l (m) ARP (s) < m v( ) s Condition for re-entry development length of route absolute refractory period < conduction velocity ARP (s) < l (m) m v( ) s Egyirányú vezetési blokk Unidirectional conduction block

Wolf–Parkinson–White-szindróma Wolf–Parkinson–White syndrome Az R–on–T jelenségének mechanizmusa Mechanism of the R–on–T phenomenon Defibrillálás Defibrillation A szívműködés élettana Physiology of cardiac function A szívműködés mechanikája Cardiac biomechanics A szívműködés elektrofiziológiája Cardiac electrophysiology Az elektrokardiogram The electrocardiogram Nyugalmi potenciál Resting membrane potential Plazma kálium koncentráció hatása Effect of plasma potassium concentration Kamrai akciós potenciál Ventricular action potential Szívizom akciós potenciálok két típusa Two types of cardiac action pontentials Az elektromos és mechanikus jelenségek időviszonyai Time relations of electrical and mechanical phenomena A kamrai akciós potenciál ionális mechanizmusa Ionic mechanisms of ventricular action potential A nátrium csatorna működése Operation of the sodium channel Ionáramok az akciós potenciál

lezajlása alatt Ionic currents during the action potential Az akciós potenciál kialakulásának mechanizmusa The development of the action potential A kálcium csatornák két típusa Two types of calcium channels A befelé egyenirányító kálium csatorna működése Operation of the inward rectifying potassium channel A kálcium csatorna gátlásának hatása Effect of calcium channel blockade Tetrodotoxin hatása Effect of tetrodotoxin A plazma kálium-koncentrációjának hatása Effect of plasma potassium concentration Refrakter periódus Refractory period Reftakter periódus a lassú válasz során Refractory period with the slow response A sinus csomó felépítése Anatomy of the SA node A lassú válasz ionális mechanizmusa Ionic mechanism of the slow response A szívfrekvencia idegi szabályozása Neural control of cardiac rate Az ingerület terjedése a szívben Impulse propagation in the heart Az ingerületterjedés időviszonyai Time course

of impulse propagation Az akciós potenciál terjedése a szívben Conduction of cardiac action potential Az atrio-ventricularis átvezetés gátlása Blockade of atrio-ventricular conduction Kamrai depolarizáció Ventricular depolarisation A re-entry mechanizmusa The mechanism of re-entry Egyirányú vezetési blokk Unidirectional conduction block Wolf-Parkinson-White syndroma Wolf-Parkinson-White syndrome Az R-on-T jelenségének mechanizmusa Mechanism of the R-on-T phenomenon Korai utódepolarizáció Early after depolarisation (EAD) Késői utódepolarizáció Delayed after depolarisation (DAD) Defibrillálás Defibrillation A szívműködés élettana Physiology of cardiac function Dr. Kollai Márk A szívműködés mechanikája Cardiac biomechanics A szívműködés elektrofiziológiája Cardiac electrophysiology Az elektrokardiogram The electrocardiogram A szívműködés jellemzői chronotrópia – ingerületképzés dromotrópia –

ingerületvezetés bathmotrópia – ingerlékenység inotrópia – összehúzódási képesség (kontraktilitás) luzitrópia – relaxációs képesség Modalities of cardiac function chronotropism – rate fo excitation (heart rate) dromotropism – velocity of impulse propagation bathmotropism – excitability inotropism – contactility lusitropism – relaxation rate A vázizomrost intracelluláris struktúrája The ultrastructure of the skeletal muscle fiber Szívizomsejt ultrastruktúrája Ultrastructure of the myocardial cell A szívizom szerkezete Structure of cardiac muscle A szívizom struktúrája összehasonlítva a harántcsíkolt izommal Hasonlóságok – sarcomer – T-tubulus rendszer Különbségek – funkcionális syncytium GAP-junctio Eberth-vonalak „minden vagy semmi” működés – longitudinális T-tubulus Lassú vs. gyors – szívizom lassú aerob, sok mitokondrium nagy kapilláris denzitás rövid diffúziós

távolság – harántcsíkolt izom gyors glycolisis, nagy átmérő O2-adósság Structure of cardiac muscle In comparison with skeletal muscle Similarities – sarcomer – T tubulus system Differences – functional syntitium GAP junctio Eberth lines ”all or none” function – longitudinal T tubulus Slow vs. fast – cardiac muscle slow aerob, many mitochondria high capillary density short diffusion distance – skeletal muscle fast glycolisis, large diameter O2 debt A szarkomer The sarcomere Troponin A troponin kontrakció szabályozó funkciója The regulatory role of troponin A B A „csúszó filamentum”-teória The ”sliding filament” theory Az excitáció–kontrakció-kapcsolás vázizomban Excitation–contraction coupling in skeletal muscle Trigger Ca Elektromechanikai kapcsolás a szívizomban Exitation-contraction coupling in cardiac muscle Elektromechanikai kapcsolás a szívizomban Exitation-contraction coupling in cardiac muscle

Adrenerg-hatás az elektromechanikai kapcsolásra Adrenergic effects on electromechanical coupling Adrenerg-hatás az elektromechanikai kapcsolásra Adrenergic effects on electromechanical coupling Excitáció – kontrakció kapcsoltság szívizom vs. harántcsíkolt izom Hasonlóságok actin, myosin, tropomyosin, troponin acto-myosin (AM) ciklus, csúszó filamentum Ca-ion szerepe sarcoplasmaticus reticulum (SR), Ca-leadás–felvétel egyensúlya Különbségek ryanodin-receptor aktiválása akciós potenciál, Isi, trigger Ca sympathicus hatás – β1 receptor – cAMP – protein kinázok – fokozott Ca-leadás és -felvétel nyújtásra az összehúzódás ereje fokozódik – geometria (h.cs izomnál csak ez) – SR PCa ↑ – Troponin Ca-affinitás ↑ – AM ATP-áz aktivitás ↑ Excitation – contraction coupling cardiac vs. skeletal muscle Similarities actin, myosin, tropomyosin, troponin acto-myosin (AM) cycle, sliding filament role of Ca ion sarcoplasmatic

reticulum (SR), Ca release-uptake balance Differences activation of the ryanodin receptor action potential, Isi, trigger Ca sympathetic influence – β1 receptor – cAMP – protein kinases – increased Ca release and uptake stretch induced increase in contractile strength – geometry (the only mech. in skeletal muscle) – SR PCa ↑ – troponin Ca affinity ↑ – AM ATP-ase activity ↑ Systole és diastole Systole and diastole MRI Szívciklus Cardiac cycle Pre-systoles appozíció Pre systolic apposition Pitvari és kamrai nyomásviszonyok Atrial and ventricular pressure Ventricular relaxation normal slow A diastolés funkciózavar hatása a kamratelődésre Effect of relaxation failure on ventricular filling Nyomásmérés a v. jugularisban Jugular venous manometer A pitvari és a jugularis pulzus The atrial and jugular pulse Pulmonary capillary wedge pressure Jobb szívfél katérerezés Right side heart cetheterization Szívciklus Cardiac cycle

Szívhangok Heart sounds S1 S2 A2 healthy P2 heart failure expiration A2 P2 P2 A2 inspiration A2 P2 P2 A2 Kettőzött második szívhang Split second heart sound Kóros szívhangok Abnormal heart sounds Mitral stenosis Mitral regurgitation Aortic stenosis Aortic regurgitation Műbillentyűk Artificial valves Szívciklus Cardiac cycle Nyomás–térfogat hurok Pressure volume loop Az izom-összehúzódás típusai Types of muscle contraction izometriás isometric izotóniás isotonic utóterheléses afterload auxotóniás auxotonic aux. utóterh aux. afterload tension length stim ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ A kontrakciós erő szabályozása Harántcsíkolt izom egy motoros egységben a kisülési frekvencia növekedése több motoros egység aktiválódása (recruitment) Szívizom végdiasztolés rosthossz növekedése Starling-féle szívtörvény kamrafunkciós görbék kontraktilitás fokozódása kontraktilitás – a

végdiasztolés rosthossztól független összehúzódási képesség Control of contractile force Skeletal muscle increase in firing frequency within one motor unit recruitement of additional motor units Cardiac muscle increase in end diastolic fiber length Starling law of the heart ventricular function curve increase in contractility contractility – contractile force independent of end diastolic fiber length Aktív hossz–feszülés összefüggés feszülés (T) szívizom harántcsíkolt izom 2.0 2.4 µm hossz (l) Mechanizmus: geometria (h.cs izomban az egyedüli) SR PCa↑ – szívizomban üres troponin kötőhelyek troponin Ca affinitás ↑ AM ATP-áz aktivitás ↑ Active length–tension relationship tension (T) cardiac muscle skeletal muscle 2.0 2.4 µm length (l) Mechanism: geometry (in skeletal muscle the only) SR PCa↑ – empty binding sites in cardiac muscle troponin Ca affinity ↑ AM ATP-ase aktivity ↑ T = P⋅r SV SW = P⋅V CO (Ptf) l, LVEDV,

LVEDP, CVP Kamrafunkciós görbe = aktív hossz–feszülés összefüggés Ventricular function curve = active length – tension relationship Kontraktilitás változásának meghatározása a kamrafunkciós görbe segítségével Ptf izommunka, SY-hatás normál szívelégtelenség szívizom ischaemia CVP Determination of contractility changes with the ventricular function curve CO exercise, SY effect normal heart failure ischaemia CVP Kontraktilitás változásának meghatározása sebesség – terhelés összefüggés alapján v dP dt fokozott normál F, S összehúzódás sebessége ← AM-ciklus ráta összehúzódás ereje ← kereszthidak száma Determination of contractility changes with the velocity – load relationship v dP dt increased normal F, S speed of contraction ← AM cycle rate strength of contraction ← number of crossbridges Kamrai terhelés előterhelés (preload) vénás visszaáramlás végdiasztolés kamrai térfogat (átmérő)

végdiasztolés kamrai rosthosszúság végdiasztolés kamrai (pitvari) nyomás centrális vénás nyomás (CVP) utóterhelés (afterload) artériás nyomás (P) csak közelítő adat végszisztolés falfeszülés (Sed) Laplace P ⋅r S ed = h Ventricular loading Preload venous return end diastolic ventricular volume (diameter) end diastolic ventricular fiber length end diastolic ventricular (atrial) pressure central venous pressure (CVP) Afterload arterial pressure (P) only an approximate end systolic wall stretch (Sed) Laplace P ⋅r S ed = h Hossz–feszülés összefüggés és a PV-hurok Length – tension relationship and the PV loop tension active (ESPVR) P passive (EDPVR) length V Az előterhelés növekedésének hatása Effect of increased preload tension P length V Élettani szerep: testhelyzet-változás JK – BK szinkronitás légzés során Physiological role: changes in posture RV – LV synchronicity during respiration Az utóterhelés növekedésének

hatása Effect of increased afterload tension P length V Kontraktilitás növekedésének hatása Effect of increased contractility kontraktilitás contractility P V A kontraktilitás meghatározása Determination of contractility A kontraktilitás klinikai megközelítése Clinical approach to measure contractility A szívizom által végzett munka külső W = P⋅V összmunka 10 % ∆P⋅V » P⋅∆V belső ionpumpák soros rugalmasság belső viszkozitás P fenntartása Cardiac work external W = P⋅V 10 % of total work ∆P⋅V » P⋅∆V internal ion pumps series elasticity internal viscosity maintaniance of P Szívfejlődési rendellenességek Congenital heart disease A szívműködés élettana Physiology of cardiac function A szívműködés mechanikája Cardiac biomechanics A szívműködés elektrofiziológiája Cardiac electrophysiology Az elektrokardiogram The electrocardiogram A szívizom szerkezete Structure of cardiac muscle

Kalciumforgalom a szívizomban Calcium handling of the myocyte Systole és diastole Systole and diastole Szívciklus Cardiac cycle A pitvari és a jugularis pulzus The atrial and jugular pulse Pre-systoles appozíció Pre systolic apposition Pre-systoles appozíció Pre systolic apposition Pitvari és kamrai nyomásviszonyok Atrial and ventricular pressure Szívhangok Heart sounds Szívciklus Cardiac cycle Nyomás-térfogat hurok Pressure volume loop Hossz-feszülés hurok Length-tension loop Az előterhelés hatása Effect of preload Az utóterhelés hatása Effect of afterload A kontraktilitás szerepe The role of contractility A kontraktilitás meghatározása Determination of contractility A kontraktilitás klinikai megközelítése Clinical approach to measure contractility A szívműködés élettana Physiology of cardiac function Dr. Kollai Márk A szívműködés mechanikája Cardiac biomechanics A szívműködés elektrofiziológiája Cardiac

electrophysiology Az elektrokardiogram The electrocardiogram A depolarisation B repolarisation C repolarisatio n A depolarizáció és repolarizáció mechanizmusa The mechanism of depolarisation and repolarisation A depolarizáció és repolarizáció mechanizmusa The mechanism of depolarisation and repolarisation Depolarizáció és repolarizáció a myocardiumban Depolarisation and repolarisation of the myocardium A szív potenciálterének mérése Measurement of the cardiac electric field A Potenciálkülönbség mérése a szív elektromos erőterében Measurement of potential difference in the cardiac electric field I. II. III. Az Einthoven-féle elvezetések az R-hullám csúcsán The Einthoven limb leads at the peak of the R-wave I. JK BK II. III. BL Az Einthoven-féle végtagi elvezetések The Einthoven limb leads Az Einthoven-féle végtagi elvezetések The Einthoven limb leads Az első EKG-felvétel The first ECG recording Az

elektrokardiogram (EKG) The electrocardiogram (ECG) Az EKG-felvétel The ECG recording Az EKG-felvétel The ECG recording SA-csomó pitvar kamra EKG Az akcióspotenciál és az EKG viszonya SA-node S A-csomó pitvar Atrial Ventricular kamra EECG KG The relation between cardiac action potential and ECG Purkinje-rost Tawara-szár Tawara-szár His-köteg His-köteg A supraventriculáris ingerületvezetés időviszonyai Purkinje-fibers Tawara-szár Bundle branch (Tawara) His-köteg His-bundle Components of supraventricular conduction I. elvezetés 1st lead 60 º Vetületvektor szerkesztése Determination of a projected vector A I. I. II. III. III. II. B I. I. III. III. II. Vetületvektor szerkesztése a három végtagelvezetésben Determination of the projected vector in the three limb leads Pitvari depolarizáció és komponensei a végtagelvezetéseken Atrial depolarization and its components on the limb leads Kamrai depolarizáció és a

QRS-komplexum kialakulása Ventricular depolarization and the generation of the QRS T-hullám kialakulása Development of the T wave A P-hullám kialakulása Development of the P wave A B JK BK JK I. BK I. II. III. II. III. BL BL A vektor-hurok The vector loop o -60 180 o 0 o I. 59o 120 o III. Az elektromos főtengely szerkesztése Plotting of the mean electrical axis Az elektromos főtengely és annak deviációi Mean electrical axis and axis deviations Bal deviáció Left deviation Jobb deviáció Right deviation Unipoláris és bipoláris végtagelvezetések Unipolar and bipolar limb leads A 0 VR JK BK BK JK BL BL D C aVR JK BK BK JK aV R BL BL A nulla-potenciál kialakítása Construction of the zero potential A megnövelt (augmentált) végtagelvezetések The augmented limb leads aVL aVR I. III. II. aVF A hexagonális koordinátarendszer The hexagonal coordinate system V1 - V6 Mellkasi elvezetések Precordial

leads EKG-felvételek a mellkasi elvezetésekben ECG recordings in the chest leads A 12 elvezetéses EKG The 12 lead ECG A sértési áram The current of injury A TP-szegmens változásai mellsőfali infarktusban TP segment changes in anterior myocardial infarct Elsőfali infarctus Anterior wall infarction Hátsófali infarktus Posterior wall infarction Epicardiális és endocardiális ischemia Epicardial and endocardial ischemia Transmurális elülsőfali infarctus Transmural anterior infarction Invertált T-hullám Inverted T wave U-hullám U wave R T P Q S P ST PQ QT Az EKG-görbe The ECG curve I. A + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + I. III. II. II. III. I. + ++ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + I. III. II. II. III. I. I. II. C + + + + + + + + + +

+ + + + + + + + + + + + III. III. II. I. D + + + + I. III. II. II. III. I. E I. III. II. II. III. QRS A QRS-komplexum kialakulása Development of the QRS complex A akut infarktus EKG-képe ECG changes in acute myocardial infarction A szívműködés élettana Physiology of cardiac function Dr. Kollai Márk A szívműködés mechanikája Cardiac biomechanics A szívműködés elektrofiziológiája Cardiac electrophysiology Az elektrokardiogram The electrocardiogram A depolarizáció B repolarizáció C A depolarizáció és repolarizáció mechanizmusa The mechanism of depolarisation and repolarisation Depolarizáció és repolarizáció a myocardiumban Depolarisation and repolarisation of the myocardium A szív

potenciálterének mérése Measurement of the cardiac electric field A Potenciálkülönbség mérése a szív elektromos erőterében Measurement of potential difference in the cardiac electric field I. II. III. Az Einthoven-féle elvezetések az R-hullám csúcsán The Einthoven limb leads at the peak of the R-wave I. JK BK II. III. BL Az Einthoven-féle végtagi elvezetések The Einthoven limb leads Az Einthoven-féle végtagi elvezetések The Einthoven limb leads R T P Q S P ST PQ QT Az EKG-görbe The ECG curve Az EKG-felvétel The ECG recording Az EKG-felvétel The ECG recording U-hullám U wave SA-csomó pitvar kamra EKG Az akciós potenciál és az EKG viszonya The relation between cardiac action potential and ECG Tawara-szár His-köteg A supraventricularis ingerületvezetés időviszonyai Components of supraventricular conduction I. elvezetés 600 Vetületvektor szerkesztése Determination of a projected vector A I. I. II. III.

III. II. B I. I. Vetületvektor szerkesztése a három végtagelvezetésben III. III. II. Determination of the projected vector in the three limb leads I. A + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + I. III. II. II. III. I. + ++ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + I. III. II. II. III. I. I. II. C + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + III. III. II. I. D ++ + + I. III. II. II. III. A QRS-komplexum kialakulása I. E I. III. II. II. III. QRS Development of the QRS complex T-hullám kialakulása Development of the T wave A P-hullám

kialakulása Development of the P wave A B JK BK JK I. BK I. II. III. II. III. BL BL A vektor-hurok The vector loop o -60 180 o 0 59 120 o I. o o III. Az elektromos főtengely szerkesztése Plotting of the mean electrical axis Bal deviáció Left deviation Jobb deviáció Right deviation A 0 VR JK BK BK JK BL BL D C aVR JK BK BK JK aV R BL BL A nulla-potenciál kialakítása Construction of the zero potential A megnövelt (augmentált) végtagelvezetések The augmented limb leads V1 - V6 Mellkasi elvezetések Precordial leads aVL aVR I. III. II. aVF A hexagonális koordinátarendszer The hexagonal coordinate system EKG-felvételek a mellkasi elvezetésekben ECG recordings in the chest leads A 12 elvezetéses EKG The 12 lead ECG A sértési áram The current of injury I. I. III. II. A J-pont The J point Elsőfali infarctus Anterior wall infarction Hátsófali infarktus Posterior wall infarction Invertált

T-hullám Inverted T wave