Onderwijsleergesprek 3; Fysiologie cardiovasculair

Het kunnen inspannen heeft direct te maken met momentane veranderingen in de werking van je hart en het verdelen van bloed in het lichaam. Het cardiovasculaire functioneren kan gelukkig direct worden aangepast aan veranderende omstandigheden. Mocht dat niet zo zijn dat zou je nooit kunnen rennen om de bus te halen. Mensen met hartproblemen kennen dus ook vaak inspanningsbeperkingen. Ook t.a.v. het begrijpen van meer permanente verbeteringen (zoals 30 minuten kunnen hardlopen i.p.v. maar 30 sec.) is het van belang dat je inzicht hebt in het cardiovasculaire functioneren van het menselijk lichaam. 

Deze OWL vormt het vervolg op het college met dezelfde thematiek. In deze OWL ga ja aan de hand van opdrachten met elkaar aan de slag om de fysiologie van het cardiovasculaire systeem nog beter te begrijpen. Je dient inzicht te krijgen in de functionele anatomie en fysiologie van het cardiovasculaire systeem om vervolgens te begrijpen hoe dit systeem werkt tijdens inspanning en in het herstel na training. Dit laatste komt aan de orde in OWL6.

De volgende lesdoelen kunnen worden gedefinieerd: De student heeft kennis van de functionele anatomie van het cardiovasculaire systeem

(hart en bloedvaten).  De student kan de principes van de bloedsomloop en de werking van het hart uitleggen.

Voorbereiding Bestudeer uit de hieronder genoemde literatuur de onderwerpen met betrekking tot het

hart en de bloedsomloop. Je hoeft natuurlijk niet elke bron door te spitten; kies er één die voor jou prettig is. Natuurlijk kun je ook internet gebruiken. Het is altijd zinvol om ook eens naar animaties en dergelijke te kijken, bijvoorbeeld via science animations.

Zorg dat je de basisbegrippen van de hartcyclus kent en zorg dat je de waarden in rust hiervan kent (hartfrequentie, slagvolume, HMV, diastolische en systolische bloeddruk).

Ter voorbereiding, verwerking en verdieping van de stof maak je alvast de onderstaande vragen en opdrachten. Het zal niet zo zijn dat alles in de les letterlijk zal worden behandeld maar allicht kun je met elkaar nog wat vragen doornemen.

Vragen en opdrachten Beschrijf de route van de bloedstroom vanaf en tot het rechter atrium en vermeld waar

het bloed zuurstofrijk en –arm is.Rechter atrium Rechter ventrikel pulmonary track pulmonary arteries pulmonairy capillaries pulmonary veins linker atrium linker ventrikel aorta organen en spieren arterien capillairen venen superior/inferior vena cava rechter atrium

Teken en beschrijf de bouw van het hart zo gedetailleerd mogelijk (onderdelen, soorten weefsel, vorm en plaats van de kleppen, dikte van de spierlaag). 

Vorm kleppen: linker atrium bicuspid (mitralis klep), rechter atrium tricuspid (tricuspidekleppen), linker (aorta kleppen)/rechter (pulmonaire kleppen) ventrikel semilunar Linker ventrikel dikkere spierlaag (dwarsgestreepte spiervezels [skeletspierweefsel], trekt bewust samen), Arterien bestaan voornamelijk uit glaf spierweefsel (elastisch, trekt niet bewust samen).Hart wordt geinnerveert door parasympatisch zenuwstelsel, via nervus vagus vanaf medulla oblongate.

Verklaar de verschillen in dikte van de hartwand van de hartruimtes. Linker ventrikel moet hogere bloeddruk overwinnen (moet naar hele lichaam en niet alleen longen). Ook minder veneuse terugstroom.

Wat zal er met de dikte van de hartwand van de ventrikels gebeuren bij een septumdefect?Het Ventrikel Septum Defect, of afgekort VSD, is een aangeboren hartafwijking. In de volksmond spreekt men wel eens over een 'gaatje in het hart'. Maar dit is niet volledig correct, want er zijn meerdere vormen van gaatjes in het hart en het VSD is er maar één van. Een VSD is dus een gaatje in het tussenschot dat de twee hartkamers (ventrikels) scheidt.De linkerkamer pompt bloed naar het hele lichaam. Daarvoor is veel kracht nodig. De rechterkamer hoeft slechts een klein deel van het lichaam, namelijk de longen, van bloed te voorzien en gebruikt daarvoor veel minder kracht. Door de hogere druk in de linkerkamer wordt zuurstofrijk (rood) bloed door het gaatje naar de rechterkamer geperst. Het rode bloed uit het linker hart, dat met hoge druk door de opening wordt geperst, gaat bruisen. Dit is vergelijkbaar met een rivier die door een nauwe kloof moet. Dit bruisende geluid is aan de buitenkant van het lichaam hoorbaar als een geruis.Doordat het linkerventrikel minder bloed moet rondpompen neemt hier de dikte van de hartwand (spierweefsel) af. Door de grotere hoeveelheid bloed die de rechterhelft moet rondpompen neemt hier juist de dikte van de hartwand toe.

Teken een ECG van een gezond individu. Wat zal er in een dergelijk ECG veranderen als iemand zo goed is getraind dat een sporthart ontstaat?

U-wave: repolarisatie purkinje vezels.Bij hardlopers zorgt een sporthart vaak voor toename van inhoud van linker ventrikel, dus geen aanpassing van de spierwand. In tegenstelling tot hardlopers, zou er bij wielrenners tevens een verdikking van de hartspier ontstaan waarschijnlijk vanwege de kracht die er tijdens het aanzetten met de armen wordt geleverd en de daarbij behorende toename in de bloeddruk. Bij `krachtsporters' is de situatie weer anders: de wand is verdikt maar het hart bevat een normale hoeveelheid bloed. Hierdoor nemen zowel de QRS complex als T wave toe.

Krachtsporthart: zeer dikke linkerventrikel wand, iets groter volume.Duursporthart: iets verdikte linkerventrikel wand, heel groot volume.Er vindt dus een verdikking van de linkerventrikel wand plaats en/of een verwijdering van het linkerventrikel (tot 45% groter). Bij een sporthart daalt je rusthartslag (SV neemt toe, bij zelfde HMV). De piek van de QRS-complex neemt toe en de duur van het Q-T interval neemt toe. De contractie wordt dus sterker en duurt langer.

Leg uit welke 4 factoren van grote invloed zijn op de veneuze terugstroom. Hoe verklaar je dat op wacht staande soldaten in een warme omgeving regelmatig flauwvallen?Spierpomp: Door aanspanning van spieren wordt bloed terug ‘geduwd’ naar het hart, door veneuze kleppen kan het bloed niet terugstromen. Indien iemand in een isometrische houding staat, zal deze spierpomp niet effectief zijn.Temperatuur: Bij warmere temperaturen vindt er meer capillairisatie plaats (vergroot capillair oppervlak), hierdoor daalt de druk in de venen en kost het meer moeite voor het veneus bloed om terug te stromen naar het hart.Ademhaling: Ademhaling zorgt voor steeds opnieuw drukverlaging boven het middenrif, waardoor bloed wordt aangezogen.Zwaartekracht: De zwaartekracht kan helpen het veneuse bloed terug te laten stromen naar het hart. Als je lange periode staat, werkt de zwaartekracht deze terugstroom juist tegen.

Bij een soldaat die staande wacht in een warme omgeving.

Veneuze insufficiëntie is falen van dit systeem, wat zorgt voor drukverhoging in de venen. Dit is het meest merkbaar aan de benen. De belangrijkste oorzaak voor veneuze insufficiëntie is het slecht functioneren van de kleppen in het veneuze systeem. Dit kan voorkomen bij spataders of door een aanlegstoornis (afwezige kleppen). De kleppen kunnen ook door een diepveneuze trombose of tromboflebitis beschadigd raken. Een andere oorzaak voor veneuze insufficiëntie is te weinig spieractiviteit, zoals bij rolstoelgebonden patiënten kan voorkomen (=dependency-oedeem).

Veneuze terugstroom vergroten: Perifeer veneuze druk : verhogen - volume Veneuze compliantie: verlagen – vasopressor• Veneuze weerstand: verlagen - vaatverwijder?• rechter atrium druk: verlagen - inotropica, vaatverwijder

Leg de volgende begrippen uit en zet ze, gelet op de hartcyclus, in de juiste volgorde: einddiastolisch volume, ejectiefase, isovolumetrische contractie, isovolumetrische relaxatie, diastole, einddiastolisch volume, eindsystolisch volume, systole.

Systole: de systole refereert aan gebeurtenissen geassossierd met atriele en ventriculaire contractie en ejectie. Samentrekken.Diastole: de diastole refereert aan de rust in de cardiale cyclus inclusief de relaxatie en vulling. Ontspannen.

Isovolumetrische contractie: de eerste fase van de systole van het ventrikel, in de eerste fase wordt de druk verhoogd tot een niveau waarbij de klep tussen het atrium en ventrikel dicht gaat. De semilunaire klep is dan nog echter niet geopend.Ejectiefase: de tweede fase van de systole van het ventrikel, hierbij worden de semilunaire kleppen geopend door verdere druk verhogen door contractie (systole).Isovolumetrische relaxatie: Dit vindt plaats net nadat de semilunaire kleppen zijn gesloten door druk verlaging in de ventikels. Hierbij zijn dus alle kleppen nog gesloten. De druk in de aorta en pulmonaire arterie daalt niet zo snel door de elastische wand (glad spierweefsel).Einddiastolische volume: De hoeveelheid bloed (in L) die er aanwezig is in aan het eind van de diastole, net voordat de ruimte (ventrikel of atrium) samentrekt (systole).Eindsystolische volume: De volume aan het einde van de systolische fase (samentrekken), het is de hoeveelheid bloed (in L) die dan aanwezig is in het ventrikel na de systole.

Wat wordt bedoeld met de term ejectiefractie? Waarom is dit een belangrijke klinische maat?Het percentage bloed dat door het hart uitgepompd wordt bij iedere cyclus. De formule hiervoor is:EF: SV/EDV * 100%Hierin is SV: slagvolume, hoeveelheid bloed afgegeven door 1 cyclus in L. En is EDV: Einddiastolische volume, De hoeveelheid bloed (in L) die er aanwezig is in aan het eind van de diastole, net voordat de ruimte (ventrikel of atrium) samentrekt (systole).Deze formule geeft dus inzicht in welk percentage van het aanwezig bloed er door het hart uitgepompd wordt. Indien dit laag is er moet er gezocht worden naar de oorzaak, aangezien de spieren en organen minder bloed krijgen dan mogelijk moet zijn.

Gegeven: HMV (cardiac output) = SV x hf. Hoe vindt de regeling van deze grootheden plaats? Betrek hierin ook het zg. Frank-Starling mechanisme.Zowel de SV als hf stijgen bij inspanning, de SV bereikt echter eerder zijn maximum, verder stijging in HMV vindt dan plaats door stijging in hf. Interval training is gericht op het vergroten van de SV via het Frank-Sterling mechanisme.Frank-Sterling mechanisme: Bij interval training vindt in de rustperiode een grote daling van de hf plaats en maar een kleinere daling in de veneuse terugstroom. Hierdoor krijg je

een sterkere vulling van het hart, waardoor de SV toeneemt, dit is een belangrijk trainingsprincipe.

Literatuur Burgerhout, W. G. e.a. (2006). Fysiologie (4de herziene druk) Maarssen: Elsevier

gezondheidszorg Keizer, H.A. (2010). Inspanningsfysiologie in de praktijk. Tijdsschrift voor nascholing voor

fysiotherapie www.physios.nl (zie toegevoegd document bij het college energiesystemen) Kenney, W. L., Wilmore, J. H., Costill, D. L., (2012). Physiology of Sports and Exercise. 5de

editie. Champaign Il.: Human Kinetics. (van dit boek is ook een Nederlandse vertaling verschenen)