Auskultation: auscultare = aufmerksam zuhören (auris = Ohr)Das Herz gibt viele Signale von sich, die auf seinen Zustand schließen lassen: -- Elektrisch: Mittels EKG kann der Erregungsablauf registriert und analysiert werden -- Akustisch: Herztöne (und Herzgeräusche) sind von Klappenspiel und Blutströmung beeinflusst -- Biochemisch: Blutanalysen lassen erkennen, ob geschädigte Zellen biochemische Marker ans Blut abgeben -- Mechanisch: Auch Pulskurven geben Auskunft über Details des Herzschlages. Bestrahlung des Herzens mit Ultraschall und die Analyse akustischer Reflexionen lässt Rückschlüsse auf Strukturen, Bewegungen und Strömungen zu (Sonografie, Echokardiografie). Dies sind nichtinvasive Verfahren. Man kann invasiv vorgehen, z.B. durch Vorschieben eines Herzkatheters zum Herzen (arteriell oder venös). So können elektrische Signale aus der Nähe abgeleitet, Drucke und Temperatur gemessen, Indikatorstoffe injiziert werden. Zur Abschätzung der Effizienz der Pumpaktion kann der Anteil des enddiastolischen Volumens ermittelt werden, der systolisch ausgeworfen wird (Schlagvolumen). Dieser Anteil heisst ejection fraction und sollte mindestens 50% des enddiastolischen ventrikulären Füllungsvolumens betragen. Die Herztöne werden mittels Stethoskop abgehört (Auskultation); ihre Registrierung wird als Phonokardiographie bezeichnet, das Ergebnis ist ein Phonokardiogramm (PKG). Die zeitliche Zuordnung einfacher nichtinvasiver Messungen kann zur Beurteilung der Effizienz der Herztätigkeit herangezogen werden: So zeigt eine herznah aufgezeichnete Pulskurve (Carotis-Sphygmogramm) die Dauer der Austreibungszeit an. In Kombination mit einem PKG (S2: Beginn der Diastole) sowie einem Elektrokardiogramm (QRS-Komplex: Beginn der ventrikulären Erregung) kann die Dauer der "Vorbereitungsphase" der Ventrikelaktion (pre-ejection period) mit der Pumpwirkung (Dauer des Ausströmens von Blut aus der Herzkammer) in Beziehung gesetzt und damit die Effizienz des Herzschlags abgeschätzt werden. Aufwändigere Methoden liefern höhere diagnostische Aussagekraft: So erlaubt die ultrasonografische Untersuchung des Herzens (Echokardiografie) morphologische und zeitliche Zuordnungen sowie die Messung der Bewegung von Gewebe (Myokard, Gefäßwände) und Blut (Perfusion, Wirbelströmungen). |
Herzminutenvolumenbestimmung EKG-Diagnostik Invasive Methoden und Enzymbestimmungen Systolische Zeitintervalle Echokardiografie (Sonografie)
Nach Anamnese und körperlicher Untersuchung -
Gesamteindruck,
Bewusstseinslage (eingeschränkt?) Auskultation 
, Perkussion Organfunktionen (Durchblutung?) Kreislauffunktion (Blutdruck stabil?)
Elektrokardiographie (EKG - s. unten),
Phonokardiographie, Echokardiographie, Myokardszintigraphie (201Thallium oder 99mTechnetium wird nur von gesunden Herzmuskelzellen aufgenommen), Röntgenuntersuchung. Die Auswurffraktion
(ejection fraction) gibt an, welcher Prozentsatz der enddiastolischen Füllung während der
Systole ausgeworfen wird (normalerweise ≥0,5). Sie lässt sich z.B.
mittels Ultraschall-Bildgebungsverfahren bestimmen, meist kombiniert mit Doppler-Sonografie. Untersuchungen können bei körperlicher Ruhe oder während / nach Belastung
(Ergometrie) vorgenommen werden (kardiale Reserve, koronare Flussreserve: Maximale Koronarperfusion unter Belastung / Koronarperfusion in Ruhe). Das zeigt
auf, wie gut das Myokard bei Bedarf seine Pumpfunktion steigern kann.
Normalerweise lässt sich das Herzzeitvolumen mindestens 4-fach erhöhen
(bei erwachsenen Personen von ≈5-7 auf ≈20-30 Liter/Minute), insbesondere bei gutem Trainingszustand.
Das Herzzeitvolumen lässt sich nach dem Volumen-Konzentrations-Zeit-Prinzip (Fick'sches Prinzip ) auf verschiedene Weise indirekt bestimmen, zum Beispiel
Mittels Indikatordilution:
Ein Bolus geeigneten Farbstoffs oder kalter Flüssigkeit wird in den
Kreislauf gebracht und der Durchgang (Farbintensität, Temperatur) an
einer Messstelle ermittelt (Blutproben → Zentrifugation →
Plasmaproben → Spektroskopie, Thermosonde). 
| Herzzeitvolumen = Indikatormenge / mittlere Indikatorkonzentration |
Das Herzminutenvolumen kann auch durch Bestimmung der Sauerstoffaufnahme (Atemluft) und der zentralen arterio-venösen Sauerstoffdifferenz (arterielle und rechtsherzvenöse Blutprobe: <Abbildung) ermittelt werden. Diese Methode hat mehrere Vorteile:
Sauerstoff ist ein physiologischer Indikator, der ohnehin eingeatmet wird; sein Verbrauch wird spirometrisch bestimmt Die
arterielle und venöse Konzentration (Sauerstoff im Blut) bleibt während
der Beobachtungszeit konstant, da ein physiologisches
Fließgleichgewicht zwischen Antransport und Verbrauch besteht| Herzminutenvolumen = Sauerstoffaufnahme / AVDO2 |
Beispiel: Eine Person verbraucht 0,3 l Sauerstoff in der Minute. Das
arterielle Blut enthält 200 ml/l Blut, das gemischt-venöse
(Herzkatheter!) 150 ml/l - die AVDO2 beträgt 50 ml/l. 
Mittels Echokardiografie (>Abbildung) kann das Schlagvolumen unter Ausnützung des Doppler-Effekts
über komplexe Algorithmen abgeschätzt werden. Multiplikation des
mittleren Schlagvolumens mit der Herzfrequenz ergibt das
Herzzeitvolumen. Vorteil: nichtinvasiv, genau, in der Anwendung
kostengünstig Mittels Impedanzkardiografie
- durch die Herzschläge bedingte Schwankungen des elektrischen
Widerstandes (Impedanz) über dem Brustkorb werden aus
Spannungsänderungen ermittelt, die sich bei Einwirken eines
applizierten konstanten Messstroms ergeben. Vorteil:
Beat-to-beat-Ermittlung des Schlagvolumens (ähnlich Echokardiografie),
Nichtinvasivität. Mittels Kernspinuntersuchung (Magnetresonanztomografie). Vorteil: Nichinvasivität, Nachteil: Hohe Kosten (vgl. dort)
Nimmt das Herzminutenvolumen ab, muss die Sauerstoffausnützung des Blutes (AVDO2) zunehmen, um das Gewebe ausreichend mit O2
zu versorgen. Ist die Sauerstoffsättigung im zentralvenösen Blut (d.h.
im rechten Herzen) inadäquat niedrig, weist das klinisch auf
herabgesetzte Herzleistung hin.
Die Teile des EKG sind Kurven und Zacken, die aus der Isopotentiallinie
(“Nulllinie”) herausragen. Das normale EKG besteht aus einem Vorhofteil
und einem Kammerteil. P-Welle: Sie entsteht durch die Erregungsausbreitung über die Vorhöfe; und die
PQ-Strecke: Sie zeigt, dass sich die Erregungsfront auf dem Weg in die Kammern befindet.
QRS-Komplex:
Dieser entsteht durch die Erregungsausbreitung über die Ventrikel. Der
Ablauf ist räumlich-zeitlich kompliziert gegliedert, daher stellt sich
der QRS-Komplex meist mehrzackig dar; ST-Strecke: Sie zeigt an, dass die Ventrikelmuskulatur erregt ist.
Die Zellen des Herzmuskels sind lange (≈0,3 Sekunden) refraktär. Dies
schützt vor einer zusätzlichen Erregung, die den Ablauf des
Herzschlages stören könnte; T-Welle: Sie entsteht durch die Erregungsrückbildung in den Ventrikeln. Dauer der einzelnen Teile Größe (Amplitude) Lagetyp Rhythmik der Vorhof- und Kammerteile Muster, das die Teile des
EKG bilden. Schädigungen des Myokards (z.B. Durchblutungsstörungen, Infarkt-EKG ) Störungen der Erregungsbildung und Erregungsleitung (z.B. Extrasystolen)
Elektrolytstoffwechselstörungen (veränderte Kalium-, Kalziumwerte im Blut).
Elektrische Ableitungen kardialer Aktivität wurden bereits im 19. Jahrhundert vorgenommen (Carlo Matteuchi: Taubenherzen, Augustus Waller: Hundeherzen). Willem Einthoven
untersuchte die Veränderung von Oberflächenpotentialen, die mit der
Herztätigeit zusammenhängen, legte mathematische Grundlagen
und Formalisierungen fest („Einthoven-Dreieck“ ) und beschrieb
zahlreiche pathologische Veränderungen. 1924 wurde er "für seine Entdeckung des Mechanismus des Elektrokardiogramms“ mit dem
Nobelpreis für Physiologie oder Medizin geehrt.
Invasive Messungen: Geben nichtinvasive diagnostische Methoden
nicht ausreichend Auskunft, kommen invasive Techniken in Betracht, z.B.
Katheterisierung, Myokardbiopsie.
s. dort. Enzyme ("Herzmarker"): Im klinischen Labor können im Blutplasma verschiedene Proteine und Enzymaktivitäten
bestimmt werden, die für Schädigungen des Herzmuskelgewebes spezifisch
sind (z.B. Troponin T, Kreatinkinase (CK-MB), sowie weniger spezifische
Marker, wie Myoglobin, Laktatdehydrogenase, Aspartat-Transaminase (AST, früher GOT).
Die Bestimmung der "systolischen Zeitintervalle" ist eine einfache, weniger aussagekräftige Alternative, nichtinvasiv einen Einblick in die
Herzfunktion zu erhalten (>Abbildung): Gleichzeitige Ableitung einer Pulskurve (Sphygmogramm )
von einem herznahen Gefäß (a. carotis), sie zeigt die Dauer der
Austreibungszeit des linken Ventrikels an (Systole: left ventricular
ejection time, LVET); eines PKG (Phonokardiogramm) - es zeigt den Zeitpunkt des Übergangs von Systole zu Diastole an (Kriterium: Beginn des 2. Herztons); und eines EKG (Elektrokardiogramm) - es zeigt den Beginn der Erregungsausbreitung im Ventrikel an (QRS-Komplex). Man bestimmt
die Zeit von Beginn des QRS-Komplexes bis zum Beginn des 1. Herztons -
diese Dauer nennt man die "pre-ejection period" (PEP) Aus der Pulskurve bestimmt man die LVET Die Summe der beiden Zeiten wird als die Dauer der "elektro-mechanische Systole" bezeichnet (>Abbildung).
Echokardiographische
Methoden werden zur quantitativen Bewertung der Arbeit des Herzens
herangezogen. Aus dem aufgefangenen Signal wird ein Bild rekonstruiert. Die Verwendung von Ultraschall zur Darstellung anatomischer Strukturen mit unterschiedlichen Reflexionseigenschaften nennt man Sonografie . 
Im M-Mode erfolgt eine Darstellung von Bewegungsabläufen (motion) von Ventrikelwand, Klappensegel etc als Funktion der Zeit (Ort-Zeit-Diagramm, auch TM-mode nach time motion) Im A-Mode (A für amplitude
modulation) wird auf der x-Achse die Eindringtiefe und auf der y-Achse
die Echostärke dargestellt. Je höher der Ausschlag, desto echogener ist
das Gewebe in der jeweiligen Tiefe Im B-Mode (B für brightness
modulation) wird die Echointensität in Helligkeit umgesetzt. Durch
Bewegen der Sonde überstreicht der Messstrahl eine Fläche ungefähr
senkrecht zur Hautoberfläche. Der Grauwert der Bildpunkte ist ein Maß
für die Amplitude des Echos an dieser Stelle. Im
zweidimensionalen (2D-) Echtzeitmodus wird ein Schnittbild des Gewebes
durch Verschwenkung des Messstrahls und Synchronisierung der
B-mode-Darstellung in Echtzeit erzeugt. Man kann sehen, wie z.B. eine
Arterie pulsiert Durch Anwendung des Dopplereffekts (Doppler-Sonografie) werden Geschwindigkeiten darstellbar (in Farbe: F-Mode - Bewegung zur Schallquelle rot, von ihr weg blau dargestellt).
Bewegte Gewebeteile verändern die Frequenz des
zurückgeworfenen Schalls. Die Kombination B-Bild mit gepulstem Doppler nennt man auch Duplex-Sonografie Bei entsprechender Programmausstattung ist es auch möglich, aus 2D-Bildern in Echtzeit Rekonstruktionen in verschiedenen Schnittebenen anzeigen zu lassen (3D-Echokardiografie) 
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Lehrbüchern, Reviews, Originalarbeiten u.a. Sie
sollen zur Auseinandersetzung mit physiologischen Fragen, Problemen und
Erkenntnissen anregen. Soferne Referenzbereiche angegeben sind, dienen diese zur Orientierung; die Grenzen sind aus biologischen, messmethodischen und statistischen Gründen nicht absolut. Wissenschaft fragt, vermutet und interpretiert; sie ist offen, dynamisch und evolutiv. Sie strebt nach Erkenntnis, erhebt aber nicht den Anspruch, im Besitz der "Wahrheit" zu sein.