Kurz gesagt: Die Druck-Volumen-Schleife trägt den Druck im linken Ventrikel gegen sein Volumen auf. Sie wird gegen den Uhrzeigersinn durchlaufen und besteht aus vier Phasen: Füllung, isovolumetrische Anspannung, Austreibung und isovolumetrische Entspannung. Die Breite der Schleife ist das Schlagvolumen, die eingeschlossene Fläche entspricht näherungsweise der äußeren Herzarbeit. Mehr Vorlast verbreitert die Schleife nach rechts, mehr Nachlast macht sie höher und schmaler, mehr Kontraktilität schiebt die linke Kante nach links.
In der Physiologie gibt es kaum ein Diagramm, das so viel auf einmal zeigt. Herzzyklus, Klappenstellung, Schlagvolumen, Ejektionsfraktion und Herzarbeit stecken in einer einzigen Kurve. Im Physikum wird sie deshalb gern abgefragt, meist mit der Frage, wie sich die Schleife bei einer bestimmten Änderung verschiebt. Wer die Schleife einmal selbst gezeichnet hat, muss diese Antworten nicht auswendig lernen. Diese Seite zeigt dir, wie du sie liest, welche Grenzkurven sie einrahmen und welche Verschiebungen du sicher erkennen solltest.
Auf der x-Achse steht das Volumen des linken Ventrikels, auf der y-Achse der Druck in ihm. Jeder Herzschlag ist ein Umlauf. Du beginnst am besten unten rechts, am Ende der Diastole. Hier ist der Ventrikel maximal gefüllt, das ist das enddiastolische Volumen (EDV), in Ruhe beim Erwachsenen grob um 120 ml.
Daraus ergeben sich die zwei wichtigsten Ablesungen. Die Breite der Schleife ist die Differenz aus EDV und ESV, also das Schlagvolumen. Bei EDV 120 ml und ESV 50 ml sind das 70 ml. Die Fläche innerhalb der Schleife entspricht näherungsweise der äußeren Druck-Volumen-Arbeit pro Schlag. Sie ist nicht der gesamte Energieverbrauch des Herzens, denn ein großer Teil der Energie geht in Wandspannung und Wärme.
Die Schleife liegt nicht frei im Raum. Unten wird sie von der Ruhedehnungskurve begrenzt, sie beschreibt den passiven Druck im erschlafften Ventrikel bei zunehmender Füllung. Oben links wird sie von der endsystolischen Druck-Volumen-Beziehung begrenzt, die in deutschen Lehrbüchern eng mit der Kurve der Unterstützungsmaxima verknüpft ist. Ihre Steilheit ist ein Maß für die Kontraktilität. Je steiler sie verläuft, desto mehr Druck kann der Ventrikel bei gleichem Volumen aufbauen.
| Punkt in der Schleife | Was passiert | Klappen |
|---|---|---|
| Unten rechts (EDV) | Ende der Füllung, Beginn der Anspannung | Mitralklappe schließt |
| Oben rechts | Ventrikeldruck erreicht den diastolischen Aortendruck | Aortenklappe öffnet |
| Oben links (ESV) | Ende der Austreibung | Aortenklappe schließt |
| Unten links | Ventrikeldruck fällt unter den Vorhofdruck | Mitralklappe öffnet |
| Untere Grenzkurve | Ruhedehnungskurve: passive Dehnbarkeit in der Diastole | keine Aussage über Klappen |
| Obere Grenzkurve | Endsystolische Druck-Volumen-Beziehung: Maß der Kontraktilität | keine Aussage über Klappen |
Die meisten Prüfungsfragen ändern genau eine Größe und fragen nach dem Ergebnis. Hilfreich ist, jede Änderung an einer bestimmten Kante festzumachen.
| Änderung | Verschiebung der Schleife | EDV, ESV, Schlagvolumen |
|---|---|---|
| Vorlast steigt (mehr Füllung) | Rechte Kante wandert nach rechts, Schleife wird breiter | EDV steigt, ESV etwa gleich, Schlagvolumen steigt (Frank-Starling) |
| Nachlast steigt (höherer Aortendruck) | Aortenklappe öffnet später, Schleife wird höher und schmaler | Akut ESV steigt, Schlagvolumen sinkt |
| Kontraktilität steigt (z. B. Sympathikus) | Obere Grenzkurve steiler, linke Kante wandert nach links | ESV sinkt, Schlagvolumen und Ejektionsfraktion steigen |
| Kontraktilität sinkt | Obere Grenzkurve flacher, Schleife rückt nach rechts | ESV und oft EDV steigen, Ejektionsfraktion sinkt |
| Ventrikel wird steifer | Ruhedehnungskurve steiler, untere Kante liegt höher | Höherer Füllungsdruck bei gleichem oder kleinerem EDV |
Bei der Nachlast lohnt ein zweiter Blick. Akut bleibt mehr Blut im Ventrikel zurück. Beim nächsten Schlag addiert sich die normale Füllung zu diesem höheren Restvolumen, das EDV steigt, und über den Frank-Starling-Mechanismus erholt sich das Schlagvolumen teilweise. Die Frage, ob nach dem akuten Effekt oder nach dem neuen Gleichgewicht gefragt ist, entscheidet in solchen Aufgaben über die richtige Antwort.
Für das Physikum reicht das Prinzip, im klinischen Abschnitt kommt die Schleife bei Herzinsuffizienz und Klappenfehlern wieder. Bei reduzierter Pumpfunktion ist die obere Grenzkurve flacher. Der Ventrikel arbeitet bei größeren Volumina, die Schleife rückt nach rechts, die Ejektionsfraktion sinkt. Mehr Füllung bringt dann wenig zusätzliches Schlagvolumen, erhöht aber den Füllungsdruck und damit die Stauung. Genau diese Grenze des Frank-Starling-Mechanismus behandelt das Lernheft in einem eigenen Fall.
Bei einer diastolischen Funktionsstörung mit erhaltener Ejektionsfraktion ist dagegen die Ruhedehnungskurve steiler. Schon bei normalem Volumen steigt der Druck stark an. Bei einer Mitralinsuffizienz fehlt die echte isovolumetrische Anspannung, weil Blut schon vor der Öffnung der Aortenklappe in den Vorhof zurückströmt. Bei einer Aorteninsuffizienz fehlt die echte isovolumetrische Entspannung, weil Blut aus der Aorta in den Ventrikel zurückfließt.
Häufige Verwechslung
Die Fläche der Schleife ist die äußere Druck-Volumen-Arbeit, nicht der gesamte Sauerstoffverbrauch des Herzens. Ein Herz, das gegen hohen Druck arbeitet, verbraucht mehr Sauerstoff als eines, das bei gleicher Fläche ein großes Volumen mit niedrigem Druck auswirft. Druckarbeit ist energetisch teurer als Volumenarbeit.
Schritt 1
Achsen, Ruhedehnungskurve und obere Grenzkurve aus dem Gedächtnis zeichnen, dann die vier Kanten mit Klappenstellung beschriften.
Schritt 2
Schlagvolumen und Ejektionsfraktion aus EDV und ESV bestimmen, zum Beispiel 70 ml von 120 ml, also etwa 58 Prozent.
Schritt 3
Vorlast, Nachlast und Kontraktilität einzeln ändern und jedes Mal die neue Schleife danebenzeichnen.
Schritt 4
Fragen zur Schleife kreuzen und bei Fehlern notieren, welche Kante du falsch verschoben hast.
Lernheft 04
64 Seiten mit 18 Modulen, in denen jedes Thema erklärt, als Fallfrage gestellt und begründet aufgelöst wird.
In der üblichen Darstellung mit dem Volumen auf der x-Achse und dem Druck auf der y-Achse gegen den Uhrzeigersinn: Füllung unten, Anspannung rechts, Austreibung oben, Entspannung links.
Die Breite ist die Differenz aus enddiastolischem und endsystolischem Volumen, also das Schlagvolumen. Teilt man es durch das enddiastolische Volumen, erhält man die Ejektionsfraktion.
Sie entspricht näherungsweise der äußeren Druck-Volumen-Arbeit eines Herzschlags. Den gesamten Energie- oder Sauerstoffverbrauch des Herzens bildet sie nicht ab.
Die obere Grenzkurve, die endsystolische Druck-Volumen-Beziehung, wird steiler. Der Ventrikel wirft bei gleicher Füllung mehr aus, das endsystolische Volumen sinkt.
Der Ventrikel muss mehr Druck aufbauen, bevor die Aortenklappe öffnet. Bei gleicher Kontraktilität endet die Austreibung bei einem größeren Restvolumen. In den folgenden Schlägen gleicht der Frank-Starling-Mechanismus einen Teil davon aus.
Die Ruhedehnungskurve wird steiler. Der Füllungsdruck steigt schon bei normalem oder kleinem Volumen, während die Ejektionsfraktion erhalten sein kann.
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