9789147093182 by Smakprov Media AB

svenska kursboken inom området. Boken ger en helhetssyn på och en samlad kunskap om ämnet och beskriver övergripande patofysiologi, kliniska aspekter och diagnostiska metoder. Med patientfall och ett rikt bildmaterial presenterar författarna kliniska aspekter, diagnostik, behandling och förebyggande insatser för de olika kardiovaskulära sjukdomarna. Boken är avsedd att vara en praktisk hjälp för verksamma läkare och en kursoch faktabok för läkare under utbildning samt för medicinstudenter och andra vårdstuderande som behöver kunskaper inom området. Till boken ﬁnns också eLabbet – ett webbaserat interaktivt självstudiematerial med många autentiska instuderingsfrågor, patientfall och kunskapstester. Som författare medverkar ett stort antal experter inom de olika delområdena. Huvudredaktörerna Ulf Dahlström, Fredrik Nyström och Lena Jonasson är verksamma vid Universitetssjukhuset i Linköping.

Med boken följer eLabbet som hjälper dig att tillämpa bokens innehåll och klara kursen bättre. Här kan du öva på instuderingsfrågor och fallstudier. Du kan också göra kunskapstester och ta del av fördjupnings- och bonusmaterial. Läs mer i boken och på www.liber.se/elabbet.

Kardiovaskulär medicin

Kardiovaskulär medicin är den första heltäckande

Kardiovaskulär medicin UNDER REDAKTION AV ULF DAHLSTRÖM, LENA JONASSON OCH FREDRIK NYSTRÖM

Best.nr 47-09385-4 Tryck.nr 47-09385-4

Kardiovaskulär omslag.indd 1

10-04-13 12.10.08

ISBN 978-91-47-09385-4 © Författarna och Liber AB Förläggare/projektledare: Bengt Fundin Redaktör: Margareta Widegren Omslag och typograﬁ: Lars E. Pettersson, Nette Lövgren Layout/original: AB Typoform Illustrationer: AB Typoform Fotograﬁer: Kapitel 4: Carl Meurling, Kardiologi, Lunds universitet: bild 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7. Anders Persson, CMIV, Linköping: bild 4.21, 4.22, 4.23, 4.24, 4.25. Kapitel 15: Carl Lamm, Sahlgrenska Universitetssjukhuset: bild 15.1. Kapitel 20: Beatrice Peebo: bild 20.1 A. Per Eriksson: bild 20.1 B. Yvonne Lagman: bild 20.4. Thomas Skogh: bild 20.5. Chris Andersson: bild 20.6.

Första upplagan 1 Repro: Repro 8 AB, Stockholm Tryck: Zrinski, Kroatien 2010

KOPIERINGSFÖRBUD

Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen. Kopiering, utöver lärares rätt att kopiera för undervisningsbruk enligt BONUSavtal är förbjuden. BONUS-avtal tecknas mellan upphovsrättsorganisationer och huvudman för utbildningsanordnare, t.ex. kommuner/universitet. Den som bryter mot lagen om upphovsrätt kan åtalas av allmän åklagare och dömas till böter eller fängelse i upp till två år samt bli skyldig erlägga ersättning till upphovsman/rättsinnehavare.

Liber AB, 113 98 Stockholm tfn 08-690 92 00 www.liber.se Kundservice tfn 08-690 93 30, fax 08-690 93 01 e-post kundservice.liber@liber.se

LIBER_kardiologi_kap00.indd 4

2010-04-14 10.03

Författare

Bert Andersson, docent, Kardiologiska kliniken, Sahlgrenska Universitetssjukhuset, Göteborg

Solveig Wållberg Jonsson, docent, Reumatologiska kliniken, Norrlands universitetssjukhus, Umeå

Håkan Arheden, adjungerad professor, Avdelningen för klinisk fysiologi, Lunds universitet

Jan-Erik Karlsson, med dr, Medicinkliniken, Länssjukhuset Ryhov, Jönköping

Lennart Bergfeldt, professor, Kardiologiska kliniken, Sahlgrenska Universitetssjukhuset, Göteborg

Bertil Lindahl, professor, Kardiologiska kliniken, Akademiska sjukhuset, Uppsala

Martin Björck, professor, Kärlkirurgiska sektionen, Kirurgiska kliniken, Akademiska sjukhuset, Uppsala

Toste Länne, professor, Thorax/Kärlkliniken, Universitetssjukhuset, Linköping

Johan Brandt, docent, Arytmikliniken, Skånes universitetssjukhus, Lund

Gerd Lärfars, med dr, VO Internmedicin, Södersjukhuset, Stockholm

Mats Börjesson, docent, Medicinkliniken, Sahlgrenska Universitetssjukhuset/Östra, Göteborg

Peter Nilsson, professor, överläkare, Institutionen för kliniska vetenskaper samt Klinisk forskningsenhet/Akutcentrum, Skånes universitetssjukhus, Malmö

Marcus Carlsson, med dr, Avdelningen för klinisk fysiologi, Lunds universitet Solbritt Rantapää Dahlqvist, professor, Reumatologiska kliniken, Norrlands universitetssjukhus, Umeå Ulf Dahlström, professor, Kardiologiska kliniken, Universitetssjukhuset, Linköping Mikael Dellborg, professor, Medicinkliniken, Sahlgrenska Universitetssjukhuset/Östra, Göteborg Björn Ekmehag, med dr, Kliniken för hjärtsvikt och klaffsjukdom, Skånes universitetssjukhus, Lund Henrik Engblom, med dr, Avdelningen för klinisk fysiologi, Lunds universitet Per Eriksson, med dr, Reumatologiska kliniken, Universitetssjukhuset, Linköping David Erlinge, professor, Avdelningen för kardiologi, Lunds universitet, Skånes universitetssjukhus, Lund Anders Gottsäter, docent, Kärlkliniken, Skånes universitetssjukhus, Malmö Harriet Hogevik, med dr, Ledningskansliet, NU-Sjukvården, Uddevalla sjukhus Margareta Holmström, med dr, överläkare, Koagulationsmottagningen, Hematologiskt centrum, Karolinska Universitetssjukhuset, Solna Torbjörn Ivert, docent, Thoraxkliniken, Karolinska Universitetssjukhuset, Solna Lena Jonasson, professor, Kardiologiska kliniken, Universitetssjukhuset, Linköping

LIBER_kardiologi_kap00.indd 5

Fredrik Nyström, professor, Endokrinsektionen, EMkliniken, Universitetssjukhuset, Linköping Hans Persson, docent, Hjärtkliniken, Danderyds sjukhus, Stockholm Maria Schaufelberger, docent, Medicinska kliniken, Sahlgrenska Universitetssjukhuset/Östra, Göteborg Jonas Schwieler, docent, Kardiologiska kliniken, Karolinska Universitetssjukhuset, Solna Thomas Skogh, professor, Reumatologiska kliniken, Universitetssjukhuset, Linköping Eva-Lena Stattin, med dr, Avdelningen för klinisk genetik, Norrlands universitetssjukhus, Umeå Christer Sylvén, professor, Kardiologiska kliniken, Karolinska Universitetssjukhuset, Huddinge Anders Waldenström, professor, Kardiologiska kliniken/ Hjärtcentrum, Norrlands universitetssjukhus, Umeå Anders Wanhainen, docent, Kärlkirurgiska sektionen, Kirurgiska kliniken, Akademiska sjukhuset, Uppsala Per Wester, professor, Strokecenter, Medicincentrum, Norrlands universitetssjukhus, Umeå Olov Wiklund, professor emeritus, Wallenberglaboratoriet och Avdelningen för molekylär och klinisk medicin, Sahlgrenska Akademin, Göteborgs universitet Gerhard Wikström, docent, Kardiologiska kliniken, Akademiska sjukhuset, Uppsala Carl Johan Östgren, docent, Vårdcentralen, Ödeshög

2010-04-14 10.03

Innehåll

Förord 9

1. Kardiovaskulär fysiologi – en översikt

Toste Länne Hjärtat 11 Kärlsystemet 22 Exempel på könets betydelse för kardiovaskulär reglering 37

Antitrombotisk behandling 140 Blödningskomplikationer 142 Framtida behandling 144

8. Cerebrovaskulära sjukdomar

2. Ateroskleros – patogenes och biokemiska markörer 39

9. Hypertoni

Lena Jonasson

145

Per Wester Omhändertagande prehospitalt 149 Akut omhändertagande på sjukhus 151 Tidiga och sena komplikationer efter stroke Sekundärprevention 167

165

172

Fredrik Nyström

3. Klinisk undersökning

10. Hjärtrytmrubbningar – arytmier

Maria Schaufelberger Anamnes 57 Den kliniska undersökningen 58 Hjärtauskultation 63

4. Bild- och funktionsdiagnostiska metoder 73 Marcus Carlsson, Henrik Engblom, Håkan Arheden Arbetsprov 74 Ekokardiografi 75 Myokardskintigrafi 79 Extern shunt (radionuklidangiografi, RNA) 82 Radiokardiografi (MUGA) 83 Magnetresonanstomografi 84 Datortomografi (DT) 89 Positronemissionstomografi (PET) 92 EKG 93 Ambulatorisk blodtrycksmätning 94 Ultraljud 94 Distal tryckmätning 95 Tilttest 96

5. Kardiovaskulär farmakologi

11. Hjärtsvikt 12. Chock

7. Kranskärlssjukdom

123

David Erlinge Stabil kärlkramp 125 Icke-ST-höjnings-akuta koronara syndrom (NSTE-ACS) 130 ST-höjningsinfarkt (STEMI) 134

LIBER_kardiologi_kap00.indd 6

259

Gerhard Wikström, Ulf Dahlström Kardiogen chock 259 Cirkulationsstillestånd 265

13. Inflammatoriska hjärtsjukdomar

268

Hans Persson

14. Infektiös endokardit

279

Harriet Hogevik

Olov Wiklund

233

Ulf Dahlström

15. Myokardsjukdomar

Ulf Dahlström

6. Lipidmetabolism och lipidrubbningar

188

Lennart Bergfeldt, Johan Brandt, Jonas Schwieler Bradykardier 195 Takykardier 204 Förmaksflimmer/-fladder 210 Paroxysmala supraventrikulära takykardier (PSVT) 224 Ventrikulära arytmier 227

111

290

Bert Andersson Hypertrofisk kardiomyopati 291 Dilaterad kardiomyopati 295 Arytmogen högerkammarkardiomyopati 297 Restriktiva kardiomyopatier 298 Oklassificerade kardiomyopatier 299

2010-04-14 10.03

16. Förvärvade klaffel

23. Venös trombos och lungemboli

301

Jan Erik Karlsson Aortastenos 302 Aortainsufficiens 306 Mitralisstenos 310 Mitralisinsufficiens 313 Mitralisklaffprolaps 316 Trikuspidalisinsufficiens 316 Allmänt om förvärvade klaffel hos vuxna 317

24. Pulmonell (arteriell) hypertension 25. Diabetes mellitus

418

Carl Johan Östgren

26. Metabola syndromet 319

Mikael Dellborg Fallot 320 Coarctatio aortae 322 Kammarseptumdefekt, VSD 323 Förmaksseptumdefekt, ASD 324 Fontan/enkammarhjärta 326 Transposition 328 Pulmonalisstenos 329 Implanterad conduit 330

439

Fredrik Nyström

27. Fetma

450

Fredrik Nyström

28. Kardiovaskulära riskfaktorer, primär och sekundär prevention 459 Peter M Nilsson

29. Idrottskardiologi

476

Mats Börjesson 333

30. Evidensbaserad kardiovaskulär medicin 484

Torbjörn Ivert

19. Perifer artärsjukdom

402

Björn Ekmehag

17. Vuxna med medfödda hjärtfel (GUCH)

18. Kardiovaskulära tumörer

391

Gerd Lärfars, Margareta Holmström

Bertil Lindahl

340

Anders Gottsäter Benartärsjukdom 340 Akut ischemi 346 Njurartärsjukdom 348 Mesenterialartärsjukdom 351 Övriga perifera artärsjukdomar 352

31. Kardiogenetik

494

Eva-Lena Stattin, Anders Waldenström

32. Myokardiell regeneration

507

Christer Sylvén

20. Vaskuliter och differentialdiagnostiska tillstånd 354

Per Eriksson, Thomas Skogh

21. Hjärt–kärlengagemang vid inflammatoriska systemsjukdomar

368

Solbritt Rantapää Dahlqvist, Solveig Wållberg Jonsson Hjärt- och kärlmanifestationer vid inflammatorisk system- och ledsjukdom 372 Hjärt- och kärlsjukdom som komorbiditet 374

22. Aortaaneurysm och aortadissektion

380

Anders Wanhainen, Martin Björck Aortaaneurysm 381 Aortadissektion 386

LIBER_kardiologi_kap00.indd 7

2010-04-14 10.03

Vad är eLabbet? eLabbet är en tjänst som hjälper dig att tillämpa bokens innehåll och klara kursen bättre. Tjänsten är tillgänglig under 12 månader efter att du har aktiverat den.

et?

gor frå s g n re eri ud var. lle t s å r s in o h het ne an du: gsfråg raktiva på dina n i jlig k ö n e k i d t t c r m ig Va Labbe stude nns in eedba . . er d eslut tning g e fi rf n g l n i å i e r a b fat P å pit n die b p p a l ka ede na äm tu egn an till e falls atta amm Trä varje r om k s du ti hf ns ad Till du få kan rak enter m oc och e r p r ä d ri ste på ble ck ste per. na hetso a pro edba p ä r a r g T kli ka ial sk se t fe r ter er kun kuns a p Ve analy ekva a a iv d sm al. ina sk att får a nu ateri un erakt era d o k b sm Du ina int roll ch - o bonu a d lp av kont et s t s g ng t in och Te d hjä och n a p s e m Me etera dju tip ne /elabb för , länk n v rep o e s la ab er.s lde s lä ga ww.lib oken. sten til a Ta r finn n b ä g ä H rl å w ed jän län /fö bbet p ljer m get är t du för r. a r e ö n n e La tiv verar e som f nnema fter ka månad er g k d e A akti ko m an 2 sa abo Där r 1 m rat ader. 6 elle Du d den u lä onne e d v i b n r e t n a a e k å m k ligt u a 12 m t und et rd e bb efint a l Nä glig i ang b e se/ ett gän nnem er. rnya t. b o i ab w.l t, fö nyt ww abbe a ett å P eL t ä l l om r b e s elle

b Lab

LIBER_kardiologi_kap00.indd 8

2010-04-14 10.03

Förord

Komplikationer till följd av kardiovaskulära sjukdomar är den vanligaste orsaken till en förtida död idag, men hittills har ingen heltäckande svensk kursbok funnits inom detta område. Kunskapen om och möjligheterna att upptäcka och behandla hjärt- och kärlsjukdom expanderar i snabb takt. Vi upplever att det saknas en helhetssyn som innefattar såväl patofysiologi som diagnostik, behandling, epidemiologi och prevention. Tanken med denna bok är att tillgodose detta behov. Kardiovaskulär medicin är en lärobok där texten varvas med lämpliga illustrationer, diagnostiska bilder, tabeller och faktarutor. En del kapitel är allmänt övergripande vad det gäller patofysiologi och metodik, andra är sjukdomsinriktade med fallpresentationer, klinik, diagnostik och behandling.

I det webbaserade interaktiva eLabbet som hör till boken finns självstudiematerial till varje kapitel med kliniska patientbeskrivningar och kunskapsfrågor. Där kan läsaren själv få en uppfattning om huruvida han eller hon har tillgodogjort sig lämpliga kunskaper inom respektive område. Boken och eLabbet är avsedda att vara till praktisk hjälp för verksamma läkare, läkare under utbildning samt läkarstuderande och andra vårdstuderande som behöver utbildning inom området kardiovaskulär medicin. Författarna som medverkar är valda med omsorg för sin expertkunskap inom de olika områdena. Ulf Dahlström Lena Jonasson Fredrik Nyström

LIBER_kardiologi_kap00.indd 9

2010-04-14 10.03

LIBER_kardiologi_kap00.indd 10

2010-04-14 10.03

Hjärtat

Kardiovaskulär fysiologi – en översikt Toste Länne

Det kardiovaskulära systemet består av blod, ett hjärta uppbyggt av fyra hålrum och ett vidsträckt nätverk av blodkärl genom vilka blodet cirkulerar i kroppen. Hjärtat pumpar blod från lågtrycksdelen av kärlsystemet – venerna, till högtryckssidan – artärerna. Hjärtminutvolymen styrs både av lokal kontroll och av mekanismer utifrån, som autonoma nerver och cirkulerande hormoner. Två serier av blodkärl fördelar blod till vävnad och samlar blodet tillbaka till hjärtat. Den perifera cirkulationen transporterar blod från aorta till de flesta vävnader i kroppen, medan den pulmonella cirkulationen transporterar blod från arteria pulmonalis till lungan för gasutbyte. Det kardiovaskulära systemet transporterar näringsämnen till och slaggprodukter, inklusive värme, från vävnader. Utbyte av näringsämnen och slaggprodukter mellan blod och vävnad sker i de minsta kärlen, kapillärerna. Neurogena och hormonella reglersystem vidmakthåller ett konstant arteriellt blodtryck, och vävnaderna styr lokalt blodflöde genom att justera den perifera resistensen. De kardiovaskulära kontrollsystemen anpassar cirkulationen till olika typer av cirkulatorisk stress, som hypovolemi och arbete.

Hjärtats struktur Hjärtat väger cirka  g och är lokaliserat i mediastinum. Det är konformat och lutar framåt till vänster på grund av rotation i samband med den fetala utvecklingen (bild .). Hjärtats vägg innehåller ett innersta lager, endokardiet, ett tjockt lager, myokardiet samt ett yttre lager, epikardiet. Allt ligger i en fibrös påse, perikardiet. Det innersta lagret av endokardiet består av endotelcellslager, och det tunna endokardiet innehåller också nodal vävnad, His’ bunt och dess grenar. Det tjocka myokardiet består av tvärstrimmiga muskelceller arrangerade i lager med olika fiberriktning. Den yttre epikardiella ytan innehåller 11

LIBER_kardiologi_kap01.indd 11

2010-04-14 10.03

Kardiovaskulär fysiologi – en översikt

huvuddelen av koronarkärlen. Perikardiet omger hela hjärtat och den hjärtnära portionen av de stora kärlen och reflekteras på hjärtytan av epikardiet. Det innehåller en mindre mängd vätska som verkar som ett smörjmedel för att reducera friktionen under myokardiets rörelser. Perikardiet hjälper också till att förhindra att ventriklarna blir översträckta i samband med fyllnadsfasen. En patologisk ökning av perikardievätskan (t.ex. vid perikardit) förhindrar ventriklarnas vidgning i fyllnadsfasen (kardiell tamponad) och minskar därmed hjärtminutvolymen. Hjärtklaffarna består av tunna blad av flexibel stark fibrös vävnad täckt med endotel som fäster vid basen till anulus fibrosus. Deras rörelser är i huvudsak passiva. De atrioventrikulära (AV-) klaffarna består av trikuspidalisklaffarna, som är lokaliserade mellan höger förmak och kammare och har tre klaffar, samt mitralisklaffarna som är

BILD 1.1. A. Hjärtat delat vinkelrätt mot interventrikulära septum, vilket illustrerar den anatomiska lokalisationen av AV- och aortaklaffar. B (se nästa sida). Klaffapparaten sedd från hjärtats bas.

lokaliserade mellan vänster förmak och kammare och har två klaffar. Klaffarnas yta motsvarar dubbla storleken på öppningarna mellan förmak och ventrikel, vilket gör att det blir överlappning mellan klaffarna när de är stängda. De fria kanterna på klaffarna har tunna starka ligament (chordae tendineae) fästa vid sig, vilka har sitt ursprung i kraftfulla papillarmuskler i respektive ventrikel och som förhindrar att klaffarna blir inverterade under systole med läckage som följd. Semilunarklaffarna består av pulmonalis- och aortaklaffarna. Bägge består av tre koppliknande klaffar fästa vid aorta och pulmonalisringen. Vid slutet av den ventrikulära ejektionen flödar blod tillbaka mot ventriklarna, och klaffarna stängs och förhindrar läckage. Under systole trycks inte klaffarna upp mot pulmonalis och aortaväggen utan flyter i blodströmmen. Bakom klaffarna finns en utbuktning av kärlväggarna (sinus av Valsalva) i vilka

Pulmonalisartär Koronarartärernas öppningar Vänster förmak Höger hjärtöra Vänster hjärtöra

A Främre mitralisklaffen

Aortaklaffar

Pulmonalisvenerna Vena cava superior Vänster förmak

Höger kammare

Aorta Höger förmak

Septum

Septum membranosum

Mediala Trikuspidalisklaffar

Vänster kammare

Bakre Främre

Papillarmuskler

Vänster kammare

Bakre mitralisklaff Höger kammare

LIBER_kardiologi_kap01.indd 12

2010-04-14 10.03

Hjärtat – Elektrofysiologi

virvelströmmar bildas som hindrar att klaffarna trycks upp mot väggarna. Mynningarna till högra och vänstra koronarartärerna finns bakom motsvarande aortaklaff, och de skulle kunna bli blockerade av klaffarna om inte sinus kombinerat med virvelströmningarna förhindrade det.

Elektrofysiologi Hjärtats vävnad har distinkta elektriska karakteristika. När celler i retledningssystemet depolariseras spontant genereras en pacemakerpotential som styrs av att permeabiliteten minskar för K+ och ökar för Ca+ och Na+. Det sker med störst hastighet i sinusknutan, som därför fungerar som den normala pacemakern för hjärtat. Om andra celler i myokardiet utanför retledningssystemet tar över pacemakeraktiviteten och hjärtats rytm kallas pacemakern för ektopisk. Den fibrösa

vävnaden som omger klaffapparaten saknar gap junctions, ger elektrisk isolering mellan förmak och ventriklar och tillåter dem att arbeta oberoende av varandra. Jonrörelser, eller konduktans över det myokardiella membranet, uppkommer som svar på en elektrokemisk potential vilken styrs av selektiv jonpermeabilitet. Förekomst av spänningsstyrda Na+-kanaler på de myokardiella cellerna leder till en ”snabb” myokardiell aktionspotential och därmed snabb transmission, vilken är karakteristisk för ventrikulär muskulatur och ledningsbanor. Genom förändringar i jonpermeabiliteten skapas de fem faserna i aktionspotentialen hos den ventrikulära muskulaturen (bild .). Fas  är snabb depolarisering orsakad av ökad permeabilitet och inflöde av Na+ genom spänningsstyrda snabba Na+-kanaler. Fas  beror på viss återhämtning mot vilomembranpotentialen orsakad av ett ökat utflöde

B Höger Pulmonalisklaffar

Främre Vänster

Höger Aortaklaffar

Vänster Främre

Bakre

Mediala

Trikuspidalisklaffar

Bakre

Mitralisklaffar

Främre Bakre

Anulus ﬁbrosus

LIBER_kardiologi_kap01.indd 13

2010-04-14 10.04

Kardiovaskulär fysiologi – en översikt

0 -90

1 2

Vm(mV) 0

0 3

Ventrikulär hjärtmuskel

-20

B Millivolt

-40 0

Kontraktil kraft

-60 -80

Ca++ K

-100

Aktionspotential -93

0 Na+

Sinusknutan

-20

0 3

-40 -60

Tid (millisekunder)

-80

BILD 1.2. A. Aktionspotentialer i ventrikulär hjärtmuskel och i sinusknutan. Depolariseringen i den snabba fas 0 i ventrikelns muskulatur beror på öppningen av spänningsstyrda Na+-kanaler. Sinusknutans depolarisering i fas 4 beror på minskning av K+-permeabilitet och ökning av Na+och Ca2+-permeabilitet. B (längst till höger). Relationen mellan den utvecklade kraften i den ventrikulära muskulaturen och förändringar i membranpotential.

av K+ och ökad Ca+-permeabilitet, medan Na+permeabiliteten minskar. Fas  är en platå som karakteriseras av ett fortlöpande inflöde av Ca+ och utflöde av K+. Fas  är en repolarisering orsakad av ökat utflöde av K+; samtidigt minskar Ca+-inflödet. Under den fasen tas Ca+ upp av det sarkoplasmatiska retiklet. Fas  är vilomembranpotentialen som karakteriseras av hög K+permeabilitet. Karakteristiskt för sinusknutan och vävnaden i AV-knutan är brist på spänningsstyrda Na+-kanaler, vilket ger en ”långsam” typ av aktionspotential med långsam transmission som inte är lika tydligt definierade. Cellerna i sinusknutan har inte lika negativa vilomembranpotentialer och depolariseras spontant. Fas  är här beroende på en minskad K+-permeabilitet eller ökad långsam Ca+/Na+-permeabilitet, eller bägge (bild .).

Pacemakeraktiviteten stimuleras av sympatiska nerver och inhiberas av parasympatiska nerver där neurotransmittorer agerar genom att förändra membrankonduktans. Den sympatikogena neurotransmittorn noradrenalin stimulerar β-adrenerga receptorer som ökar Na+-permeabiliteten och därmed också hjärtfrekvensen. Acetylkolin stimulerar muskarinreceptorer, vilket ger ökad K+-permeabilitet och hyperpolarisering. Därmed minskar depolariseringen i fas , vilket ger minskad hjärtfrekvens (bild .). Koordination av hjärtats elektriska aktivitet Depolarisationsvågens sätt att sprida sig genom myokardiet ökar hjärtats pumpförmåga. Sinusknutan, vid ingången av vena cava i höger förmak, initierar i vanliga fall depolariseringen. Impulsen sprider sig från cell till cell genom förmaken, och kontraktionen av atrierna förflyttar blod mot AV-klaffarna (bild .). Vävnaden i sinusknutan har en långsam ledningshastighet och fördröjer förflyttningen av depolariseringen ned i ventriklarna, vilket ger möjlighet till komplett förmakskontraktion innan ventrikelkontraktionen börjar. Efter att depolarisationsvågen lämnar

LIBER_kardiologi_kap01.indd 14

2010-04-14 10.04

Hjärtat – Elektrofysiologi

Vänster förmak His’ bunt

Buntgrenar Vänster kammare

AV-knutan Höger kammare

Purkinjeﬁbrer Papillarmuskel

BILD 1.3. Hjärtats retledningssystem.

sinusknutan sprids den genom His’ bunt på den högra ytan av interventrikulära septum genom buntgrenar och in i bägge ventriklarna. Purkinjefibrerna för med sig impulser från endokardiella ytan ned i ventrikelväggarna. Den basala delen av epikardiella ytan i vänster ventrikel är vanligtvis det sista området i hjärtat som depolariseras. Elektrokardiogrammet – EKG – mäter den elektriska potentialen på kroppsytan, vilket är en konsekvens av spänningsflödet i hjärtat under hjärtcykeln (bild .). Tiden från starten av P-vågen till början på QRS-komplexet indikerar den tid som det tar för aktionspotentialen att sprida sig genom förmaken ned till AV-knutan. Under senare delen av intervallet uppmäts ingen elektrisk aktivitet beroende på att muskelfibrerna i förmaken är depolariserade (aktionspotentialens platåfas). Ventrikelns muskelceller är fortfarande vilande, och den elektriska aktiviteten skapad av aktionspotentialer som passerar AV-knutan är inte kraftfull nog för att visa sig på EKG. Efter att impulserna passerat AV-knutan och snabbt ledande Purkinjefibrer, depolariseras alla ventrikulära muskelceller inom ett kort tidsintervall vilket visualiseras som QRS-komplexet. R-taggen är kraftfullast uttryckt, beroende på de ventrikulära

Spänning (mV) R +1,0

+0,5

ST-segment

Höger förmak

muskelcellerna som är många och depolariseras inom ett kort tidsintervall. (Repolariseringen av muskelcellerna i förmaken äger också rum under QRS-komplexet, men syns inte på EKG därför att den är dåligt synkroniserad och förmaksmuskelmassan förhållandevis liten och därför helt överskuggas av aktiviteterna i ventriklarna.) QRS-komplexet följs av ST-segmentet, där man normalt inte kan uppmäta någon elektrisk aktivitet; förmakens muskelceller är i vilofas, och ventriklarnas är i aktionspotentialens platåfas. (Myokardskada eller otillräcklig blodtillförsel till myokardiet kan däremot skapa höjning eller sänkning av ST-segmentet.) När ventriklarnas muskelceller startar repolarisationen visar den sig i T-vågen som är bredare och inte så hög som R-taggen eftersom repolariseringen inte är lika synkron som depolariseringsfasen. Vid slutet av T-vågen är alla celler i hjärtat i vilofas och ingen ytterligare elektrisk aktivitet kan uppmätas innan nästa impuls startar i sinusknutan. QT-intervallet korresponderar med längden av muskelcellernas depolarisering och därigenom med ventrikulär systole. Hjärtats retledningssystem är den huvudsakliga determinanten för utseendet på ett normalt EKG. Exempelvis avgör AV-knutans transmissionstid PR-intervallet, och Purkinjefibrernas synkronisering av ventriklarnas depolarisering visar sig i storlek och duration av QRS-komplexet. Det

PR-segment

Vena cava superior Sinusknutan

P 0,0 Q

S QT-intervall

PR-intervall –0,5

QRSintervall Tid

BILD 1.4. Elektrokardiogram – EKG.

LIBER_kardiologi_kap01.indd 15

2010-04-14 10.04

Kardiovaskulär fysiologi – en översikt

är viktigt att komma ihåg att i princip alla hjärtmuskelceller har pacemakerförmåga samt att muskelcellerna är sammansatta av gap junctions. Det innebär att en hjärtrytm kan uppkomma utan att retledningssystemet är direkt involverat. Ett sådant ektopiskt fokus ger upphov till förändrat depolarisationsmönster med breddökat QRSkomplex vars morfologi är karakteristisk för om ursprunget är i höger eller vänster kammare.

Ca+ ökar också kontraktiliteten med en positiv inotrop effekt. Yttre faktorer som förändrar kontraktil kraft är t.ex. digitalis som ökar Ca+ via inhibition av Na+/K+-ATP-as. Ett förhöjt intracellulärt Na+ gör Na+/Ca+-utbytet långsammare och ökar intracellulärt Ca+. Katekolaminer verkar genom att öka inflödet av extracellulärt Ca+ under aktionspotentialen samt också möjligen genom att förändra Ca+-transporten i SR.

Myokardiets mekanik

Hjärtats mekaniska aktivitet

Myokardiets celler är tvärstrimmiga beroende på arrangemanget av aktin och myosin. T-tubuli ökar cellmembranets kontaktyta mot omgivande extracellulärrum. Depolarisering av myokardiet ger ett inflöde av extracellulärt Ca+ under fas  i myokardiets aktionspotential, vilket triggar utsläpp av Ca++ från sarkoplasmatiska retiklet (SR), varifrån mer än  % kommer. Ca+ binder till proteinet troponin C, och komplexet initierar tillsammans med tropomyosin en förflyttning av korsbindningar mellan aktin- och myosinfilament och därigenom kontraktion. Vid slutet av systole tas Ca+ upp på nytt i SR, och övrigt överskott elimineras till det extracellulära rummet av ett Na+/Ca+-utbyte över cellmembranen. Det blir en kort tidsförskjutning innan det Ca+ som tagits upp av SR är tillgängligt för förnyat utsläpp vid nästa depolarisering. En prematur depolarisering ger därför mindre utsläpp och mindre kraft, till skillnad från en försenad depolarisering som ger förstärkt kraft. Aktionspotentialen i myokardiets celler föregår kontraktionen, och under en aktionspotential kan inte ventrikelmuskulaturen initiera en andra aktionspotential på grund av den refraktära perioden. I slutet på aktionspotentialen finns en relativ refraktär period då enbart ett kraftigare stimulus än normalt kan initiera en efterföljande aktionspotential. Den ventrikulära muskelcellkontraktionen är avslutad kort efter den relativa refraktära perioden (se bild .). Den kontraktila kraften ändras av förändringar i intracellulärt Ca+, och alla ämnen som ökar

Intraventrikulärt tryck och volym är intimt sammankopplade med de ventrikulära hjärtmuskelcellernas tension och längd. Bild . visar relationen mellan tryck–volym-loopen i ventrikeln och motsvarande tension–längd-loop i muskelcellerna under en hjärtcykel. Varje fas i den ventrikulära hjärtcykeln har en motsvarande fas av tension– längd-förändring. Vid t.ex. fyllnadsfasen under diastole motsvaras den successiva ökningen i ventrikulärt tryck av en likadan ökning i muskeltension, där hjärtmuskeln passivt sträcks längs med sin tension–längd-kurva. Slutdiastoliskt tryck i ventrikeln benämns ventrikulär preload och ger information om slutdiastolisk ventrikulär volym och därigenom längden på hjärtmuskelfibrerna i slutdiastole. Vid starten på systole utvecklar muskulaturen en isometrisk tension och intraventrikulärt tryck stiger. När trycket stigit tillräckligt för att öppna klaffarna startar den ventrikulära ejektionen beroende på en förkortning av de ventrikulära muskelfibrerna. Systemiskt artärtryck benämns ofta ventrikelns afterload, eftersom det bestämmer vilken tension som måste utvecklas av muskelfibrerna innan de kan förkortas. Under hjärtats ejektionsfas förkortas muskelfibrerna samtidigt som det utvecklas en aktiv tension. Storleken på hjärtvolymens förändring (slagvolymen) bestäms av hur mycket muskelcellerna kan förkortas under kontraktionen, vilket beror på tension–längd-kurvan samt på hur stor belastning de arbetar mot. När förkortningen upphör och klaffarna stängs relaxerar muskelcellerna

LIBER_kardiologi_kap01.indd 16

2010-04-14 10.04

Hjärtat – Hjärtats mekaniska aktivitet

A Kammartryck (mmHg) 120

Systole

Når slutdiastolisk volym Diastolisk fyllnad

Mitralisklaffarna öppnas

Isovolumetrisk kontraktion

Aortaklaffarna öppnas

Isovolumetrisk relaxation

tio

Når slutsystolisk volym

¬ ® Slagvolym

130

Kammarvolym (ml) B

ing

or rk

Fö

Isovolumetrisk relaxation

Når slutsystolisk längd Aktiv Når slutdiastolisk längd g knin sträc Passiv

Isometrisk utveckling av tension

Muskeltension

Muskellängd BILD 1.5. Ventrikulär tryck–volym-loop (A) och motsvarande tension–längd-loop i hjärtmuskeln (B).

isometriskt, och tensionen i ventrikelväggen och intraventrikulärt tryck faller unisont under den isovolumetriska relaxationen. De tre determinanterna för myokardiets arbete är preload, afterload och kontraktilitet. Maximal kraft i en myocyt utvecklas när sarkomererna har en längd av –, μm. Den normala sarkomerlängden är <  μm, eftersom bindväven förhindrar översträckning av hjärtmuskulaturen. För vänster ventrikel beskrivs preload av det

slutdiastoliska trycket, afterload av aortatrycket, och längdförändring per tidsenhet visar kontraktiliteten. Den aktiva längd–tension-kurvan enligt Frank–Starlings lag beror på hur mycket aktinmyosin-filamenten överlappar varandra och modifieras av ändrad kontraktilitet, medan den passiva längd–tension-kurvan beror på sträckningen av myokardiet. En ökad preload förbättrar överlappningen mellan aktin- och myosinfilamenten och ger möjlighet för myokardcellerna att utveckla större kontraktil kraft med förbättrad myokardiell funktion och pumpförmåga (bild .). Även om relationen mellan preload och slutdiastolisk volym ter sig kurvlinjär speciellt vid höga fyllnadstryck så är den i det närmaste linjär inom det fysiologiska tryckområdet, och den diskreta lutningen visar hur distensibel den normala ventrikeln är under diastole. Exempelvis ger en ökning i slutdiastolisk volym på  ml beroende på ökat venöst återflöde endast en ökning av slutdiastoliskt tryck på  mmHg. Hjärtats afterload avgör hur mycket av kraften som används för att bygga upp trycket och hur mycket som används för förkortning, och ökad afterload har alltså en negativ effekt på förkortningen. Normalt är ventrikulär afterload relativt konstant därför att kardiovaskulära kontrollmekanismer reglerar medelartärtrycket inom ganska snäva gränser. Vid patologiska tillstånd som t.ex. hypertension och aortaklaffstenos blir ventrikelfunktionen negativt påverkad av förhöjd afterload. Under sådana förhållanden minskar slagvolymen, och slutsystolisk volym ökar istället (bild .). En aktivering av sympatiska nervsystemet till hjärtat ger via utsöndring av noradrenalin en ökad kontraktilitet i muskelcellerna, vilket gör att den aktiva tension–längd-kurvan förflyttas uppåt. Det resulterar i ökad förkortning av muskelfibrer, ökad ventrikulär slagvolym och minskning av den slutsystoliska volymen utan att direkt påverka den slutdiastoliska volymen. Den kontraktila förmågan är ett viktigt mått på hjärtfunktion och kan värderas t.ex. via kateterbaserad mätning av 17

LIBER_kardiologi_kap01.indd 17

2010-04-14 10.04

Kardiovaskulär fysiologi – en översikt

Vänsterkammartryck (mmHg)

120

¬ « « « « ®

Minskad slagvolym

¬ « « « « ®

Ökad slagvolym Ökad kammarpreload

120

60 B

Muskeltension

Ökad kammarafterload

120 Vänsterkammarvolym (ml)

Vänsterkammarvolym (ml) B

¬ « « « « ®

Maximal isometrisk tension

¬ « « « « ®

Vilotension

¬ « « « « ®

Ökad preload Muskellängd

¬ « « ®

Mindre förkortning

Mer förkortning

¬ Vilotension « « Ökad total belastning « « ® Muskellängd

BILD 1.6. Effekt av förändringar i preload på ventrikulär slagvolym (A) och på hjärtmuskelns förkortning vid kontraktion (B).

BILD 1.7. Effekt av förändringar i afterload på ventrikulär slagvolym (A) och på hjärtmuskelns förkortning vid kontraktion (B).

den maximala förändringen av tryck i ventrikeln (dP/dt) under den isovolumetriska kontraktionsfasen. Ett annat sätt är att utnyttja moderna visualiseringstekniker och mäta förändring av myokardiets rörelsehastighet (strain rate).

äger rum tidigt i diastole, men förmakskontraktionen i slutet på ventrikulära diastole orsakar en liten ökning av ventrikelvolymen. QRS-komplexet representerar ventrikulär depolarisation som åtföljs av kontraktion och ökning av trycket i ventriklarna (ventrikulär systole). T-vågen representerar ventrikulär repolarisation och relaxationen av ventrikulär muskulatur (ventrikulär diastole). Trycket på vänster sida av hjärtat är normalt högre än på den högra sidan. Tryck i vänster förmak varierar mellan  och  mmHg, medan det på högra sidan är mellan  och  mmHg. Trycket i den vänstra ventrikeln i vila varierar mellan  och  mmHg, medan det på högra sidan är – mmHg. Trycket i aorta varierar med individens fysiska aktivitet och ligger mellan  och  mmHg i vila, och i arteria pulmonalis mellan 

Hjärtcykeln Hjärtcykeln integrerar tryck, volym, elektrisk aktivitet samt klaffrörelser under diastole och systole (bild .). P-vågen i EKG representerar förmaksdepolariseringen som efterföljs av kontraktion och ökning av tryck i förmaken (förmakssystole). De atrioventrikulära klaffarna är öppna, och det finns inga klaffar mellan förmaken och venerna, och därför märks den lilla tryckökningen också i ventriklar (a-vågen) och i vener. Den huvudsakliga fyllnaden av blod i ventriklarna 18

LIBER_kardiologi_kap01.indd 18

2010-04-14 10.04

Hjärtat – Hjärtats mekaniska aktivitet

Isovolumetrisk kontraktion Ejektion Tryck (mmHg) 120 100

Diastas

Förmakssystole

Aortatryck Aortaklaffarna stängs

Snabbt ﬂöde

Aortaklaffarna öppnas

Isovolumetrisk relaxation

AV-klaffarna stängs

AV-klaffarna öppnas

Förmakstryck Kammartryck

Volym (ml) 130 Kammarvolym 90

P Q Systole

Diastole

EKG

S Systole

BILD 1.8. Hjärtcykeln integrerar tryck, volym, elektrisk aktivitet samt klaffrörelser under systole och diastole. Depolarisation av förmaken följs av kontraktion (förmakssystole), ökat tryck i förmaken (a-vågen) och en liten ökning av ventrikulär volym. Ventrikulär depolarisation följs av kontraktion (ventrikulär systole) och en tryckökning i ventriklarna. Ventrikulär repolarisering orsakar relaxation av ventrikulär muskulatur (ventrikulär diastole).

och  mmHg. De högre trycken på vänstersidan betyder att om det uppkommer en skada på interatriala eller interventrikulära septum så kommer blod att flöda från vänster till höger sida av hjärtat. Tryckkurvor karakteriseras av de områden i cirkulationen där de befinner sig. Tryckkurvan i förmaken har en a-våg orsakad av förmakskontraktionen, c-vågen beror på den ventrikulära kontraktionen och v-vågen orsakas av fyllnaden av ventriklarna. Tryckvågorna i förmaken ser likadana ut som tryckvågen i vena jugularis, eftersom det inte finns några klaffar mellan höger förmak och vena cava. Blodvolymen i ventriklarna är störst innan kontraktionen börjar och minst precis innan ejektion. Den slutdiastoliska volymen är mängden blod i ventrikeln efter att AV-klaffarna stängts och är cirka  ml hos en

vuxen individ. Den slutsystoliska volymen är residualvolymen i ventrikeln efter aorta eller pulmonalisklaffarnas stängning, och omkring  ml. Slagvolymen är volymen blod som ejekteras av ventriklarnas kontraktion, också det cirka  ml. Ejektionsfraktionen, dvs. den mängd av slutdiastoliska volymen som pumpas ut vid kontraktionen (%), ligger alltså på cirka  %. Hjärtcykeln kan delas upp i ett antal väldefinierade intervall (klaffrörelser som avslutar intervallen): • Förmakskontraktion (mitralisklaffarnas stängning) • Ventrikulär isovolumetrisk kontraktion – uppkommer när båda klaffarna är stängda (aortaklaffarna öppnas) 19

LIBER_kardiologi_kap01.indd 19

2010-04-14 10.04

Kardiovaskulär fysiologi – en översikt

• Snabb ventrikulär ejektion • Långsam ventrikulär ejektion (aortaklaffarna stängs) • Ventrikulär isovolumetrisk relaxation – uppkommer när båda klaffarna är stängda (mitralisklaffarna öppnas) • Ventrikulär fyllnad • Diastas. Fyra hjärtljud kan definieras i hjärtat, varav normalt endast två lätt kan uppfattas med hjälp av stetoskop. Den första tonen orsakas bland annat av stängningen av mitralis- och trikuspidalisklaffarna vid starten av systole. Den är starkast och har längst duration av hjärtljuden, där trikuspidalis hörs bäst i femte interkostalrummet till vänster om sternum och mitralis vid hjärtats apex. Andra tonen som uppkommer av stängningen av aorta, och pulmonalisklaffarna har kortare duration. Den del som orsakas av pulmonalisklaffarnas stängning hörs bäst i andra interkostalrummet till vänster om sternum, medan aortaklaffarna hörs bäst till höger om sternum. En tredje ton kan ibland höras på barn eller hos patienter med vänsterkammarsvikt beroende på ett abrupt avbrott i ventrikelns dilatation och minskad hastighet på blodflödet ned i ventrikeln, vilket ger lågfrekventa vibrationer i tidig diastole. Den hörs bäst vid hjärtats apex. Ibland kan en fjärde ton höras på grund av turbulent blodflöde vid förmakskontraktionen. Hjärtminutvolym Härtminutvolym (cardiac output) är volymen av blod som hjärtat pumpar ut varje minut och beräknas som slagvolym × hjärtfrekvens. Faktorer som ändrar slagvolym eller hjärtfrekvens ändrar således också hjärtminutvolym. Normalt är den cirka  l/minut ( hjärtslag ×  ml/hjärtslag). ”Cardiac index” definieras som hjärtminutvolym/ kroppsyta och gör det möjligt att jämföra hjärtfunktionen hos individer av olika storlek. Mätning av minutvolymen kan ske direkt eller indirekt. Vid direkt mätning används oftast

flödesmätare baserade på dopplerteknik, som ger information om flödeshastighet vilken omvandlas till flöde baserat på kärllumens yta. Indirekta mättekniker utnyttjar Ficks princip i samband med indikator- eller termodilutionsmetoder. Visualiseringstekniker (ultraljud, MRI, CT, isotoper) ger numera möjlighet att på ett icke-invasivt sätt mäta minutvolym och ejektionsfraktion. Vidare kan även myokardiets rörlighet (strain) och perfussion samt koronarartärernas anatomi och perfussion visualiseras.

Neurogen och hormonell reglering av hjärtat Den spontana inneboende hastigheten av sinusknutans depolarisering är – slag/minut (intrinsic heart rate) och moduleras av det autonoma nervsystemet. I normaltillståndet med vilopuls på cirka  slag/minut föreligger en viss autonom broms på intrinsic heart rate. Parasympatiska nervsystemets impulser är dominerande, och den högra vagusnerven, med acetylkolin som transmittorsubstans, innerverar sinusknutan. Acetylkolin saktar ned sinusknutans depolarisering och sänker därför hjärtfrekvensen. Den vänstra vagusnerven innerverar AV-knutan och därigenom hastigheten på impulstransmissionen. Nodala områden har hög acetylkolinesterasaktivitet och bryter därför snabbt ned acetylkolin. Hjärtats sympatikogena nerver kommer från ganglion stellatum ned till det epikardiella plexus, och därifrån innerverar de – med noradrenalin som transmittor – sinusknutan och ökar hjärtfrekvensen. Ökad temperatur samt sträckning kan också påverka sinusknutan och leda till högre hjärtfrekvens. Det epikardiella plexus innerverar också AV-knutan där noradrenalin ökar ledningshastigheten.

Hjärtats blodförsörjning Den vänstra och högra koronarartären avgår från aorta strax ovanför aortaklaffarna. Vänster koronarartär delar upp sig i arteria circumflexa och

LIBER_kardiologi_kap01.indd 20

2010-04-14 10.04

Hjärtat – Hjärtats blodförsörjning

anterior descendens (LAD), vars grenar i huvudsak försörjer vänster ventrikel och septum. Den högra koronarartären försörjer i huvudsak höger ventrikel. Hjärtats venösa dränage tömmer sig till  % i höger förmak via sinus coronarius och v. cordis magna. En liten andel av det venösa dränaget tömmer sig i alla hjärtrummen via thebesianska och anteriora koronara vener. Under systole blir myokardgrenar från vänster koronarartär, som försörjer subendokardiet, komprimerade av det höga trycket i ventrikeln och dess väggar. Blodflödet i vänster koronarartär är därför mycket lågt i systole, och ungefär  % av flödet sker istället under diastole (bild .). Blodflödet i höger koronarkärl är däremot lika högt under systole som under diastole beroende på att aortatrycket ökar mycket mer under systole (från  till  mmHg) än trycket i höger ventrikel (från  till  mmHg). Myokardiets celler har multipla mitokondrier som hjälper till med energiproduktionen, och hög kapillärtäthet underlättar den aeroba metabolismen. Detta innebär att hjärtmuskeln i vila får  % av sin energi från aerob metabolism, av vilket  % kommer från fettmetabolism,  % kolhydrater och  % aminosyror och ketoner. Med en hjärtfrekvens på  slag/minut varar systole och diastole , respektive , sekunder per hjärtslag. När frekvensen ökar i samband med arbete eller annan typ av stimulering minskar den diastoliska tiden mer än den systoliska och när frekvensen är uppe i  slag/minut är diastole och systole lika långa, , sekunder. För att hantera hjärtats ökade syrgasbehov som inträder samtidigt som den påtagligt reducerade tiden som är tillgänglig för blodflödet i vänster koronarartär, dilateras arteriolerna kraftigt för att minska resistans och därigenom öka blodflödet. Dilatationen orsakas av faktorer som adenosin, hypoxi och K+ vilka bildas som ett resultat av ökad hjärtmuskelmetabolism. Hjärtat reglerar alltså sin egen blodförsörjning via en välutvecklad metabol hyperemi (bild .). Stimuli från hjärtats externa miljö kan också påverka myokardiet. Det finns möjlighet för

120

Aortatryck (mmHg)

100

Koronarblodﬂöde (ml/minut)

80 60 40 Vänster koronarartär

20 0

Koronarblodﬂöde (ml/minut)

10 5

Höger koronarartär

0 0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Tid (sekunder) BILD 1.9. Blodflöde i vänster och höger koronarkärl under hjärtcykeln.

en endokrin påverkan via ett flertal substanser, t.ex. katekolaminerna från binjuren, adrenalin och noradrenalin, som har samma effekt som de sympatikogena nerverna till hjärtat. Tyreoideaoch tillväxthormoner spelar en nutritiv roll och har betydelse för basal tonus i det kardiovaskulära systemet. Insulin och glukagon har bägge en positiv inotrop effekt. Blodgaser kan indirekt och direkt påverka hjärtfunktionen. Hypoxi försämrar myokardiets funktion, och det gör även högt CO. Vidare minskar acidos Ca+-utsläppet från endoplasmatiska retiklet och sänker på så sätt kontraktionsförmågan. En lindrig hypoxi och hyperkapni kan indirekt också påverka myokardiet 21

LIBER_kardiologi_kap01.indd 21

2010-04-14 10.04

Kardiovaskulär fysiologi – en översikt

Vävnadens metabola behov

Flöde för att tillgodose vävnadens behov

Utsläpp av metabola vasodilaterare

Flödesinducerad vasodilatation

Tryckinducerad myogen dilatation

Metabolitinducerad vasodilatation

Stora arterioler (ﬂödeskänsliga)

Intermediära arterioler (tryckkänsliga)

Små arterioler (metabolitkänsliga)

BILD 1.10. Integrativ reglering av blodflödet i koronarkärlen via metabola, myogena och shear stress-inducerade mekanismer som svar på metabol aktivering.

via en sympatikusstimulering med ökad hjärtfrekvens, kontraktionsförmåga och minutvolym.

Kärlsystemet Blodkärlens väggar har en karakteristisk uppbyggnad som gör att man kan klassificera dem som artärer, arterioler, kapillärer, venoler och vener. Den anatomiska identifikationen av blodkärl är baserad på förekomsten av tre histologiska skikt: tunica intima, media och adventitia. Det innersta lagret, tunica intima, består av ett enkelt lager av endotelceller med en konfiguration som styrs av riktningen på blodflödet. De vilar på ett subendotelialt lager av elastin och kollagen som fäster vid lamina elastica interna. Det subendoteliala lagret finns vanligen endast i större artärer. Elastica interna är ett basalmembran som separerar intiman från median och består i huvudsak av kollagen typ IV. Median är den delen som skiljer mest mellan centrala elastiska (aorta) och mer perifert belägna muskulära artärer (t.ex. arteria femoralis) (bild .). I muskulära artärer dominerar glattmuskelceller (VSMC), medan det i elastiska artärer är koncentriska lager av elastiska

lameller, kollagena fibrer och VSMC som bygger upp median. Lamellerna är uppbyggda av fenestrerade lager av elastin, och mellan lamellerna finns buntar av kollagena fibrer (kollagen typ I och III) som är arrangerade i spiraler runt kärlet. Relationen mellan kollagen och elastin förändras längs artärträdet, och med ökad distans från hjärtat stiger mängden av kollagen. Lamina elastica externa separerar median från det yttersta vägglagret, tunica adventitia, som består av i huvudsak fibroblaster, kollagena fibriller, en del elastin samt nerver, vasa vasorum, och som fungerar som vidfästning till omkringliggande vävnad.

Hemodynamik Hemodynamik är förhållandet mellan tryck, resistans och blodflöde i det kardiovaskulära systemet. Regleringen av blodflödet är komplex, men det kan vara till hjälp att tänka på de enkla fysikaliska principer som styr ett vätskeflöde genom enkla rör. Flödet bestäms av det tryck som pumpen skapar (ΔP) och av resistansen (R) i analogi med Ohms lag: Q = ΔP × R Eller för det kardiovaskulära systemet: CO = (MAP-CVP)/TPR CO (cardiac output) är hjärtminutvolymen, MAP är medeltrycket (mean arterial pressure), TPR total perifer resistans och CVP centralt ventryck. Eftersom CVP normalt är nära  blir MAP = CO × TPR. Flödesresistansen orsakas av friktionskrafter och beror på vätskans viskositet samt dimensionen på röret enligt Poiseuilles lag: R =  VL/πr Så att: Q = ΔP(πr/ VL)

LIBER_kardiologi_kap01.indd 22

2010-04-14 10.04

Kärlsystemet – Hemodynamik

V är viskositeten, L tublängden och r innerradien på röret. Eftersom flödet beror på fjärde kvadraten av rörets radie betyder det att små förändringar i radien har en kraftfull effekt på flödet. Resistansen i arteriolerna bidrar allra mest till den totala resistansen i kardiovaskulära systemet.

Eftersom tryckfallet är proportionellt mot resistansen kommer det största tryckfallet att äga rum i arteriolerna (bild .). Fastän blodkärl av olika storlek är arrangerade i serie så försörjs varje organ i kroppen av individuella huvudartärer som kommer från aorta. Organen är alltså

Icke-myeliniserad nerv Makrofag

Fibroblast 1. Adventitia Bunt av kollagenﬁbriller 2. Media Glattmuskelceller Blodkärl

3. Intima

Myeliniserad nerv

Retikulära och tunna kollagenﬁbrer Basalmembran Glattmuskelceller

Kollagena ﬁbriller

Endotelceller Elastiska lameller BILD 1.11. Schematisk bild av den histologiska

uppbyggnaden av centrala elastiska artärer (A) och mer perifert belägna muskulära artärer (B).

Fibroblast Bunt av kollagenﬁbriller

Elastisk ﬁber (longitudinellt lager) 1. Adventitia

Icke-myeliniserad nerv

2. Media

Blodkärl

3. Intima Lamina elastica externa Basal lamina Subendotelial bindväv Flöde

Endotelceller

Glattmuskelceller

Kollagena ﬁbriller

Lamina elastica interna

LIBER_kardiologi_kap01.indd 23

2010-04-14 10.04

Kardiovaskulär fysiologi – en översikt

Pump

Windkesselkärl

Blodtryck (mm Hg)

Prekapillära resistanskärl

Prekapillära sﬁnktrar

Kapillära utbyteskärl

Postkapillära Kapacitanskärl resistanskärl vensidan

120 100 80 60 40 20 0 BILD 1.12. Kärlbäddens seriekopplade sektioner.

arrangerade i ett parallellt system, vilket innebär att blodflödet till ett specifikt organ kan ändras (via dilatation eller konstriktion av arterioler och därigenom organets resistans) utan någon större påverkan på tryck och flöde i resten av systemet. Antalet kärl ökar successivt i mängd ju längre perifert i kärlträdet de befinner sig, vilket gör att tvärsnittsarean kommer att vara som störst i mikrocirkulationen. Eftersom blodets flödeshastighet beror på totala blodflödet dividerat med tvärsnittsarean är flödeshastigheten lägst i kapillärerna med en transit time i vila på ,– sekunder (bild .). Det medger ett optimalt förhållande för O/CO-utbyte och absorption av näringsämnen över kapillärväggarna till vävnaden.

Faktorer som styr det arteriella blodtrycket Medelartärtrycket är produkten av CO (omkring  l/minut) och totala perifera resistansen (TPR). Eftersom medelartärtrycket faller cirka

 mmHg i den systemiska cirkulationen kan TPR beräknas till  mmHg/  ml/minut = , mmHg/ml/minut (beskrivs oftast som perifer resistansenhet, PRU). Det systoliska trycket påverkas framför allt av slagvolymen, ejektionshastigheten från vänster kammare samt aorta/artärväggstyvheten och stiger när någon av dessa parametrar ökar. Det diastoliska trycket ökar med stigande TPR. Artärtrycket faller kontinuerligt i diastole (se bild .), vilket innebär att en förkortning av det diastoliska intervallet vid t.ex. ökad hjärtfrekvens också höjer det diastoliska trycket. Blodflödet i aorta och de större artärerna är pulsatilt som resultat av den rytmiska tömningen av vänster ventrikel. När blodet trycks ut från vänster ventrikel till aorta möter det blodet som redan finns i aorta ascendens, vilket skapar en tryckvåg som snabbt förflyttar sig med en pulsvågshastighet (PWV) på – m/sekund i riktning mot arteriolerna. Tryckvågen som förflyttar sig längs aorta och de stora artärerna skapar en övergående tryckgradient som för blodet framåt

LIBER_kardiologi_kap01.indd 24

2010-04-14 10.04

Kärlsystemet – Faktorer som styr det arteriella blodtrycket

Genomsnittlig ﬂödeshastighet (cm/sekund)

Total tvärsnittsyta (cm2)

Tvärsnittsyta Flödeshastighet 3 000 2 000

Elastin (% av elastin + kollagen) Torax 60

Diafragma Buken

25 40

1 000 20

500

Små artärer Arterioler Kapillärer Venoler Små vener

Aorta – artärer

Saphenous artären

Buken

Arteria iliaca

Torakalaorta

Femoralisartären

Aortabågen

¬ « « ®

8 6 4 2 0 2 4 6

¬ « « ®

Karotisartär

Arteria subclavia

100

0 Vener – venae cavae

BILD 1.13. Relation mellan total tvärsnittsyta och flödeshastighet i cirkulationen.

i en pulsatil flödesvåg med en medelhastighet på cirka , m/sekund i aorta. Tryckvågen orsakar också att den elastiska artärväggen vidgar sig, och på det sättet sparas en del av energin i tryckvågen och en buffring av blodvolymen skapas i den ökade intraluminala artärvolymen. När artärväggen sedan fjädrar tillbaka drivs blodet vidare i diastole (Windkessel-funktion). De stora artärerna absorberar en del av tryckvågens energi, vilket medför en dämpning i tryckvågens utseende ju längre distalt vågen rör sig. Trots det ökar pulstrycksvågens storlek när den förflyttar sig distalt genom aorta och större artärer, innan den successivt minskar och försvinner i de små artärerna och arteriolerna. Det beror på tryckvågsreflexioner tillbaka mot hjärtat som uppkommer när impedansen ändras i samband med förändring av artärdiameter, bifurkationer samt den perifera resistansen. De reflekterade vågorna summeras med de utgående vågorna och skapar den tryckvåg som man mäter. Hastigheten på tryckvågen beror på artärväggens elasticitet

BILD 1.14. Relationen mellan mängden elastin och mängden kollagen i artärsystemets väggar hos en hund. Y-axeln representerar elastin uttryckt som procent av den totala mängden elastin och kollagen. Notera att elastin dominerar starkt i torakalaorta, medan det är tvärtom utanför torax.

(compliance, C) som framför allt styrs av elastin/ kollagen-innehållet i median: C = ΔV/ΔP V är volym och P är tryck. Elastin är mycket mer elastiskt än kollagen som är ett styvt protein, och relationen däremellan avgör kärlväggens compliance. Artärväggens histologi med avseende på mängden elastin och kollagen förändras i relation till avståndet från hjärtat, och hjärtnära i aorta finns förhållandevis mer elastin än kollagen, medan längre distalt i kärlsystemet dominerar kollagen (bild .). Lägre C ger högre PWV, och hög C nära hjärtat i aorta gör därför att PWV är låg, medan längre perifert har artärerna lägre C och därför högre PWV. PWV har betydelse för när i tiden som den reflekterade vågen summeras med den utgående vågen. I aorta med långsam PWV kommer den reflekterade vågen i huvudsak att ligga i den utgående vågens diastole, vilket ger lågt pulstryck och en diastolisk tryckvåg. Det 25

LIBER_kardiologi_kap01.indd 25

2010-04-14 10.04

Kardiovaskulär medicin

Kardiovaskulär medicin är den första heltäckande

Kardiovaskulär medicin UNDER REDAKTION AV ULF DAHLSTRÖM, LENA JONASSON OCH FREDRIK NYSTRÖM

Best.nr 47-09385-4 Tryck.nr 47-09385-4

Kardiovaskulär omslag.indd 1

10-04-13 12.10.08