Die Herzarbeit ist ein Maß für die Schwere einer Herzinsuffizienz. Der Begriff der Herzarbeit darf nicht mit der Herzkraft und mit der Herzleistung verwechselt werden.Ernest Henry Starling: Das Gesetz der Herzarbeit. Verlag Ernst Bircher, Berlin / Bern 1920.„Die Pumparbeit des Ventrikels ist das Produkt aus Druck und Volumen.“ Quelle: Wolfgang Gebhardt: Zur Dynamik des gesunden und kranken menschlichen Herzens. Forum cardiologicum, Nummer 10, Boehringer Mannheim, Mannheim März 1967, S. 22. – Die Herzarbeit ist das Produkt aus Schlagvolumen und Blutdruck.Hermann Rein: Physiologie des Menschen. Verlag von Julius Springer, 3. Auflage, Berlin 1940, Kapitel „Klarstellung des Begriffes ‚Herzarbeit‘“, S. 44 f.
In der modernen Kardiologie werden diese drei Begriffe Herzkraft, Herzarbeit und Herzleistung kaum noch verwendet. Es wird also nicht mehr kommuniziert, ob die aktuellen Therapieoptionen diese drei Größen vergrößern oder verkleinern sollen.
Größenordnungsmäßig betragen beim Erwachsenen in Ruhe die Herzkraft 1 N die Herzarbeit 1 J die Herzleistung 1 W
Definition Die Herzarbeit ist die mechanische Arbeit der beiden Herzkammern während der Systole. Die Herzarbeit ist die Summe aus Druck-Volumen-Arbeit und Beschleunigungsarbeit.Maxim Zetkin, Herbert Schaldach: Lexikon der Medizin, 16. Auflage, Ullstein Medical, Wiesbaden 1999, ISBN 978-3-86126-126-1, S. 841.Günter Thiele, Heinz Walter (Hrsg.): Reallexikon der Medizin und ihrer Grenzgebiete. Verlag Urban & Schwarzenberg, Loseblattsammlung, München / Berlin / Wien 1969, 3. Ordner (F–Hyperlysinämie), ISBN 3-541-84000-5, S. H 162.
Man spricht auch von der Schlagarbeit,Ruthard Jacob, Gerolf Kissling: Dynamik des intakten Herzens. In: Physiologie und Pathophysiologie der Myokardfunktion. In: Gerhard Brüschke (Hrsg.): Handbuch der inneren Erkrankungen. Band 1/1: Herz-, Kreislauf- und Gefäßerkrankungen, Gustav Fischer Verlag, Stuttgart / New York 1985, ISBN 3-437-10806-9, Kapitel Herzarbeit und Leistung, S. 175–178, Zitat S. 175: „Die während der Einzelkontraktion eines Ventrikels abgegebene mechanische Energie wird als Schlagarbeit bezeichnet.“ von der äußeren HerzarbeitMyron G. Sulyma: Wörterbuch der Kardiologie. Band II (E–K), Medikon Verlag, München 1983, ISBN 3-923866-05-4, S. 306 f. und von der aufgebrachten mechanischen Herzarbeit,Herbert Schwiegk, Gerhard Riecker: Pathophysiologie der Herzinsuffizienz. In: Gustav von Bergmann, Walter Frey, Herbert Schwiegk (Hrsg.): Handbuch der inneren Medizin, Springer-Verlag, Berlin / Göttingen / Heidelberg 1960, 4. Auflage, 9. Band, 1. Teil, ISBN 3-540-02542-1, S. 6. um sie von den biochemischen Vorgängen in den Herzmuskelzellen abzugrenzen.
Leistung = Kraft × Weg / Zeit.Richard Rost: Herz und Sport: Eine Standortbestimmung der modernen Sportkardiologie. Perimed Verlag, Erlangen 1984, ISBN 3-88429-181-5, S. 14. Und Kraft × Weg = Arbeit. Also gilt Leistung = Arbeit pro Zeitspanne.
Hinweise Die physikalischen Zusammenhänge wurden oft falsch dargestellt.
Ein älteres Lehrbuch der inneren Medizin verwechselte noch in der 22. Auflage die Herzarbeit mit der Herzleistung, wenn man liest: „Die Herzarbeit ist das Produkt aus Schlagvolumen, Blutdruck und Frequenz der Kontraktionen. Sie beträgt normal täglich etwa 15.000 mkg.“Alexander von Domarus, Hans Freiherr von Kress: Grundriss der inneren Medizin. 22. Auflage. Springer-Verlag, Berlin / Göttingen / Heidelberg 1957, S. 135. – Mit mkg („Meterkilogramm“) war Kilopondmeter gemeint, was 9,81 Joule entspricht. Also sind 15.000 kpm etwa 150.000 J oder 150 kJ. Die Arbeit oder Energie wird nicht pro Zeitspanne angegeben. Wenn man 150.000 J durch 24×60×60 s dividiert, erhält man im Tagesdurchschnitt eine mittlere Leistung von 1,736 W. Vielleicht ist das die mittlere normale Tagesleistung, welche irrtümlich auch auf die Ruhezeiten während der Nachtstunden hochgerechnet wurde.
Ähnlich definierte ein kardiologisches Wörterbuch die Herzarbeit irrtümlich „als Produkt aus dem mittleren systolischen Druck und dem Herzminutenvolumen.“Myron G. Sulyma: Wörterbuch der Kardiologie. Band II (E–K), Medikon Verlag, München 1983, ISBN 3-923866-05-4, S. 306. Das Herzminutenvolumen ist das Herzzeitvolumen; es darf nicht mit dem Schlagvolumen verwechselt werden. Die Dimension vom Schlagvolumen ist der Milliliter; die Dimension vom Herzzeitvolumen ist Liter/Minute. Das Produkt aus Blutdruck und Herzzeitvolumen ist aber die Herzleistung.
Aus physikalischer Sicht sind Arbeit und Energie identisch. Beide sind zeitunabhängig. Insofern ist die Erklärung in einem internistischen Lehrbuch „Die über einen Zeitraum von einer Minute geleistete Arbeit entspricht demnach dem Produkt aus Schlagarbeit und Herzfrequenz.“Ruthard Jacob, Gerolf Kissling: Dynamik des intakten Herzens. In: Physiologie und Pathophysiologie der Myokardfunktion. In: Gerhard Brüschke (Hrsg.): Handbuch der inneren Erkrankungen. Band 1/1: Herz-, Kreislauf- und Gefäßerkrankungen, Gustav Fischer Verlag, Stuttgart / New York 1985, ISBN 3-437-10806-9, Kapitel Herzarbeit und Leistung, S. 175–178, Zitat S. 175. falsch. Auch hier wurde schon in der Definition die Herzarbeit mit der Herzleistung verwechselt. Das Produkt aus Schlagarbeit und Herzfrequenz ist die Herzleistung. Denn Leistung ist Arbeit pro Zeit. Statt durch die Zeit zu dividieren, kann man auch mit dem Kehrwert der Zeit multiplizieren. Der Kehrwert der Zeit ist die Frequenz.
Geschichte Herzarbeit Ein kurioses historisches Zitat über die „Herzkraft bei Thieren“ stammt aus dem Handwörterbuch der Physiologie. Hier wurde 1853 mit umfangreicher Erklärung eine „Herzarbeit von 4205675 gleicher Gewichtstheile“ angegeben.Christian Friedrich Hermann Nasse: Thierische Wärme. In: Rudolph Wagner: Handwörterbuch der Physiologie. 4. Band, Verlag von Friedrich Vieweg und Sohn, Braunschweig 1853, S. 49. Zitat: "Kraft des Herzens bei den verschiedenen Thieren und einzelnen Individuen", S. 43 und 45. Zitat: "Wäre der Druck des Blutes in den Arterien ein Maß für die Herzkraft." S. 46.
Früher wurde die Herzarbeit in Kilopondmeter gemessen. In Ruhe beträgt danach die Herzarbeit während der Systole circa 0,11 mkp, davon 0,095 mkp linksGünter Thiele, Heinz Walter (Hrsg.): Reallexikon der Medizin und ihrer Grenzgebiete. Verlag Urban & Schwarzenberg, Loseblattsammlung, München / Berlin / Wien 1969, 3. Ordner (F–Hyperlysinämie), ISBN 3-541-84000-5, S. H 162. und 0,015 mkp rechts. Es gilt 1 kp·m = 9,80665 kg·m²/s² = 9,80665 N·m = 9,80665 J. Also gilt 0,11 mkp = 1,0787 J als Summe von 0,095 mkp = 0,9316 J für die linke Herzhälfte und von 0,015 mkp = 0,1471 J für die rechte Herzhälfte, jeweils ohne Berücksichtigung der Beschleunigungsarbeit.
Myron G. Sulyma verwechselte in seinem Wörterbuch der Kardiologie die Herzarbeit mit der Herzleistung. Er gab irrtümlich die Arbeit des linken Ventrikels mit 4,5 mkg/min/m² und die des rechten Ventrikels mit 1,0 mkg/min/m² an. („Meterkilogramm“ (mkg) ist eine 1901 abgeschaffte Bezeichnung für Kilopondmeter.) Denn „zur Standardisierung kann das Herzminutenvolumen auf das Körpergewicht [Gemeint ist: auf die Körperoberfläche] bezogen“ werden.Myron G. Sulyma: Wörterbuch der Kardiologie. Band II (E–K), Medikon Verlag, München 1983, ISBN 3-923866-05-4, S. 306 f. Der Autor verwechselte Arbeit mit Leistung, Körpergewicht mit Körperoberfläche und Kilopond mit Kilogramm.
Eine alte Studie berechnete 1887 die Herzarbeit A nach der Formel A = (mx - x²) × H × P / m², wobei H die Herzkraft und P das Pulsvolumen seien.Heinrich Dreser: Ueber Herzarbeit und Herzgifte. In: Archiv für experimentelle Pathologie und Pharmakologie. Band 24, Leipzig 1888, S. 221–240. DOI:10.1007/BF01918403.
Ein altes Lehrbuch aus dem Zweiten Weltkrieg berechnete die Druck-Volumen-Arbeit („Volumarbeit – sie wird gemessen als das Produkt aus verschobenem Blutvolumen und entwickeltem Druck“) mit 0,14 mkg, also (wie oben) eine Druck-Volumen-Arbeit des linken Ventrikels von 1,38 J. Die Beschleunigungsarbeit, „welche aufgewendet werden muß, um die Blutmenge in Bewegung zu setzen,“ wird mit 0,00057 mkg, also umgerechnet mit 0,00559 J angegeben. „Die gesamte Arbeit des linken Ventrikels in einer durchschnittlichen Systole wäre also“ 0,14 mkg + 0,00057 mkg = 0,14057 mkg oder 1,38 J (= 1,37293 J + 0,00559 J). „Bei einer Normalzahl von 70 Systolen pro Minute wären das pro Tag etwa 20.000 mkg [oder 196 kJ]. Dieser Wert entspricht etwa dem vierzigsten Teil des Gesamtenergieumsatzes des Körpers pro Tag bei mäßiger körperlicher Leistung.“Friedrich Hermann Rein: Einführung in die Physiologie des Menschen. Kapitel Klarstellung des Begriffes "Herzarbeit", 3. Auflage, Verlag von Julius Springer, Berlin 1940, S. 44 f. Danach wäre der tägliche Energieverbrauch etwa 8000 kJ oder 8 MJ.
Schon sehr viel früher hat Carl Ludwig die Herzarbeit mit 0,406 kg·m (etwa 4 J) angegeben. Er schrieb 1861 wörtlich: „Hieraus berechnen sich 0,406 Kilogrammeter als ungefährer Schätzungswerth für die disponible Arbeitskraft der Blutmenge, welche während der Dauer eines ganzen Herzschlages (systole und diastole) durch den Aortabogen geht.“Carl Ludwig: Lehrbuch der Physiologie des Menschen. 2. Auflage, 2. Band, C. F. Wintersche Verlagshandlung, Leipzig / Heidelberg 1861, S. 202.
„Robert Mayer hat in seinen Untersuchungen über Die Mechanik der Wärme (2. Auflage, Stuttgart 1874) die Arbeitsleistung des Herzens auf 0,6 Kilogrammeter für jede Systole berechnet. Diese Rechnung erfordert folgende Voraussetzungen. Man muss das Gewicht des aus dem Herzen in jeder Systole herausbeförderten Blutes sowie die Höhe kennen, bis zu welcher es gehoben wird. Für den linken Ventrikel kann man das Blutgewicht im Mittel auf 175 Gramm annehmen. Die Höhe, bis zu welcher diese Blutmasse gehoben wird, ist gleich dem Aortendruck. Diese in Blut gemessen beträgt etwa 3 Meter. Die Arbeit des linken Ventrikels ist somit gleich 0,175 Kilogramm × 3 Meter = 0,525 Kilogrammmeter. Für den rechten Ventrikel ergiebt sich entsprechend dem geringeren Drucke in der Arteria pulmonalis nur ein Drittel der Arbeitsleistung des linken ~ 0,175 Kilogrammmeter.“Real-Encyclopädie der gesammten Heilkunde, dritte, gänzlich umgearbeitete Auflage (1894 – 1901), Band 10 (1896) Hasenscharte – Hundseck, (Digitalisat), Kapitel: Die Arbeitsleistung des Herzens. S. 401.Robert Mayer: Die Mechanik und Wärme in Gesammelten Schriften von Robert Mayer, 1. Auflage, Stuttgart 1867, Cotta Verlag, 2. Auflage 1874, 3., erweiterte Auflage 1893. (online auf archive.org). – Die Summe von 0,6 Kilogrammmeter entspricht etwa 6 J. Da das Schlagvolumen nicht 175 ml beträgt, sondern nur etwa ein Drittel davon, muss auf 2 J korrigiert werden. Da der systolische Blutdruck nicht 3 Meter Wassersäule beträgt, sondern nur etwa die Hälfte davon, muss weiter auf den wahren Wert von etwa 1 J korrigiert werden.
Therapie Früher bestand „eine wesentliche Aufgabe der Kreislauftherapie neben der direkten Beeinflussung des Herzens in der Schaffung günstigerer Strömungsbedingungen im peripheren Kreislauf, welche die Herzarbeit herabsetzen oder rationell gestalten. Man macht einen großen Aderlaß von 400 bis 500 ccm.“Max Bürger: Einführung in die Innere Medizin. Verlag Walter de Gruyter, Berlin 1952, S. 58.
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