Herzyklus: Phasen, Systole und Diastole im EKG

1. Definitionen

• Der Herzzyklus ist die Abfolge mechanischer und elektrischer Ereignisse während einer Kontraktion.
• Bei einer HF von 75/min beträgt die Dauer 0,8 s (Systole ca. 0,33 s, Diastole ca. 0,47 s).
• Bei Tachykardie verkürzt sich vor allem die Diastole (was die Füllung einschränkt).
• Systole = Kontraktion, Diastole = Relaxation.

2. Phasen der Ventrikelsystole

• Phase der isovolumetrischen Kontraktion: AV-Klappen geschlossen (S1), Semilunarklappen noch geschlossen. Druck steigt steil an, Volumen bleibt konstant.
• Phase der raschen Austreibung: LV-Druck übersteigt den Aortendruck (~80 mmHg), Aortenklappe öffnet sich, Blut wird ausgestoßen.
• Phase der langsamen Austreibung: Auswurfgeschwindigkeit sinkt, LV- und Aortendruck gleichen sich fast an.
• Ende: LV-Druck fällt unter den Aortendruck → Schluss der Aortenklappe (Beginn von S2).

3. Phasen der Ventrikulärdiastole

• Phase der isovolumetrischen Relaxation: Semilunarklappen geschlossen (S2), AV-Klappen noch nicht geöffnet. LV-Druck fällt rasch ab.
• Phase der raschen Füllung: Sobald der LV-Druck unter den Vorhofdruck sinkt, öffnen sich die AV-Klappen, Blut strömt aus den Vorhöfen ein.
• Phase der langsamen Füllung (Diastase): LV- und Vorhofdruck gleichen sich an.
• Vorhofsystole (P-Welle im EKG): Liefert zusätzliche 15–25 % des LV-Volumens („Vorhofkick“).

4. Drücke in Herzkammern und Gefäßen

5. Schlagvolumen und Herzzeitvolumen

• EDV (enddiastolisches Volumen) des LV — 120 ml.
• ESV (endsystolisches Volumen) — 50 ml.
• SV (Schlagvolumen) = EDV − ESV = 70 ml.
• EF (Ejektionsfraktion) = SV / EDV × 100 % = 58 % (Norm ≥ 52 % bei Männern, ≥ 54 % bei Frauen).
• HZV (Herzzeitvolumen) = SV × HF = 70 × 75 ≈ 5,25 l/min in Ruhe.
• Herzindex = HZV / Körperoberfläche; Norm 2,5–4,0 l/min/m².

6. Herztöne

• S1 — Schluss der Mitral- und Trikuspidalklappe, Beginn der Systole; am besten an der Herzspitze zu hören.
• S2 — Schluss der Aorten- und Pulmonalklappe, Beginn der Diastole; am besten im 2. ICR zu hören. Physiologische Spaltung bei Inspiration (Aortenklappe schließt vor der Pulmonalklappe).
• S3 — in der frühen Diastole (rasche Füllung); physiologisch bei Jugendlichen bis 40 Jahre, bei Erwachsenen pathologisch (Herzinsuffizienz, Volumenüberlastung).
• S4 — präsysstolisch (Vorhofsystole gegen steifen LV); pathologisch (Linksherzhypertrophie, Aortenstenose, Myokardinfarkt).
• Zusätzliche Töne: Mitralöffnungston (OS) bei Mitralstenose; systolischer Klick beim Mitralklappenprolaps (MVP).

7. Korrelation mit dem EKG

• P-Welle → Vorhofsystole (am Ende der Ventrikulärdiastole).
• PR-Intervall → AV-Knoten-Verzögerung.
• QRS-Komplex → Beginn der Ventrikelsystole; unmittelbar nach QRS — S1.
• ST-Strecke → Phase der langsamen Austreibung + Plateau des Aktionspotenzials.
• T-Welle → Ventrikuläre Repolarisation, Ende der Systole; unmittelbar nach T — S2.
• QT-Intervall → Dauer der Ventrikelsystole (elektrisch).

8. Regulation des Herzzyklus

• Frank-Starling-Mechanismus: ↑ EDV → ↑ Kontraktionskraft (bis zu einer gewissen Grenze).
• „Alles-oder-Nichts“-Gesetz für das Myokard (im Gegensatz zur Skelettmuskulatur).
• Vorlast (Preload) — enddiastolischer Druck im LV (LVEDP); Dehnung der Muskelfasern vor der Kontraktion.
• Nachlast (Afterload) — der Widerstand, gegen den der Ventrikel kontrahiert (Aortendruck, SVR).
• Kontraktilität — eine unabhängige Eigenschaft des Myokards, reguliert durch das sympathische Nervensystem (β1 → ↑) und inotrope Medikamente.
• Herzfrequenz (HF) — wird durch das vegetative Nervensystem reguliert: Sympathikus ↑, Parasympathikus (N. vagus) ↓.

9. Klinische Korrelate

• Mitrastenose — Verlängerung der Vorhofdiastole, ↑ Druck im LA → Vorhofflimmern, Lungenstauung.
• Aortenklappenstenose — ↑ Nachlast, LV-Hypertrophie, S4, späten Systolikum.
• Mitralinsuffizienz — Pansystolikum, Regurgitation in den LA, Volumenbelastung, S3.
• Herzinsuffizienz mit erhaltener Ejektionsfraktion (HFpEF) — diastolische Dysfunktion, Füllungsstörung.
• Herzinsuffizienz mit reduzierter Ejektionsfraktion (HFrEF) — systolische Dysfunktion.
• Perikardtamponade — Einschränkung der diastolischen Füllung aller Kammern.

10. Wiggers-Diagramm

• Grafische Darstellung des Herzzyklus: Drücke in LV, Aorta und LA + LV-Volumen + EKG + Herztöne auf einer gemeinsamen Zeitachse.
• Ermöglicht die anschauliche Visualisierung von: Klappenöffnungs- und -schließungszeitpunkten, aktiven Phasen, Korrelation mechanischer und elektrischer Ereignisse.
• Lehrbuchklassiker; nützlich zum Verständnis pathologischer Zustände (AS, MR, MS, AR).

11. Myokardiale Durchblutung im Zyklus

• Der LV erhält Blut fast ausschließlich in der Diastole (die systolische Gefäßkompression behindert den Blutfluss).
• Bei Tachykardie (↓ Diastole) — Risiko einer LV-Ischämie.
• RV — systolisch-diastolischer Blutfluss (niedrigerer Druck).
• Koronarreserve — Fähigkeit zur Steigerung des Blutflusses um das 4- bis 5-fache unter Belastung.

12. FAQ

Warum ist bei Tachykardie vor allem die Diastole beeinträchtigt?
Die Systole bleibt relativ konstant (~0,3 s), während sich die Diastole proportional zur Herzfrequenz verkürzt. Bei einer HF > 150/min ist praktisch keine Diastole mehr vorhanden, Füllung und Koronarperfusion leiden → Ischämie, ↓ HZV.

Was ist der „Vorhofkick“ und wann ist er wichtig?
Die Vorhofsystole trägt 15–25 % zum enddiastolischen Ventrikelvolumen (EDV) bei. Bei steifem Myokard (LVH, AS, ältere Menschen) steigt dieser Anteil auf bis zu 40 %. Der Verlust (bei Vorhofflimmern) → Abfall des HZV, insbesondere bei AS und HFpEF.

Warum spaltet sich S2 bei der Inspiration?
Inspiration ↑ venöser Rückstrom zum RV → verlängert dessen Systole → Pulmonalklappenschluss erfolgt nach dem Aortenklappenschluss. Normalerweise beträgt die Spaltung 20–40 ms. Paradoxe Spaltung (in der Exspiration) — bei SSSB.

Was bedeutet „Galopprhythmus“?
Ein Drei- oder Viertonrhythmus (S1 + S2 + S3/S4 ± beide). S3-Galopp („protodiastolisch“) — bei Herzinsuffizienz mit systolischer Dysfunktion. S4-Galopp („präsistolisch“) — bei LVH, AS, Hypertonie, Ischämie. Summationsgalopp — bei Tachykardie und dem Vorliegen von sowohl S3 als auch S4.

Wie verändert sich der Herzzyklus bei Vorhofflimmern?
Unregelmäßiger Rhythmus → unterschiedliche Zyklusdauern; Fehlen einer effektiven Vorhofsystole → Pulsdefizit (Differenz zwischen Herzfrequenz an der A. radialis und bei der Auskultation); ↑ Risiko thromboembolischer Ereignisse aus dem LA.

Siehe auch: Normales EKG · Herzauskultation · Herzinsuffizienz · Klvitienfehler · Kardiologie-Katalog