H. Reindell

Studies on the regulation of myocardial blood flow in man

SummaryIn a comparative study 11 athletes and 11 untrained students were investigated at rest, of these 6 trained and 5 untrained individuals during exercise as well. Myocardial blood flow was measured by the argon method. Myocardial oxygen consumption, myocardial substrate uptake of glucose, lactate, and free fatty acids and cardiac output were determined by the directFick principle. Exercise was standardized according to 65% of an individuals maximal oxygen uptake (ΔVO2 max). Coronary flow reserve was determined by dipyridamole injections. All measurements were made during hemodynamic and respiratory steady-state conditions with the subject in a supine position.At rest, myocardial blood flow and myocardial oxygen consumption were significantly lower in trained subjects compared to the untrained ones. These differences were more pronounced during heavy exercise. They cannot be explained completely by hemodynamic parameters.-During exercise, myocardial substrate uptake shifted to a predominant lactate uptake of almost 90% of total substrate uptake. Total substrate uptake as well as lactate uptake correlated significantly with myocardial oxygen consumption.-Coronary flow reserve was lower in the trained group.It is concluded that the heart muscle of a trained individual requires less energy at a given work load than in the untrained state.ZusammenfassungIn einer vergleichenden Studie wurden 11 Sportstudenten und 11 untrainierte Studenten in Ruhe koronarphysiologisch untersucht. Bei 6 trainierten und 5 untrainierten Probanden konnten zusätzlich Untersuchungen unter schwerer Körperarbeit durchgeführt werden. Die Myokarddurchblutung wurde mit der Argon-Methode gemessen. Myokardialer Sauerstoffverbrauch, myokardialer Substratumsatz von Glukose, Laktat und freien Fettsäuren sowie das Herzzeitvolumen wurden nach dem direktenFickschen Prinzip ermittelt. Die Ergometerbelastung wurde anhand der Differenz aus maximaler Sauerstoffaufnahme und der Sauerstoffaufnahme in Ruhe standardisiert (65% ΔVO2 max). Die Koronarreserve wurde durch Injektion von Dipyridamol bestimmt. Alle Messungen wurden im hämodynamischen und respiratorischen Steady-state vorgenommen.In Ruhe waren Myokarddurchblutung und myokardialer Sauerstoffverbrauch bei den Trainierten signifikant niedriger als bei den Untrainierten. Dieser Unterschied verstärkte sich noch unter schwerer Körperarbeit. Er ist nicht vollständig durch eine unterschiedliche Hämodynamik zu erklären.—Während schwerer Körperarbeit betrug der Laktatumsatz 90% des gesamten Substratumsatzes. Der Umsatz der drei Substrate sowie der Laktatumsatz allein korrelierten signifikant mit dem myokardialen Sauerstoffverbrauch.—Die Koronarreserve war bei den Trainierten niedriger als bei den Untrainierten.Es wird gefolgert, daß bei gleicher relativer Leistung der Energiebedarf des Herzens bei Trainierten geringer ist als bei Untrainierten.

Die Beziehungen zwischen Herzgröße und Leistungsfähigkeit bei männlichen und weiblichen Sportlern im Vergleich zu männlichen und weiblichen Normalpersonen

In einem Untersuchungsmaterial von 200 mannlichen und 37 weiblichen zum grosten Teil Hochleistungssportlern sind die Beziehungen zwischen dem Herzvolumen und dem Korpergewicht gegenuber Normalpersonen aufgelockert. Enge Beziehungen bestehen zwischen der Herzgrose und der Leistungsbreite. Die engsten Beziehungen bestehen zwischen dem Herzvolumen und dem maximal im “steady state” erreichbaren Sauerstoffpuls, sie konnen in dem Quotienten Herzvolumen/maximaler O2-Puls im „steady state” ausgedruckt werden. Der Quotient wird als Herzvolumenaquivalent oder Herzleistungsquotient bezeichnet und zeigt bei mannlichen Sportlern einen Mittelwert von 46,6 bei einer mittleren quadratischen Abweichung von δ=4,9, bei weiblichen Sportlern von 59,8 bei einer mittleren quadratischen Abweichung von 8,1. Die Ergebnisse von mannlichen und weiblichen Sportlern sind solchen von mannlichen und weiblichen Normalpersonen gegenubergestellt. Bei Normalpersonen sind die Beziehungen zwischen Herzvolumen und dem maximalen Sauerstoffpuls nicht so eng wie bei Sportlern. Die engen Beziehungen zwischen Herzvolumen und maximal im „steady state” erreichbarem Sauerstoffpuls werden als Grundlage einer Funktionsprufung des Herzens angegeben. Nach Ausschaltung pulmonaler Storungen sowie Storungen der Hamoglobinkonzentration haben Abweichungen der Beziehungen ihre Ursache in Herzerkrankungen bzw. anderweitigen funktionellen Storungen der Herzdynamik. Die engen Beziehungen zwischen Herzgrose und Herzleistung sind eine weitere Stutze dafur, das die Herzvergroserung bei Sportlern als physiologische Anpassungserscheinung zu werten ist.ZusammenfassungIn einem Untersuchungsmaterial von 200 männlichen und 37 weiblichen zum größten Teil Hochleistungssportlern sind die Beziehungen zwischen dem Herzvolumen und dem Körpergewicht gegenüber Normalpersonen aufgelockert. Enge Beziehungen bestehen zwischen der Herzgröße und der Leistungsbreite. Die engsten Beziehungen bestehen zwischen dem Herzvolumen und dem maximal im “steady state” erreichbaren Sauerstoffpuls, sie können in dem Quotienten Herzvolumen/maximaler O2-Puls im „steady state” ausgedrückt werden. Der Quotient wird als Herzvolumenäquivalent oder Herzleistungsquotient bezeichnet und zeigt bei männlichen Sportlern einen Mittelwert von 46,6 bei einer mittleren quadratischen Abweichung von δ=4,9, bei weiblichen Sportlern von 59,8 bei einer mittleren quadratischen Abweichung von 8,1. Die Ergebnisse von männlichen und weiblichen Sportlern sind solchen von männlichen und weiblichen Normalpersonen gegenübergestellt. Bei Normalpersonen sind die Beziehungen zwischen Herzvolumen und dem maximalen Sauerstoffpuls nicht so eng wie bei Sportlern.Die engen Beziehungen zwischen Herzvolumen und maximal im „steady state” erreichbarem Sauerstoffpuls werden als Grundlage einer Funktionsprüfung des Herzens angegeben. Nach Ausschaltung pulmonaler Störungen sowie Störungen der Hämoglobinkonzentration haben Abweichungen der Beziehungen ihre Ursache in Herzerkrankungen bzw. anderweitigen funktionellen Störungen der Herzdynamik. Die engen Beziehungen zwischen Herzgröße und Herzleistung sind eine weitere Stütze dafür, daß die Herzvergrößerung bei Sportlern als physiologische Anpassungserscheinung zu werten ist.

Das Herzvolumen und die körperliche Leistungsfähigkeit bei 20–60jährigen gesunden Männern

Die 2. Mi t te i lung behande l t die be i 20-60j~hr igen gesunden M~nnern gewonnenen Ergebnisse fiber die Bez iehungen zwisehen H e r z v o l u m e n und KSrper grSBe, KSrpe rgewieh t u n d K6rperoberf lKche, sowie zwischen Herzvo lumen und Sauers tof faufnahme, Puls f requenz und Sauers toffpuls in Ruhe und w~hrend k6rper l i cher Be las tung [zur P rob lems te l lung vergle iche E in le i tung zur Mitte i lung I (35)].

[On the metabolism of the heart in high-performance athletes. The behavior of the arteriocoronary venous differences of amino acids and ammonia at rest, during and after bodily work].

ZusammenfassungDie arterio-coronarvenösen Differenzen für die Gesamtaminosäuren, Glutamat, Glutamin und Ammoniak in Ruhe, während und nach körperlicher Arbeit wurden bei Hochleistungssportlern bestimmt und mit Normalpersonen verglichen:1.In Ruhe, während und nach körperlicher Arbeit liegt die Gesamtaminosäurekonzentration im coronarvenösen Blut signifikant höher als im arteriellen. Die möglichen Ursachen für diesen überraschenden Befund werden diskutiert.2.Vom Herzen wird fortwährend Glutaminsäure aus dem arteriellen Blut extrahiert und Glutamin in das Coronarsinusblut abgegeben. Die Glutaminabgabe des Herzens ist bei Sportlern geringer. Da für die Glutaminbildung Energie erforderlich ist, bedeutet dies eine Einsparung an Energie.3.Bei Normalpersonen wird eine größere Ammoniakabgabe durch den Herzmuskel beobachtet, was bei den Sportlern als Ausdruck geringerer Des- und Transaminierungsvorgänge gewertet werden kann.4.Es besteht kein Hinweis, daß den Aminosäuren eine Bedeutung für die Energieversorgung des Herzens zukommt.SummaryThe arterio-coronarvenous differences of total amino acids, glutamate, glutamine, and ammonia were tested with athletes and the results were compared to those of normal persons.1. During rest, physical work and recovery the total concentration of amino acids in the coronarvenous blood is significantly higher than in the arterial blood. The reasons of these unexpected data will be discussed.2. The heart extracts continuously glutamate from the arterial blood and delivers glutamine to the coronarsinous blood. The glutamine delivery is less with athletes. So the athlete is saving energy in the way as it is required for the glutamine formation.3. A higher delivery by the cardiac muscle is observed with normal persons which can be considered as a smaller dis- and transamining process with athletes.4. There is no indication that the amino acids are important for energy supplying reactions of the human heart.

Die vektorkardiographischen Befunde bei der krankhaften Belastung des rechten Herzens

v;~Rv, L. und F. FARKAS, Z. Kreislaufforschg. 48, 468 (1954). 47. WELSCtt, A., Verh. dtsch. Ges. Kreislaufforschg. 18, 207 (Darmstadt 1952). 48. WnLsc~, A. und H. WIELA~D, Z. Kreislaufforschg. 42, 262 (1953). 49. WILSOn, F.N., A. G. MACLEOD and P. S. BARKER, Trans. Assoc. amer. Physicians 46, 29 (1931). 50. WILSON, F. N., A. G. MACLEOD and P. S. BARKER, Prec. See. exper. Biol. a. Med. -07, 591 (1929/30). 51. WInSON, F . N . , A. G. MACLEOD, PS. BARKER and F. D. JOI~NSTON, Amer. Heart J. 10, 46 (1935). Anschrift der Verfasser: Profi Dr. H. SCHAEFER Heidelberg, Akadcmies~r. 3 und Dr. W. GXRTNER Ludwigshafen, St~dt. Krankenanstalten.

[The preoperative and postoperative roentgen picture of congenital heart defects, their importance for diagnosis, prognosis and pathophysiology. II. Auricular septal defect].

I. Teil L Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 II . Praeoperative Untersuchungsbefunde . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 A. Pathophysiologisehe Vorbemer~unge~ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 JB. R6ntgenologische JBe/unde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 1. Tabel lar ische Zusammens te l lung des Beobach tungsgu tes . . . . . . . . 75 2. Die Lage des Herzens im Thorax . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 3. Die GrSBe des Herzens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 4. Die F o r m des Herzens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 5. Die he rznahen grol~en Gef~l]e und die Lungengefs . . . . . . . . . . 90 6. K ym ograph i sohe Befunde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 C. Herzkatheterismus, intrakardiole Drucl~werte und Shuntgr6fle . . . . . . . . 94 1). Elektrokardiogramm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 E. Phono]cardiogramm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 iF. Farbstoffverdi2nnungsmethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 G. Spiroergometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 H. Vorho]septumde/e~ wad zusiitzliche Herzerk, ran]cunqe~ . . . . . . . . . . . 110 J. Diaffnose u~wl Differentialdiagnose des Vorho]septumde/ektes . . . . . . . . 115 K. Herzdynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

[The pre- and postoperative x-ray picture of congenital heart defects, its diagnostic, pathophysiological and prognostic significance. Part 1. Valvular pulmonary stenosis without septal defect].

(Eingegangen am 14. MSrz 1960) Inhaltsverzeichnls Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 A. Praeoperative Befunde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 1. Herzgr6fle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 2. Herzform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 a) Normalgroi3es oder kleines Herz ohne nachweisbare Umformung (Typ I) 178 b) t~echtsbctonte Umformung ohne VergrSl~erung des Gesamtherzvolumens (Typ II) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 c) I~echtsbetonte Umformung des Hcrzens mit VergrSflerung des Gesamtherzvolumens (Typ II I ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 3. Die Lunge,ugefS]Je . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 a) Der Pulmonalisstamm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 b) Die zentralen und peripheren LungengefMte . . . . . . . . . . . . . 181 4..Kymographische Befunde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 5. Elektrokardiographische Befunde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 6. Intralcardiale Druckwerte und arterioven6se 02-Differenz . . . . . . . . . 187 7. Diskussion der prdoperativen rOntgenologischen Befunde unter Beri~cksichtigung der iibrigen ]clinischen Befunde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 B. Postoperative Befunde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 1. Postoperative Untersuehungsbefunde . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 2. Deutung der postoperativen JBefunde . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 a) Klinische Befunde, Ekg, Herzform und Ldstungsprii fung . . . . . . . . 210 b) l~6ntgenologische Befunde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 a. Postoperative Ver/~nderungen der Gr6fle und Form des Herzens . . . 213 ft. Postoperative Veri~nderungen des Pulmonalbogens und dcr iibrigen Lungengefal]e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 C. Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218

Myocardial oxygen consumption and substrate uptake in man during physiological and pathological volume load

It is shown in trained and untrained healthy individuals that the energy requirement of the physiologically hypertrophied heart is lower at rest and even more pronounced during submaximal heavy exercise compared to the non-hypertrophied state. This difference exceeds the changes which could have been anticipated by deviations in hemodynamics and total heart weight. In patients with mild or moderate aortic insufficiency the energy expenditure of the pathologically hypertrophied heart per unit tissue mass is comparable to the non-hypertrophied state at rest or during exercise. It is increased in severe aortic regurgitation or additional myocarditis. The transition from compensation to failure may be associated with a steep decrease of the metabolic and flow reserve of the whole heart.

Myocardial oxygen consumption and substrate uptake in man during physiological and pathological volume load@@@Myokardialer Sauerstoffverbrauch und Substrataufnahme beim Menschen während physiologischer und pathologischer Volumenbelastung

SummaryIt is shown in trained and untrained healthy individuals that the energy requirement of the physiologically hypertrophied heart is lower at rest and even more pronounced during submaximal heavy exercise compared to the non-hypertrophied state. This difference exceeds the changes which could have been anticipated by deviations in hemodynamics and total heart weight. In patients with mild or moderate aortic insufficiency the energy expenditure of the pathologically hypertrophied heart per unit tissue mass is comparable to the non-hypertrophied state at rest or during exercise. It is increased in severe aortic regurgitation or additional myocarditis. The transition from compensation to failure may be associated with a steep decrease of the metabolic and flow reserve of the whole heart.ZusammenfassungEs konnte bei trainierten und untrainierten Probanden gezeigt werden, daß der Energiebedarf des physiologisch hypertrophierten Herzens unter Ruhebedingungen und noch stärker während schwerer submaximaler Körperarbeit im Vergleich zum nicht hypertrophierten Zustand niedriger ist. Dieser Unterschied geht über die Veränderungen hinaus, die aufgrund der unterschiedlichen hämodynamischen Parameter und des Herzgewichtes abzuschätzen waren. Bei Patienten mit gering- oder mittelgradiger Aorteninsiffizienz ist der Energieverbrauch des pathologisch hypertrophierten Herzens pro Gewichtseinheit Herzmuskel unter Ruhebedingungen und während submaximaler, jedoch wesentlich geringerer Belastung vergleichbar mit dem nicht hypertrophierten gesunden Herzen. Er ist vermehrt bei großen Regurgitationsvolumina oder begleitender Myokarditis. Der Übergang vom Kompensationszustand zum Herzversagen kann mit einer starken Einschränkung der metabolischen Reserve und der Koronarreserve des Gesamtherzens verbunden sein.

Die spiroergometrische Leistungsprüfung mit Hilfe absoluter Leistungsgrößen und mit Hilfe des Herzvolumenleistungsquotienten

ZusammenfassungEs werden die diagnostischen Möglichkeiten einer quantitativen Funktionsanalyse des Kreislaufes einerseits bei Verwendung ausschließlich spiroergometrischer Leistungsgrößen (maximale Sauerstoffaufnahme bzw. Sauerstoffpuls) und andererseits mit Hilfe einer korrelativen Betrachtungsweise (maximale Sauerstoffaufnahme bzw. maximaler Sauerstoffpuls in Abhängigkeit von der Größe des röntgenologisch ermittelten Herzvolumens) untersucht. Beide Methoden werden einer vergleichenden Analyse unterzogen mit der Fragestellung, welches der beiden Verfahren für die Belange der klinischen Diagnostik sichere Aussagen zuläßt.Ausgehend von den Ergebnissen umfangreicher spiroergometrischer Reihenuntersuchungen bei gesunden untrainierten männlichen Personen unterschiedlichen Alters und bei Sportlern konnten wir zeigen, daß die Ursache für die innerhalb einer beliebigen Altersgruppe von Gesunden gefundenen erheblichen Streubreiten der spiroergometrischen Absolutwerte durch die Korrelation zum Herzvolumen aufgedeckt wird. Diese Tatsache führt zu dem Ergebnis, daß auf Grund der engen Beziehungen des Herzvolumens zum maximalen Sauerstoffpuls (diese Korrelation erwies sich als die geeignetste) und in Anbetracht der Möglichkeit einer Differenzierung des Leistungsgrades mit Hilfe des aus beiden Größen gebildeten Herzvolumenleistungsquotienten die korrelative Methode für die Beurteilung der Leistungsfähigkeit sicherere Anhaltspunkte liefert, als dies bei alleiniger Verwendung absoluter Leistungsmaße ohne Berücksichtigung des Herzvolumens möglich ist. Dies gilt sowohl für die Beurteilung der Leistungsbreite von Gesunden als auch für die quantitative Erfassung des Schweregrades einer Leistungsminderung in pathologischen Fällen.An Hand typischer Befunde bei Patienten werden durch Gegenüberstellung derabsoluten und der auf das Herzvolumen bezogenenrelativen Leistung die Vorteile der korrelativen Methode im Hinblick auf den Wert der diagnostischen Aussage demonstriert.