Frequenzinotropie und Frank-Starling-Mechanismus am Hundeherzen in situ unter natürlichem und künstlichem Herzantrieb

Summary

The effect of changes in heart rate between 40 and 130/min on cardiac dynamics was studied in anesthetized dogs with closed chest.

• 1. At stabilized aortic mean pressure and variation of sinus node rhythm by graduated stimulation of the right vagus nerve there was a negative exponential function between heart rate and enddiastolic pressure (EDP). The likewise negative, but linear regressions between heart rate and enddiastolic volume (V _d), or stroke volume (V _s), or ejection time, respectively, were almost equal one to another as far as the relative values are concerned. Ejection fraction (V _s/V _d) and mean rate of ejection (MRE) ranged independently of the heart rate almost constantly at 0.507 or 7.15 ml/kg·sec, respectively. Therefore, the ventricular volumes were primarily determined by the Frank-Starling mechanism, whereas frequency potentiation caused a positive linear regression between heart rate anddP/dt _max.

• 2. When heart rate was increased by right ventricular pacing at stabilized aortic blood pressure, the results obtained were the same in principle. But there was a distinct depressive effect of ventricular pacing at higher heart rates: at 114.9/min, stroke volume and cardiac output became about 21% smaller than under sinus node rhythm, although the enddiastolic filling was insignificantly increased. Therefore,V _s/V _d and MRE became dependent on heart rate.

• 3. The diminution of blood pressure at low heart rates always caused a significant reduction of EDP,V _d, anddP/dt _max. SinceV _s and ejection time had been enlarged simultaneously,V _s/V _d and MRE became dependent on heart rate, when, under sinus node rhythm or artificial pacemaker, blood pressure had not been stabilized.

Zusammenfassung

An narkotisierten Hunden mit geschlossenem Thorax wurde die Herzfrequenz zwischen 40 und 130/min variiert.

• 1. Unter stabilisiertem aortalem Mitteldruck bestand bei einer Variation des Sinusrhythmus durch abgestuften Vagusreiz eine negative, exponentielle Beziehung zwischen Herzfrequenz und enddiastolischem Druck (EDP). Die gleichfalls negativen, jedoch linearen Regressionen von Herzfrequenz und enddiastolischem Volumen (V _d), Schlagvolumen (V _s) bzw. Austreibungszeit waren in der von uns gewählten Relativdarstellung untereinander praktisch gleich. — Entleerungsquotient (V _s/V _d) und mittlere systolische Stromstärke (MRE) blieben mit 0,507 bzw. 7,15 ml/kg·sec unabhängig von der Herzfrequenz nahezu konstant. — Die Volumenparameter werden demnach hauptsächlich durch den Frank-Starling Mechanismus bestimmt, wogegen die Frequenzinotropie in der positiv linearen Beziehung zwischen Herzfrequenz unddP/dt _max zum Ausdruck kommt.

• 2. Unter ventrikulärem künstlichem Herzantrieb und stabilisierter Nachbelastung blieben diese Zusammenhänge prinzipiell gleich. Allerdings ergab sich im höheren Frequenzbereich eine deutliche depressive Wirkung des Schrittmachers: bei 114,9/min warenV _s und Herzminutenvolumen trotz geringfügig größerer enddiastolischer Füllung um rund 21% kleiner als die Vergleichswerte unter Sinusrhythmus. Damit wurden auchV _s/V _d und MRE von der Schlagzahl abhängig.

• 3. Das Absinken des Systemdruckes in der Bradykardie führte stets zu einer signifikanten Verminderung von EDP,V _d unddP/dt _max. DaV _s und Austreibungszeit gleichzeitig vergrößert waren, wurdenV _s/V_dund MRE bei unbeeinflußtem Blutdruck unter Sinusrhythmus und künstlichem Schrittmacherantrieb frequenzabhängig.