Protokoll 1

UE Physiologie März 2012 

Protokoll 

ÜBUNG 

Physiologie 

LV Nr. 437.028 

Kurs 2 

Dozent 

Ao.Univ.-Prof. Mag.rer.nat. Dr.rer.nat. Bernd Minnich 

Studierende 

David Gaussner (0922148) 

Gernot Haseloff (0822753) 

David Roula (0807435) 

DavidStefanAlfons.Gaussner@stud.sbg.ac.at 

Gernot.Haseloff@stud.sbg.ac.at 

David.Roula@stud.sbg.ac.at 

20. März 

Sommersemester 2012 

Universität Salzburg 1 / 25


Herz- und Kreislaufsystem: Blutdruck und Herzfrequenz 

1. Datengenerierung 

Einleitung und Vorbereitung 

Herzfrequenz und Blutdruck stehen bei humanphysiologischen Prozessen in engem 

Zusammenhang. Diese Zusammenhänge sollen mit den durchgeführten Experimenten 

gezeigt werden. 

Grundsätzlich sollte bei physischer Belastung des Körpers die Herzfrequenz aber auch der 

mittlere systolische Blutdruck steigen. Nach Beendigung der Aktivität sollten sich die Werte 

dann wieder einem stabilen Ruheplateau anpassen. Je nach Trainingszustand und Belastung 

passiert dieser Prozess schneller oder langsamer. 

Die Messungen des Blutdrucks und der Herzfrequenz werden an allen drei Gruppenmitgliedern 

durchgeführt, um eventuelle Unterschiede zwischen verschiedenen 

Trainingszuständen zu erkennen. Die Daten werden jeweils bei Ruhe, leichter als auch 

schwerer Belastung erhoben. Bei den Belastungsmessungen wird dann intervallabhänig die 

Normalisierung der Werte zusätlich gemessen. 

Durchführung 

Proband beim Messen des Blutdrucks mit dem elektronischen Messgerät 

Die Durchführung erfolgte gemäß den Vorgaben im Skriptum zu dieser Übung (siehe 

Literaturverzeichnis). 

Zur Anonymisierung werden die einzelnen Gruppenmitglieder jeweils nur mit „Person“ 

bezeichnet. 



2. Datenauswertung und Ergebnisse 

Ergebnisse 

Messung des Blutdrucks: 

Person 1 

Systolischer 

Blutdruck [mmHg] 

Diastolischer 

Blutdruckdruck 

[mmHg] 

Herzfrequenz 

(Schläge / Minute) 

Ruhe 128 68 58 

Leichte Belastung 121 64 63 

Schwere Belastung 120 65 81 

Gruppenmitglied 1 

Person 2 

Systolischer 


Diastolischer 


[mmHg] 

Herzfrequenz 


Ruhe 127 58 82 


126 61 84 


131 62 121 

128 61 93 


Person 3 

Systolischer 


Diastolischer 


[mmHg] 

Herzfrequenz 


Ruhe 164 89 117 


176 93 115 

172 91 114 

167 90 109 


179 88 119 

173 88 115 

168 87 114 

166 86 112 


Die Zeitintervalle zwischen den Messungen in den Erholungsphasen wurden jeweils im 

Abstand von etwas 30 - 60 Sekunden durchgeführt. 

Diskussion der Blutdruck-Messergebnisse 

Bei allen untersuchten Gruppenmitgliedern ist auffällig, dass die gemessenen Werte häufig 

nicht zur Theorie passen. So sollte in Ruhe beim gesunden Menschen der systolische 

Blutdruck, also der maximale vom Herzen erzeugte Druck im ateriellen Gefäßsystem, im 

Bereich zwischen 100 und 130 mmHg liegen und der diastolische Blutdruck, also der nicht 

unterschrittene Dauerdruck in den Aterien, bei 60 bis 80 mmHg. 



Diese Werte sollten bei und kurz nach physischer Belastung etwas erhöht sein und dann 

wieder parallel mit der Herzfrequenz auf ein "Normalniveau" sinken. Bei Person 1 ist zwar 

der Ruheblutdruck in beschriebenen Bereichen, es konnte jedoch weder nach leichter noch 

nach schwerer Belastung eine Steigerung des Blutdrucks erfasst werden. Aus diesem Grund 

wurden auch keine weiteren Messungen bis zum Erreichen des Ruhewertes durchgeführt. 

Im Bezug auf die Herzfrequenz konnte der theoretische Hintergrund jedoch bestätigt 

werden. Diese wurde unter Belastung leicht erhöht. 

Gleiches lässt sich bei Person 2 auch feststellen. Bei schwerer Belastung stieg hier die 

Frequenz sogar auf 168 Schläge pro Minute an. Die Blutdruckwerte sind bei diesem 

Probanden auch vorbildlich. Mit steigender Belastung steigt der systolische, wie auch der 

diastolische Blutdruck an, um dann in der Erholungsphase wieder auf ein Normalniveau zu 

sinken. 

Bei Person 3 fällt sofort der stark erhöhte Ruheblutdruck auf, der vorallem im Bereich des 

systolischen Drucks als pathologisch einzustufen ist und somit eine Behandlung erfordert. 

Bluthochdruck kann vielerlei Ursachen, wie Störungen des Hormonsystems, Nierenschäden 

oder Herz-Kreislaufprobleme haben und sich unbehandelt zu schwerwiegenden 

Erkrankungen entwickeln, wie zum Beispiel einem Schlaganfall, Nierenversagen oder 

Herzinfakten. Bei dieser Person gab es zudem zwischen leichter und schwerer Belastung 

keine Veränderung im Bereich des systolischen Blutdrucks und die Herzfrequenz sank im 

Gegensatz zur leichten Belastung bei schwerer Belastung um 6 Schläge pro Minute. 

Die entstandenen, leicht von der Theorie abweichenden, Messwerte können auf mehrere 

Fehlerquellen zurückgeführt werden. Zum einen arbeiten elektronische Blutdruckmessgeräte 

nie absolut genau und können auch Fehlmessungenhervorbringen. Zum anderen 

kann es auch beim Anlegen der Manschette oder bei variiereder Körperhaltung zu 

abweichenden Ergebnissen kommen. 

Des weiteren sind alle Menschen unterschiedlich, woraus natürlich auch kleinere 

Unterscheidungen resultieren können. Beim Vergleich der drei Gruppenmitgleider könnte 

man bei Person 2 von einem gut trainierten, gesunden Menschen in Bezug auf die Blutdruck- 

und Herzfrequenzregulation sprechen. Bei Person 3 könnte man von der recht hohen 

Herzfrequenz auf eine untrainierte Person rückschließen. Die hohen Blutdruckwerte allein 

würde ich hierbei nicht als bestimmender Faktor für eine Trainingsbeurteilung heranziehen, 

da diese, wie bereits beschrieben, auch durch Hormonsystemstörungen oder Nierenschäden 

auftreten können. 

Da die Messergebnisse so stark streuen, die Werte von Person 1 bei schwerer Belastung 

reichen nicht annähernd an die von Person 3 in Ruhe heran, ist es hier nicht sinnvoll einen 

statistischen Vergleich unter den Gruppenmitgliedern an zu bringen. 



Durchführung (Herzfrequenz) 

Auch bei dieser Messung werden drei verschiedene Belastungsstadien erfasst: Ruhe, leichte 

und schwere Belastung. Alle drei Gruppenmitglieder werden annonymisiert mit der 

Bezeichnung „Person“ aufgeführt. Die Messungen werden elektronisch mittels zweier Messstäbe 

(einen für die rechte und einen für die linke Hand) durchgeführt (s. Abbildung). 

Versuchsaufbau mit Laptop und Messstäben; Programm: LoggerPro 3.7 

Ergebnisse von Person 1 

Person 1 

Belastung Ruhe 

Messdauer 80 Sekunden 

Herzfrequenzmittelwert 56 Schläge / Minute 

Herzfrequzenz direkt nach B. 61 Schläge / Minute 

Herzfrequenz nach 80 Sek. 56 Schläge / Minute 



Person 1 

Belastung Leichte Belastung 



Herzfrequenz direkt nach B. 64 Schläge / Minute 


Person 1 

Belastung schwere Belastung 








Person 2 






Person 2 






Person 2 











Person 3 






Person 3 






Person 3 








Auswertung und Diskussion der Herzfrequenzmessungen 

Bei allen drei Versuchspersonen konnte ein Ansteigen der Herzfrequenz nach physischer 

Belastung gezeigt werden. Dies korelliert mit den zu erwartenden körperlichen Reaktionen 

auf Belastung. Es sind jedoch teils große Unterschiede zwischen den einzelnen 

Gruppenmitgliedern zu erkennen. 

So hat das Erreichen des Ruhepulses bei allen Probanden verschieden lange Zeitintervalle 

gebraucht. Bei der schweren Belastung kam es häufig gar nicht zum Wiedererreichen des 

Ruhepulses, es stellte sich vielmehr ein etwas höheres Ruheplateau ein. Interessanterweise 

kam es bei zwei der drei Testpersonen nach der Anstrengung und dem anschließenden 

Abfall der Herzfrequenz erneut zu einer kleinen Pulserhöhung, die dann aber auch wieder 

abflachte. 

Dies ist sehr gut bei 'Person 2' nach leichter Belastung zu erkennen. Die Unterschiede 

bezüglich des Ruhepulses beruhen maßgeblich auf dem Effekt von Ausdauertraining. Ein 

trainiertes Herz nimmt nicht nur an Größe, sondern auch an Kraft zu. Dies bedeutet, dass ein 

trainiertes Herz mit weniger Schlägen ähnlich viel Blut transportieren kann wie ein 

untrainiertes. Kommt es dann zur körperlichen Belastung, kann ein trainiertes Herz die 

Anstrengung mit weniger Aufwand bewältigen. 

Allgemein lässt sich sagen, dass je nach Trainingszustand, Belastungsart- und dauer die 

Zeitspanne bis zum erreichen eines Ruheplateaus variiert. Steigt die Belastung so verlängert 

sich auch die Erholungsphase. 

Statistische Auswertung 

Fragestellung: Kommt es während der ersten Minute nach schwerer Belastung zu einem 

signifikanten Anstieg der Herzfrequenz im Vergleich zur Ruhefrequenz? 

Die Berechnungen wurden mit dem Programm PASW Statistics 18 an den Computern in der 

Universität durchgeführt. 

Die Normalverteilung der Messwerte bei schwerer Belastung wurden mittels K-S-Test 

(Kolmogorow-Smirnof-Test) bei allen drei Testpersonen bestätigt. Es wurde danach ein One- 

Sample-T-Test mit dem Mean der schweren Belastungswerte durchgeführt. 



Person 1: 

Ruheherzfrequenz: 56 Schläge / Minute 

N = 10, da alle 5 Sekunden ab Sekunde 15 im Programm 'LoggerPro' 

eine Messung durchgeführt wurde 

One-Sample Statistics 

N Mean Std. Deviation Std. Error Mean 

HerzfrequenzP1 10 88,70 19,276 6,096 

One-Sample Test 

Test Value = 56 

95% Confidence Interval of the 

Mean 

Difference 

t df Sig. (2-tailed) Difference Lower Upper 

HerzfrequenzP1 5,365 9 ,000 32,700 18,91 46,49 

p


p


Anschließend werden die vorher erfassten Messdaten vom System entfernt, damit eine neue 

Messung durchgeführt werden kann. 

Durchführung 

Die Durchführung erfolgt wie im Skriptum beschrieben. Die drei Probanden werden für 

jeweils 3 Sekunden getestet, wobei die ersten beiden Tests mit Ruhepuls durchgeführt 

werden, während die anderen beiden nach unterschiedlichen körperlichen Betätigungen 

durchgeführt werden. 

Die Probanden unterscheiden von der körperlichen Kondition sowie von den Betätigungen 

(Liegestütz, Kniebeugen, Joggen, Sprinten) und es wurden unterschiedliche Ergebnisse 

erfasst. 


Ergebnisse 

2.1. Ruhe-EKG im Sitzen 

Proband A in Ruhe (sitzend) 



Proband B in Ruhe (sitzend) 

Proband C in Ruhe (sitzend) 



2.2. Ruhe-EKG im Liegen 

Proband A in Ruhe (liegend) 

Proband B in Ruhe (liegend) 



Proband C in Ruhe (liegend) 

2.3. EKG bei leichter Betätigung 

Proband A bei leichter Betätigung 



Proband B bei leichter Betätigung 

Proband C bei leichter Betätigung 



2.4. EKG bei schwerer Betätigung 

Proband A bei schwerer Betätigung 

Proband B bei schwerer Betätigung 



Proband C bei schwerer Betätigung 

Auswertung 

Wir vergleichen die vier unterschiedlichen Stressbedingungen anhand von Proband A. Als 

Beobachtungsbasis möchten wir den QRS-Komplex der Erregungsableitung verwenden. 

Abb. aus Unterlagen „Einführung in die Tierphysiologie“, © S. Galler (Salzburg 2011) 



Ruhe (sitzend) Ruhe (liegend) Leichte B. Schwere B. 

Zeit (s) Potential (mV) 

0,55 2,21245421245 

0,56 1,68498168498 

0,57 0,505494505495 


0,36 1,38461538462 

0,37 1,05860805861 

0,38 0,361416361416 

Tab. 1: Spannungsunterschiede bei verschiedenen Stresssituationen 


1,09 0,764346764347 

1,10 0,581196581197 

1,11 0,935286935287 


0,52 1,81074481074 

0,53 1,0525030525 

0,54 0,407814407814 

Es ergibt sich keine erkennenswerte Abweichung zwischen den unterschiedlichen 

Stresssituationen, betreffend die Potentialspannung. Was sich ändert, sind die Frequenzen 

der einzelnen Kontraktionen: 

Stressfaktor Zeit zwischen Kontraktion 

Ruhe (sitzend) 0,78 s 

Ruhe (liegend) 0,91 s 

Leichte B. 1,18 s 

Schwere B. 0,61 s 

Tab. 2: Zeit zwischen den Kontraktionen 

Orientieren wir uns an der Menge der Kontraktionen pro Zeiteinheit, so lässt sich die 

Herzfrequenz feststellen. Jede Messung dauerte exakt 3 Sekunden. Wir können daher die 

Anzahl durch drei dividieren und anschließend mit 60 multiplizieren. 

Stressfaktor Kontraktionsanzahl Schläge/Minute 

Ruhe (sitzend) 3 60 

Ruhe (liegend) 3 60 

Leichte B. 3 60 

Schwere B. 5 100 

Tab. 3: Kontraktionen innerhalb eines Zeitrahmens von 3 Sekunden 

Diskussion 

Die Erfassung der Werte verlief ohne großartigen Komplikationen. Bei Proband C musste 

nach schwerer Betätigung mit Alkohol gereinigt werden, da das EKG keine brauchbare Daten 

ausgab. Die drei Probanden hatten unterschiedliche Gewichtsklassen und sportlichen 

Hintergrund, was sich aus den erhobenen Daten gut ablesen lässt. 

Proband A wurde als Standard herangezogen um die Ergebnisse der unterschiedlichen 

Stresssituationen zu vergleichen. Die Ergebnisse sind allerdings an einer Stelle nicht 

eindeutig, da mit steigender körperlicher Aktivität der Puls steigt (siehe Tab. 3); die Zeit 

zwischen den Kontraktionen sollte daher abnehmen (siehe Tab. 2, bei „Leichte B.“). 

Bei dem Versuch mit der leichten Betätigung (Liegestütze, Joggen) wurde eine Frequenz von 

1,19 Sekunden gemessen. Diese ist erheblich länger als die 0,78 Sekunden in Ruhe. Dies 

würde bedeuten, dass der Puls nach leichter Betätigung ruhiger wäre, als im Sitzen. 

Bei der schweren Betätigung ist eine Zeitspanne von 0,61 Sekunden erfasst worden und 

somit der höchste Puls. Da sich der Puls nur um knapp 200 ms vom Ruhepuls unterscheidet, 

deutet darauf hin, dass das Herz- und Kreislaufsystem sportliche Aktivität gewohnt ist (Herz- 

Automatie). 



Herz- und Kreislaufsystem: Strömungsgeschwindigkeit-/Fluss 

1. Datengenerierung 

Einleitung 

Über das Hagen – Poiseuille´sche Gesetz kann der Blutfluss in Arterien beschreiben werden. 

Sind die roten Blutkörperchen zufällig orientiert und sind diese in ihrer Geschwindigkeit 

gering, so ist es exakt anwendbar, bei hoher Geschwindigkeit jedoch orientieren sich die 

Erythrozyten so, dass die es zu einer Abnahme der Viskosität kommt, weswegen das Gesetz 

genau genommen lediglich eine gute Näherung darstellt. 

In diesem Versuch ging es darum, per Hagen – Poiseuille´schen Gesetz den Einfluss einer 

Stenose auf den Druck und den Stromfluss rechnerisch zu ermitteln. 

Dabei wurde ein Ausschnitt des Blutgefäßsystems mit Rohren verschiedenster Durchmesser 

nachgestellt, bei dem das waagrechte Rohr etwa einer Arterie entspricht, wo sich auch die 

Stenose (Verengung) befindet, und die Seitenäste den Arteriolen. 

Material und Methoden: 

Materialien können dem Skriptum (siehe Literaturverzeichnis) entnommen werden. Lediglich 

die Strömungsgeschwindigkeit von 2500 ml/min haben sich auf ~920 ml/min reduziert. 

Der Versuch basiert auf drei Szenarien, wobei sich in jedem Szenario die Länge der Stenose 

verändert. In Szenario 3 verändert sich auch die Flussrate. 



Szenario 1: Länge der Stenose: 28 cm, Flussrate: 920 ml/min 

Szenario 2: Länge der Stenose: 4,8 cm, Flussrate: 920 ml/min 

Szenario 3: Länge der Stenose: 4,8 cm, Flussrate: 450 ml/min 

Durchführung 

Die Durchführung erfolgte gemäß den Vorgaben im Skriptum zu dieser Übung (siehe 

Literaturverzeichnis). 




Ergebnisse 

Die Länge der verschiedenen Rohre mit ihren Durchmessern ist angegeben. Die Höhe der 

Seitenäste werden abgemessen: 

Versuch 1 Versuch 2 Versuch 3 

Seitenast Höhe (cm) Druck (Pa) Höhe (cm) Druck (Pa) Höhe (cm) Druck (Pa) 

1 7,3 716,13 1,7 166,77 0,9 88,29 

2 7,3 716,13 1,7 166,77 0,9 88,29 

3 4,5 441,45 0 0 0,5 49,05 

4 3,5 343,35 0 0 0 0 

5 3,5 343,35 0,1 9,81 0 0 

Daraus kann der Druck folgendermaßen berechnet werden: 

P = ρ . g . h 

P: Druck in Pascal 

ρ: 1000 kg/m³ 

g: 9,81 m/s² 

h: Höhe der Säule im Meter 

Formel Hagen-Poiseulle 

Auswertung 

Versuch 1: 

Die Strömungsgeschwindigkeit im ersten Abschnitt: 

Iv= 920ml/min = 0,92l/min (/60 auf sek) = 0,01522 l/s (*10-³ auf 

m³/s) = 1,5.10^-5m³/s 

v = I / A = (1,5 . 10^-5 m³/s) / (0,007² m² . π) = 0,0974 m/s 

Der Druckabfall im ersten Abschnitt: 

ΔP = 8 . L . η . I / r^4π = (8 . 0,37m . 1mPa.s . 1,5.10^-5m³/s) / 

(0,007^4 m^4 . π) = 5,886 Pa 

ΔP = 716,13 Pa– 343,35 Pa = 372,78 Pa = > Iv= 7,8 . 10^-5 m³/s= 

4,7l/min 

v = 0,51 m/s 



Versuch 2: 

ΔP = 166,67 Pa– 9,81 Pa = 156,86Pa => Iv = 11,55l/min 

v = 1,25 m/s 

Diskussion 

Versuch 1 

Diese Druckdifferenz ist zu gering, um sie an der Höhe der Wassersäule in den 2 Seitenästen 

mit einem Lineal abmessen zu können. 1 mm Unterschied würde einer Differenz von ca. 10 

Pa entsprechen. Die errechnete Druckdifferenz entspricht somit in etwa 0,6 mm 

Unterschied. Diese Länge kann mit einem herkömmlichen Lineal nicht exakt erfasst werden. 

Die Strömungsgeschwindigkeit in der Stenose: 

Sie kann mit dem Hagen – Poiseuille´schen Gesetz berechnet werden. Die Druckdifferenz 

zwischen dem Anfang der Stenose und ihrem Ende kann über die Seitenäste davor und 

danach abgelesen werden. 

In der Stenose wird ein verfünffachter Wasserfluss gewährleistet bzw. kommt es zu einem 

Fünffachen der Geschwindigkeit. Diese hohe Geschwindigkeit wird durch die hohe Druckdifferenz 

zwischen Ein- und Ausgang der Stenose bewirkt. Die Auswirkungen des 

Druckabfalls würden bei einem Gefäßsystem in den Bereichen nach der Verengung eine 

Unterversorgung bedeuten. 

Versuch 2 

In diesem Versuch ist Geschwindigkeit deutlich höher als im ersten Versuch, was sich 

aufgrund der viel kürzeren Stenose erklärt. Fragwürdig ist an dieser Versuchsanleitung 

jedoch, dass sich im Vornherein ein geringer Druck an den Seitenästen einstellt 

Schon im 3. und 4. Seitenast fällt die Wassersäule aus, im 5. stellt sich eine geringe ein, 

welche die Berechnung der Druckdifferenz herangezogen wurde. 

Versuch 3 

Der Wasserfluss ist hierbei auf ca. 450 ml/min reduziert. Dabei ist der Druck nach der 

Stenose so gering, dass die Seitenäste nicht mehr mit Wasser gefüllt werden können. Das 

heißt keine Druckdifferenz. In diesem Szenario des Modellhaften Blutgefäßsystems würde 

der Bereich nach der Stenose völlig unterversorgt sein. 

Rechnungsbeispiel vom Druckabfall in der Aorta laut Skriptum: 

ΔP= (8 * 5.10^-2*0,4*7.10^-5) / (0,01^4 m^4 . π) = 356,50 Pa 

Druckabfall in den Arteriolen: 

ΔP= (8 * 3.10^-2*2.10^-3*2.10^-12) / (10^-5^4 m^4 . π) = 30557,74 Pa 

= 30,5kPa =0,31 Bar 



Literatur 

http://de.wikipedia.org/wiki/EKG 

Skript zur Physiologie-Übung SS2012 „Herz- Kreislaufsystem“ von B. Minnich (Version 

2012) 

Vorlesungsunterlagen „Einführung in die Tierphysiologie“ von S. Galler (Version 2012)

Protokoll 1

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