Elektrokardiographie

I. Elektrokardiographie
Elektrokardiographie
Voraussetzungen
Erregungsbildung, -verzögerung und -ausbreitung am bzw. im Herzen; Verknüpfung von Erregung
und Kontraktion; Einfluss von Sympathikus und Vagus; elektrische Dipole und Integralvektoren;
uni- und bipolare Ableitungen von Potentialdifferenzen; mono- und biphasische Aktionspotentiale;
EKG-Analyse.
Inhaltsübersicht
1.
2.
2.1.
2.2.
2.3.
3.
Standard-Ableitverfahren
Ableitungen
Bipolare Extremitätenableitung (EINTHOVEN)
Unipolare Extremitätenableitung (GOLDBERGER)
Brustwandableitung (WILSON)
Auswertung
Zusammenfassung
Das EKG ist eine Aufzeichnung zeitlicher Änderungen der elektrischen Vorgänge am Herzen. Die
einzelnen Herzmuskelfasern weisen in Ruhe gegenüber dem Extrazellulärraum ein negatives
Membranpotential auf. Im Verlauf eines Aktionspotentials kommt es zu einer Umladung der
Membran, die durch einen schnellen Natriumeinstrom hervorgerufen wird. Die Erregung einer
Muskelfaser führt zur initialen Depolarisation der benachbarten Faser, so dass sich auch in dieser
ein Aktionspotential bildet. Zwischen momentan erregten und noch unerregten Arealen im Herzen
bestehen Potentialunterschiede, die als kleine elektrische Dipole aufgefasst werden können. Zu
jedem Zeitpunkt einer Erregungsausbreitung bzw. -rückbildung findet sich im Herzen eine große
Zahl von einzelnen Dipolen, die sich durch Vektoren symbolisieren lassen. Die einzelnen Vektoren
kann man nach den Gesetzen der Vektoraddition addieren und erhält einen räumlichen
Integralvektor. Er ändert sich während der Erregungsausbreitung ständig nach Größe und
Richtung und symbolisiert ein elektrisches Feld, das sich im Körper ausbreitet und auch an der
Körperoberfläche registriert werden kann. Jeder Punkt des elektrischen Feldes besitzt dabei ein
ganz bestimmtes Potential. Punkte gleichen Potentials lassen sich durch sog. „Äquipotentiallinien“
darstellen (s. Abb. 1). Diese Äquipotentiallinien kann man sich auf Ableitlinien bzw. -ebenen
projiziert denken.
Abb.1: Die Projektion des Summenvektors auf eine Ableitlinie entspricht dem Abgreifen
verschiedener Äquipotentiallinien. Die Elektroden P1 und P2 messen also eine
Potentialdifferenz.
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I. Elektrokardiographie
1. Standard-Ableitverfahren
Für die klinische Elektrokardiographie haben sich Ableitungssysteme durchgesetzt, die mit Hilfe
der verschiedenen Ableitungspunkte eine möglichst umfassende räumliche Erfassung der
elektrischen Vorgänge im Herzen wiedergeben. Mit Hilfe der bipolaren Extremitätenableitungen
nach EINTHOVEN (Abb. 2a), der unipolaren Extremitätenableitungen nach GOLDBERGER (Abb.
2b) und der Ableitungen nach WILSON (Abb. 2c) lässt sich bereits eine weitgehende räumliche
Erfassung durchführen. Die EINTHOVEN- und GOLDBERGER-Ableitungen stellen eine Projektion
des Integralvektors auf die Frontalebene dar, die Brustwandableitungen nach WILSON dagegen
eine Projektion auf die Horizontalebene.
Für die Darstellung der Vektorschleife in der Frontalebene werden z.B. die Ableitungen I
(EINTHOVEN) und die darauf senkrecht stehende Ableitung aVF (GOLDBERGER) verwendet
(vgl. Abb. 5).
Abb. 2: Die Ableitverfahren bei der Elektrokardiographie:
2a: bipolare Extremitätenableitung nach EINTHOVEN,
2b: unipolare Extremitätenableitung nach GOLDBERGER,
2c: Brustwandableitung nach WILSON.
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I. Elektrokardiographie
Lagetypen des Herzens
Mit Hilfe des sog. „CABRERA-Kreises“ (Abb. 3) lässt sich der Lagetyp des Herzens ermitteln. Er
gibt jedoch keine Auskunft über die tatsächliche anatomische Lage des Herzens, sondern
bezeichnet die Richtung des größten Summenvektors während der Ventrikelerregung. Er hängt
somit von der Ausbreitung der Erregung (und damit auch von Erregungsausbreitungsstörungen)
und von der relativen Herzmuskelmasse beider Kammern ab. Zur Ermittlung des Lagetyps werden
in den CABRERA-Kreis, in dem alle Extremitäten-Ableitlinien (EINTHOVEN & GOLDBERGER)
parallel verschoben durch den Kreismittelpunkt dargestellt sind, der jeweils größte Ausschlag des
Kammerkomplexes pro Ableitung nach Betrag und Richtung eingezeichnet. Die zwei größten
Vektoren begrenzen das Segment, das dem Positionstyp des Herzens entspricht.
Abb 3: Der CABRERA-Kreis – Hilfsmittel zur Bestimmung des Lagetyps des Herzens.
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I. Elektrokardiographie
Formale EKG-Analyse
Im Extremitäten-EKG unterscheidet man Zacken und Wellen (= Ausschläge von der
isoelektrischen Linie nach oben oder unten), Strecken (Abstände zwischen zwei Zacken bzw.
Wellen) sowie Dauern (Summen von Zacken/Wellen + Strecken). Die Ausschläge werden
beginnend mit dem Buchstaben „P“ fortlaufend in alphabetischer Reihenfolge mit großen
lateinischen Buchstaben bezeichnet:
P-Welle
PQ-Strecke
PQ-Dauer
= Vorhoferregung,
= vollständige Erregung der Vorhöfe,
= Überleitungszeit, d.h. die Zeit, die die Erregung braucht, um vom
Sinusknoten bis zu den PURKINJE-Fasern zu gelangen,
QRS-Komplex = Q-, R- und S-Zacke unterschiedlicher Größe und Richtung, die insgesamt
die Erregungsausbreitung in der Kammermuskulatur wiedergeben,
ST-Strecke = vollständige Erregung der Kammern,
T-Welle
= Erregungsrückbildung in den Kammern.
Abb. 4: Normalform des EKGs bei bipolarer Ableitung von der Körperoberfläche in Richtung der
Längsachse des Herzens.
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I. Elektrokardiographie
Klinische Aussagefähigkeit des EKGs
Mit dem EKG lassen sich elektrische Phänomene am Herzen erfassen. Es kann keine Aussage
über hämodynamische Parameter (Blutdruck, Kontraktionskraft des Herzens, etc.) gemacht
werden. Mit Hilfe des EKGs kann überprüft werden:
1. der Ablauf der Erregungsausbreitung im Herzen (Störungen wären z.B. Unregelmäßigkeiten
der atrio-ventrikulären Überleitung oder sog. Schenkelblöcke im ventrikulären Leitungssystem,
die zu einer veränderten Ausbreitung der Erregung im Ventrikel führen),
2. Frequenz, Herzrhythmus bzw. Rhythmusstörungen, Charakterisierung von Extrasystolen nach
ihrem Entstehungsort (ventrikulär oder supraventrikulär),
3. Nachweis und Diagnose von Erregungsbildungs- und -ausbreitungsstörungen, die z.B.
aufgrund einer Narbe nach Myokardinfarkt, eines akuten Sauerstoffmangels in der Muskulatur
(Angina pectoris) oder durch Elektrolytstörungen (Hyper- oder Hypokaliämie) und bestimmter
Medikamente (wie z.B. Digitalis) zustande kommen.
Mit Hilfe des Belastungs-EKGs lassen sich diese Phänomene auch bei vermehrter Herzarbeit und
erhöhtem Sauerstoffbedarf des Herzens untersuchen.
2. Ableitungen
Es werden zunächst für alle Probanden die EKGs abgeleitet und erst anschließend
gemeinsam ausgewertet.
2.1. Bipolare Extremitätenableitung (EINTHOVEN)
Diese Ableitungsform bildet die Grundlage der klinischen und insbesondere der NotfallElektrokardiographie.
Vorbereitung:
1. Die Versuchsperson liegt ruhig und entspannt; die Arme befinden sich neben dem Körper.
2. Das Elektrodenpapier wird in physiologische Kochsalzlösung getaucht und zusammen mit den
Plattenelektroden auf die 4 Ableitungspunkte (1), (2), (3) und (4) gelegt. Die Elektroden werden
an den Extremitäten befestigt und entsprechend der Farbkodierung („Ampelregel“) mit den
Ableitkabeln verbunden.
rechter Arm (1):
linker Arm (2):
linkes Bein (3):
rechtes Bein (4):
rotes Kabel
gelbes Kabel
grünes Kabel
schwarzes Kabel (Erdung der Versuchsperson)
3. Die Bedienung des EKG-Schreibers wird vom Praktikumsassistenten erklärt, achten Sie auf die
Schreibgeschwindigkeit.
Durchführung:
Beschriften Sie das Schreiberpapier mit dem Namen der Versuchsperson, dem Datum und der
Ableitart. Wählen Sie zunächst die Ableitung nach EINTHOVEN.
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I. Elektrokardiographie
1. Registrieren Sie für jeden Teilnehmer ca. 10 Herzaktionen. Achten Sie darauf, dass Sie ein
EKG mit ruhiger Grundlinie schreiben.
2. Erzeugen Sie Störpotentiale durch willkürliche Anspannung der Extremitätenmuskulatur.
3. Während tiefer Ein- und Ausatmung, wobei nach Ein- bzw. Ausatmung der Atem angehalten
wird. Achten Sie auf die Markierung des EKG-Streifens bei den Manövern, so dass später in
Abhängigkeit von der Atmung das EKG analysiert werden kann.
2.2 Unipolare Extremitätenableitung (GOLDBERGER)
Zusammen mit den EINTHOVEN-Ableitungen enthalten die GOLDBERGER-Ableitungen die
wesentlichen Informationen für die frontale Vektorprojektion.
Ohne Anlegen weiterer Elektroden können Sie durch Umschalten des EKG-Schreibers die
unipolaren Extremitätenableitungen aVR, aVL und aVF nach GOLDBERGER aufnehmen.
Registrieren Sie auch hier wieder ca. 10 Herzaktionen.
2.3 Brustwandableitung (WILSON)
Die Brustwandableitung gibt Auskunft über die horizontale Vektorprojektion. Sie sollen diese
Ableitung an wenigstens zwei Versuchspersonen anwenden.
Durchführung:
Zusätzlich zu den Extremitäten-Elektroden müssen Sie nun die Brustwand-Elektroden
anschließen. Es handelt sich hierbei um Klebelektroden, die auf die Haut geklebt werden können.
Positionen der Elektroden:
V1 :
V2 :
V3 :
V4 :
V5 :
V6 :
4. Interkostalraum am rechten Sternalrand
4. Interkostalraum am linken Sternalrand
5. Rippe zwischen V2 und V4
5. Interkostalraum in der linken Medioklavikularlinie
in Höhe von V4 in der vorderen Axillarlinie
in Höhe von V4 und V5 in der mittleren Axillarlinie
Nach Befestigung der Elektroden schließen Sie sie mit den entsprechenden Kabeln an den EKGSchreiber an. Stellen Sie den Schreiber zunächst auf die Ableitungen V1-V3, und registrieren Sie
ca. 10 Herzaktionen. Anschließend stellen Sie am Schreiber die Ableitungen V4-V6 ein und
registrieren weitere 10 Herzaktionen.
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I. Elektrokardiographie
3. Auswertung
Auswertung der EINTHOVEN-Ableitungen:
1. Übernehmen Sie eine typische EKG-Registrierung mit ca. 3 Perioden in Ihr Protokollheft (s.
Anhang) und bezeichnen Sie die Wellen, Zacken und Strecken.
2. Bestimmen Sie aus den Ableitungen folgende Komponenten (Papiergeschwindigkeit 50 mm/s).
P-Welle
: ........... ms
-1
Herzfrequenz: ..................... min
QRS-Komplex: ........... ms
T-Welle
: ........... ms
PQ-Strecke
: ........... ms
ST-Strecke
: ........... ms
PQ-Intervall
: ........... ms
QT-Intervall
: ........... ms
Beurteilung: ……………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………..
3. Bestimmen Sie den Lagetyp Ihres Herzens mit Hilfe des EINTHOVEN-Dreiecks. Zeichnen Sie
dazu die Amplituden der größten QRS-Komplexe der EINTHOVEN-Ableitungen in einem
sinnvollen Maßstab in die jeweils entsprechende Skala ein. Die Amplitude des QRS-Komplexes
wird bestimmt, indem negative Ausschläge von positiven subtrahiert werden. Beginnen Sie
dabei in der Mitte der jeweiligen Skala und zeichnen den jeweiligen Vektor Vorzeichen-richtig
ein. Ermitteln Sie daraus den Lagetyp, indem Sie den Summenvektor durch Vektorprojektion
konstruieren und den Winkel zur Horizontalen bestimmen. Die Bezeichnung des Lagetyps
können Sie dann z.B. aus dem weiter vorne abgebildeten CABRERA-Kreis entnehmen.
Lagetyp in Grad:
..............................................................
Lagetyp-Bezeichnung:
..............................................................
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I. Elektrokardiographie
4. Vergleichen Sie die während In- und Exspiration aufgenommenen EKG-Kurven. Welcher
Lagetyp herrscht während der Inspiration, welcher während der Exspiration vor? Ändert sich die
Herzachse beim Atmen?
Lagetyp in Grad: ...............................
Lagetyp in Grad: ...............................
Entsprechen die von Ihnen gefundenen Veränderungen der Theorie?
…………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………..
5. Ermitteln Sie die Herzfrequenzen, die während des tiefen Ein- und Ausatmens aufgetreten sind
(respiratorische Arrhythmie).
Herzfrequenz beim Einatmen
............................. min-1
Herzfrequenz beim Ausatmen
............................. min-1
6. Beurteilen Sie das aufgezeichnete EKG (Rhythmus, Frequenz, Extraschläge, Zeiten, Formen
der ST-Strecke und T-Welle). Beschreiben Sie die Veränderungen, die Störpotentiale im EKG
verursachen. Wann und warum ist die T-Welle positiv?
…………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………..
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I. Elektrokardiographie
vergleichende Auswertung der EINTHOVEN- und GOLDBERGER-Ableitungen:
1. Übernehmen Sie eine typische EKG-Registrierung in Ihr Protokollheft (s. Anhang).
2. Bestimmen Sie den Lagetyp des Herzens jetzt noch einmal mit Hilfe des CABRERA-Kreises,
indem Sie jeweils den größten Ausschlag im QRS-Komplex messen und die Amplituden in
folgende Tabelle eintragen (Berücksichtigung von neg. Ausschlägen bei der Bestimmung der
Amplitude).
______________________________________________________________________________
I
II
III
aVR
aVL
aVF
______________________________________________________________________________
größter Ausschlag (mV)
______________________________________________________________________________
Auf welcher Ableitung steht der Integralvektor senkrecht?
Welcher Lagetyp ergibt sich aufgrund des CABRERA-Kreises (Abbildung vorne)?
Lagetyp ........................................................
3. Warum ist der Hauptausschlag in aVR normalerweise negativ?
..........................................................................................................................................................
Auswertung der Brustwandableitungen (WILSON):
1. Übernehmen Sie eine typische EKG-Registrierung in Ihr Protokollheft (s. Anhang).
2. Wie kommt die unterschiedliche Höhe der R-Zacken bzw. S-Zacken in den Ableitungen 1 - 6
zustande?
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................
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I. Elektrokardiographie
Anhang
I
II
III
Bipolare Extremitätenableitung nach EINTHOVEN
Schreiber-Empfindlichkeit:
vertikal ................ mV/mm
10
horizontal ................ ms/mm
I. Elektrokardiographie
Unipolare Extremitätenableitung nach GOLDBERGER (unten: aVR, aVL, aVF) und unipolare
Brustwandableitungen nach WILSON (oben: V1 bis V6).
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I. Elektrokardiographie
Seminarthemen „EKG“
1. Grundlagen der Erregung des Herzens
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Ruhemembran- und Aktionspotential des Arbeitsmyokards
Ruhemembran- und Aktionspotential von Schrittmacherzellen
Erregungsbildungs- und -fortleitungssystem
Automatie
Dromotropie, Chronotropie
Elementar- und Summenvektor
2. Das normale EKG
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Standardableitungen nach EINTHOVEN, GOLDBERGER und WILSON
positive und negative Ausschläge (Wellen/Zacken; Strecken, Intervalle)
Lagetyp und Lagetyp-Bestimmung
Herzrhythmus (Bradykardie, Tachykardie, respiratorische Arrhythmie)
Aussagen eines EKGs
3. Das pathologische EKG
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Hebungen und Senkungen der ST-Strecke
Extrasystolen (supraventrikulär, ventrikulär)
AV-Block I., II., III. Grad; Schenkelblock
Vorhof- bzw. Kammerflattern und -flimmern
Herzinfarkt
Defibrillation
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