54) * Das Elektrokardiogramm (EKG)


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1. Grundlagen

Bei der Ausbreitung und Rückbildung der Erregung des Herzens (Myokard) entsteht ein elektrisches Feld, das bis an die Körperoberfläche ausgreift. Die Größe und Richtung dieses Feldes spiegeln sich in der Veränderung von Potentialdifferenzen wider, die zwischen zwei Stellen an der Körperoberfläche gemessen werden können. Durch ihre zeitabhängige Aufzeichnung kommt es zu dem EKG.

Da es sich um sehr geringe Spannungen handelt müssen diese verstärkt werden (z.B. mittels Darlington Schaltung). Auftretende Glöeichspannungen werden über eine CW-Koppelung abgeleitet; Es erfolgt normalerweise eine Eichung aut 1 mV = 1 cm. Für die Papiergeschwindigkeit sind 25 mm oder 50 mm/s üblich.

Ein AP (normalerweise vom SK ausgehend) erreicht über das Erregungsleitungs-System die Purkinjefasern, welche die Erregung auf das Myokard übertragen. Im Myokard wird die Erregung dann über gap junctions weitergeleitet. An der einzelnen Herzmuskelfaser sind bei der Depolarisation wie bei der Repolarisation Ionenströme feststellbar ( Na+-Einstrom, Ca++-Einstrom, K+-Ausstrom), welche die Faser zum Dipol werden lassen. Die einzelnen Dipolvektoren zusammen ergeben den Summen- oder Integralvektor (IV).

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2. Erregungswelle und freie Weglänge:

Die Erregung wird an vielen Stellen zu den Myokardfasern gebracht. Die Strecke, über die, die Erregungswelle kontinuierlich fortschreitet ist nur etwa 1 cm lang und wird als freie Weglänge bezeichnet.

Für die Erregungswelle aber gilt:
Leitungsgeschwindigkeit (rd. 1 m/s) * Erregungsdauer (rd. 0,3 s) = 30 cm.

Daher kann man sagen, daß zu jedem Zeitpunkt tatsächlich nur ein kleiner Ausschnitt der Erregungswelle existent ist.

Wie bereits erwähnt werden die Herzmuskelfasern durch die Erregung zum Dipol. Bei der Passage der Erregungswelle entsteht entlang der freien Weglänge ein Potentialgradient dV/dx, dessen Größe von der jeweiligen Erregungsphase abhängt. An der Erregungsfront ist auf einer Länge von ca. 2mm ein Potentialgefälle von etwa 120 mV feststellbar. In der Repolarisationsphase findet man geringere Potentialgradienten in entgegengesetzter Richtung. Die Herzmuskelfaser verhält sich also wie ein variabler Dipol, dessen Größe, und Richtung durch einen Vektor dargestellt werden kann.

Der Dipolvektor weist definitionsgemäß von minus mach plus – vom erregten zum unerregten Gebiet ( von außen betrachtet erscheint eine erregte Stelle elektronegativ gegenüber einer unerregten Stelle ).
Die Vektoren stehen für Potentialgradienten; elektrische Feldstärke weist von plus nach minus und elektrische Spannung ist nicht gerichtet.

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Beziehung des IV zum Erregungscyclus


Während der Vorhofdepolarisation (p-Zacke) breitet sich die Erregungswelle h.s. in Richtung Herzspitze aus, d.h. der IV ist herzspitsenwärts ausgerichtet………………………………………………….
Ist der Vorhof ganz erregt (Plateauphase), verschwinden die Potentialunterschiede für kurze Zeit.
Die Erregungsausbreitung im Erregungsleitungs-System wird im EKG wegen der geringen Masse nicht sichtbar……………………..
Die Myokarderregung beginnt normalerweise auf der linken Seite des Kammerseptums und erzeugt einen basiswärts gerichteten Integralvektor (BeginnQRS)……………………………………………………………
Dann überwiegt die Ausbreitung in Richtung Herzspitze, wobei sie gleichzeitig in der Herzwand von innen nach außen ausbreitet……………………………………………………………
Anschließend erfolgt eine Erregungsausbreitung nach dorsal und endet schließlich im Gebiet des rechten Herzventrikels, wo sich der Ursprung der A. pulmonalis befindet. der IV zeigt dabei nach rechts oben …………………………..
Nun folgt die vollkommene Erregung des Ventrikels (ST-Strecke) – daher sind keine Potentialschwankungen und Auslenkungen ersichtlich.
Während der Erregungsrückbildung (T-Welle) zeigt der IV-Vektor ständig nach links.
Die Repolarisation läuft nicht spiegelbildlich zur Depolarisation ab, sonst müßte man im EKG während der Rep. ja ein Negativ des QRS-Komplexes feststellen können. Tatsächlich kommt es aber zur Ausbildung der T-Welle.

Die Repolarisation verläuft nicht nur langsamer als die Depolarisation, sondern man kann auch unterschiedliche Repolarisationsgeschwindigkeiten in den verschiedenen Ventrikelregionen feststellen. An der Herzspitze erfolgt die Repolarisation früher als an der Herzbasis und subendokardial später als in subepi kardialen Schichten.

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3. Richtung und Größe der EKG-Ausschläge:

Die größte Spannung kann abgegriffen werden, wenn die Ableitungsrichtung parallel zur Dipolrichtung liegt (siehe Beispiel aus dem Physikpraktikum). Wenn man den IV auf die Ableitungslinie projiziert , wird der Betrag der Spannung ersichtlich.
Da die Nullinie ungefähr der Ableitung aVL entspricht, muß diese sehr kleine Amplituden aufweisen.
Es muß bedacht werden, daß der menschliche Körper nicht homogen ist und, daß das Herz nicht genau im Zentrum liegt. Als Folge davon erscheint das elektrische Feld an der Oberfläche verzerrt.

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4. Form des EKG, Terminologie und Normwerte:

Strecke: (auch Segment) Strecke zwischen 2 Zacken z.B. PQ-Segment (excls. P)
Inte
rvall: Zacke und Strecke Z.B. PQ-Intervall (incls. P). Innerhalb des QRS-Komplexes werden positive Ausschläge mit R, R‘ usw. bezeichnet. ein negativer Ausschlag vor der R-Zacke heißt Q-Zacke und nach der R-Zacke wird ein negativer Ausschlag S-Zacke genannt. P- und T-Wellen P- und T-Wellen können sowohl positiv, als auch negativ sein.
.) P-Welle: Sie entsteht durch die Vorhofdepolarisation und ihre Dauer < 0,1 s; ihre Amplitude ist meist < 0,25 mV.
.) PQ-Intervall (Überleitungszeit): Es dauert vom Beginn der P-Welle bis zum Beginn des QRS-Komplexes. Die Überleitungszeit ist abhängig von der Frequenz und u.a. vom Alter. Bei mittlerer f sollte das PQ-Intervall zwischen 0,12 und 0,20 s andauern. Eine Verlängerung gibt einen Hinweis auf eine Störung im AV-Knoten – Überleitungsstörung.
.) PQ-Strecke: Der Vorhof ist voll erregt (Plateuphase) und der Ventrikel ist noch nicht erregt. Es erolgt daher kein Ausschlag; die PQ-Strecke liegt auf der isoelektrischen Linie.
Der Kammerteil der EKG-Kurve besteht aus QRS-Komplex, ST-Segment und T-Welle (manchmal findet man auch noch eine U-Welle).
.) QRS-Komplex: Er entsteht durch die Kammerdepolarisation. Die Q-Zacke ist der erste negative Ausschlag, dem kein positiver voraausgehen darf. die folgende R-Zacke ist immer positiv und die anschließene S-Zacke immer negativ. Treten nach der S-Zacke weitere positive Ausschläge auf, so werden sie mit R‘, R“ usw bezeichnet.
Der J-Punkt (junctional point) zeigt das Ende der Anfangsgruppe des Kammerteils an. Er befindet sich am Ende des aufsteigenden Teiles der S-Zacke und am Beginn der ST-Strecke (Wendepunkt).
Insgesamt soll der QRS-Komplex nicht länger as 0,1 s dauern.
Eine Meßgröße zur Beurteilung der Erregungsausbreitung (Hinweis auf Schenkelblöcke) ist der Abstand vom Beginn der Kammererregung bis zum Einsetzen der endgültigen Bewegung in negative Richtung (R-Gipfel).
Für die Ableitungen I, aVL, V5 und V6 (linkspräcordial) wird hier ein Maximum von 0,06 s erwartet; rechtspräcordial, also für die Ableitungen V1, V2, aVR soll der Abstand überhaupt nur 0,03 s betragen.

Die Amplituden des QRS-Komplexes sind abhängig von:

1) Masse des Herzmuskels (Niedervoltage bei schwer degenerativen Erkrankungen oder bei Entzündungen und bei Koronarinsuffizienz; hohe Amplitude bei Hypertrophie).
2) Projektion der Herzachse auf die Ableitungslinie
3) elektrischen Gewebewiderstand [bzw. der Dielektrizitätskonstante des Gewebes zw. Dipol und Elektrode]. Bei Adipositas, generalisietem Ödem, Myxödem, Lungenemphysem, Perikarderguß, Perikardschwielen usw. wird man verminderte Amplituden vorfinden. Erhöht werden sie sein bei asthenischen Jugendlichen, Kachexie, Sympathicotonie usw.
.) ST-Segment (Strecke):Sie reicht vom J-Punkt bis zum Beginn der T-Welle. Das ST-Segment löiegt normalerweise auf der isoelektrischen Linie, welche durch Verbindung mehrerer PQ-Strecken ermittelt wird. Auf der isoelektrischen Linie liegt sie deshalb, weil in dieser Phase das Kammermyokard voll erregt ist und daher keine Auslenkung beobachtet wird.
.) T-Welle: Sie repräsentiert die Ventrikelrepolarisation; die Amplitudesoll etwa 1/6 bis 4/6 von R betragen.
.) QT-Intervall: Das Qt-Intervall umfaßt die elektrische Kammeraktion und ist f-abhängig. Bei einer Zunahme der f von 40 auf 180/min nimmt die QT-Dauer von ca. 0,5 auf 0,2 s ab.
.) U-Welle: Wahrscheinlich entsteht sie durch die Repolarisation der Endverzweigungen des Erregungsleitungs-System (Œ) oder durch die Repolarisation der Papilarmuskeln (ヘ).

Verschiedene Ableitungsformen:
Zu den Standardableitungen gehören 6 Extremitäten- und 6 Brustwandableitungen.
Extremitätenableitungen:
bipolar: Abl. I, II, und III nach Einthoven
unipolar: Abl. aVR, aVL und aVF nach Goldberger
(a= augmentet; V = Voltage)
Brustwandableitungen:
bipolar: Abl. D, A und I nach Nehb
unipolar: Abl. V1 bis V6 nach Wilson
Bei den Extremitätenableitungen sind die Elektroden meist mit Farben gekennzeichnet:
Rot – rechter Arm
Gelb – linker Arm
Grün linkes Bein
Schwarz – rechtes Bein (Masse)
Die Brustwandelektroden werden wie folgt lokalisiert:
V1 – 4. Intercostalraum (ICR) rechts parasternal
V2 – 4. ICR links parasternal ( die oberste tatbare Rippe ist die 2. Rippe)
V3 – 5. Rippe zwischen V2 und V4
V4 – 5. ICR auf der linken MCL (Medioclavicularlinie)
V5 – 5. ICR auf der vorderen linken Axillarlinie (AL)
V6 – 5. ICR auf der mittleren linken AL
Die Ablöeitungen V1 und V2 sind geeignet um Aussagen über die Vorhöfe und den rechten Ventrikel zu machen; V4 und V5 sagen eher etwas über den linken Ventrikel aus.
Weitere Elektroden V7 – V9 und V3 und V4 rechts können bei Bedarf angebracht werden; Oesophagusableitungen.

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Zwischenfragen

  • Worüber sagt die PQ-Strecke etwas aus?
  • We lange dauer der QRS-Komplex?

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