INSTITUT FÜR PHYSIOLOGIE

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1 INSTITUT FÜR PHYSIOLOGIE Anleitung zum Physiologie - Praktikum P - 8. Herz und Kreislauf SS Semester

2 Herz und Kreislauf 1. Einleitung Vorbereitung Theoretische Grundlagen Vektor-EKG Zeitliche Beziehung zwischen EKG und mechanischer Herzaktion Fragen zur Vorbereitung Ablauf des Praktikums Versuchsdurchführung Anschluss des Probanden an das EKG-Messgerät Allgemeine Bedienungsanleitung Biopac Student Lab PRO Standard-EKG Herztöne Störungsursachen Vektorkardiographie Auswertung Standard-EKG Herztöne Elektrokardiographie mit Störungen Vektorkardiographie

3 1. Einleitung 1.1 Vorbereitung Um die praktischen Aufgaben kompetent durchführen zu können, sind Kenntnisse der physiologischen Grundlagen unerlässlich. Es wird daher eine angemessene Vorbereitung der PraktikumsteilnehmerInnen erwartet. Dies beinhaltet insbesondere die Themen "Herzerregung" und "Herzmechanik" einschließlich der funktionell anatomischen Grundlagen. Das Elektrokardiogramm (EKG) repräsentiert eines der häufigsten diagnostischen Verfahren. Ziel des Praktikums ist, anhand der Bearbeitung von definierten Aufgaben, die physiologischen und physikalischen Hintergründe der EKG-Diagnostik besser zu verstehen, und vor diesem Hintergrund verschiedene Abweichungen von der Norm interpretieren zu können. Es ist nicht Ziel des Praktikums, Diagnosen zu erheben. Grundsätzlich wird davon ausgegangen, dass die PraktikumsteilnehmerInnen bzw. Probanden herzgesund sind. Sollten sich wider erwarten von der Norm abweichende EKG-Registrierungen ergeben, kann dies vielerlei Gründe haben, die in der Regel apparativ bedingt sind. In jedem Fall ist dies sachlich mit dem Praktikumsleiter zu erörtern. 1.2 Theoretische Grundlagen Zur Entstehung der elektrischen Signale, die als Oberflächen-EKG gemessen werden können, sei auf Lehrbücher der Physiologie verwiesen. Grundsätzlich lassen sich elektrische Signale, die durch die Ausbreitung von Aktionspotenzialen im Herzen verursacht werden, von beliebigen Orten der Körperoberfläche ableiten. Im Hinblick auf die universelle Vergleich- und Reproduzierbarkeit wurden Ableitorte (Elektrodenpositionen) standardisiert. In der Praxis, z.b. bei der Registrierung von EKGs unter Notfallbedingungen oder in der Intensivmedizin, wird von den Standardableitungen durchaus abgewichen (z.b. bipolare Brustwandableitungen). 2

4 Standardableitungen: Man unterscheidet zwischen den bipolaren Ableitungen I-III nach Einthoven, den unipolaren Ableitungen avr, avl und avf nach Goldberger sowie den üblicherweise 6 - unipolaren Brustwandableitungen nach Wilson. Zu jeder dieser Ableitungen lässt sich eine sogenannte "Ableitlinie" konstruieren. Grundsätzlich gilt, dass der durch die Ausbreitung einer Erregungsfront gebildete "Summationsvektor" das größte Signal erzeugt, wenn er sich parallel zu dieser Ableitlinie bewegt (maximale Projektion, s. Abb. 1), während das Signal null wird, wenn er sich senkrecht dazu bewegt (Projektion = 0). Abb.1 Beziehung zwischen Richtung des Summenvektors und Richtung der Ableitstrecke für die relative Größe des gemessenen Signals (Projektion). Während bei den bipolaren Ableitungen die elektrische Potenzialdifferenz zwischen zwei Extremitäten gemessen wird (z.b. Einthoven I: rechter Arm linker Arm), werden bei den unipolaren Ableitungen Elektroden an drei Extremitäten benutzt (avr augmented Vector Right: rechter Arm, linker Arm und linkes Bein). Die Elektroden linker Arm und linkes Bein sind jedoch über zwei Widerstände (5 K Ω) miteinander verbunden wie in Abb. 2 B gezeigt. Dadurch erhält man eine virtuelle Elektrodenposition, die schematisch dem Punkt D in Abb. 2 entspricht. 3

5 Abb. 2 Das Prinzip der bipolaren und unipolaren Extremitätenableitungen. A. Elektrodenpositionen (a,b) für die Ableitung I. B. Elektrodenpositionen (a-c) und Verschaltung für die Ableitung avr; d entspricht der "virtuellen" Elektrode. Die roten Pfeile deuten schematisch die Richtung der Ableitstrecke an. R, L: rechts bzw. links; m = Masse. Zusätzlich zu den Ableitelektroden wird dem Patienten / Probanden immer eine Elektrode angelegt, die ihn "erdet" (mit Masse verbindet). Diese ist nicht mit den virtuellen Elektrodenpositionen der unipolaren Ableitungen zu verwechseln. Die Verbindungen der Elektroden für die unipolaren Ableitungen werden durch entsprechende Verschaltungen im EKG-Gerät realisiert. Das heißt, für die 6 Standard-Extremitätenableitungen werden 3 stationäre Elektroden (plus Masse) benötigt. Die unipolaren Brustwandableitungen V1 bis V6 nach Wilson geben Auskunft über die Projektion des elektrischen Erregungsvektors des Herzens auf eine (gedachte) horizontale Ebene durch den Thorax. Durch Zusammenschalten der drei Extremitätenkabel über entsprechende Widerstände wird eine gedachte indifferente Bezugselektrode erzeugt, gegen die 6 definierte Orte auf der Brustwand in Herzhöhe abgeleitet werden (Abb. 3). Im Praktikum wird mit einer Brustwandelektrode gearbeitet, die nacheinander an den 6 Standardorten positioniert wird. 4

6 Abb. 3 V 1 : 4. ICR am rechten Rand des Sternums V 2 : 4. ICR am linken Rand des Sternums V 3 : zwischen V 2 und V 4 auf der 5. Rippe V 4 : Schnittpunkt des 5. ICR mit der linken Medioklavikularlinie V 5 : gleiche Höhe wie V 4, auf der vorderen Axillarlinie (VAL) V 6 : gleiche Höhe wie V 4, auf der mittleren Axillarlinie (MAL) Für ein normales 12-Kanal EKG in der klinischen Praxis wir der Patient an 10 Kabel angeschlossen. Jedes dieser Kabel entspricht einem Ableitort. Um die "Verkabelung" zu erleichtern und Verwechslungen der Kabel vorzubeugen, sind diese mit Farbmakierungen versehen. Die Bezeichnungen und Farbcodierungen der EKG Kabel bzw. Elektroden sind in Europa und den USA unterschiedlich. Da die im Praktikum eingesetzten Geräte den USA Normen entsprechen, sind die Farbkodierungen anders als in deutschen Krankenhäusern oder Praxen. Die Unterschiede sind für die Extremitätenelektroden in Tabelle 1 zusammengefasst: Elektrode Euro USA rechter Arm R Rot RA weiß linker Arm L gelb LA schwarz linker Fuß F grün LL rot rechter Fuß N schwarz RL grün 5

7 Störungsquellen: Die R-Zacke als größter Ausschlag des EKG-Signals hat eine maximale Amplitude von ca. 1 mv. Die Amplitude der P-Welle kann im Bereich von 0,1 mv liegen. Die geringe Größe dieser Signale macht sie anfällig für Störungen, die die Identifizierung einzelner Komponenten des EKG beeinträchtigen oder auch zu Fehlinterpretationen führen können. Hauptursachen für eine schlechte Signalqualität sind: 1. Wechselspannungsstörungen durch Einstreuung ("Netzbrumm") 2. Schlechter oder variabler Kontakt der Ableitelektroden mit der Haut 3. Überlagerung von Muskelaktionspotenzialen Die Erdung des Probanden (Konvention: rechtes Bein) dient u.a. der Minimierung von Netzbrumm. Dennoch lässt sich dieses periodische Signal (50 Hz) nicht immer vollständig unterdrücken, z.b. wenn sich elektrische Geräte oder Leitungen in der Nähe befinden. Elektrische Herzachse: Die Richtung des größten Integralvektors projiziert auf die Frontalebene wird als elektrische Herzachse bezeichnet. Sie stimmt bei normaler Erregungsausbreitung weitgehend mit der anatomischen Längsachse des Herzens überein. Die Lagetypen (siehe Tab. 2) werden nach dem Winkel bezeichnet, den die elektrische Herzachse mit der Horizontalen einschließt. Für die Bestimmung der Herzachse eignen sich die drei Einthoven Ableitungen (Abb. 4). Tabelle 2 6

8 Ableitung I Abb. 4 Grafische Bestimmung der Herzachse bzw. des Lagetyps: Man bestimmt für jede der drei Ableitungen die Amplitude der R-Zacke, welche man in das Einthoven- Dreieck als Vektor einträgt. Die Senkrechten (Projektionen) ausgehend von den Vektorspitzen der drei Amplituden schneiden sich in einem Punkt, welcher die Spitze des Vektors der elektrischen Herzachse darstellt. 1.3 Vektor-EKG Jede einzelne EKG-Ableitung beschreibt das zeitliche Verhalten der elektrischen Herzerregung aus einem bestimmten Blickwinkel. Der räumliche Aspekt der Erregungsausbreitung im Herzen lässt sich durch das sogenannte Vektor-EKG darstellen. Die elektrische Herzerregung kann man sich als einen dreidimensionalen Vektor vorstellen, der zu jedem Zeitpunkt eine genau definierte Richtung hat (die der Erregungsausbreitung) sowie eine definierte Länge (welche der Spannung entspricht). Dieser Vektor kann mit Hilfe von drei Ableitungen konstruiert werden, da zur Beschreibung eines (räumlichen) dreidimensionalen Vektors drei linear unabhängige Vektoren benötigt werden (z.b. Länge, Höhe, Breite). Solche Vektoren nennt man Basisvektoren. Eine vereinfachte "zweidimensionale" Vektordarstellung lässt sich realisieren, wenn man zwei in etwa zueinander senkrechte Ableitungsrichtungen auswählt und die resultierenden EKGs gegeneinander aufträgt, z.b. avf und Ableitung I (Abb. 3). Man erhält bei dieser Darstellung die Projektion des Vektors auf die Frontalebene. 7

9 Abb. 5: Konstruktion der Vektorschleife aus den Ableitungen I und avf. 1.4 Zeitliche Beziehung zwischen EKG und mechanischer Herzaktion Das EKG dient der Diagnose von Erkrankungen, die einhergehen mit Veränderungen von Herzfrequenz und Rhythmus, der Erregungsausbreitung aber auch strukturellen Veränderungen wie z.b. verschiedenen Formen der Hypertrophie. Es liefert keine direkte Information über eine normale oder eingeschränkte Kontraktionskraft. Gleichwohl besteht natürlich eine zeitliche Korrelation zwischen der Entstehung und Ausbreitung von Aktionspotenzialen in verschiedenen Bereichen des Herzens und der Kontraktion der Vorhöfe und Ventrikel. Signale, die durch den Pumpzyklus verursacht werden, sind die Herztöne. Deren zeitliche Zuordnung zum EKG soll gemessen werden. Hierzu wird ein mit einem Mikrofon gekoppeltes Stethoskop verwendet, mit dessen Hilfe Schallwellen simultan mit dem EKG registriert werden können. Am besten geeignet für die Auskultation ist der sog. ERB-Punkt im 3. Intercostalraum, parasternal, links. 8

10 1.5 Fragen zur Vorbereitung Frage 1: Was unterscheidet die Zielsetzung der EKG-Diagnostik, z.b., im Rahmen einer internistischen Untersuchung und einer Notfallsituation z.b. im RTW oder im Rahmen der Intensivüberwachung? Frage 2: Wozu dient die Masseelektrode (Erdung) bei der EKG-Ableitung? Frage 3: Woran erkennen Sie im EKG, ob die ventrikulären Aktionspotenziale im Sinusrhythmus ausgelöst werden? Frage 4: Worin liegt die besondere Bedeutung des QT-Intervalls? Frage 5: Warum wird die Länge der QT-Zeit häufig in "Frequenz-korrigierter" Form angegeben? Frage 6: Wie verändert sich die EKG-Aufnahme, wenn aus Versehen die linke und rechte Armelektrode vertauscht werden? Frage 7: Bei welcher EKG-Ableitung steht die Projektionsrichtung der Ableitung senkrecht auf avl? Frage 8: Was bedeutet es, wenn eine Versuchsperson als Normaltyp eine negative P- Welle in Ableitung II nach Einthoven besitzt? Was können Sie über die Herzerregung aussagen? 9

11 2. Ablauf des Praktikums Vorbereitung: Einige Regeln für die Kleidung vereinfachen die Durchführung: o keine Strumpfhosen o möglichst weite Kleidung Material Taschenrechner, Geodreieck, Millimeterpapier Organisation: Das Praktikum findet in den Räumen MAFO 0/230 (4 EKG-Messplätze) und 0/226 (2 EKG-Messplätze) statt. Zu Beginn des Praktikums finden sich alle Teilnehmer in Raum MAFO 0/230 ein und werden dann auf die Räume verteilt. Es werden Zweier- und Dreiergruppen gebildet Durchführung: Jede Gruppe führt die vorgegebenen Messungen einmal durch. Alle Messungen können nacheinander an einem Probanden durchgeführt werden, es kann aber auch nach den einzelnen Versuchsabschnitten gewechselt werden. Für die Aufnahme des EKGs nach Wilson und die Messung der Herztöne ist es notwendig, den Oberkörper freizumachen. Die Hälfte der Messstände ist daher durch Vorhänge abgetrennt. Bei der Bildung der Gruppen ist darauf zu achten, dass ein Gruppenteilnehmer für diese Messungen zur Verfügung steht. Sobald sich männliche Probanden in einer Gruppe befinden, werden diese Messungen ausschließlich an denen, bevorzugt an den offenen Messplätzen, durchgeführt. Wenn alle Messplätze belegt sind, machen Sie sich an den offenen Messplätzen mit der Versuchsdurchführung der dortigen Gruppen vertraut. 10

12 Arbeiten Sie zügig, damit für nachfolgende Gruppen möglichst wenig Leerlauf entsteht. Die Auswertung wird nach Beendigung der Messungen ausschließlich mit den EKG-Ausdrucken durchgeführt. Auswertung: Jede Gruppe fertigt im Praktikum ein Protokoll an, in dem die im Rahmen der Auswertung gestellten Aufgaben bearbeitet werden. Sobald mehrere Gruppen ihre Protokolle erstellt haben, findet ein Prüfungsgespräch statt, in dem alle Aufgaben mit Hilfe der Protokolle besprochen werden. Die Aufgaben zur Vorbereitung (1.5) sind Bestandteil des Prüfungsgesprächs 11

13 3. Versuchsdurchführung An den insgesamt sechs EKG-Messplätzen können Standard-EKGs aufgenommen werden, so wie es in der Praxis täglich durchgeführt wird. Darüber hinaus können Vektor-EKGs und Herztöne dargestellt werden. Diese Form der Darstellung ist zwar in der Klinik nur speziellen Fragestellungen vorbehalten, liefert aber ein tieferes Verständnis für das EKG. Die Messungen der Herztöne stellen dann die Verbindung zur Herzmechanik her. 3.1 Anschluss des Probanden an das EKG-Messgerät An den Extremitäten werden selbstklebende Elektroden befestigt und diese gemäß dem Schema in Abbildung 6 mit den entsprechend farbigen Steckern verkabelt (siehe auch Tabelle 3). Zwischen Haut und Elektrode wird Elektrolytpaste aufgetragen, um den Kontakt Haut-Elektrode zu verbessern. Anschließend werden die Elektroden für die Brustwandableitungen nacheinander an den Orten der Brustwand angebracht, die mit V1 V6 bezeichnet werden (Abb. 6/Tab. 3). Die Position von V3 wird nicht durch das Ertasten der Rippe bestimmt, sondern wird einfach genau zwischen V2 und V4 gesetzt. Aus diesem Grunde sollte man die Elektrode in folgender Reihenfolge anbringen: V1, V2, V4,V3,V5, V6. Die Lage der Brustwandelektrode ist im Gegensatz zu den Extremitätenableitungen besonders kritisch, da sie sehr nah am Herzen liegen. Bei Frauen liegen die Brustwandableitungen V2 V5 auf der Mamma. Falls man die Elektroden darunter setzt, sitzen sie mindestens einen Rippenzwischenraum zu tief. Für die Aufzeichnung der Herztöne wird der Versuchsperson ein elektronisches Stethoskop auf die entsprechenden Messpositionen gelegt. Zur Optimierung des Signals empfiehlt es sich, mehrere Positionen auszuprobieren. 12

14 Abb. 6: EKG Anschlussschema; links: Anschlussschema der Extremitäten-Elektroden rechts: Positionierung der Brustwandelektrode (V1-V6) Tabelle 3 EKG-Abschlussschema Bezeichnung Stecker: Farbe/Beschr. Elektrodenposition LB rot linkes Bein LA schwarz linker Arm RA weiß rechter Arm RB grün rechtes Bein V1 V2 V3 V4 V5 V6 braun 4. Interkostalraum (ICR) parasternal rechts 4. Interkostalraum (ICR) parasternal links auf der Verbindungslinie zwischen V2 und V4 (5.Rippe) 5. Interkostalraum in der linken Medioklavikularlinie in Höhe von V4 in der vorderen Axillarlinie in Höhe von V4 in der mittleren Axillarlinie 13

15 3.2 Allgemeine Bedienungsanleitung Biopac Student Lab PRO 1. Biopac Student Lab PRO öffnen 2. Template öffnen (File open). Template-Dateien liegen als Graph Template (Dateierweiterung GTL) vor. Sie enthalten Voreinstellungen für die jeweilige Messung. Für die einzelnen Versuche müssen die Templates geöffnet werden, die in der jeweiligen Versuchsbeschreibung angegeben sind. 3. Die Messung starten. Der Start-Button befindet sich in der rechten unteren Ecke. 4. Abhängig vom Template erfolgt zu diesem Zeitpunkt eventuell die Aufforderung ein neues Dokument zu speichern. In diesem Fall bitte einen aussagekräftigen Dateinamen auswählen und die Daten als BSL Pro file (ACQ) speichern. 5. Es erfolgt die Messung. Die Messdauer ist durch das jeweilige Template vordefiniert. An der Position des Start-Buttons befindet sich ein Stopp-Button, falls die Messung gestoppt werden soll. Während der Messung kann durch Drücken der F9-Taste eine Markierung auf der Zeitachse gesetzt werden, so dass bestimmte Ereignisse (Einatmen, Ausatmen) später im Ausdruck wieder gefunden werden können. 6. Auf dem Bildschirm erscheint die Aufzeichnung. Die Messung wird in jedem Fall gespeichert. Sollten Teile der Messspuren für einen kurzen Moment nicht angezeigt werden, können diese nach Beendigung der Messung angesehen werden. 7. Gegebenenfalls die Features des Programms nutzen. Die Voreinstellungen der Messparameter bleiben unverändert. Anzeige Chart Mode: Zeigt alle Messspuren untereinander an (Standard) XY Mode: Plot zweier Messpuren gegeneinander (markierter Bereich), wichtig für die Darstellung des Vektor-EKGs. Horizontal Autoscale: Zeigt die Messspuren in der voreingestellten Länge an. 14

16 Show/Hide Grid: Anzeigen/Ausblenden eines zusätzlichen Gitternetzes. Das Gitternetz ermöglicht das Abmessen von Zeitspannen, daher ist das Gitternetz standardmäßig aktiviert. Die Skalierung kann geändert werden, indem auf die jeweilige Skala geklickt wird. Jedoch sollte die Voreinstellung bereits die Messwert-Spanne umfassen Autoscale Y: Ist auswählbar nach Rechtsklick auf eine Messspur. Passt die vertikale Skalierung an die Daten an. Beachten Sie, dass die Skalierungen im Template voreingestellt sind und für die Auswertung der Messspuren meist die gleiche Skalierung vorliegen muss. Für die Auswertungen (Lagetyp und Vektor EKG) sollten die Skalierungen der verwendeten Ableitungen identisch sein. Bedienung Pfeil-Werkzeug: Für allgemeine Anwendungen wie z.b. den Kanal auswählen, durch die Daten scrollen usw. Auswahl-Werkzeug: Dient dazu, Teile einer Messspur zu markieren, indem auf den Startpunkt geklickt wird und der Cursor mit gedrückter linker Maustaste bis zum Endpunkt gezogen wird. Zoom-Werkzeug: Ermöglicht die Vergrößerung der Messspuren. Um einen bestimmten Bereich zu vergrößern, kann mit der linken Maustaste auf den Startpunkt geklickt werden und mit gedrückter linker Maustaste der zu vergrößernde Bereich eingegrenzt werden. Über Horizontal Autoscale (s.o.) lässt sich der Ausgangszustand wieder herstellen. 8. Drucken der Messung, über das Menü File Print. In der sich öffnenden Dialogbox kann angegeben werden, auf wie vielen Seiten die Messung ausgedruckt werden soll. Für die Auswertung ist es optimal, jeweils 15s (Hochformat) oder 30s (Querformat) auf eine Seite zu drucken. Das Format lässt sich u.a. unter File Printer Setup einstellen. 9. Gedruckt wird nur der Bereich, der auf dem Bildschirm zu sehen ist. Soll der Kurvenverlauf einer kurzen Zeitspanne gedruckt werden, muss diese vorher vergrößert werden, bis auf dem Bildschirm der gewünschte Ausschnitt zu sehen. Zu dem ist zu beachten, dass der Ausdruck gegebenenfalls im Querformat geeigneter ist. Dies lässt sich unter File Printer Setup einstellen. 15

17 10. Schließen Sie die Messung nach deren praktischer Abarbeitung. Sollten Sie vom Programm aufgefordert werden, die Daten zu speichern, folgen Sie dem. Abhängig vom Template ist zu diesem Zeitpunkt eventuell noch kein Dateiname vergeben worden. In diesem Fall bitte einen aussagekräftigen Dateinamen auswählen und die Daten als BSL Pro file (ACQ) speichern. 16

18 3.3 Standard-EKG Die genauen Versuchsschritte zeigt Tabelle 4. Stellen Sie die korrekte Verkabelung (s. 3.1) sicher, verbinden Sie zu Beginn des Versuchs das präkordiale Ableitkabel (braun) mit der Elektrode V1. Öffnen Sie das angegebene Template und starten Sie folgend die Messung. Beachten Sie, dass bei der Messung der Brustwandableitungen nicht alle Ableitungen gleichzeitig gemessen werden können. Nach dem Start der Messung werden voreingestellt genau 5s aufgenommen. Verbinden Sie danach das Ableitkabel nacheinander mit den Elektroden V2 bis V6 und starten Sie jeweils eine weitere Messung. Zum Ende der Messung haben Sie eine Messspur von insgesamt 30s erhalten, auf der nacheinander die Ableitungen V1 bis V6 abgebildet sind. Drucken Sie die Aufnahmen jeweils komplett in dem in der Tabelle aufgeführtem Format aus. Die Elektroden V1 bis V6 werden nachfolgend nicht mehr benötigt. Tabelle 4: Der konkrete Ablauf des Standard-EKG-Versuches Template Versuchsbedingung Messungen EKG Einthoven.gtl EKG Einthoven.gtl EKG Brustwand.gtl liegend, normale Atmung -tief einatmen -Luft anhalten -tief ausatmen liegend, normale Atmung beginnen mit V1, folgend bis V6 durchgehen 60s voreingestellt 60s voreingestellt jeweils 5s voreingestellt Computer- Ausdruck 2 Seiten Querformat 2 Seiten Querformat 2 Seiten Hochformat Für die Ausmessung der entsprechenden Parameter sollen zusätzlich Ausschnitte über 6 Zyklen ausgedruckt werden. 3.4 Herztöne Für die Messung werden die bereits für das Standard-EKG angelegten Elektroden und das angeschlossene Stethoskop verwendet. Es ist zu beachten, dass innerhalb der einzelnen Messungen das Stethoskop nicht bewegt werden soll, um Störungen in der Aufzeichnung zu vermeiden. Die Herztöne sollten vom sog. ERB-Punkt registriert 17

19 werden. Hierbei handelt es sich um einen Auskultationspunkt im 3. ICR, parasternal, links (siehe Abbildung 7). Bitte (s.o) testen Sie mehrere Positionen. Öffnen Sie das Template EKG Herztöne.gtl. Darin werden die EKG Ableitungen (I F, -avf F) gefiltert und die Aufzeichnungen über das Stethoskop angezeigt. Beim Starten der Aufzeichnung ist die Messung für je 15s angesetzt. Bitte versuchen Sie durch Änderungen der Position des Stethoskops das Ergebnis zu optimieren. Das Template ist so ausgelegt, dass Sie ihre Aufzeichnungen nach Änderung der Messposition durch erneutes Starten direkt an die vorherigen Aufzeichnungen anhängen können. Nach Beendigung der Messung sollten Sie ihre Daten unter Name. Herztöne.acq speichern. Drucken Sie die jeweiligen Ausschnitte Ihrer Aufzeichnungen aus. Wählen Sie den Ausschnitt so, dass drei bis vier vollständige EKG-Komplexe mit den zugehörigen Herztönen aufgezeichnet sind. Den Ausschnitt können Sie dabei passend über die horizontale Achse/vertikale Achse (Doppelklick) zeitlich skalieren. 3.5 Störungsursachen Es wird die Ableitung Einthoven I gewählt. Das Template EKG Störung' öffnen und die Messung starten. Es werden mehrere Messungen hintereinander durchgeführt. Sobald eine Messung beendet ist, kann mit dem Start-Button die Nächste angehängt werden. Jede Messung dauert hier 15 Sekunden und dazwischen sollte eine kurze Pause liegen, damit sich das EKG normalisiert. Die verschiedenen Störungen werden wie folgt erzeugt: Bewegung der Finger der rechten Hand Tetanische Anspannung der Muskulatur des Unterarmes Bewegung der Zehen des rechten Fußes Eine Lampe wird in die Nähe des Probanden gehalten. 18

20 Alle Bewegungen sollten ohne Anstrengungen durchgeführt werden. Vergleichen Sie mit Hilfe von zeitlich gedehnten Registrierungen (z.b. 2 EKG Zyklen) die Eigenschaften der Störungen. 3.6 Vektorkardiographie Da hier nur die Ableitungen I und avf verwendet werden, reicht es auch hier aus, nur die Extremitätenelektroden angelegt zu haben. Für den Versuch wird das Template EKG Vektor.gtl geladen. Es können während einer Messung Markierungen mit F9 gesetzt werden und es können nach der Messung aus einer Aufnahme die verschiedenen Vektorschleifen erzeugt werden. Es werden jeweils 30s aufgenommen. Wird die Messung erneut gestartet, werden die weiteren Messdaten angehängt. Nacheinander sollen folgende Punkte abgearbeitet werden: 1. Vektorschleife beim Ein-/Ausatmen Starten Sie die Messung und atmen Sie einen Moment ruhig. Atmen Sie dann tief ein, halten etwa 5s die Luft an, atmen Sie folgend aus und halten 5s die Luft an. Markieren Sie die Zeitpunkte des Luftanhaltens mit F9. Warten Sie, bis die Messung abgelaufen ist. Suchen Sie aus der Aufnahme einen EKG-Komplex heraus, der während des Einatmens liegt und vergrößern diesen. Markieren Sie den Komplex, wechseln Sie in den X/Y-Modus und drucken Sie die Vektorschleife aus. Verfahren Sie genauso mit einem EKG-Komplex während des Ausatmens. 2. Änderung der Vektorschleife bei unterschiedlicher Elektrodenposition Versetzen Sie die Elektroden von den Händen an die Oberarme und wiederholen Sie den Ablauf. Drucken Sie analog zur vorherigen Aufgabe die entsprechenden Vektorschleifen der EKG-Komplexe aus der zweiten Messung aus. 3. Störungsfreie Vektorschleife für die quantitative Auswertung Versetzen Sie die Elektroden von den Oberarmen zurück an die Hände und atmen Sie eine komplette Messperiode (30s) ruhig. Suchen Sie aus der Aufnahme einen EKG-Komplex heraus, bei dem in beiden Spuren P-Welle, T-Welle und QRS- Komplex gut sichtbar sind. Vergrößern Sie diesen Komplex und drucken Sie diesen aus. Markieren Sie den Komplex und wechseln Sie zum entsprechende Vektorschleife zu sehen und auszudrucken. X/Y-Modus, um die 19

21 4. Auswertung 4.1 Standard-EKG 1. Konstruieren Sie mit Hilfe der Vorlagen C und D in der untenstehenden Abbildung die Ableitlinien für Einthoven III bzw. avf (wichtig ist die Richtung!). 2. Bestimmen Sie die Dauer der folgenden Abschnitte aus Ableitung II oder avr der ersten Aufnahme. Bilden Sie dazu Mittelwerte aus jeweils 5 Zyklen. Herzfrequenz (s -1 ) PQ-Intervall (ms) PQ-Strecke (ms) QRS-Komplex (ms) QT-Intervall (ms) Frequenz-korrigiertes QT Intervall : (ms) 3. Arrhythmie: Ist ein regelmäßiger Rhythmus vorhanden oder besteht eine Arrhythmie? Welches ist die häufigste (nicht pathologische) Arrythmieform? 20

22 Bestimmen Sie dazu die Herzfrequenz jeweils während des Ein- und Ausatmens (2. Aufnahme) und erklären Sie, warum ein Unterschied zu erwarten ist. 4. Bestimmung des Schrittmachers: Geht die Erregung vom Sinusknoten oder von anderen Teilen des Erregungsleitungssystems aus? Woran lässt sich das erkennen? Warum nicht an der Herzfrequenz? 5. Lagetypen des Herzens: Die Konstruktion der elektrischen Herzachse erfolgt geometrisch aus den Einthoven-Ableitungen (siehe Abb. 4). Dazu bestimmt man nun für jede der drei Ableitungen die Amplitude der R-Zacke, welche man in das Einthoven-Dreieck als Vektor einträgt. Die Senkrechten ausgehend von den Vektorspitzen der drei Amplituden schneiden sich in einem Punkt, welcher die Spitze des Vektors der elektrischen Herzachse darstellt. Dieses Verfahren stellt keine Addition von Vektoren zu einem Summenvektor dar, sondern die Synthese eines Vektors aus seinen auf bestimmte Achsen projizierten Komponenten. Welcher Lagetyp liegt vor? 6. Beurteilung der Erregungsausbreitung und -rückbildung (a) Welche Zeitdauer und Amplitude hat P in Ableitung II? (b) In welchen Ableitungen ist P negativ bzw. biphasisch (zweigipflig, positiv oder negativ)? (c) Ist die Überleitungszeit (Definition!) normal? (d) Beurteilen Sie die Erregungsrückbildung. Werden die Kammern voll erregt (ST- Strecke!)? Zeigt der Vektor der Erregungsrückbildung in die gleiche Richtung wie der der Erregungsbildung (Konkordanz)? 7. Wie verändern sich (qualitativ) R und S in den Ableitungen V1 bis V6 (Wilson-Ableitungen)? Was ist die Ursache für diese Veränderung? 8. Bestimmen Sie den Zeitbedarf vom Beginn des QRS-Komplexes bis zur Spitze der R-Zacke in V1 und V6. Grenzwerte: i. V1 < 0,03s ii. V6 < 0,052s iii. Differenz V6 V1 < 0,03s 21

23 4.2 Herztöne 1. Wie sind die Herztöne mit dem EKG zeitlich korreliert? 2. Lassen sich je nach Messpunkt Unterschiede feststellen? 4.3 Elektrokardiographie mit Störungen 1. Wie unterscheiden sich Ihre aufgenommenen Signale bei Muskelbewegung von denen bei normalen EKG-Messungen? Vergleichen Sie die Ableitungen II und III. Wie entstehen diese Störungen? 2. Bei welchen Vorerkrankungen von Patienten könnte die Aufnahme eines EKGs schlecht möglich sein? Was ist in diesem Fall zu tun? 3. Gibt es nach Ihren Beobachtungen eine (theoretische) Möglichkeit, als Patient durch das Provozieren von Störungen bei einer EKG-Aufnahme einen Arzt zu einer falschen Diagnose zu verleiten? 4.4 Vektorkardiographie 1. Wie verändert sich die Vektorschleife während der Atmung? Was ist die Ursache für die Veränderung? 2. Wie verändert sich die Vektorschleife bei Versetzung der Elektroden an die Oberarme? Welchen Grund gibt es dafür? 22

24 3. Zeiten ausmessen: Bestimmen Sie mit dem Ausdruck der EKG-Messspuren der störungsfreien Vektorschleife alle Zeiten, die für eine vollständige Beschreibung des EKG nötig sind (PQ-Intervall, PQ-Strecke, Q-Zeit, R-Zeit, S-Zeit, ST-Strecke, Dauer P-Welle, QRS-Komplex, T-Welle), indem Sie die Positionen/Strecken im Ausdruck ausmessen und in die Zeit umrechnen. 4. Liegen die Werte des EKG im Normbereich (siehe Tabelle 5)? Tabelle 5: EKG-Normgrößen EKG-Anteil Dauer/sec Amplitude/mV P-Welle PQ-Intervall Q-Zacke QRS-Komplex T-Welle QT-Intervall 0,05 0,10 0,12 0,20 < 0, 04 0,06 0,10 0,26 0,40 0, 1 0, 3 < 1/4 R-Höhe 1/8 R 2/3 R bzw. S 5. Markante Punkte des EKG in der Vektorschleife markieren: Tragen Sie mit Hilfe der EKG-Messpuren die markanten Punkte des EKG in die möglichst störungsfreie Vektorschleife ein (P-, Q-, R-, S-, T-Maxima, isoelektrische Linie/isoelektrischer Punkt!) indem Sie kontrollieren, welcher Punkt auf der Vektorschleife mit dem jeweiligen Punkt im EKG korrespondiert (siehe nachfolgende Abbildung). Markieren und beschriften Sie dann diese Punkte in der ausgedruckten Vektorschleife (z.b. P ). 23

25 6. Winkelbestimmung: Welche Winkel haben die Achsen von P, Q, R, S und T? Zeichnen Sie dazu in die Vektorschleife Vektoren ein, deren Ursprung im isoelektrischen Punkt liegt und deren Ende in dem jeweiligen Punkt liegt (die Markierung der Punkte erfolgte in der vorherigen Aufgabe). Bestimmen Sie dann den Winkel zur Horizontalen. Welche Bedeutung hat der Winkel der Achse von R? 7. Warum kommt es häufig vor, dass die Spitzen der R-Zacken in den EKG- Ableitungen nach Einthoven nicht genau übereinander liegen, also zeitlich offenbar nicht zusammenfallen? 8. Konstruktion der Ableitung II: Konstruieren Sie auf Millimeterpapier aus dem Ausdruck der Vektorschleife und den Zeitwerten die Ableitung II. Die Amplituden erhalten Sie, indem Sie alle wichtigen Zeitpunkte (isoelektrische Linie, P,Q,R,S und T) auf die Ableitung II projizieren und dann die Abstände von der Projektion des isoelektrischen Punktes zu den anderen Projektionspunkten bestimmen (siehe folgende Abbildung). 24

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