Grundlagen der Elektrokardiografie, Grundsätze und Systematik der EKG-Auswertung. Jürgen Häbe Villingen-Schwenningen

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1 Grundlagen der Elektrokardiografie, Grundsätze und Systematik der EKG-Auswertung Jürgen Häbe Villingen-Schwenningen

2 Elektrokardiographie (EKG) Definition Durch ein spezielles Gerät und mittels Elektroden werden die an der Körperoberfläche ableitbaren Aktionsströme des Herzens registriert. Dieser Registriervorgang wird als Elektrokardiographie (EKG) bezeichnet. Diese Potenziale, die registriert werden, entstehen an der Grenzfläche zwischen erregtem und unerregtem Teil des Myokards.

3 Der Elektrokardiograph I Auto I,II,III avr, avl, avf V1-V6 HF: 78 II 1cm/mV 50 mm/s NF MF ADS III by Thomas Peter

4 Der Elektrokardiograph Galvanometer 25 mm/s oder 50 mm/s by Thomas Peter

5 Der Elektrokardiograph 0,02 s 0,1 s 0,5 s 1 mv 1 cm Papiergeschwindigkeit: 50 mm/s by Thomas Peter

6 Der Elektrokardiograph 0,04 s 0,2 s 1 s 1 mv 1 cm Papiergeschwindigkeit: 25 mm/s by Thomas Peter

7 Grundlagen des EKG HF: 0 Ableitungsrichtung - + Haupterregungsrichtung Erregungsrückbildung d. Muskels by Thomas Peter

8 Entstehung der EKG-Kurve Die Geschwindigkeit der Erregungsausbreitung bestimmt die Breite des EKG-Ausschlages: schnelle Erregungsausbreitung erzeugt einen schmalen Ausschlag langsame Erregungsausbreitung erzeugt einen breiten Ausschlag Je mehr Myokard erregt wird, um so höher ist der EKG-Ausschlag

9 Breiter und schmaler EKG-Ausschlag

10 Breiter und schmaler EKG-Ausschlag Ursprung der Erregung by Thomas Peter

11 Größe der EKG-Amplitude Myokard Myokard Myokard

12 Beziehung Erregungsrichtung zur Elektrode Erregungsrichtung

13 Indikationen für die Durchführung eines EKGs in der Klinik primäre und sekundäre Störungen der Reizbildung und der Erregungsleitung des Herzens primäre Anomalien der Erregungsleitung (Präexzitationssyndrome) und der Erregungsrückbildung (QT-Syndrome) angeborene und erworbene Herzfehler primäre und sekundäre Kardiomyopathien entzündliche Erkrankungen des Perikards und Perikarderkrankungen nicht entzündlicher Genese degenerative Erkrankungen des Myokards (KHK), akuter Myokardinfarkt und Postinfarkt-Zustände Stoffwechselstörungen und -krankheiten (Elektrolytstoffwechsel, Hyperthyreose) Steuerung und Kontrolle der Pharmakotherapie und Elektrotherapie Screening-Untersuchungen allgemeiner Art oder vor speziellen Risikopopulationen

14 Das Erregungsbildungs- und Erregungsleitungssystem besteht aus Sinusknoten, Atrioventrikularknoten, His`sche Bündel, Rechter Tawara-Schenkel, Linker Tawara-Schenkel mit anterior-superiorem Faszikel und posterior-inferiorem Faszikel, Purkinje`sches Fasernetz.

15 Reizbildungs- und Erregungsleitungssystem Sinusknoten anteriores (oder James) mittleres (oder Wenckebach) posteriores (oder Thorel) Internodalbündel rechter Tawara-Schenkel Purkinje-Fasern interatriales Bachmannbündel Atrioventrikulärknoten His-Bündel linker Tawara-Schenkel (posteriorer Faszikel) Linker Tawara-Schenkel (anteriorer Faszikel) Purkinje-Fasern by BIOTRONIK

16 Firma Osypka/Basel Der Sinusknoten

17 Der Parasympathikus wirkt negativ chronotrop. Sinusknoten Autonome und primäre Schrittmacher des Herzens Spontan-Frequenz beträgt Schläge/min. Der Sympathikus wirkt positiv chronotrop.

18 Atrioventrikular (AV)-Knoten Physiologische Schranke zwischen Vorhof und His-Bündel Die Schrankenfunktion ist bei rascher Folge von atrialen Impulsen bedeutsam: Vorhofflimmern, Vorhofflattern, Vorhoftachykardien. Die Erregungsfront wird vom AV-Knoten in das His-Bündel weitergeleitet. Die Leitungseigenschaft des AV-Knotens werden durch die autonome Innervation gesteuert.

19 Die vegetative Innervation des Herzens: Die vegetative Innervation des Herzens erfolgt durch parasympa- thische als auch durch sympathische Nervenfasern. Die parasympathische Innervation des Herzens wird gewährleistet durch rechte Fasern des N. vagus im Bereich des Sinusknotens und durch linke Fasern des N. vagus im Bereich des AV-Knotens. Die sympathische Innervation des Herzens wird durch Fasern in den beiden Vorhöfen und beiden Kammern ermöglicht.

20 Efferente Innervation des Herzens Physiologische Grundlagen Sympathikus Parasympathikus Parasympathikus Sympathikus Sinusknoten AV-Knoten HIS-Bündel Linker Schenkel Rechter Schenkel Durch die unterschiedliche Verteilung der sympathischen und parasympathischen Efferenzen differieren die nervalen Wirkungen in den einzelnen Herzabschnitten. by BIOTRONIK

21 Effekte von Sympathikus und Parasympathikus Sympathikus Parasympathikus Steigerung der Herzfrequenz (positiv chronotroper Effekt) Senkung der Herzfrequenz (negativ chronotroper Effekt) Verkürzung der AV-Überleitungszeit (positiv dromotroper Effekt) Verlängerung der AV-Überleitungszeit (negativ dromotroper Effekt) Beschleunigung der Kammerdepolarisation Minderung der Kontraktilität des Vorhofes (negativ inotroper Effekt) Steigerung der Kontraktilität (positiv inotroper Effekt) Abschwächung der stimulierenden Wirkungen der Katecholamine (antiadrenerger Effekt)

22 Das Aktionspotential führt bei einer Muskelfaser des Arbeitsmyokards zu einer Kontraktion und trägt somit insgesamt aufgrund der Anordnung des Arbeitsmyokardes zur Pumpleistung des Herzens bei. Bei einer Nervenfaser und bei einer Faser des Erregungsleitungssystems zu einer Fortleitung des Erregungsimpulses. Folgende Grundeigenschaften der Myokardzelle sind für die Herztätigkeit Voraussetzung: Die Automatizität Die Erregbarkeit Die Erregungsleitungsfähigkeit Automatizität, Erregbarkeit und Erregungsleitungsfähigkeit sind wichtige Grundvoraussetzungen für das Aktionspotential.

23 Zellspannung Physiologische Grundlagen V (- 90 mv) Na + K extrazellulär K + Na Zelle intrazellulär Zellmembran Ruhepotential by BIOTRONIK

24 Aktionspotential und Ionenaustausch Physiologische Grundlagen Systole Diastole EKG Aktionspotential mv Ionenaustausch Intrazellularraum Zellmembran Extrazellularraum K + K + Na + Na K + Na Ca. + - Einstrom Na + -Einstrom Na + K + - Ausstrom K Na + ATP K + K + Na K + Na + by BIOTRONIK

25 Aktionspotenzial und Körperoberflächen-EKG Depolarisation Repolarisation Phase 0 Phase 2 Phase 3

26 Abschnitte des Aktionspotentials Phase 0: Schnelle Depolarisation Phase 1: Frühe schnelle Repolarisation Phase 2: Plateauphase Phase 3: Späte schnelle Repolarisation Phase 4: Ruhemembranpotential und diastolische Depolarisation

27 Aktionspotential (mv) Na schnelle Depolarisation 1 frühe Repolarisation 2 Plateauphase 3 Repolarisation 4 Ruhepotential extrazellulär intrazellulär Myocardzelle K Leitungsfähigkeit 4 by BIOTRONIK N a + N a + C a + + K + A T P Schneller Einstrom K + Langsamer Einstrom Ausstrom Na/K Pumpe

28 Refraktärperioden Absolute Refraktärperiode Keine Erregung des Myokards möglich Effektive Refraktärperiode Stimuli werden mit kleinen und flachen Aktionspotentiale beantwortet. Relative Refraktärperiode Stimuli können mit effektiven Aktionspotentiale beantwortet werden.

29 Refraktärphasen + 30 mv Absolute Refraktärphase Effektive R. Relative Refraktärphase SNP ms ARP: Extrareiz ohne Reizbeantwortung ERP: Extrareiz ohne signifikante Reizbeantwortung RRP: Extrareiz mit schwacher Reizbeantwortung SNP: Supernormale Phase, gesteigerte Erregbarkeit by BIOTRONIK

30 Elektrophysiologische Grundlagen 120 ml EDV Enddiastolisches Volumen 1. Isovolumetrische Anspannung 2. Auxotonische Auswurfphase 3. Isovolumetrische 50 ml Entspannungsphase 4. Schnelle Kammerfüllung 5. Langsame Kammerfüllung 6. Vorhofkontraktion Systole Diastole ESV Endsystolisches Volumen Ejection Fraction = EF = EDV - ESV x 100 EDV by BIOTRONIK Hämodynamik

31 Automatizitätszentren des Herzens Tertiäre Erregungsbildungszentren: Ventrikuläres Erregungsleitungssystem und das Purkinje-Fasersystem mit einer Eigenfrequenz von /min. Der von den Kammern ausgehende Rhythmus wird als Kammerersatzrhythmus bezeichnet. Primäres Erregungsbildungszentrum: Der Sinusknoten mit einer Eigenfrequenz von ca /min. Der vom Sinusknoten ausgehende Rhythmus wird als Sinusrhythmus bezeichnet. Sekundäres Erregungsbildungszentrum: Bereich des AV-Knotens und des His-Bündels mit einer Eigenfrequenz von ca. 45 /min. Der vom AV-Knotenbereich ausgehende Rhythmus wird als Knotenersatzrhythmus bezeichnet.

32 Automatiezentren Physiologische Grundlagen Sinusknoten 70 bpm LDD AV Knoten bpm PURKINJE Fasern Myokardzellen LDD LDD Ruhepotential bpm Aktionspotential LDD = Langsame Diastolische Depolarisation by BIOTRONIK

33 Herzregionen anterior posterior inferior

34 EKG-Ableitungsformen Bei bipolaren Ableitungen wird die Spannungsdifferenz zwischen zwei Elektroden gemessen (Plus- und Minus-Elektrode). Bei unipolaren Ableitungen wird die Spannung an einer Elek- trode (Plus-Elektrode) gegen eine Referenzelektrode (Minus- Elektrode) mit konstantem Potential gemessen.

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37 Ableitungen für die klinische Elektrokardiographie Bipolare Extremitäten-Ableitung nach Einthoven: I, II, III. Semiunipolare Extremitäten-Ableitung nach Goldberger: avr, avl, avf. (a = augmented = verstärkte V = Voltage) Unipolare Brustwand-Ableitungen nach Wilson: V1 - V6 Bipolare Brustwand-Ableitungen nach Nehb: D, A, I. Korrigierte orthogonale Ableitung nach Frank Spezielle EKG-Ableitungen: Überwachungs-Ableitung im Rettungswesen, auf der Intensivstation, während diagnostischen und therapeutischen Maßnahmen, Langzeit-EKG-Ableitungen, Belastungs-EKG-Ableitungen, Ösophagus-EKG-Ableitungen, Intrakardiale Ableitungen (EPU)

38 Bei den Goldberger-Ableitungen handelt es sich um semiunipolare Extremitäten- Ableitungen rechter Arm (roter Stecker), (avr) linker Arm (gelber Stecker), (avl) linkes Bein (grüner Stecker), (avf) Standard-Ruhe-EKG-Ableitungen 1. Frontalebene Standard-Ableitungen nach Einthoven I, II, III, Standard-Ableitungen nach Goldberger avr, avl, avf, (a = augmented = verstärkt, V = Voltage) Bei den Einthoven-Ableitungen handelt es sich um bipolare Extremitäten-Ableitungen zwischen rechtem Arm (roter Stecker) und linkem Arm (gelber Stecker) = Ableitung I rechtem Arm (roter Stecker) und linkem Bein (grüner Stecker) = Ableitung II linkem Arm (gelber Stecker) und linkem Bein (grüner Stecker) = Ableitung III

39 RA - - Ableitung I LA + - Ableitung II Ableitung III LB + +

40 RA RA + + Ableitung avr LA LA LB

41 RA LA LA + + Ableitung avl LB

42 RA LA LB LB + Ableitung avf

43 Standard-Ruhe-EKG-Ableitungen 2. Sagittalebene: Standard-Ableitungen nach Wilson V1 bis V6 (semiunipolare Brustwandableitungen) V1 rechter Sternalrand 4. ICR V2 linker Sternalrand 4. ICR V3 zwischen V2 und V4 V4 5.ICR Schnittpunkt mit der linken MCL-Linie V5 in Höhe von V4 in der vorderen Axillarlinie V6 in Höhe von V4 in der mittleren Axillarlinie Wird das EKG zwischen zwei Punkten abgeleitet, z.b. zwischen rechtem und linkem Arm, dann spricht man von einer bipolaren Ableitung. Von einer semiunipolaren Ableitung spricht man, wenn der eine Pol aus der elektrischen Zusammenschaltung mehrerer Ableitungspunkte besteht und die Lokalisation des anderen Ableitungspunktes fest definiert ist, wie z.b. bei den EKG-Ableitungen V1 bis V6.

44 V1 V2 V3 V4 V5 V6 RA LB LA

45 by Thomas Peter

46 by Thomas Peter

47 by Thomas Peter

48 Informationsgebiete der EKG-Brustwandableitungen V1 und V2 informieren über den rechten Ventrikel V2 und V3 über das Septum und das anteroseptale Wandsegment V4 über den Apex und V5 und V6 über den anterolateralen und lateralen Abschnitt des linken Ventrikels.

49 Merke: Jede EKG-Ableitung repräsentiert typische Abschnitte des Herzens Inferiore Ableitungen: II, III, avf. Anteriore Ableitungen: V1-V4 Laterale Ableitungen: I, avl (hohe Seitenwand), V5, V6 (tiefe Seitenwand) Die dorsale (strikt posteriore) und rv. Region ist in den Routineableitungen nicht direkt repräsentiert by Prof. M. Kaltenbach

50 konkrete Fragestellung Wichtige Informationen für die Durchführung eines EKG Personalien des Patienten anamnestische Angaben klinischer Befund Zusatzbefunde (Röntgen- und Laborbefunde) Angaben zur bisherigen Therapie klinische Diagnose bzw. Differentialdiagnose

51 Danach erneute EKG-Registrierung Ruhe-EKG-Registrierung Vorbereitung des Patienten Anlegen der EKG-Elektroden Einstellung des EKG-Gerätes EKG-Registrierung Bei Bedarf Beseitigung von Störungen und Artefakten

52 Vorbereitung des Patienten für eine Ruhe-EKG-Registrierung Der Patient muss bequem und völlig entspannt mit freiem Oberkörper und freien Unterschenkeln auf einer ausreichend breiten (80 cm) Untersuchungsliege liegen. Der Patient muss über den Untersuchungsvorgang informiert und evtl. seine Angst vor der EKG-Registrierung genommen werden. Der Patient muss unbedingt psychisch entspannt sein und darf keinesfalls frieren. Ruhe im EKG-Untersuchungsraum ist zwingend erforderlich. Keine technischen, personellen, medizinischen und privaten Diskussionen Unbedingt zu vermeiden ist der Kontakt des Patienten mit leitfähigen Gegenständen (Metall, Bettgestell usw.). Dadurch sind galvanische Wechselströme und evtl. elektrische Gefahren zu vermeiden. Die EKG-Ableitungspunkte müssen absolut schmutz-, haar- und fettfrei sein. Eine absolut topographisch korrekte EKG-Ableitung ist Voraussetzung für die fehlerfreie Elektrokardiografie.

53 Verschiedene Elektroden und Zubehör für die EKG-Registrierung Silberbeschichtete Plattenelektroden, die mit einem Gummiband an Unterarmen und Unterschenkeln befestigt werden können. Klemmelektroden, die nach dem Prinzip der Wäscheklammer an Arme und Beine geklemmt werden können. Saugelektroden für die Brustwandableitungen Klebeelektroden für die Extremitäten- und Brustwandableitungen Kontaktpaste zur Senkung des Hautübertragungswiderstandes