EKG und Rhythmusstörungen

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1 EKG und Rhythmusstörungen Erregungsbildung und -weiterleitung Ablauf und Koordination der Herzmuskelkontraktion werden durch das Erregungsbildungs- und Erregungsleitungssystem gesteuert (= spezielle Herzmuskelzellen, die autonom Erregung bilden). Die meisten Anteile liegen unter dem Endokard; Unter physiologischen Bedingungen entsteht die Erregung im Sinusknoten (primärer Schrittmacher des Herzens), breitet sich über die Vorhöfe aus und gelangt zum atrioventrikulären (AV)-Knoten (sekundäres Erregungsbildungszentrum). Hier erfolgt eine Verzögerung um ca. 80 ms. Da die Vorhöfe und Kammern durch eine Bindegewebsschicht voneinander getrennt sind (Ventilebene), kann die Erregung auf die Kammer nur über eine spezifische, erregbare Struktur, das His-Bündel, erfolgen. Diese teilt sich in den linken und rechten Tawara-Schenkel, die sich in die Purkinje-Fasern aufzweigen. Bestandteile des Erregungsleitungssystems = Schrittmacher im rechten Vorhof, Frequenz: /min (> nachgeordnete Stationen). = nahe dem Vorhofseptum, an der Grenze zur Kammer, Frequenz ca. 40/min. > His-Bündel, > Kammerschenkel = Endverzweigung Die 12 EKG-Ableitungen Um eine EKG-Ableitung zu erhalten, bedarf es mindestens zweier Elektroden, die an differenten Stellen angebracht und mit einer Verstärker -, Filter- und Registrierungseinheit verbunden werden müssen. Im Wesentlichen haben sich 2 verschiedene Ableitungssysteme etabliert: Als bipolar wird die Ableitung bezeichnet, wenn über zwei elektrisch gleichwertige differente (ableitende) Elektroden, die beide nicht das Bezugspotential haben, abgeleitet wird. Bei bipolaren Ableitungen misst man die Potentialdifferenzen zweier Punkte, ohne über das absolute Potential eines Punktes etwas aussagen zu können. Als unipolar wird die Ableitung bezeichnet, wenn die Ableitung über eine differente (=Ableitungselektrode) und eine indifferente Ableitung (=Referenzelektrode ) erfolgt. Die differente Elektrode misst das Potential, die Referenzelektrode entspricht dem Nullpotential. Das gemessene Einzelelektrodenpotential wird auf das feststehende Potential der Referenzelektrode bezogen. Bei der EKG-Registrierung ist heute das Standardprogramm mit 12 Ableitungen (6 Extremitätenableitungen und 6 Thoraxableitungen) erforderlich.

2 Einthoven-Ableitung Goldberger-Ableitung Extremitätenableitungen Die 6 Extremitätenableitungen umfassen 3 Einthoven- und 3 Goldberger-Ableitungen. Die 6 Extremitätenableitungen stellen die frontale Ebene des Herzens dar. Die Extremitätenableitungen werden oberhalb des Hand/Fussgelenks angelegt und sind durch verschiedene Farben gekennzeichnet: Rechter Arm: rot Linker Arm: gelb Linkes Bein: grün Rechtes Bein: schwarz Einthovenableitungen Die Einthovenableitungen umfassen Ableitung I, II und III. Die Einthovenableitungen entstehen durch Verbindung von jeweils 2 Extremitätenableitungen (bipolare Ableitung). Die Elektroden werden folgendermassen verbunden: Ableitung I: rechter Arm (rot) und linker Arm (gelb) Ableitung II: rechter Arm (rot) und linkes Bein (grün) Ableitung III: linker Arm (gelb) und linkes Bein (grün) Diese drei Ableitungen bilden das Einthoven Dreieck mit dem Herzen im Zentrum. Goldbergerableitungen Goldberger führte die unipolaren Ableitungen ein (avr, avl und avf). Die Elektroden werden, wie bei den Einthovenableitungen, am rechten und linken Arm sowie am linken Bein angelegt. Es wird nun die Potentialdifferenz gemessen zwischen dem Potential einer dieser Extremitätenelektroden (differente Elektrode) und dem Potential der anderen zwei zusammengeschalteten restlichen Elektroden (indifferente Elektrode). Damit wird praktisch das Potential einer einzigen Extremität (unipolar) aufgezeichnet. Der Buchstabe a der Goldbergerableitungen steht für augmented (verstärkt).

3 Brustwand-Ableitungen (Wilson-Ableitungen) Die Brustwandableitungen sind unipolar und umfassen 6 Punkte V 1, V 2, V 3, V 4, V 5, V 6 V 1 : rechter Sternalrand im 4. ICR V 2 : linker Sternalrand im 4. ICR V 3 : Mitte zwischen V 2 und V 4 V 4 : linke Medioklavikularlinie auf Höhe des 5. ICR V 5 : linke vordere Axillar-Linie in Höhe V 4 V 6 : linke mittlere Axillar-Linie in Höhe V 4 Die 6 Brustwandableitungen stellen die horizontale Ebene des Herzens dar. Die Kombination von Extremitäten und Brustwandableitungen ermöglicht es, die elektrische Aktivität des Herzens räumlich darzustellen. Die 6 Extremitäten- und 6 Brustwandableitungen gehören zum Standardprogramm (12 Kanal-EKG). Das EKG erlaubt diagnostische Aussagen über Störungen der Erregungsbildung, Erregungsausbreitung und Erregungsrückbildung sowie über Veränderungen infolge von Elektrolytverschiebungen. Unmittelbare Rückschlüsse auf die mechanische Herzarbeit lassen sich nicht ziehen, da keine strenge Beziehung zwischen elektrischen Erscheinungen und mechanischen Leistungen des Myokards besteht. Zur Beurteilung des EKG ist die Kenntnis der Dauer der verschiedenen Abschnitte des EKG notwendig (Abb.)

4 Erregungsausbreitung im Herzen Elektrokardiogramm (EKG): Ableitung der Potentialdifferenzen zwischen erregten und unerregten Herzbereichen; charakteristische Zacken und Wellen:

5 Struktur des regulären EKG-Komplexes und Terminologie seiner Komponenten

6 Im Elektrokardiogramm stellt sich die Vorhoferregung als P-Welle, die Kammerdepolarisation als QRS- Komplex und die Kammerrepolarisation als T-Welle dar. Vorhofteil: P: P-Welle: Erregungsausbreitung über die Vorhöfe vom Sinusknoten zum AV-Knoten Hauptrichtung der Erregung verläuft von rechts oben (Sinusknoten) nach links unten (AV-Knoten). PQ: PQ-Intervall: Überleitungszeit. Zeitraum von Beginn der Vorhoferregung bis zum Beginn der Kammererregung. Kammerteil: PQ-Strecke: Zeitraum vom Ende der P-Welle bis Beginn der Kammererregung. Vorhöfe sind vollständig erregt, es besteht keine Potentialdifferenz, die PQ-Strecke verläuft isoelektrisch. QRS: QRS-Komplex: Erregungsausbreitung in den Ventrikeln. Q: Q-Welle: Beginn der Erregung der Kammerscheidewand (Kammerseptum). Hauptrichtung der Erregung verläuft von links nach rechts (Q-Zacke). R: R-Zacke: Integralvektor zum Zeitpunkt der Erregung der Ventrikel. Hauptaktivierung des rechten und linken Ventrikels. Da die Masse des linken Ventrikels größer als die des rechten ist, verläuft die Hauptrichtung der Erregung nach links unten (R-Zacke). S: S-Zacke: bedingt durch Erregung der basalen Anteile der freien linken Ventrikelwand Aktivierung des posterobasalen linken Ventrikels, des Konus pulmonalis (vordere Wand des rechten Ventrikels), des oberen/hinteren Anteils der Kammerscheidewand. Hauptrichtung der Erregung: nach links oben (S-Zacke). ST: ST-Strecke: Beide Ventrikel sind vollständig erregt, es besteht keine Potentialdifferenz, die ST- Strecke verläuft isoelektrisch. T: T-Welle: Ausdruck der Erregungsrückbildung in den Ventrikeln. Diejenigen Anteile des Herzen, die zuletzt erregt worden sind, werden als erste repolarisiert. Deswegen ist die T-Welle positiv. Begründung: Das Aktionspotential auf der epikardialen Seite der Kammerwand ist kürzer als auf der endokardialen Seite. Die Richtung der Erregungsrückbildung (Repolarisation) verläuft nach links unten vorne. QRST: Kammerkomplex QT-Intervall: Vom Beginn der Kammerdepolarisation bis zum Ende der T-Welle. Gesamtdauer Kammererregung. Das QT-Intervall ist wie das myokardiale Aktionspotential sehr stark frequenzabhängig. Bei Zunahme der Herzfrequenz nimmt die QT-Dauer ab. Deshalb wird das QT- Intervall frequenzkorrigiert (QT c -Intervall, s.u.) Bestimmung der Herzfrequenz Bei einer Papiergeschwindigkeit von 50 mm/s: Da die Frequenzangabe pro Minute erfolgt, legt man zugrunde, dass pro Minute 60 x 50 mm, also 3 m bzw. 300 cm Papier transportiert werden. Indem man nun die Zahl 300 durch die zwischen zwei R-Zacken gemessene Distanz dividiert, erhält man die momentane Herzfrequenz. Beispiel: bei einer Distanz von 5 cm (300:5 = 60) 60 pro Minute, bei einer Distanz von 4 cm (300:4= 75) 75 pro Minute und einer Distanz von 2,5 cm (300 : 2,5 = 120) 120 pro Minute. Im allgemeinen sollen dabei mindestens 10 Intervalle zwischen den einzelnen EKG-Komplexen berücksichtigt werden. Man sucht dazu den größten und den kleinsten RR-Abstand auf dem jeweiligen Streifen heraus, berechnet aus dem größten und dem kleinsten RR-Abstand die Frequenz und berechnet den Durchschnitt.

7 Praktischer Teil - Aufgaben Demonstration der Geräte EKG am Menschen An einem Probanden sollen die 12 Standardableitungen des EKG registriert werden. Dazu werden an einem liegenden Probanden die Ableitelektroden für die Extremitäten- und Brustwandableitungen angelegt (siehe oben). 1) Ruhe-EKG a) Registrieren Sie einen Rhythmusstreifen, beschreiben Sie den Verlauf, bestimmen Sie den RR- Abstand und die Herzfrequenz und tragen Sie die Werte in die Tabelle ein. Messen Sie zusätzlich die Herzfrequenz palpatorisch (Radialis-Puls). b) Registrieren Sie auf einem Mehrkanalschreiber die Extremitäten-Ableitungen I,II, III, avl, avf und avr und die Brustwandableitungen V1-V6. Beschreiben Sie den Verlauf und bezeichnen Sie die einzelnen Zacken. Vermessen Sie das PQ-Intervall, QRS-Dauer und das QT-Intervall und tragen Sie die Werte in die Tabelle ein. In welcher Ebene wird die elektrische Aktivität des Herzens von den Extremitätenableitungen bzw. den Brustwandableitungen registriert? Wie können pathologische Veränderungen des Herzens mit dem EKG lokalisiert werden? c) Veranlassen Sie den Probanden, abwechselnd die Muskulatur des linken und rechten Unterarmes und des linken Unterschenkels anzuspannen. Wie sind die Veränderungen im EKG zu erklären? d) Beschreiben Sie die EKG-Veränderungen im Verlauf eines normalen Atemzyklus (respiratorische Arrhythmie; Ursache?). Vergleichen Sie dazu die EKG-Kurven während der Inspiration und der Expiration. RR- PQ- PQ- QRS- QT- QT c - Frequenz Frequenz Bedingung Abstand Intervall Strecke Dauer Intervall Intervall* (EKG) (palpatorisch) (s) (ms) (ms) (ms) (ms) (ms) (min-1) (min-1) Normbereich 0,75-1, <100 < Ruhe Beim Papiervorschub 50 mm/s: 1mm=20ms; bei 25 mm/s: 1mm=40ms Alle Werte über mindestens 5 Herzzyklen mitteln *Frequenz-korrigiertes QT-Intervall: QT c =QT/ RR (QT und RR in Sekunden)

8 2) Belastungs-EKG Registrieren sie die 12 Standardableitungen des EKG nach einer definierten körperlichen Belastung. Ein Proband soll dazu vom 4. Stock in das Erdgeschoss und wieder zurück joggen. Anschließend werden die 12 Standardableitungen registriert. a) Vermessen Sie das PQ-Intervall, die PQ-Strecke, QRS-Dauer und das QT-Intervall und berechnen Sie das QT c -Intervall und tragen die Werte in die Tabelle ein. b) Registrieren Sie einen Rhythmusstreifen, beschreiben Sie den Verlauf, bestimmen Sie den RR- Abstand, die Herzfrequenz und tragen die Werte in die Tabelle ein. RR- PQ- PQ- QRS- QT- QT c - Frequenz Frequenz Bedingung Abstand Intervall Strecke Dauer Intervall Intervall* (EKG) (palpatorisch) (s) (ms) (ms) (ms) (ms) (ms) (min-1) (min-1) Normbereich <100 < Belastung Beim Papiervorschub 50 mm/s: 1mm=20ms; bei 25 mm/s: 1mm=40ms Alle Werte über mindestens 5 Herzzyklen mitteln *Frequenz-korrigiertes QT-Intervall: QT c =QT/ RR (QT und RR in Sekunden) Viel Spass beim EKG-Praktikum!