Elektrokardiogramm
Das Elektrokardiogramm (abgekürzt EKG) ist die Registrierung der Summe der elektrischen Aktivitäten aller Herzmuskelfasern. Elektrokardiogramm heißt auf Deutsch Herzstromkurve.
Jeder Pumpfunktion des Herzens geht eine elektrische Erregung voraus, die im Normalfall vom Sinusknoten ausgeht und über das herzeigene Erregungsleitungssystem zu den Muskelzellen läuft. Diese elektrischen Potenzialänderungen am Herzen kann man an der Körperoberfläche ableiten und in der Zeitachse aufzeichnen. Es resultiert ein immer wiederkehrendes Bild der elektrischen Herzaktion. Mit dem EKG lassen sich vielfältige Aussagen zu Eigenschaften und Erkrankungen des Herzes treffen. Zu beachten ist, dass das Oberflächen-EKG nur die elektrische Aktivität des Herzmuskels anzeigt, nicht jedoch die tatsächliche Auswurfleistung widerspiegelt.
Das EKG ist eine einfache, weitgehend ausgereifte und wertvolle Untersuchungsmethode der Kardiologie. Sie wurde Anfang des 20. Jahrhunderts von Willem Einthoven, Emanuel Goldberger, Frank Wilson und anderen entwickelt. Meist wird das EKG vom Arzt noch per Hand ausgewertet, mittlerweile sind aber auch Computerauswertungen verlässlich.
Nutzen
Das EKG ist ein schmerzloses, nicht eingreifendes (nicht-invasives), jederzeit wiederholbares und fast überall durchführbares Untersuchungsverfahren.
Aus dem EKG können Herzfrequenz, Herzrhythmus und der Lagetyp (elektrische Herzachse, vgl. Cabrerakreis) bestimmt und die elektrische Aktivität von Herzvorhöfen und Herzkammern abgelesen werden. Für die Diagnostik von Herzrhythmusstörungen wie Extraschlägen (Extrasystolen) und Störungen der Erregungsleitung und -ausbreitung (z.B. Schenkelblock und AV-Block) ist das EKG ebenso unverzichtbar wie zur Erkennung eines Herzinfarktes. Störungen der Erregungsrückbildung (Repolarisation) können zu sog. Kammerendteilveränderungen (Veränderungen der ST-Strecke oder der T-Welle) führen, die Aktivität eines Herzschrittmachers stellt sich als sehr kurzer senkrechter Strich (Spike) dar.
Das EKG kann auch Hinweise auf eine Verdickung der Herzwand (Hypertrophie des Myokards), eine abnorme Belastung des rechten oder linken Herzens, Entzündungen von Herzbeutel (Perikarditis) oder Herzmuskel (Myokarditis) sowie Elektrolytstörungen und unerwünschte Arzneimittelwirkungen liefern.
Arten
Ruhe-EKG
Das normale Ruhe-EKG wird meist im Liegen angefertigt. Da es nur einige Sekunden dauert, kann man es auch bei Notfällen gut durchführen.
Langzeit-EKG
Geht es dagegen um die Diagnose bei Beschwerden, die nur ab und zu oder bei bestimmten Anlässen (paroxysmal) auftreten, z.B. manche Herzrhythmusstörungen oder Herzrasen bei Panikattacken, muss der Patient über 24 Stunden oder länger ein tragbares EKG-Gerät bei sich tragen um ein Langzeit-EKG auszuführen.
Belastungs-EKG
Beim Belastungs-EKG sitzt oder liegt der Patient beispielsweise auf einem Ergometer-Fahrrad, wobei das EKG bei einer körperlichen Leistung registriert wird, die über mehrere Minuten ansteigt. So kann man z. B. eine unzureichende Durchblutung (Koronarreserve) des Herzmuskels bei Arteriosklerose der Herzkranzgefäße (koronare Herzkrankheit) feststellen und auch belastungsabhängige Herzrhythmusstörungen dokumentieren.
Intrakardiales EKG
Ein intrakardiales EKG kann während einer Herzkatheteruntersuchung im Krankenhaus abgeleitet werden. Dabei wird ein Katheter durch Gefäße ins Herz vorgeschoben, mit dem elektrische Erregungen in einzelnen Bereichen des Herzens registriert werden können.
Ableitungen
- Bei der bipolaren Ableitung nach Einthoven wird die elektrische Potenzialänderung zwischen den Extremitäten gemessen. Dabei steht Einthoven I für rechter Arm - linker Arm, Einthoven II für rechter Arm - linkes Bein und Einthoven III für linker Arm - linkes Bein. In der Regel wird diese Ableitung im Ampel-Schema geklebt:
- Rechter Arm: Rot
- Linker Arm: Gelb
- Linkes Bein: Grün
- Bei der unipolaren Ableitung nach Goldberger werden jeweils zwei Ableitungspunkte nach Einthoven zusammengeschaltet (indifferente Elektrode) und gegen die verbliebene (differente Elektrode) abgeleitet. Das ist bei avR (augmented voltage Right) der rechte Arm, bei aVL (augmented voltage Left) der linke Arm und bei aVF (augmented voltage Foot) das (linke) Bein.
- Bei den unipolaren Brustwandableitungen nach Wilson wird die Elektrode V1 im 4. Interkostalraum (ICR) (unter der 4. Rippe) rechts neben dem Brustbein angebracht, V2 ebenso links daneben. V4 liegt im 5. ICR in der Medioklavikularlinie, also auf halber Länge des Schlüsselbeins, V3 liegt zwischen V2 und V4 (auf der 5. Rippe). V5 und V6 werden jeweils auf Höhe von V4 geklebt, wobei V5 auf der vorderen, V6 auf der mittleren Achsellinie liegt. Diese Ableitungen können durch die Ableitungen V7-V9 ergänzt werden, die auch alle im 5. Interkostalraum liegen. V7 liegt in der hinteren Axilarlinie, V8 in der Scapulalinie und V9 in der Vertebrallinie. Gemessen wird die Spannung gegen die zusammengeschalteten Elektroden nach Einthoven, die somit zur indifferenten Elektrode werden. Diese zusätzlichen Ableitungen werden häufig bei Verdacht auf einen hohen Hinterwandinfarkt verwendet. Zum Nachweis eines ausschließlichen Hinterwandinfarktes dienen auch die Ableitungen V3R1,2,3 rechts von V3.
- Die Ableitung nach Nehb ist, wie die nach Einthoven, eine bipolare Brustwandableitung. Für diese Ableitungen werden drei Ableitungspunkte Nst (Sternalansatz der 2. Rippe), Nap (5. ICR, linke Medioklavikularlinie) und Nax (5. ICR, hintere Axillarlinie) verwendet. Diese Ableitung zeigt das kleine Herzdreieck und dient der Darstellung von Potentialänderungen der Hinterwand. Technisch gesehen ist es lediglich eine Verschiebung der Ableitungspunkte nach Einthoven auf die Brustwand.
Diese Vielzahl verschiedener Ableitungen ist nötig, um Ströme in verschiedenen Richtungen und damit Veränderungen in verschiedenen Bereichen des Herzmuskels zu erfassen. Dies dient zur Lokalisierung von Infarkten, Leitungsblöcken und Lagetypen (s. u.). Dabei zeigen die Brustwandableitungen V2-V6 auf die Vorderwand, I und avL auf die Seitenwand der linken Herzkammer und II, III, avF auf ihre Hinterwand. Die rechte Herzkammer ist allgemein nur selten von Bedeutung.
Nomenklatur und Normwerte
Das EKG wird auf Millimeterpapier oder elektronisch aufgezeichnet. Dabei beträgt die Schreibgeschwindigkeit meist 50 mm/s und die Auslenkung 10 mm/mV. Ein Millimeter entspricht also in Schreibrichtung 0,02 s und in der Höhe 0,1 mV. Die Kurve enthält eine eckig aussehende Kalibrierzacke (1 mV über 1 s) zur Kontrolle der Gerätefunktion.
Bezeichnung und Bedeutung der einzelnen Abschnitte:
- P-Welle (max. 0,12 s) entspricht der Vorhoferregung
- QRS-Komplex (max. 0,12 s) entspricht der Kammererregung wobei mit
- Q der erste negative Ausschlag
- R der erste positive Ausschlag und mit
- S der negative Ausschlag nach der R-Zacke bezeichnet wird.
- T-Welle entspricht der Erregungsrückbildung der Kammer
- U-Welle, eine nicht konstante Erscheinung nach der T-Welle, beispielsweise bei Elektrolytstörungen
Bezeichnung und Bedeutung der Intervalle:
- PQ-Intervall (max. 0,2 s) heißt der Abstand vom Beginn der P-Welle bis zum Beginn der Q-Zacke.
- QT-Intervall (oder QT-Zeit) heißt der Abstand vom Beginn der Q-Zacke bis zum Ende der T-Welle. Seine Normobergrenze ist variabel, weil sie mit zunehmender Herzfrequenz abnimmt. Die QT-Zeit bezeichnet die gesamte intraventrikuläre Erregungsdauer. Diese ist abhängig von der Herzfrequenz. Die QT-Zeit wird als absolute QT-Zeit (Normwerte bis maximal 550 ms) gemessen und unter Verwendung der Herzfrequenz rechnerisch korrigiert.
- Die ST-Strecke sollte keine Hebung über 0,2 mV aufweisen. Ihr Anfangspunkt definiert gleichzeitig die Nulllinie im EKG.
Das EKG enthält den Namen des Untersuchten mit Datum und Uhrzeit. Meist sind auch die Werte der Herzfrequenz und der oben bezeichneten Strecken oder computererstellte Diagnosen aufgedruckt.
Diagnostik
Man legt sich ein festes Schema zurecht, welche Punkte zur Auswertung eines EKGs abgearbeitet werden müssen, um keine pathologischen Zeichen zu übersehen. Zum Ausmessen der Strecken benutzt man ein EKG-Lineal.
- Frequenz: regelmäßig? Normale Geschwindigkeit (60 bis 100 Schläge/min)?
- Sinusrhythmus (P-Wellen vorhanden)?
- Lagetyp? (Überdrehter Typ immer pathologisch)
- AV-Block? (PQ-Intervall normal < 0,2 s)
- Schenkelblock? (QRS-Komplex normal < 0,1 s)
- Infarkt? (ST-Hebung normal < 0,2 mV)
- T-Welle in I, II, aVL und aVF positiv? (sonst nichttransmuraler Infarkt)
- QT-Intervall (Schema auf dem EKG-Lineal) länger als die halbe RR Zeit ?
Vorhofflimmern
Ein Vorhofflimmern erkennt man an einer absoluten Arrhythmie der Kammer, die QRS-Komplexe folgen in zufällig wechselnden Zeitabständen aufeinander. Die P-Welle ist nicht vorhanden, stattdessen sieht man ein leichtes Zittern der Grundlinie, das sich allerdings nicht sehr deutlich vom normalen, messbedingten Zittern der Kurve abhebt.
Vorhofflattern
Beim Vorhofflattern sieht man ein sehr charakteristisches Sägezahnmuster in der Grundlinie.
Lagetyp
Mit dem Lagetyp bezeichnet man die Verlaufsrichtung der elektrischen Erregungsausbreitung von der Herzbasis zur Herzspitze relativ zur Körperachse (elektrische Herzachse). Er kann einerseits etwas aussagen über die anatomische Stellung des Herzens im Brustkorb, andererseits über asymmetrische Verdickungen des Herzmuskels.
Physiologisch ist ein Steil- bis Linkstyp, wobei bei Neugeborenen oft ein Steiltyp normal ist. Bei Erwachsenen kommen verschiedene Lagetypen und im Alter der Linkstyp vor.
Der Lagetyp wird aus der Fläche der QRS-Komplexe in den Einthoven-Ableitungen (I, II, III) ermittelt, wobei die negative Fläche unter der Nullinie von der positiven Fläche über der Nullinie abgezogen werden muß.
Liegt die größte Fläche der Einthoven-Ableitungen unter dem QRS-Komplex von I, handelt es sich um einen Linkstyp, sind II und III zusätzlich negativ, um einen überdrehten Linkstyp. Ist II am deutlichsten positiv, liegt ein Indifferenztyp vor, wenn I den zweitgrößten Ausschlag zeigt, ist dieser in III zu sehen, handelt es sich um einen Steiltyp. Beim Rechtstyp ist die Ableitung III am positivsten, sind I und II gleichzeitig negativ, liegt ein überdrehter (Rechts-) Lagetyp vor.
Vorhofhypertrophie
Eine Hypertrophie des rechten Vorhofs kann durch eine zu hohe (>0,2 mV), eine Hypertrophie des linken Vorhofs durch eine zu breite (>0,1 s) und wellige P-Welle auffallen.
Atrioventrikulärer Block
Einen AV-Block Grad I erkennt man an einer Verlängerung des PQ-Intervalls auf über 0,2 ms. Bei Grad II nach Wenckebach wird das PQ-Intervall von Mal zu Mal länger, dann fällt ein QRS-Komplex ganz aus und es folgt eine weitere P-Welle, diesmal mit QRS-Komplex. Bei Grad II Mobitz (benannt nach dem Kardiologen Woldemar Mobitz) folgt regelmäßig nur auf jede zweite oder dritte P-Welle ein QRS-Komplex. Bei Grad III schlagen Vorhof und Kammer unkoordiniert, d.h. die P-Wellen und die restliche Herzaktion folgen nur einem eigenen Rhythmus.
WPW-Syndrom
Die accessorische AV-Überleitung beim WPW-Syndrom äußert sich in einem rampenförmigen Aufstrich der R-Zacke (Delta-Welle).
Schenkelblock
Ein Schenkelblock (komplett bei QRS-Komplexdauer > 0,12 s oder inkomplett bei QRS-Komplexdauer 0,10 bis 0,12 s) äußert sich in einer doppelten R-Zacke (positive Zacke nach S-Zacke, auch als R' bezeichnet), und zwar beim Rechtsschenkelblock in V1 (M-förmig) und beim Linksschenkelblock in V6 (M-förmig). Beim kompletten Schenkelblock ist außerdem die T-Welle negativ.
Ein EKG mit Linksschenkelblock ist zur Infarktdiagnostik nicht mehr verwertbar.
Ein Hemiblock äußert sich ausschließlich im Lagetyp: Ein überdrehter Linkstyp spricht für einen linksanterioren Hemiblock, ein überdrehter Rechtstyp für einen linksposterioren Hemiblock.
Ist die QT-Zeit verlängert, dann resultiert eine vermehrte Anfälligkeit für Rhythmusstörungen. Dazu zählen die lebensbedrohlichen Torsade de pointes, die durch Medikamente ausgelöst werden können. Früher ist man davon ausgegangen, dass dies lediglich durch Antiarrythmika ausgelöst werden kann. Man weiß aber inzwischen, dass auch andere Medikamentengruppen wie Psychopharmaka Torsade-de-pointes-Tachykardien auslösen können. Die Liste verlängert sich ständig und es kommen immer mehr Medikamente hinzu, einige mussten sogar vom Markt genommen werden.[1]
Herzinfarkt
Ein ausgedehnter (transmuraler) frischer Herzinfarkt äußert sich meist in einer ST-Hebung. Daneben sind auch Herzinfarkte ohne ST-Hebung möglich, so genannte nicht-transmurale Infarkte (oder Nicht-ST-Hebungsinfarkt). Die Ableitungen V2, V3 und V4 weisen auf die Vorderwand, Einthoven II, III und avF auf die Hinterwand, andere Ableitungen auf die Seitenwand. In den jeweils nicht betroffenen Ableitungen erscheint eine korrespondierende ST-Senkung.
Typische Infarkt-Lokalisationen und ihr Abbild im EKG:
Lokalisation und Ableitung:
- Ausgedehnter Vorderwandinfarkt: [aVL, I, II, V1-5]
- Anterolateraler Infarkt: [aVL, I, V4-6]
- Lateraler Infarkt: [I, aVL, V6]
- Anteroseptaler Infarkt: [V1-3]
- Septaler Infarkt: [V2-4, II, III, aVL]
- Hinterwandinfarkt: [II, III, aVF]
- Posterolateraler Infarkt: [II, III, aVF, V5-6]
Kleinere Infarkte können sich im EKG gar nicht oder erst im Verlauf beispielsweise als T-Negativierung zeigen.
Ein alter Infarkt hinterlässt bei der Vorderwand einen R-Verlust, sonst oft eine tiefe Q-Zacke.
Hier die typischen Stadien des Verlaufs eines Myokardinfarktes:
Stadium und Charakteristika:
- Initial (Minuten) = T-Überhöhung, Übergang in Erstickungs-T
- 1 = ST-Hebung, Abgang aus absteigendem QRS-Komplex
- Zwischenstadium = ST-Hebung, Path. Q-Zacken, Verlust d. R-Progression, terminal-negatives spitzes T
- 2 = Pardé Q, Q-Zacke persistiert, T-Welle wird tiefer, kleines R
- 3 = Narbenstadium, ST normal, T wieder positiv, R-Zacke größer
Auch eine Perikarditis kann eine ST-Hebung verursachen, die dann eher geschwungen aussieht.
Elektrolytstörungen
Eine Hypercalciämie äußert sich in einer verkürzten, eine Hypocalciämie in einer verlängerten QT-Strecke. Eine Hyperkaliämie zeigt eine erhöhte T-Welle, eine Hypokaliämie eine ST-Senkung mit U-Welle.
Bei Patienten, die mit Digitalis behandelt werden, sieht man muldenförmige ST-Senkungen.
Geschichte
1882 leitete der Physiologen Waller an seinem Hund Jimmy das erste Mal ein EKG ab, indem er dessen vier Pfoten in leitfähige Silberchloridlösung tauchte.
Willem Einthoven führte das EKG in die Klinik ein, wobei er es zunächst auf eine einzige Ableitung standardisieren wollte, bei der der Patient beide Arme in die Lösung taucht (Einthoven I). Da das nicht ausreichte, kamen Einthoven II und III und später die Goldberger-Ableitungen (nach Emmanuel Goldberger, 1920er Jahre) und die Wilson-Ableitungen (nach Frank Wilson, 40er Jahre) hinzu.
Quellen
Literatur
- Rainer Klinge: Das Elektrokardiogramm. Thieme, Stuttgart 2002, ISBN 3-13-554008-1
- Rainer Klinge, Sybille Klinge: Praxis der EKG-Auswertung. Thieme, Stuttgart 2003, ISBN 3-13-596805-7
- Ralph Haberl: EKG pocket. Börm Bruckmeier Verlag, Grünwald 2003, ISBN 3-89862-221-5
- Hans-Peter Schuster & Hans-Joachim Trappe: EKG-Kurs für Isabel. Thieme, Stuttgart 2005, ISBN 3131272848
Weblinks
- http://www.grundkurs-ekg.de/
- http://www.grundkurs-ekg.de/geschichte/geschichte.htm - Grundkurs EKG: Geschichte des EKG
- http://www.2care.at/Artikel/Grundlagen/EKG/ EKG in Wort und Bild
- Bauanleitung für ein 3-Kanal-EKG mit serieller Schnittstelle
- Notfallmedizintechnik.de – EKG und andere Medizintechnik in der präklinischen Notfallmedizin