Grundlagen

• Phasen des Herzschlags (Anspannungs-, Austreibungs-, Entspannungs-, Füllungszeit)
• Klappenspiel, Herzgeräusche
• Druck, Volumen und Strömung im Herzzyklus
• Herztöne, Phonokardiogramm (PKG), Pulskurve (Sphygmogramm
• Frank-Starling-Mechanismus
• Herzqualitäten (Ino-, Chrono,- Dromotropie - trepo (gr) = wenden, d.h. auf etwas richten)
• sympathischer / parasympathischer Einfluß auf die Herzfunktionen

Aufzeichnung des EKG

• Was bedeutet 'Ableitung'? Was bedeutet 'differentes' / 'indifferentes' Ableitesignal? Was sind 'bipolare' / 'unipolare' Ableitungen?
• Extremitätenableitungen und deren Winkellagen (bipolar: Einthoven, 'pseuso-unipolar': Goldberger)
• Bei welchem 'Lagetyp' ist in welcher Ableitung die größte Zacke der Kammeranfangsschwankung zu sehen?
• Brustwandableitungen (unipolar) nach Wilson, Elektrodenpositionierungen (V1 bis V6)
• physiologische Einflüsse auf die Aufzeichnung des EKG (Atmung, Körperlage, körperliche Belastung)

Elektrophysiologie

• Erregungsbildung und Schrittmacherpotential
• Reizleitung, sekundäre / tertiäre Schrittmacher
• Plateaubildung, Refrakterität, re-entry, Kammerflimmern
• elektro-mechanische Kopplung
• Störungen der Erregungsbildung und -ausbreitung
• Extrasystolen (supraventrikulär, ventrikulär)
• Auswirkungen von Elektrolytstoffwechselstörungen (Kalzium, Kalium)

Bewertung des EKG-Bildes

• Beurteilung von Herzrhythmus und Herzfrequenz
• PQ- und QT-Zeit, Normbereiche, Interpretation
• Bestimmung des Lagetyps, Normbereich der Amplituden (P, QRS, T)
• Messung der QRS-Dauer, "oberer Umschlagpunkt" (R-Spitze V1...V6)
• Bewertung des Gesamtbildes (Auffälligkeiten? Extrasystolen?)
• Zeitliche Zuordnung der akustischen (PKG), elektrischen (EKG) und mechanischen Zeichen (Pulskurve)

Die Übung besteht aus drei Teilen:

A: Standard-Extremitätenableitungen

Bestimmung der Herzfrequenz
Bestimmung des Lagetyps (Herzachse)
Bewertung der Amplituden
Bewertung der Zeiten
Kurzbefundung des EKG

B: Extremitätenableitungen nach Cabrera

Konstruktion einer Vektorschleife

C: Brustwandableitungen nach Wilson

Formanalyse
Zeitenanalyse

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Die Abbildungen zeigen Projektionen elektrischer Felder auf die Brustwand eines gesunden Menschen während der frühen Phasen des QRS-Komplexes (a-d)
     

Verwendetes Ableitungs-array

Einthoven-Ableitungen (bipolar!):

• I  (Potenzialvergleich rechtes-linkes Handgelenk, Winkellage 0 Grad) ,
• II (rechtes Handgelenk - linkes Fußgelenk, Winkellage +60 Grad),
• III (linkes Handgelenk - linkes Fußgelenk, Winkellage +120 Grad)

Goldberger-Ableitungen ('pseudo-unipolar!):

• aVR (rechtes Handgelenk - Zusammenschluß der beiden anderen Extremitätenelektroden, Winkellage -150 Grad),
• aVL (linkes Handgelenk - Zusammenschluß der beiden anderen Extremitätenelektroden, Winkellage -30 Grad),
• aVF (linkes Fußgelenk - Zusammenschluß der beiden anderen Extremitätenelektroden, Winkellage +90 Grad)

A1) Bestimmung der Herzfrequenz und des Lagetyps des Hauptvektors (Herzachse)
 

mittlerer RR-Abstand ______ Sekunden (auf 2 Stellen)

mittlere Herzfrequenz ______ / Minute (runden! z.B. 60, 65, oder 70/min)

Lagetyp (Einstellung der elektrischen Herzachse): ___________-typ  (weil stärkste Amplitude in Ableitung ______, zweitstärkste in Ableitung______)

• Anleitung

Dann rechnen Sie in die entsprechende Herzfrequenz (heart rate; 1/Minute) um, indem Sie die Zahl 60 durch den mittleren RR-Abstand dividieren.

0-30°: Linkstyp (Semihorizontaltyp) - Einthoven: größte R-Zacke in I; Goldberger: größte (negative) Zacke in aVR

• in welcher Ableitung die größte, und
• in welcher die zweitgrößte Amplitude (=Entfernung von der Isopotentiallinie) des QRS-Komplexes zu finden ist.

Größte Amplitude in Einthoven I (0°) ... Linkstyp (zwischen -30 und +30°)

• bei Horizontaltyp großer Ausschlag in aVL (liegt bei -30°)
• bei Semihorizontaltyp großer (negativer) Ausschlag in aVR (liegt bei -150°)

• bei Indifferenztyp (auch Normal-, Zwischen-, Mitteltyp) großer (negativer) Ausschlag in aVR (liegt bei minus 150°)
• bei Steiltyp großer Ausschlag in aVF (liegt bei 90°)

Die Ruhe-Herzfrequenz liegt meist zwischen 60 und 80 Schlägen pro Minute (Normokardie). Werte unter 60 gelten als Bradykardie (50-60; 'leicht bradykard'), Werte über 80 als Tachykardie (80-100: 'leicht tachykard'). bradys (gr) = langsam, tachys (gr) = schnell.

• Bradykardie ist physiologisch im Schlaf, bei Meditation, oder bei Hochtrainierten im Ruhezustand ('Sportlerherz' - hoher Vagustonus)
• Tachykardie ist physiologisch bei psychischer Erregung und/oder körperlicher Anstrengung (proportional zum Sauerstoffverbrauch)

• positiv chronotrop, wenn sie die Herzfrequenz steigern (z.B. Sympathikuswirkung),
• negativ chronotrop, wenn sie diese senken (z.B. Parasympathikuswirkung).

Entsprechend den drei Vorgängen

• Erregungsausbreitung (Depolarisation) in den Vorhöfen (P-Welle),
• Erregungsausbreitung (Depolarisation) in den Kammern (QRS-Komplex), und
• Erregungsrückgang (Repolarisation) in den Kammern (T-Welle)

So gibt es für die Kammeranfangsschwankung (=QRS) eine ventrikuläre „Hauptstoßrichtung“ der Erregungsausbreitung. Die Projektion des QRS-Hauptvektors in die Frontalebene ergibt den Lagetyp der elektrischen Herzachse; seine Richtung stimmt normalerweise recht gut mit der anatomischen Herzachse überein.

• Breiter Brustkorb ('pyknischer Konstitutionstyp'): Herzachse eher nach links ausgerichtet
• Schmaler Brustkorb ('asthenischer Konstitutionstyp'): Herzachse eher nach unten ausgerichtet

• Liegende Position, tiefe Ausatmung, Zwerchfellhochstand: Herzachse eher nach links ausgerichtet
• Sitzende oder stehende Position, tiefe Einatmung: Herzachse eher nach unten ausgerichtet

Die Messung erfolgt aus der Ableitung mit dem jeweils höchsten Amplitudenbetrag (die P-, QRS-, T-Hauptvektoren können sich in verschiedene Ableitungen maximal projizieren).1 cm entspricht 1 mV.

Bitte merken - Normwerte (Extremitätenableitungen):

• P-Welle nicht über 0,25 mV (sonst Verdacht auf Vorhofhypertrophie)
• QRS-Komplex (Gesamtamplitude) mindestens 0,6 mV (sonst 'Niedervoltage')
• T-Welle zwischen 1/6 und 2/3 von QRS (höher: Verdacht auf Kyperkaliämie)

A3) Messung und Bewertung der PQ-Zeit und QT-Zeit

PQ-Zeit (='Überleitungszeit',Dauer des Vorhofteils - engl. auch: 'PR-interval')

Dromotropie (=Herzqualität, die sich auf die Leitungsgeschwindigkeit bezieht - dromos = Lauf; vgl. Autodrom)

• ein positiv dromotroper Einfluß beschleunigt die Erregungsausbreitung von Vorhof auf Kammern, d.h. er verkürzt die PQ-Zeit (z.B. Sympathikusaktivität)
• ein negativ dromotroper Einfluß verzögert die Erregungsausbreitung von Vorhof auf Kammern, d.h. er verlängert die PQ-Zeit (z.B. Parasympathikus).

Da die autonomen Nerven auch chronotrop wirken, erwartet man bei höherer Herzfrequenz kürzere PQ-Zeiten, bei niedrigerer Herzfrequenz längere PQ-Zeiten.

Faustregel: Bei Normokardie soll die PQ-Zeit zwischen 0,12 und 0,20 Sekunden liegen. (Bei ausgeprägter Tachykardie verwendet man Nomogramme, z.B. soll der Betrag bei einer Herzfrequenz von ca. 200/min zwischen 0,08 und 0,11 Sekunden liegen)

bei Präexzitationssyndromen: Zu rasche Überleitung von Aktionspotentialen aus dem Vorhof- in den Kammerbereich. Mögliche Ursachen: AV-Rhythmusstörungen (Schrittmacher nicht im Sinusknoten), WPW-Syndrom, LGL-Syndrom:

• WPW-[Wolff-Parkinson-White]-Syndrom: Eine irreguläre Leitungsbahn ('Kent-Bündel') verbindet Vorhöfe und Kammern (zusätzlich zum His-Bündel). Sie leitet schneller als der AV-Knoten, die Depolarisationswelle erreicht den Ventrikel früher als normal (verkürztes PQ-Intervall), der abnorm aktivierte Kammerbereich wird langsam depolarisiert (Delta-Welle zu Beginn der Kammeranfangsschwankung, verbreiterter QRS-Komplex), die über den AV-Knoten eintreffende Erregungswelle depolarisiert den übrigen Ventrikelmuskel dann mit normaler Geschwindigkeit. Eventuell Linkstyp, wenn Kent-Bündel rechts liegt. Genetische Komponente. Oft symptomlos, aber es können sich Rhythmusstörungen entwickeln.
• LGL-[Lown-Ganong-Levine]-Syndrom: Eine zusätzliche Leitungsbahn ('James-Bündel') als akzessorischer "Seitenzweig" des His-Bündels erreicht den Ventrikel nicht direkt. Verkürztes PQ ohne Verbreiterung von QRS; relativ harmlose, manchmal familiär gehäufte Anomalie, es kann aber wie beim WPW-Syndrom zu paroxysmalen Tachykardien (=anfallsartigem Herzrasen; gr. paroxysmos = Anfall, Krampf) kommen.

bei Verlangsamung (partieller AV-Block verschiedener Ausprägung: 1.-3. Grad) oder Sperre der Überleitung von Vorhöfen auf Ventrikel (totaler AV-Block mit Desynchronisierung der Vorhof- und Kammerfunktion).

Eine Verlängerung des PQ-Intervalls ist ein recht häufiger Befund. Wenn die Verzögerung von Herzschlag zu Herzschlag konstant bleibt (und auf jede P-Welle ein QRS-Komplex folgt), liegt ein AV-Block ersten Grades vor. An sich harmlos, sollte dieser Befund zu sorgfältiger Anamnese und ggf. weiteren Untersuchungen veranlassen, da viele Ursachen in Frage kommen (ischämische Herzerkrankung, Hypokaliämie, Borreliose, Medikamente).

Ist die PQ-Zeit unterschiedlich lang bzw. nicht meßbar, liegt ein AV-Block 2. oder 3. Grades vor, und therapeutische Maßnahmen sind erforderlich.

QT-Zeit (Dauer des Kammerteils):

Bei Vorhandensein einer U-Welle (Entstehung unklar; zu starke - "prominente" - U-Welle kann Kalziumstoffwechselstörung oder Hyperthyreose bedeuten) wird evt. irrtümlich das Ende dieser Welle als Ende der T-Welle genommen und die QT-Dauer überschätzt. Tip: Ableitung aVL nachsehen, hier sind U-Wellen weniger ausgeprägt.

Auch für die QT-Zeit (QT-Intervall) gilt: Der Normbereich ist frequenzabhängig. Im Normokardiebereich etwa zwischen 0,30 und 0,45 Sekunden liegend, verkürzt sich die physiologische Spanne bei Tachykardie über 150/min auf unter 0,3 Sekunden. Bei einer Herzfrequenz von 60/min werden 0,35-0,43 Sekunden als Normbereich für das QT-Intervall angesehen.

In der Praxis wird die Frequenzabhängigkeit dadurch berücksichtigt, daß nach der sog. Bazett-Formel (H.C. Bazett, 1920) das aktuelle QT-Intervall (QT) durch die Wurzel des RR-Intervalls (RR, in Sekunden) dividiert wird. Daraus ergibt sich das sog. korrigierte QT-Intervall QTc :

QTc = QT / Wurzel RR

z.B. bei erhöhter Konzentration freier Kalziumionen im Blut (Hyperkalzämie). Weist meistens auf Erkrankungen der Nebenschilddrüse (erhöhtes Parathormon) oder Vitamin-D-Überdosierung hin.

z.B. bei erniedrigter Konzentration freier Kalziumionen im Blut (Hypokalzämie). Hinweis auf Kalziumverlust (anhaltende Durchfälle, schweres Erbrechen, Niereninsuffizienz), Ausfall der Nebenschilddrüse (parathyreoprive Tetanie) u.a.

Praxis: Bei Hypokalzämie auf Krampfneigung (Tetanie) achten! Lebensgefahr!!

Stichwortartige Beschreibung des EKG

Durchführung:

• Prüfen Sie auf Rhythmik und Vorhofteil. Ist der Sinusknoten der Schrittmacher? (Hinweis: eine respiratorische Arrhythmie ist physiologisch und bei Herzgesunden, insbesondere körperlich Trainierten z.T. sehr deutlich ausgeprägt. Sie läßt sich durch Betonung der Atmung - Atem anhalten! - besonders gut darstellen)
• Geben Sie den Frequenzbereich der Herztätigkeit an. Normokardie?
• Geben Sie den Lagetyp der elektrischen Herzachse an.
• Achten Sie auf die Amplituden, die Sie ausgemessen haben (im Normbereich?).
• Achten Sie auf die Zeiten, die Sie ausgemessen haben (im Normbereich?).
• Stellen Sie fest, ob Extrasystolen (VES = ventrikuläre E.s.) oder andere Auffälligkeiten vorliegen.

Kurz, prägnant, professionell.Beispiel: „Sinusrhythmus, leicht tachykard, Steiltyp, Amplituden im Bereich der Norm, AV-Block 1. Grades, korrigiertes QT-Intervall im Bereich der Norm, keine VES nachweisbar.“

EKG-Ableitungen sind eindimensionale Projektionen der Potentialänderungen an bestimmten Stellen der Körperoberfläche. Aus mehreren EKG-Ableitungen lassen sich Vektoren konstruieren mit dem  Vorteil der räumlichen Darstellung. Man kann sich vorstellen, daß Vektoren in der entsprechenden Ebene Schatten in die EKG-Ableitungen werfen, deren zeitlicher Ablauf dann wiederum das EKG ergibt.

Die Verbindung mehrerer Vektoren (unterschiedlicher Zeitpunkte eines Vorgangs) ergibt eine Vektorschleife (je eine für P, QRS und T). Die Gestalt der Vektorschleife läßt die Lage der elektrische Herzachse unmittelbar erkennen.

Konstruktion einer Vektorschleife

Während des Ablaufs der Depolarisation der Kammern (QRS-Komplex im EKG) kann zu jedem beliebigen Zeitpunkt aus den Abweichungen von der Isopotentiallinie im EKG ein entsprechender Vektor (bei Extremitätenableitungen in der Frontalebene) konstruiert werden.

Tut man dies für mehrere Zeitpunkte, resultieren mehrere Vektoren, und die Verbindung derer Spitzen ergeben eine QRS-Vektorschleife.

Durchführung:

• Wo sind die interessanteren Muster / höheren Ausschläge? Wählen Sie Goldberger (Spur 1,3,5) oder Einthoven (Spur 2,4,6). Zur Konstruktion eines Vektors genügen zwei Ableitungen, die dritte dient der Kontrolle (Konstruktionslinien sollten sich in einem Punkt treffen).
• Zeichnen Sie die Isopotentiallinien (=geradlinige Verbindung der elektrischen Herzpause vor und nach der Herzaktion).
• Wählen und markieren Sie Zeitpunkte, die interessante Vektoren enthalten. Bitte verwenden Sie den vorgedruckten Millimeter-Raster des Registrierpapiers - die Linien liegen jeweils 0,01 Sekunden auseinander (ziehen Sie keine "eigenen" Zeitlinien, das verringert die Präzision). Numerieren Sie die Zeitpunkte mit "1", "2", "3". (3 Zeitpunkte reichen im Allgemeinen zur Konstruktion einer sinnvollen Vektorschleife.)
• Bestimmen Sie die Schnittpunkte der EKG-Kurven mit den von Ihnen gewählten Zeitmarken und deren Abstand zur Isopotentiallinie. Notieren Sie die Beträge.
• Übertragen Sie die Beträge in das Dreieckschema entsprechend der Winkellage der Ableitungen. Alle Beträge werden vom Nullpunkt (Mitte des Dreieckschemas) aufgetragen.
• Ziehen Sie rechtwinklige Konstruktionslinien - diese sollten sich in einem Punkt treffen. Dies ist die Spitze des entsprechenden Vektors.
• Konstruieren Sie die anderen Vektoren (Zeitpunkte) entsprechend.
• Übertragen Sie die Vektorspitzen (die konstruierten Punkte) in ein leeres Dreieckschema und verbinden Sie diese in der zeitlichen Reihenfolge zur Vektorschleife. Die Schleife beginnt und endet im Nullpunkt.

Solche Vektorschleifen können von EKG-Computern sowohl für die Frontal- als auch andere Körperebenen rekonstruiert werden, vorausgesetzt, das Gerät ist für Spezialableitungen (z.B. „korrigierte orthogonale“Ableitungen nach Frank) ausgestattet.
Die Wilson-Ableitungen sind für eine direkte Umsetzung in Vektorkardiogramme nicht geeignet.

Aufgabe C

Brustwandableitungen, 100 mm/s - Reihenfolge: V1, V2, V3, V4, V5, V6

V1 .. 4. Interkostalraum rechts, Schnitt mit Parasternallinie
V2 .. 4. Interkostalraum lnks, Schnitt mit Parasternallinie
V3 .. Mitte zwischen V2 und V4
V4 .. 5. Interkostalraum links, Schnitt mit Medioklavikularlinie
V5 .. selbe horizontale Höhe wie V4, Schnitt mit vorderer Axillarlinie
V6 .. selbe horizontale Höhe wie V4, Schnitt mit mittlerer Axillarlinie

Formanalyse

P-Welle:

• In V1 evt. negativ oder biphasisch
• Erhöht? (Verdacht auf Hypertrophie des rechten Vorhofs)
• Verbreitert, evt. zweigipflig? (Verdacht auf Hypertrophie des linken Vorhofs - "P mitrale")

• Positive Zacken werden immer mit dem Buchstaben  "R" bezeichnet
• Ist die erste Zacke negativ, wird sie mit dem Buchstaben "Q" bezeichnet
• Negative Zacken nach R werden mit dem Buchstaben  "S" bezeichnet
• Große Zacken werden mit Großbuchstaben gekennzeichnet, kleine mit Kleinbuchstaben.
• In V1 und V2 ist typischerweise rS zu sehen, ab V3 dominiert zusehends R (s. Abbildung):

• In V1 und eventuell (bei jungen Menschen) V2 negativ, sonst positiv.
• Bezüglich Amplitude vgl. Abschnitt A.

Bestimmen Sie die zeitlichen Entfernung des „oberen Umschlagpunktes“ in V6-V1: Diese Zeitdifferenz sollte nicht mehr als 32 ms betragen (hier: 3,2 mm).

<Abbildung: Bestimmung der systolischen Zeitintervalle:
 Pulskurve von Halsschlagader (Carotis-Sphygmogramm)
Herzschall (Phonokardiogramm - PKG, Mitte)
EKG (unten)