Elektrokardiogramm

Das EKG (= Elektrokardiogramm) zeichnet die Summe der elektrischen Spannungen aller Herzmuskelfasern auf und dient damit der Beurteilung der Herzmuskelfunktion.
Neben dem Herzrhythmus und der Herzfrequenz lassen sich so auch Fehlfunktionen einzelner Abschnitte des Herzmuskels erkennen. Jeder Herzaktion geht eine elektrische Erregung voraus, die in der Regel im Sinusknoten beginnt. Von hier breitet sich die Erregung nach einem bekannten Schema über sämtliche Zellen des Herzmuskels aus.
Dadurch entsteht ein immer wiederkehrendes Bild der Herzaktion, und lässt durch Veränderungen dieses Bildes Rückschlüsse auf mögliche Fehlfunktionen zu.
Das EKG wird zunehmend durch Computerprogramme ausgewertet. Dennoch ist die manuelle Auswertung durch den Arzt bis heute noch nicht entbehrlich.

Das EKG ist eine nicht invasive jederzeit wiederholbare Methode zur Beurteilung der Herzfunktion.
Neben Rhythmus, Herzfrequenz und Lagetyp lässt sich auch die Funktion der Herzvorhöfe- und – kammern ablesen.
Es ist möglich durch das EKG einen Herzinfarkt, einen AV- Block, Rhythmusstörungen oder auch eine Hypertrophie des Myokards (Verdickung des Herzmuskels) zu erkennen. Zudem können Entzündungen des Herzbeutels (Perikarditis), des Herzmuskels (Myokarditis) und Elektrolytstörungen durch ein verändertes EKG- Bild erkannt werden.

Um ein aussagefähiges EKG zu erhalten, müssen einige Dinge bei dem Anlegen der Elektroden beachtet werden. Zur besseren Leitfähigkeit sind sie häufig durch Wasser oder Desinfektionsmittel befeuchtet.

In der Regel werden als erstes die Elektroden an beiden Unterarmen, sowie beiden Fußknöcheln angelegt; anschließend erfolgt die Positionierung der sechs Brustwandelektroden. Heutzutage werden üblicherweise Klebeelektroden genutzt. In älteren Krankenhäusern oder Arztpraxen werden noch sogenannte Saugelektroden verwendet, welche sich automatisch an die Haut des Patienten ansaugen.

Zur Vereinheitlichung besitzt jede der sechs Brustwand-Elektroden eine Bezeichnung:

• V1: rechts vom Brustbein in den 4. Zwischen-Rippen-Raum
• V2: links vom Brustbein in den 4. Zwischen-Rippen-Raum
• V3: zwischen V2 und V4
• V4: links in den Schnittpunkt des 5. Zwischen-Rippen-Raumes und der Mittel-Schlüsselbeinlinie
• V5: vordere Achsellinie gleiche Höhe wie V4
• V6: mittlere Achsellinie, identische Höhe wie V4

Unser Herzschlag, aber auch jede andere Muskelbewegung, basiert auf der gezielten Verschiebung geladener Teilchen (Ionen). Sie fließen zwischen dem Zellinneren und Zelläußeren und verursachen so elektrische Potentiale. Letztendlich geht also jeder Pumpaktion des Herzens, eine solche elektrische Erregung voraus. Doch wie lässt sich das Elektrokardiogramm nun erklären?

Ausgehend von dem Schrittmacherzentrum des Herzens, dem Sinusknoten, läuft die Erregungsbildung (Depolarisation) mit einer Geschwindigkeit von etwa 1m/s in Richtung der Herzmuskelzellen.

Nun muss man sich vereinfacht vorstellen, dass bei der Erregung einer Herzmuskelzelle positiv geladene Teilchen (Kationen) von der Zelloberfläche in das Innere der Zelle fließen. Im Vergleich zur noch unerregten Nachbarzelle, ist die erregte Zelle an ihrer Oberfläche nun negativ geladen. So entsteht durch diese Ladungsunterschiede ein sogenannter elektrischer Dipol. Unter einem Dipol versteht man zwei entgegengesetzte Pole gleicher Ladung (z.B. +1 und -1), von welchem ein elektrisches Feld ausgeht.

Die Erregung und damit auch das elektrische Feld breiten sich im Verlauf über die verschiedenen Strukturen des Herzens in einer geordneten Welle aus. Schließlich summieren sich die Erregungen der einzelnen Herzmuskelzellen, so dass sie durch die empfindlichen Elektroden an der Körperoberfläche erfasst werden können.

Durch den bestimmten zeitlichen Ablauf der Erregung (zuerst die Herzvorhöfe, dann die Herzkammern usw.) entsteht das typische Wellen- und Zackenmuster eines Elektrokardiogrammes.

Ableitungen

In unserem Herzen herrscht ein permanenter Fluss von unterschiedlich geladenen Teilchen (Ionen). Diese Umverteilung erzeugt wiederum verschiedene, elektrische Potentiale. Durch einzelne Ableitungen, können diese „elektrischen Herzströme“ aus verschiedenen Perspektiven und Ebenen gemessen werden. Zusammengefügt, ergeben die Ableitungen ein umfassendes Bild über den Zustand des Herzmuskels und dessen Reizleitungssystem.

Üblicherweise, kommt in Deutschland ein 12-Kanal-EKG zum Einsatz, welches zwölf Ableitungen gleichzeitig registrieren kann. Dazu zählen:

1) Einthoven-Ableitung (Frontalebene): Sie gehört zu der klassischen bipolaren Extremitätenableitung, da die Spannung zwischen zwei gleichberechtigten Arm-, bzw. Beinelektroden bestimmt wird.

Man unterscheidet:

• Ableitung I zwischen rechtem und linkem Arm,
• Ableitung II zwischen rechtem Arm und linkem Bein und
• Ableitung III zwischen linkem Arm und linkem Bein.

2) Goldberger-Ableitung (Frontalebene): Bei dieser Extremitätenableitung werden zwei Elektroden der Einthoven-Ableitungen über einen Widerstand zu einer einzelnen indifferenten Elektrode, also einem Art elektrischen „Nullpunkt“, zusammengeschaltet. So entstehen Ableitungen zwischen dem Nullpunkt und der verbliebenden Elektrode.

Sie werden als

• Ableitung aVR zwischen rechtem Arm und den zusammen geschalteten Elektroden von linkem Arm und linkem Bein,
• Ableitung aVL zwischen linkem Arm und den zusammengeschalteten Elektroden von rechtem Arm und linkem Bein und
• Ableitung aVF zwischen dem linken Fuß und beiden Armableitungen bezeichnet.

3) Wilson-Ableitung (Horizontalebene): Im Gegensatz zu den beiden vorherigen Ableitungen, kommen hier die sechs Elektroden an der Brustwand zum Einsatz. Sie werden V1-V6 genannt.

Bei Verdacht auf bestimmte krankhafte Ereignisse, wie zum Beispiel einen Infarkt der Herzhinterwand, können weitere Ableitungen durch zusätzliche Elektroden erstellt werden.

Lagetypen

Unter Lagetyp versteht der Mediziner den Hauptvektor der elektrischen Herzachse, welche im EKG mithilfe des Cabrera-Kreises bestimmt werden kann.

Die elektrische Herzachse wird ganz wesentlich von der Lage des Herzens im Körper und der Herzmuskelmasse bestimmt. Daher ist die Bestimmung des Lagetyps ein wichtiger Aspekt der EKG-Analyse. Folgende Lagetypen werden unterschieden:

Linkstyp

Es handelt sich hierbei um den häufigsten Lagetyp bei herzgesunden Erwachsenen über 40 Jahren. Der Lagetyp kann auch bei einer Vergrößerung der linken Herzhälfte (Linksherzhypertrophie) im Rahmen von zum Beispiel Bluthochdruck beobachtet werden. Auch Schwangere besitzen manchmal einen Linkstyp.

Indifferenztyp

Bei jungen, herzgesunden Erwachsenen der häufigste Lagetyp; daher wird er auch „Normaltyp“ genannt.

Steiltyp

Auftretend bei Kindern, Jugendlichen und sehr schlanken Menschen. Er kann Krankheitswert im Rahmen beispielsweise eines Lungenemphysems aufweisen.

Rechtstyp

Kommt bei gesunden Kleinkindern, sehr schlanken Erwachsenen und tiefer Einatmung vor. Zudem im Rahmen von angeborenen Herzfehlern oder Vergrößerung der rechten Herzhälfte (Rechtsherzhypertrophie) beobachtbar.

Überdrehter Linkstyp oder Rechtstyp

Besitzen immer Krankheitswert, zum Beispiel bei angeborenem Herzfehler oder Herzinfarkt auftretend.

Nach der Aufzeichnung des Elektrokardiogrammes, interpretiert der Arzt zum Teil unter Gebrauch eines hierfür normierten Lineals das EKG. Er analysiert die Höhe der einzelnen Ausschläge, die zeitlichen Abstände zueinander, sowie ihre Dauer und Steilheit. So kann eine korrekte Auswertung des EKGs krankhafte Prozesse und Veränderungen, wie beispielsweise Infarkte oder Rhythmusstörungen im Herzen sichtbar machen. Heutzutage analysieren vielerorts moderne Computerprogramme das geschriebene EKG in wenigen Sekunden. Dennoch ist es unerlässlich, dass ein Arzt zusätzlich die Interpretation persönlich vornimmt, da die Geräte krankhafte Veränderungen übersehen oder falsch deuten können.

Das EKG wird auf Millimeterpapier oder elektronisch aufgezeichnet.
In der Regel entspricht die Schreibgeschwindigkeit 50mm/s und die Auslenkung 10 mm/mV. So entspricht 1mm in Schreibrichtung 0,02s und nach oben 0,1mV.

Da das EKG die Erregung der einzelnen Herzmuskelzellen aufzeichnet, enthält das normwertige EKG verschiedene Wellen und Zacken, sowie deren Abstände, welche Zeichen einer bestimmten Erregung bzw. deren Rückbildung darstellen:

• Die P-Welle repräsentiert die Vorhoferregung durch den Sinusknoten, meist dargestellt durch die erste kleine, positive Welle von der Nulllinie ausgehend; sie sollte maximal 0,12 Sekunden andauern.
• Der QRS- Komplex stellt die physiologische Ausbreitung der Erregung über die Kammer da, welche maximal 0,10 Sekunden benötigen sollte. Sie zeigt sich in Form der:
  • Q- Zacke als ersten negativen Ausschlag, der
  • R- Zacke als darauf folgenden positiven Ausschlag und der
  • S- Zacke in Form des zweiten negativen Ausschlags.
• Auf den QRS- Komplex folgt die relativ breite T- Welle: Diese kennzeichnet die Erregungsrückbildung in den Herzkammern. In einigen Fällen kann nach der T- Welle noch eine U- Welle auftreten.
• Die U-Welle entspricht Nachschwankungen bei der Erregungsrückbildung, wobei ihre Herkunft noch nicht abschließend geklärt ist. Es wird zum einen vermutet, dass sie die Repolarisation in dem Erregungsleitungssystem (Purkinje-Fasern) widerspiegelt, andere Quellen gehen davon aus, dass sie zum Beispiel bei Elektrolytstörungen, wie einem Kaliummangel auftreten kann.

Neben den Wellen und Zacken lassen sich auch den Strecken dazwischen bestimmte Funktionen zuordnen:

• Das PQ- Intervall stellt den Abstand zwischen dem Beginn der P- Welle und dem Beginn der Q- Zacke dar und sollte nicht länger als 0,2 Sekunden und isoelektrisch sein, also auf der Nullinie, verlaufen. Dieses Intervall ist Ausdruck der Überleitungszeit zwischen Vorhoferregung und Kammererregung.
• Das QT- Intervall (auch QT- Zeit) ist der Abstand zwischen Beginn der Q- Zacke und Beginn der T- Welle und stellt die Dauer der gesamten Kammererregung dar. In Abhängigkeit von der aktuellen Herzfrequenz kann diese Zeit schwanken, weshalb es keinen Normwert gibt.
• Die ST- Strecke umfasst das Ende der S-Zacke bis zum Beginn der T-Welle und kennzeichnet die Erregungsrückbildung (Repolarisation). In der Regel liegt sie auf der isoelektrischen Linie und sollte nicht über 0,2 mV angehoben sein. Ihre Dauer variiert allerdings erheblich und ist unter anderem abhängig von der Herzfrequenz.

Lesen Sie dazu auch unsere Seite Erkennen von Herzrhythmusstörungen.

Durch die genau festgelegte Erregungsbildung- und Rückbildung lassen sich Abweichungen der einzelnen Wellen und Intervalle sehr spezifisch auf Fehlfunktionen zurückführen.

Durch Beobachtung der einzelnen P-Wellen, deren Regelmäßigkeit und Frequenz sind Rückschlüsse auf den Herzrhythmus möglich. Ein normwertiger Sinusrhythmus liegt vor, wenn die P-Wellen regelmäßig und positiv in Ableitung II und III, die PP-Intervalle gleichmäßig sind und auf jede P-Welle ein QRS-Komplex folgt.

Die normale Herzfrequenz beim Erwachsenen liegt zwischen 60 und 100 Schlägen/min. Eine höhere Herzfrequenz bezeichnet man als Tachykardie, langsamere Frequenzen als normal als Bradykardie.

Blockierungen der Überleitung von Vorhof auf Kammer zeigen sich durch verlängerte PQ-Intervalle, bzw. ausbleibende QRS-Komplexe.

Ist die PQ-Zeit abnorm verlängert, liegt ein AV-Block vor; folgt auf jede P-Welle ein QRS-Komplex, ist die Überleitung verzögert. Das heißt die Erregung von Vorhof auf Kammer ist verlängert, findet aber dennoch regelmäßig bei jeder Erregung statt.
Dies entspricht einem AV-Block I° (atrio-ventrikulärer Block; atrium= Vorhof, Ventrikel= Kammer).
Folgt nicht mehr auf jede P-Welle ein QRS-Komplex spricht man vom AV-Block II°. Dieser wird nochmals in 2 Typen unterschieden:

• Typ 1 (Typ- Wenckebach) bedeutet, das der Abstand zwischen P-Welle und QRS-Komplex mit jeder Erregung größer wird, bis die Überleitung einmal vollständig aussetzt. Danach beginnt die Periodik von neuem.
• Der Typ 2 (Typ Mobitz) führt zu einer plötzlichen Blockade der Vorhoferregung auf die Kammer, ohne dass sich vorher das Intervall verlängert hat.

Es können so auch mehrere Vorhoferregungen hintereinander blockiert werden. Die gefährlichste Form ist der AV-Block III°. Dabei bleibt die Erregungsweiterleitung von Vorhof auf Kammer vollständig aus. Das bedeutet, auf die P- Welle folgt kein QRS- Komplex mehr. Eine weitere Herzfunktion ist dann nur möglich, wenn ein Ersatzsystem vom Herzen gebildet wird. Dies zeigt sich durch unabhängig voneinander auftretende P-Wellen und QRS-Komplexe.

Durch die Beurteilung des Kammerkomplexes bzw. der Erregungsrückbildung sind Rückschlüsse auf Ischämiezeichen (mangelnde Sauerstoff- bzw. Nährstoffversorgung) oder Elektrolytstörungen möglich. Wird das ST- Intervall > 0,2 mV an der Vorderwand in zwei benachbarten Ableitungen positiv, so spricht man in der Medizin von einem ST- Hebungsinfarkt (STEMI), also einem Herzinfarkt, einer Sauerstoffminderversorgung in einem bestimmten Bereich des Herzmuskels. Es sind jedoch auch Herzinfarkte ohne die ST- Streckenhebung möglich (Non- STEMI= NSTEMI). Die Angina pectoris äußert sich durch eine Absenkung der ST- Strecke.

Lesen Sie mehr dazu auf unserer Seite Diagnose eines Herzinfarkts.

Elektrolytstörungen, vor allem Veränderungen des Kaliums, wie die Hypokaliämie können sich durch die Bildung einer weiteren Welle im Anschluss an die T-Welle darstellen (sog. U- Welle). Sie ist Zeichen für eine verzögerte Erregungsrückbildung. Eine Hyperkaliämie zeigt sich in einer erhöhten T-Welle und einem verbreiterten QRS-Komplex.
Eine Nulllinie (dauerhafte isoelektrische Linie) entsteht, wenn keine Potentialdifferenz zwischen zwei Ableitungspunkten anliegt. Sie ist Zeichen der Asystolie (Herz-Kreislaufstillstand).

Erregungsleitungsstörungen lassen sich durch die Betrachtung der Grundlinie beurteilen:

• Vorhofflattern zeigt sich durch ein typisches sägezahnartiges Muster der Grundlinie,
• Vorhofflimmern zeigt sich in einem leichten sägezahnartigen Muster der Grundlinie. Die QRS- Komplexe sind zufällig und nicht rhythmisch, die P-Welle fehlt.

Neben der Beurteilung der Herzerregung, lässt sich mittels des Elektrokardiogramms auch der Lagetyp des Herzens bestimmen. Dieser bezeichnet zum einen die Lage des Herzens in der Brust, zum anderen einzelne Verdickungen der Wand, beispielsweise durch Mehrbelastung oder Entzündungen. Die Lagebestimmung entsteht durch den Verlauf der Erregung von der Herzbasis zur Herzspitze und lässt sich mit Hilfe des Cabrera-Kreises bestimmen. Während ein Steil- oder Linkstyp physiologisch ist, kann ein Rechtslagetyp aufgrund der erhöhten akuten Belastung Hinweis auf eine Lungenembolie sein. So lässt der Lagetyp die Beurteilung der Herzgröße und der Herzlage im Brustkorb zu und kann Hinweise auf schwere Erkrankungen des Herzens sein.

Eine weitere Untersuchungsmöglichkeit des Herzens ist das so genannte Schluckecho, dabei wird ein Ultraschallköpfchen geschluckt und durch die Nähe der Speiseröhre zum Herzen kann man die Funktionsweise des Herzens beurteilen. 

Das EKG stellt eine einfache, schnelle und nicht-invasive Möglichkeit zur Diagnostik schwerer und lebensbedrohlicher Erkrankungen dar.

Besonders die Herzrhythmusstörungen und der Herzinfarkt lassen sich mittels des EKGs gut und schnell erkennen und der Verdacht auf diese Krankheiten führt immer zur Ableitung eines EKGs.
Da das EKG jedoch auch schnell und einfach mögliche kardiale Ursachen von Symptomen ausschließen kann, wird ein EKG heute bei fast jedem Patienten abgeleitet. Da es keiner aufwendigen Technik bedarf, lässt sich ein EKG leicht transportieren und kann so auch vor Ort abgeleitet werden, um beispielsweise einen möglichen Herzinfarkt direkt zu erkennen. Aufgrund der sehr vielfältigen und ausgeprägten diagnostischen Möglichkeiten eines EKGs ist es jedoch umso schwerer dieses korrekt zu interpretieren und die vielen verschiedenen Normabweichungen richtig zu erkennen.