Elektrokardiogramm (EKG) - Elektrokardiografie

Die muskuläre Kontraktion des Herzens wird durch elektrische Impulse ausgelöst. Der Herzmuskel pumpt in einem bestimmten Rhythmus Blut durch den gesamten Organismus. Der elektrische Impuls für diesen regelmäßigen Rhythmus entsteht im Sinusknoten des Herzens. Dieser fungiert als Schrittmacher mit eigenen Leitungsbahnen, der die elektrischen Impulse weitergibt. Bei jedem Herzschlag fließt ein schwacher Strom. Dieser kann auch an der Körperoberfläche, z.B. an der Brustwand, mit aufgeklebten Elektroden gemessen werden.

Verlauf der elektrischen Impulse:

Zunächst werden die elektrischen Impulse auf die Vorhofmuskulatur übergeleitet (sinuatriale Überleitung = SA-Überleitung) und breiten sich zunächst im Vorhof aus. Diese Verbreitung wird auch intraatriale Erregungsausbreitung = Vorhoferregung = Vorhofleitung bezeichnet.

Weiter über den AV-Knoten und das His-Bündel erreicht die elektrische Erregung das Kammermyokard (atrioventrikuläre Überleitung = AV-Überleitung).

Nach Weiterleitung des elektrischen Impulses über den linken und rechten intraventrikulären Reizleitungsschenkel und das Purkinje-Faser-Systems folgt die Erregung der Kammermuskulatur (intraventrikuläre Erregungsausbreitung).

Währenddessen bildet sich die Erregung in dem Vorhofmyokard wieder zurück (intraatriale Erregungsrückbildung). Auch im Kammermyokard findet nach vollständiger Erregungsausbreitung eine Erregungsrückbildung (intraventrikuläre Erregungsrückbildung) statt. In der unteren Abbildung 1 wird der Ablauf von Erregungsbildung und Erregungsleitung vereinfacht dargestellt.

Jeder dieser Vorgänge von Erregungsausbreitung und -rückbildung kann im EKG angezeigt werden. Sie werden in Zacken und Wellen dargestellt, die eine exakte Analyse der komplexen elektrischen Vorgänge ermöglichen. In der unteren Abbildung 2 ist die Erregungsausbreitung und Erregungsrückbildung in Relation zu den Zacken des EKGs dargestellt. Das Herz ist dabei gekippt dargestellt.

Abb. 2: Schematische Darstellung von Erregungsausbreitung und Erregungsrückbildung in Relation zu dem Zacken des EKGs. (Quelle: Trappe, H-J/Schuster, H-P: EKG-Kurs für Isabel. Stuttgart, 6. Auflage (2013), S. 3 Abb. 1.2)

Die P-Welle zeigt die Kontraktion der Vorhöfe, PQ die Überleitung auf die Herzkammern (Ventrikel), der QRS-Komplex stellt die Kontraktion der Herzkammern dar und die T-Welle zeigt die Entspannungsphase der Herzkammern. Liegen Störungen bei der Erregungsausbreitung- und oder Rückbildung vor, können diese anhand der veränderten Zacken und Wellen erkannt werden.

Das Elektrokardiogramm misst mit Elektroden die auf die Haut geklebt werden die Herzströme. Die Messungen werden auch als Ableitungen bezeichnet. Das Standard-EKG umfasst 12 Ableitungen (gemessen mit 10 Elektroden), die folgende Regionen am Herzen präsentieren:

Sechs Extremitätenableitungen I, II, III (nach Einthoven), aVR, aVL, aVF (nach Goldberger) auf der Frontalebene:

• Ableitung I: die Seitenwand des linken Ventrikels (Herzkammer)
• Ableitung II, III und aVF: die Herzhinterwand
• Ableitung aVL: die hohe Seitenwand des linken Ventrikels

Sechs Brustwandableitungen V₁-V₆ (nach Wilson) auf der Horizontalebene:

• Ableitung V₁ und V₂: die Vorderwand des Ventrikels
• Ableitung V₃ und V₄: die Vorderwand des Herzens im Bereich des linken Ventrikels mit Ansatz des Kammerseptums
• Ableitung V₅ und V₆: die Seitenwand des linken Ventrikels im Bereich der tiefen Seitenwand und der Herzspitze

Ergänzungsableitungen V₇, V₈, V₉:

• links laterale Ableitungen V₇, V₈, V₉: die Hinterwand des Herzens im Bereich des linken Ventrikels.
• rechts präkordiale Ableitungen VR_1-9     

Das EKG kann Auskunft geben über den Herzrhythmus, die Herzfrequenz, Störungen der Erregungsbildung, -ausbreitung und -rückbildung im Erregungsleitungssystem sowie in der Herzmuskulatur und den Lagetyp des Herzens im Brustkorb. Zudem können Durchblutungsstörungen in den Herzkranzgefäßen erkannt und daraus resultierende Herzinfarkte und deren Schweregrad diagnostiziert werden.

Veränderung im EKG können auch Rückschlüsse auf folgende Ereignisse oder Krankheitsbilder geben:

• Koronare Herzkrankheit (Angina pectoris)
• Vorhofflimmern oder Vorhofflattern
• Kammerflimmern oder Kammerflattern
• Zu schneller Herzschlag (Tachykardie)
• Zu langsamer Herzschlag (Bradykardie)
• Herzmuskel-Entzündung (Myokarditis)
• Herzbeutel-Entzündung (Perikarditis)
• Medikamentenüberdosis
• Mangel oder Überfluss an Mineralstoffen die Einfluss auf die Reizleitung haben

Bei einem EKG unterscheidet man zwischen einem Ruhe-, und Belastungs- und Langzeit-EKG.

Ruhe-EKG

Während eines Ruhe-EKGs muss der Patient körperlich ruhen, da auch neben dem Herzen alle anderen Muskeln und Nerven elektrische Spannungen erzeugen. Auf die vordefinierten Messpunkte werden die Elektroden angebracht. Diese befinden sich auf der Brust, den Armen und den Beinen und sind durch ein Kabel mit einem EKG-Gerät verbunden. Ein EKG kann elektrische Spannung von weniger als einen Millivolt bildlich darstellen und die Daten auf Millimeterpapier ausdrucken.

Belastungs-EKG

Ein Belastungs-EKG wird unter körperlicher Betätigung durchgeführt, da sich manche Herzkrankheiten erst unter Anstrengung erkennen lassen. Besonders die koronare Herzkrankheit (KHK) ist im Ruhe-EKG eher unauffällig. Durch das Belastungs-EKG können Rhythmusstörungen oder EKG-Veränderungen besser erkannt und diagnostiziert werden. Zudem wird ein Belastungs-EKG zur Abklärung von Brustschmerzen durchgeführt:

• Nach einem Herzinfarkt oder einer Bypass-Operation
• Bei belastungsbedingten Herzrhythmusstörungen
• Zur Verlaufsbeurteilung einer behandelten Rhythmusstörung
• Bei Bluthochdruck
• Zur Beurteilung der individuellen Leistungsfähigkeit.

Wie bei einem Ruhe-EKG werden bei einem Belastungs-EKG die Elektroden auf die Haut geklebt und über ein Kabel mit einem EKG-Gerät verbunden. Der Patient befindet sich während der Aufzeichnung auf einem Laufband oder einem stationären Fahrradergometer. Die Sportgeräte können unterschiedliche Belastungsphasen widerspiegeln. Alle zwei Minuten wird die Belastung gesteigert und bei auftretenden Beschwerden sofort beendet. Nach der körperlichen Belastung wird der Patient noch ca. sechs Minuten beobachtet, um den Rückgang der Herzfrequenz zu beurteilen. Neben den gemessen Werten wird der Patient auch hinsichtlich der eigenen Empfindungen während der körperlichen Belastung befragt und der Blutdruck und die Herzfrequenz gemessen.

Bei folgenden Erkundungen darf kein Belastungs-EKG durchgeführt werden, da diese zur Schädigung des Herzens führen könnte:

• Herzinfarkt vor weniger als fünf Tagen
• Herzmuskelentzündung
• akute Lungenembolie
• akutes Koronarsyndrom
• schwerer Bluthochdruck
• schwere Rhythmusstörung der Herzkammern
• schwere Angina pectoris (Brustenge, Herzenge)
• Verengung der Aorta

Langzeit-EKG

Eine weitere Möglichkeit die Herzaktivitäten zu messen ist das Langzeit-EKG. Dies zeichnet über einen Zeitraum von 24 Stunden Herzaktivitäten auf und kann manche Veränderungen erkennen. Auch hier werden die Elektroden auf die Haut geklebt und über ein Kabel mit einem kleinen mobilen Aufzeichnungsgerät verbunden, mit dessen Hilfe der Arzt die gesammelten Daten auswertet. Ein Langzeit-EKG wird durchgeführt, wenn:

• eine Veränderung des EKGs unter Belastung vorliegt,
• Extraschläge der Herzkammern festgestellt wurden,
• es eine Blockierung des Herzrhythmus gibt,
• Vorhof-Rhythmusstörungen vorliegen,
• ein zu schneller oder zu langsamer Pulsschlag und
• Herzschlagpausen mit Bewusstseinsstörungen auftreten.

Langzeit-EKG Systeme sind meist nur in der Lage Herzrhythmusstörungen und die Herzfrequenz zu überwachen, nicht jedoch die Lokalisierung von Herzrhythmusstörungen oder Durchblutungsstörungen zu beurteilen.