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Allgemeine Informationen

Das elektrische System des Herzens

• Jedem Herzschlag geht ein elektrischer Impuls voraus, der über das Reizleitungssystem weitergeleitet wird und schließlich zur Depolarisation der Muskelfasern und damit zur Kontraktion führt.
• In einem gesunden Herzen beginnt jeder Herzzyklus mit einem elektrischen Signal des Sinusknotens im rechten oberen Bereich des rechten Vorhofs (siehe Abbildung).
  • Der Sinusknoten ist im Allgemeinen das führende Erregungszentrum mit einer Eigenfrequenz von 60–100/min.
• Vom Sinusknoten Ausbreitung der Erregung von Zelle zu Zelle sowie über Faserbündel Richtung linker Vorhof und AV-Knoten
• Der AV-Knoten ist die Schaltstelle für die Bündelung der Vorhoferregung und anschließende Weiterleitung Richtung Kammern.
  • Verlangsamung der Erregungsausbreitung durch den AV-Knoten
• AV-junktionaler Bereich (Vorhofbereich vor dem AV-Knoten, His-Bündel) möglicher sekundärer Impulsgeber
  • Impulsfrequenz 40–60/min, somit normalerweise vom Sinusknoten überlagert
• Intraventrikuläre Aufteilung des His-Bündels in linken und rechten Tawaraschenkel
  • weitere Aufteilung des linken Tawaraschenkels in:
    • linksanterioren Faszikel
    • linksposterioren Faszikel.
• Schließlich Aufteilung in zahlreiche Purkinjefasern als Endstrecke des Erregungsleitungssystems
  • Purkinjefasern sind tertiäres Zentrum der Impulsgebung mit Erregungsfrequenz 20–40/min.

Vektoren und Ableitungen

Vektoren

• Das EKG erfasst die Abfolge der elektrischen Summationsvektoren während einer Herzaktion.
  • Der Summationsvektor entsteht durch Zusammenfassung aller Elementarvektoren (Größe und Richtung der Spannungsänderung einer Einzelzelle).
• Die Richtung des Summationsvektors zeigt von erregtem zu unerregtem Muskel.
• Der Summationsvektor des linken Ventrikels ist maßgeblich, da rechter Ventrikel viel muskelschwächer.
• Ausschläge im EKG bestimmt durch:
  • Größe des Summationsvektors
  • Verhältnis der Richtungen von Summationsvektor und Ableitung
  • Abstand Elektrode – Summationsvektor.
• Hauptrichtungen der Summationsvektoren der Erregungsausbreitung
  • Vorhöfe: von rechts oben nach links unten
  • Septum: von links oben nach rechts unten
  • Kammern: von rechts oben nach links unten (Summationsvektor des rechten Ventrikels kommt gegen den des linken Ventrikels nicht zur Geltung)
• Der Summationsvektor der Erregungsrückbildung (T-Vektor) zeigt ungefähr in Richtung des Vektors der Erregungsausbreitung.

Projektion von Vektoren auf Ableitungen

• Im EKG werden die Summationsvektoren auf die Ableitlinien projiziert.
• Die abgeleitete Spannung ist am höchsten, wenn Vektor und Ableitung parallel verlaufen.
  • Stehen Vektor und Ableitung senkrecht aufeinander, beträgt die abgeleitete Spannung 0 Volt.
• Zeigt der Vektor in die gleiche Richtung wie die Ableitung, entsteht ein maximal positiver Ausschlag.
  • Dementsprechend negativer Ausschlag, wenn der Vektor in die entgegengesetzte Richtung der Ableitung zeigt.

Standardableitungen des EKG, Cabrera-Kreis

• Im Standard-EKG werden die Summationsvektoren auf zwei senkrecht zueinander stehende Ebenen mit jeweils 6 Ableitungen projiziert:

1. Frontalebene
   • Einthoven-Ableitungen I, II, III (bipolar)
   • Goldberger-Ableitungen aVR, aVL, aVF (unipolar)
   • Übersichtliche Darstellung der Ableitungen der Fontalebene im Cabrerakreis, hilfreich vor allem bei der Bestimmung des Lagetyps
2. Horizontalebene
   • Ableitungen V1, V2, V3, V4, V5, V6

Zuordnung von Ableitungen zu Herzregionen

• Mit dem EKG können Aussagen über Veränderungen in einzelnen Herzregionen getroffen werden.
  • Beim Myokardinfarkt ermöglicht dies eine genauere Eingrenzung des Infarktgeschehens (z. B. inferiorer Infarkt) mit Rückschlüssen auf das vermutlich betroffene Koronargefäß (z. B. ACD = rechte Herzkranzarterie).
• Repräsentation einzelner Regionen (des linken Ventrikels) im EKG:
  • anterior (Vorderwand): I, aVL, V1–V6
  • anteroseptal (basale Vorderwand/Septum): V1–V3
  • anteroapikal (Herzspitze): V4, V5
  • lateral (Seitenwand): I, aVL, V5–V6
  • posterior (Hinterwand): Spiegelbildlich V1–V3
  • inferior: (Unterwand): II, III, aVF.

Anlage des EKG

• Zum einfacheren Anlegen farbige Markierung der Extremitätenkabel:
  • schwarz – rechtes Bein 
  • rot – rechter Arm
  • gelb – linker Arm
  • grün – linkes Bein.
• Anlage der Brustwandkabel V1–V6 vom 4. ICR (Interkostalraum) bis 5. ICR:
  • V1: 4. ICR rechts parasternal
  • V2: 4. ICR links parasternal
  • V3: zwischen V2 und V4 auf 5. Rippe
  • V4: 5. ICR Medioklavikularlinie
  • V5: 5. ICR vordere Axillarlinie
  • V6: 5. ICR mittlere Axillarlinie.
• In seltenen Fällen können zusätzliche rechtsthorakale Ableitungen sinnvoll sein, z. B. akuter Myokardinfarkt mit Verdacht auf rechtsventrikuläre Beteiligung.

EKG-Aufzeichnung

Aufzeichnungsgeschwindigkeit und Zeitintervalle

• Alle EKG-Geräte laufen mit standardisierten Geschwindigkeiten.
• In Deutschland werden Ruhe-EKG routinemäßig mit 50 mm/s geschrieben.
  • Alternativ sind Aufzeichnungen mit 25 mm/s oder 10 mm/s möglich, wenn eine größere Anzahl von Herzzyklen dokumentiert werden soll.
• Die Aufzeichnung erfolgt auf standardisiertem EKG-Papier mit einem standardisierten Kästchenmuster (Millimeterpapier).
• Bei Schreibgeschwindigkeit 50 mm/s gilt:
  • Ein kleines Kästchen von 1 mm Länge entspricht einem Intervall von 0,02 s.
    • z. B. ein QRS-Komplex über 5 kleine Kästchen: Dauer der Erregungsausbreitung 0,1 s
  • Ein Quadrat von 5 mm Länge entspricht einem Intervall von 0,1 s.
    • Pro Sekunde werden somit 10 Quadrate beschrieben.
    • Pro Minute werden 600 Quadrate beschrieben.
  • Die Herzfrequenz lässt sich so ohne EKG-Lineal einfach durch Abzählen der Quadrate in einem RR-Intervall abschätzen.
    • Beispiel: 8 Quadrate in einem RR-Intervall, somit errechnet sich: 600 Quadrate/min: 8 Quadrate = Herzfrequenz 75/min.

Darstellung und Messung der Amplituden

• Für die Darstellung und Messung der Amplituden gilt:
  • Positive Spannungsdifferenzen werden von der Nulllinie nach oben, negative Spannungsdifferenzen nach unten aufgezeichnet.
  • 1 kleines Kästchen (1 mm) entspricht 0,1 mV
  • 2 Quadrate (2 x 5 mm = 10 mm) entspricht 1 mV
  • Eine Eichzacke auf dem EKG-Streifen zeigt an, ob 10 mm tatsächlich 1 mV entspricht.

Aufzeichnungsprobleme

• Zitterartefakte durch Muskelzittern 
  • Entsteht durch Bewegung der Person oder Anspannung der Muskulatur
  • Maßnahmen
    • Patient*in soll möglichst vollkommen ruhig und entspannt liegen.
    • bei Tremor in den Händen: Anbringen der Elektroden an den Schultern
    • bei Unruhe in den Beinen: Anbringen der Elektroden an den Beckenkämmen
• Wandernde Grundlinie
  • variierendes Gleichstrompotenzial aufgrund atmungsbedingter Bewegungen des Thorax
  • Kann auftreten bei unzureichendem Kontakt zwischen Elektrode und Haut.
  • Maßnahmen: kurze Atempause während der Aufzeichnung, Überprüfung der Elektroden
• Kein Ausschlag, nur gerade Linien
  • Kontaktverlust zwischen Elektrode und Haut
  • Maßnahme: Elektrode neu platzieren
• Starke Ausschläge
  • Überlagerung von sehr großamplitudigen QRS-Komplexen
  • Maßnahme: Umschalten der Eichung auf 1 mV = 5 mm, dies sollte aber nur im absoluten Ausnahmefall erfolgen, um Fehlmessungen/-interpretationen zu vermeiden.

Einzelne Anteile des EKG

P-Welle und PQ-Zeit

 

• P-Welle
  • Darstellung der Vorhoferregung im EKG
  • Halbrunde Welle mit kleiner Amplitude (Amplitude physiologisch ≤ 0,2 mV), Dauer ≤ 0,11 s
  • meistens in Abl. II am besten sichtbar
    • elektrische Achse der P-Welle von rechts oben nach links unten, in etwa entsprechend Ableitung II
• PQ-Zeit
  • Die PQ-Zeit erfasst den Zeitraum von Beginn der Vorhoferregung bis Beginn der Kammererregung.
  • Die PQ-Zeit schließt somit die AV-Überleitung mit ein.
  • Messung von Beginn der P-Welle bis Beginn QRS-Komplex
  • normal 0,12–0,20 s

QRS-Komplex

• Darstellung der Erregungsausbreitung in den Herzkammern
• Normale Breite ≤ 0,10 s, Amplitude ≤ 2,6 mV
• Bezeichnung der Zacken
  • Q-Zacke = negative Zacke vor der ersten positiven Zacke
  • R-Zacke = positive Zacke
    • Zweite positive Zacke wird als R'-Zacke bezeichnet.
    • Große Zacken werden mit R, kleine Zacken mit r bezeichnet.
  • S-Zacke = negative Zacke
    • Zweite negative Zacke wird als S' bezeichnet.
    • Große Zacken werden mit S, kleine Zacken mit s bezeichnet.
• Q-Zacke
  • Ausdruck der Septumerregung (physiologisch über den linken Tawaraschenkel)
  • Das normale septale Q ist eine kleine Q-Zacke in den nach links zeigenden Ableitungen (I, aVL, V6).
• R-Zacke und S-Zacke
  • Ausdruck der restlichen Kammererregung nach der initialen Septumerregung
  • Die Form des QRS-Komplexes in den Extremitätenableitungen ist vor allem abhängig vom Lagetyp.
  • normalerweise Zunahme der Amplitude der R-Zacke in den Brustwandableitungen V1–V5 („normale R-Progression“)
  • normalerweise R/S-Umschlag in Ableitungen V2/V3 oder V3/V4 (d. h. R-Zacke wird größer als S-Zacke)

ST-Strecke, T-Welle, U-Welle 

• ST-Strecke und T-Welle sind Ausdruck der Erregungsrückbildung der Herzkammern.
• ST-Strecke
  • Entspricht dem Beginn der Erregungsrückbildung.
  • Zeit vom Ende des QRS-Komplexes bis zum Beginn der T-Welle
    • Die Dauer der der ST-Strecke wird üblicherweise nicht bestimmt.
  • Die ST-Strecke verläuft physiologisch auf der isoelektrischen Linie.
• T-Welle
  • in Extremitätenableitungen physiologisch Konkordanz von T-Welle und QRS-Komplex (d. h. T-Welle zeigt in die gleiche Richtung von der isoelektrischen Linie aus wie der QRS-Komplex)
  • in Brustwandableitungen negative T-Welle in Abl. V1(–V2) physiologisch, in den übrigen Brustwandableitungen positive T-Welle 
• U-Welle
  • flache Welle nach der T-Welle
  • im Allgemeinen bedeutungslos
  • Wird nicht ausgemessen.
  • Bei der Bestimmung der QT-Zeit U-Welle nicht versehentlich mitmessen!

QT-Zeit

• QT-Zeit umfasst sowohl Erregungsausbreitung als auch -rückbildung der Kammern.
• QT-Zeit ist frequenzabhängig.
• Bezogen auf die Herzfrequenz kann eine korrigierte QT-Zeit (QTc) bestimmt werden. 

Lagetyp

• Der Lagetyp (oder elektrische Herzachse) entspricht der Projektion des elektrischen Hauptverktors auf die Frontalebene.
  • Nicht zu verwechseln mit der anatomischen Herzachse!
• Die Bestimmung des Lagetyps erfolgt aus den Extremitätenableitungen.
• Festlegung mit mehreren unterschiedlichen Methoden möglich
• Ein mögliches Vorgehen zur Bestimmung des Lagetyps:
  • Schritt 1: Welches ist die Extremitätenableitung mit dem größten positiven Ausschlag des QRS-Komplexes, d. h. der größten R-Zacke? Damit ist die ungefähre Richtung des Lagetyps festgelegt.
  • Schritt 2: Welches ist die Ableitung, in der die resultierende Fläche des QRS-Komplexes 0 beträgt (d. h. R = S)? Auf dieser Ableitung steht die elektrische Achse senkrecht.
    • Fläche leicht positiv: Die elektrische Achse zeigt geringfügig zu dieser Ableitung hin.
    • Fläche leicht negativ: Die elektrische Achse zeigt geringfügig von dieser Ableitung weg.
  • Der Lagetyp wird quantitativ in Winkelgraden auf dem Cabrera-Kreis angegeben.
  • Qualitativ ergeben sich hieraus folgende Lagetypen:
    • überdrehter Linkstyp: < –30°
    • Linkslagetyp: –30° bis +30°
    • Indifferenztyp: +30° bis +60°
    • Steiltyp: +60° bis +90°
    • Rechtstyp: +90° bis +120°
    • überdrehter Rechtstyp: > +120°.

Beispiele von EKG-Befunden bei verschiedenen Herzachsen

• Normale Herzachse
  • QRS-Komplexe von Abl. I, II und III sind positiv und der Ausschlag von Abl. II ist größer als der von Abl. I und III.

• Achsenabweichung nach rechts
  • Abl. I zeigt negativen, Abl. III stark positiven Ausschlag.

• Achsenabweichung nach links
  • Ableitung I ist positiv, Ableitung II und vor allem Abl. III negativ.

• Bedeutung der Achsenabweichungen
  • Achsenabweichungen können bei Schenkelblöcken auftreten oder Hinweis für eine Links- oder Rechtsherzbelastung sein.
  • Bei Änderungen der Herzachse im Vgl. zum Vorbefund ist nach der klinischen Ursache zu fragen.

Automatisierte EKG-Auswertung

• Moderne EKG-Geräte bieten z. T. automatische Auswertungen der Aufzeichnungen an.
• Diese können im Einzelfall korrekt sein, nicht selten führen die Auswertungsalgorithmen aber zu Fehlmessungen oder Fehlinterpretationen.
• Die automatische Auswertung ersetzt nicht die persönliche Befundung durch die Ärzt*innen!

EKG-Lineal

• Einfaches, aber wichtiges Instrument für die manuelle EKG-Auswertung
• Folgende Skalen finden sich auf allen EKG-Linealen:
  • Skala für die Herzfrequenzbestimmung (meistens für 50 mm/s und 25 mm/s Schreibgeschwindigkeit)
  • Skala für die Messung von Zeiten
  • Skala für die Messung von Amplituden.
• Manche EKG-Lineale geben darüber hinaus weitere Informationen wie z. B.:
  • Cabrera-Kreis
  • Tabellen für frequenzabhängige Normwerte für PQ-Zeit oder QT-Zeit
  • u. a.

Weitere Informationen zum EKG

• EKG: Checkliste
• EKG: Rhythmus und Rhythmusstörungen
• EKG: Veränderungen von P-Welle, QRS-Komplex und ST-T-Segment

Patienteninformationen

Patienteninformationen in Deximed

• EKG
• EKG bei Angina pectoris und Herzinfarkt

Autor*innen

• Michael Handke, Prof. Dr. med., Facharzt für Innere Medizin, Kardiologie und Intensivmedizin, Freiburg im Breisgau