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Normales Elektrokardiogramm (EKG)

Normales Elektrokardiogramm (EKG)

Ein Elektrokardiogramm (EKG) ist eine grafische Darstellung der elektrischen Aktivität des Herzens. Elektrokardiogramme sind einfach, kostengünstig und leicht verfügbar. Auf der Hautoberfläche werden Klebeelektroden angebracht, welche die Messung der Herzimpulse aus vielen Winkeln ermöglichen. Das EKG liefert dreidimensionale Informationen über das Reizleitungssystem des Herzens, des Myokards und anderer kardialer Strukturen. Im gesunden Zustand zeichnet ein EKG vorhersagbare, reproduzierbare Zacken und Komplexe auf, die elektromechanisch gekoppelten physiologischen Ereignissen im Herzen entsprechen. Durch Veränderungen im EKG lassen sich beispielsweise Ischämien, Entzündungen oder Arrhythmien erkennen.

Redaktionelle Verantwortung: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Inhalt

Die EKG-Komponenten

Systematische Befundung

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Übersicht

1902 wurde das Elektrokardiogramm (EKG) von Willem Einthoven, einem niederländischen Arzt, erfunden. Einthoven erhielt für die Erfindung 1924 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.

Terminologie

Elektrokardiogramm wird abgekürzt/bezeichnet als:

ECG: Amerikanische Schreibweise
EKG: Europäische Schreibweise
Die Begriffe können austauschbar verwendet werden.
Klinisch am bedeutendsten ist das 12-Kanal-EKG

EKG-Elektroden und -Ableitungen

Leitfähige Elektroden werden mit einer selbstklebenden Rückseite auf der Haut Haut Haut: Aufbau und Funktion befestigt.
Für ein 12-Kanal-EKG werden 10 Elektroden benötigt:
- An jeder Extremität wird eine Elektrode angebracht:
  - Am rechten Bein wird die Erdungselektrode (schwarz) angebracht
  - Die restlichen Extremitätenelektroden werden folgendermaßen verteilt: rechter Arm rot, linker Arm gelb, linkes Bein grün
- Auf der Brustwand Brustwand Brustwand werden 6 Elektroden platziert:
  - V1: 4. ICR parasternal rechts
  - V2: 4. ICR parasternal links
  - V4: 5. ICR, Medioklavikularlinie links
  - V3: auf der Hälfte zwischen V2 und V4
  - V5: 5. ICR, vordere Axillarlinie
  - V6: 5. ICR, mittlere Axillarlinie
12 Ableitungen werden durch die von den Elektroden übertragenen Spannungen des EKG-Geräts/der Software erzeugt:
- Einthoven-Ableitung: 3 bipolare Extremitätenableitungen (die Spannung zischen zwei gleichberechtigten Messpunkten wird bestimmt):
  - I: Elektrode des rechten Arms (-) und des linken Arms (+)
  - II: Elektrode des rechten Arms (-) und des linken Beins (+)
  - III: Elektrode des linken Arms (-) und des linken Beins (+)
  - Einthoven-Dreieck: Ein schematisches Dreieck, das aus den 3 Elektroden besteht, die an der Bildung der Ableitungen I, II und III beteiligt sind.
- Goldberger-Ableitung: 3 augmentierte unipolare Extremitätenableitungen (Aufzeichnung von einer Extremitätenelektrode und einem Referenzpunkt, der aus zwei zusammengeschalteten Extremitätenelektroden besteht):
  - Augmented Voltage Right (aVR): Elektrode des rechten Arms (+) und der Referenzpunkt (linkes Bein zu rechtem Arm)(-)
  - Augmented Voltage Left (aVL): Elektrode des linken Arms (+) und der Referenzpunkt (Linkes Bein zu linkem Arm) (-)
  - Augmented Voltage Foot (aVF): linke Beinelektrode (+) und der Referenzpunkt (linker Arm und rechter Arm) (-)
- Wilson_Ableitungen: 6 unipolare Brustwandableitungen (Aufzeichnung von der entsprechenden Brustelektrode und der sog. Wilson Sammelelektrode, einer Zusammenschaltung der drei Extremitätenelektroden):
  - V1, V2: Septale Ableitungen-Projektion Septum, Vorderwand linker Ventrikel
  - V3, V4: anteriore Ableitungen-Projektion Voredrwand linker Ventrikel, Apex
  - V5, V6: tiefe linklaterale Ableitungen-Seitenwand linker Ventrikel

Limb leads, standard placement of the limb leads for electrocardiography — Extremitätenelektroden: Standardplatzierung der Extremitätenelektroden (linkes Bild) und modifizierte Platzierung (rechtes Bild) für ein EKG
Bild: „Limb leads, standard placement of the limb leads for electrocardiography“ von MoodyGroove. Lizenz: Public Domain

Precordial leads in ECG — Extremitätenelektroden: Standardplatzierung der Extremitätenelektroden (linkes Bild) und modifizierte Platzierung (rechtes Bild) für ein EKG
Bild: „Limb leads, standard placement of the limb leads for electrocardiography“ von MoodyGroove. Lizenz: Public Domain

EKG-Aufzeichnung

Als Grafik in Kästchen dargestellt:
- Kleine Kästchen = 1 x 1 mm
- Große Kästchen = 5 x 5 mm (5 kleine Kästchen)
X- und Y-Achsen:
- X-Achse = Zeit in Sekunden
- Y-Achse = Spannung in mV
Darstellung auf der X-Achse:
- Schreibgeschwindigkeit (Papiervorschub): bestimmt, wie viele mm der X-Achse einer Sekunde entsprechen
- EKG-Schreibgeschwindigkeit 25 mm/Sekunde = 25 kleine Kästchen/Sekunde oder 5 große Kästchen/Sekunde
  - 1 kleines Kästchen (1mm) = 0,04 Sekunden (40ms)
  - 1 großes Kästchen (5mm) = 0,2 Sekunden (200ms)
- EKG-Schreibgeschwindigkeit 50mm/Sekunde = 50 kleine Kästchen/Sekunde oder 10 große Kästchen/Sekunde (Standard in Deutschland für 12-Kanal EKGs)
  - 1 kleines Kästchen = 0,02 Sekunden (20ms)
  - 1 großes Kästchen = 0,1 Sekunden (100 ms)
- Ermöglicht die Berechnung der Herzfrequenz Herzfrequenz Herzphysiologie und die Rhythmusbestimmung:
  - Bradykardie Bradykardie Bradyarrhythmien vs. Tachykardie
  - Regelmäßig vs. unregelmäßig
- Ermöglicht die Messung klinisch relevanter Intervalle und Dauer von Herzaktionen
Darstellung auf der Y-Achse:
- 1 kleines Kästchen = 0,1 mV
- Ermöglicht die Bestimmung der Spannungsamplitude von EKG-Kurven
- Die Amplitude korreliert mit elektromechanisch gekoppelten Ereignissen im Herzzyklus Herzzyklus Herzzyklus:
  - Keine Ablenkung = keine Überleitung oder Kontraktion des Herzens (z. B. isoelektrische Grundlinie)
  - Kleine Ablenkung = niedrige Spannung verbunden mit dünnem Myokard (Vorhöfe) und mäßiger Kontraktion (z. B. P-Welle)
  - Große Ablenkung = hohe Spannung verbunden mit dickem Myokard (Ventrikel) und starker Kontraktion (z. B. QRS-Komplex)

Messen von Zeit und Spannung mit EKG-Millimeterpapier — EKG-Spannungsimpuls und Quadratgröße
(Papiervorschub 25 mm/s)

Bild: „Measuring time and voltage with ECG graph paper“ von Markus Kuhn. Lizenz: Public Domain

Die EKG-Komponenten

Eine normale EKG-Aufzeichnung weist mehrere charakteristische Komponenten auf, die elektromechanischen Ereignissen im Herzzyklus Herzzyklus Herzzyklus entsprechen.

Hinweis: Diese Animation hat englischen Ton.

Die EKG-Bestandteile

Isoelektrische Basislinie:
- Frei von positiven oder negativen Auslenkungen zwischen Wellen und/oder Komplexen
- Stellt Perioden elektrischer Inaktivität im Herzzyklus Herzzyklus Herzzyklus dar
Wellen:
- P-Welle:
  - Entspricht der atrialen Depolarisation, also der Erregungsausbreitung in den Vorhöfen
  - Positive Ablenkung in den unteren/lateralen Ableitungen
- T-Welle:
  - Entspricht der ventrikulären Repolarisation, also der Rückbildung der Kammererregung
  - Positive Auslenkung
  - Physiologisch Amplitude in dieselbe Richtung wie der QRS-Komplex (Positive Amplitude, wenn QRS-Komplex positiv ist)
Zeiten:
- PQ-Zeit:
  - Vom Beginn der P-Welle bis zum anfänglichen Beginn des QRS-Komplexes
  - Stellt die Zeit dar, die der elektrische Impuls benötigt, um vom Sinusknoten (SA) zum atrioventrikulären (AV) Knoten zu gelangen
- QT-Zeit:
  - Vom Anfang des QRS-Komplexes bis zum Ende der T-Welle
  - Stellt ventrikuläre Depolarisation, Kontraktion und Repolarisation dar
- RR-Zeit/Strecke:
  - Die Zeit zwischen 2 aufeinanderfolgenden QRS-Komplexen (zwischen 2 R-Zacken)
  - Wird verwendet, um die Herzfrequenz Herzfrequenz Herzphysiologie zu berechnen
Strecken:
- PQ-Strecke: isoelektrische Strecke zwischen Ende der P-Welle und Beginn des QRS-Komplexes
- ST-Strecke: isoelektrisches Strecke zwischen Ende der S-Welle und Beginn der T-Welle
- TP-Strecke: isoelektrische Strecke zwischen der T-Welle und Beginn der P-Welle
QRS-Komplex:
- Enspricht der ventrikulären Depolarisation, am Ende des QRS-Komplexes sind die Ventrikel vollständig depolarisiert
- Bestehend aus 3 Zacken:
  - Q-Zacke: negative Auslenkung zu Beginn des QRS-Komplexes
  - R-Zacke: jede positive Auslenkung es Komplexes
  - S-Zacke: jede negative Auslenkung nach der ersten positiven Auslenkung
Abhängig von der betrachteten EKG-Ableitung:
- QS-Welle: Positive Auslenkung ist möglicherweise nicht sichtbar (d. h. keine R-Welle).
- RS-Welle: Eine negative Auslenkung ist möglicherweise nicht sichtbar (d. h. keine Q-Welle).
- QRS-Komplex: Kollektive ventrikuläre Depolarisation unabhängig vom Vorhandensein oder Fehlen aller Komponenten.

Teile von EKG-Kurven und -Intervallen — Teile von EKG-Kurven und -Strecken
Bild von Lecturio. Lizenz: CC BY-NC-SA 4.0

Elektrophysiologischer Hintergrund

Der elektrische Herzzyklus Herzzyklus Herzzyklus beginnt spontan im Sinusknoten:
- EKG: Beendigung der TP-Strecke, Beginn der P-Welle
- Mechanisch: mit Blut gefüllte Vorhöfe durch passive Venenfüllung:
  - Vena cava: füllt den rechten Vorhof
  - Lungenvenen: füllen den linken Vorhof
Der elektrische Depolarisationsimpuls breitet sich über die internodalen Bahnen durch die Vorhöfe aus und erreicht den AV-Knoten im AV-Septum:
- EKG: Abschluss der P-Welle:
  - Die Vorhöfe repolarisieren während der ventrikulären Depolarisation des Herzzyklus Herzzyklus Herzzyklus.
  - Die atriale Repolarisation wird bei der EKG-Aufzeichnung durch den QRS-Komplex verdeckt.
Vollständige Depolarisation der Vorhofkardiomyozyten, Weiterleitungszeit zwischen Vorhofdepolarisation und Kammererregung wird durch spezialisierte leitfähige Zellen in den zentralen Abschnitten des AV-Knotens erheblich verlangsamt:
- EKG: PQ-Strecke (isoelektrische Basislinie)
- Mechanisch: Ventrikel füllen sich durch Vorhofkontraktion mit Blut, Vorhöfe entspannen sich und füllen sich passiv mit Blut
Die elektrische Aktivität wird wieder aufgenommen, wenn die schnell leitenden Bahnen im interventrikulären Septum (atrioventrikuläres Bündel oder His-Bündel His-Bündel Anatomie des Herzens) depolarisieren:
- EKG: Beginn der Q-Zacke
- Mechanisch: Ventrikelseptum zieht sich zusammen, passive Vorhoffüllung geht weiter:
  - Trikuspidal-/Mitralklappen geschlossen, Chordae tendineae Chordae tendineae Anatomie des Herzens straff
  - Die Papillarmuskeln Papillarmuskeln Anatomie des Herzens ziehen sich isometrisch zusammen, um die Integrität des Trikuspidal-/Mitralapparates zu erhalten
Die elektrische Aktivität breitet sich entlang der rechten und linken Bündeläste in Richtung der Herzspitze aus und durchquert die dicksten Abschnitte des Myokards:
- EKG: R-Zacke
- Mechanisch: Fortsetzung der ventrikulären Kontraktion, passive Vorhoffüllung:
  - Trikuspidal-/Mitralklappen „Ballon“ zurück in die Vorhöfe
  - Pulmonal-/Aortenklappen geöffnet
Die elektrische Aktivität endet in den Purkinje-Fasern Purkinje-Fasern Anatomie des Herzens und dringt in die tiefsten Teile des Myokards in der Nähe des Endokards ein:
- EKG: S-Zacke
- Mechanisch: Abschluss der ventrikulären Kontraktion, Fortsetzung der passiven Vorhoffüllung
Plateaus der elektrischen Herzaktivität, Beginn bei vollständiger Depolarisation der ganzen Kammer:
- EKG: ST-Strecke
- Mechanisch: Ventrikel beginnen sich zu entspannen, passive Vorhoffüllung geht weiter:
  - Trikuspidal-/Mitralklappen geschlossen
  - Pulmonal-/Aortenklappen geschlossen
Ventrikuläre Repolarisation:
- EKG: Beginn der T-Welle und TP-Strecke
- Mechanisch: Ventrikelrelaxation, passive Vorhoffüllung geht weiter:
  - Es besteht ein Druckgradient zwischen füllenden Vorhöfen und entleerten Ventrikeln
  - Ventrikel beginnen sich passiv zu füllen
  - Trikuspidal-/Mitralklappen teilweise geöffnet
Ein weiterer Herzzyklus Herzzyklus Herzzyklus beginnt

Conduction system of the heart Wikimedia — Querschnitt des Herzens mit Darstellung des Reizleitungssystems
Bild: „Conduction System of Heart“ von OpenStax College. Lizenz: CC BY 3.0

Normal ECG — Querschnitt des Herzens mit Darstellung des Reizleitungssystems
Bild: „Conduction System of Heart“ von OpenStax College. Lizenz: CC BY 3.0

Systematische Befundung

Die Frequenz:
- Bestimmung aus Schreibgeschwindigkeit und Abstand zweier R-Zacken
- Bei einer Schreibgeschwindigkeit von 50 mm/s:
  - Eine Minute entspricht einer Streifenlänge von 3000 mm oder 600 großen Kästchen
  - Herzfrequenz Herzfrequenz Herzphysiologie [Schläge/min] = 600/ Anzahl großer Kästchen zwischen zwei R-Zacken
- <50 Schläge/min: Bradykardie Bradykardie Bradyarrhythmien
- 50-100 Schläge/min: normofrequenter Herzschlag
- >100 Schläge/min: Tachykardie
Der Rhythmus:
- Ist eine P-Welle vorhanden (Zeichen der Vorhoferregung)
- Folgt jeder P-Welle ein QRS-Komplex entspricht dies einem Sinusrhythmus Sinusrhythmus Herzphysiologie
- Unregelmäßige P-Wellen sprechen für eine Sinusarrhythmie
- Bei fehlenden P-Wellen kommen beispielsweise folgende Differentialdiagnosen in Betracht:
- Vorhofflimmern Vorhofflimmern Vorhofflimmern: niedrigamplitudige Flimmerwellen mit hoher Frequenz
- Vorhofflattern Vorhofflattern Vorhofflattern: sägezahnartige Flatterwellen
- Sinusarrest mit Ersatzrhythmus: Retrograde Erregung der Vorhöfe durch andere Zentren als den Sinusknoten, dabei zeigt sich eine Bradykardie Bradykardie Bradyarrhythmien mit schmalen QRS-Komplexen, aber ohne P-Wellen (QRS-Komplexe überlagern die P-Wellen)
Der Lagetyp:
- Vereinfachtes Vorgehen anhand der Ausschläge der QRS-Komplexe in den Extremitätenableitungen I, II, III
  - Bestimmung nach folgenden Faustregeln:
    - Überdrehter Rechtstyp: Ausschläge in Ableitung I und II negativ, in III positiv
    - Rechtstyp: Ausschläge in Ableitung I negativ, in II und III positiv
    - Steiltyp: alle Ausschläge positiv mit R in III > R in I
    - Indifferenztyp: alle Ausschläge positiv, mit R in I > R in III
    - Linkstyp: Ausschläge in Ableitung III negativ, in I und II positiv
    - Überdrehter Linkstyp: Ausschläge in Ableitung II und III negativ, in I positiv
Die Überleitungszeit (PQ-Zeit):
- Normale Überleitungszeit vom Vorhof auf die Kammern: 120-200ms
- AV-Block Grad I: PQ-Zeit >200ms, jedem P folgt ein QRS-Komplex
- AV-Block Grad II, Typ Wenckebach: PQ-Zeit nimmt von Herzaktion zu Herzaktion zu, bis es zum Ausfall eines QRS-Komplexes (Kammererregung) kommt
- AV-Block Grad II, Typ Mobitz: Regelhafte PQ-Zeit mit plötzlichem Ausfall einer Überleitung auf die Kammern (fehlender QRS-Kmplex)
  - 2:1 Überleitung: 2P-Wellen folgt ein QRS-Komplex
  - 3:1 Überleitung: 3P-Wellen folgt ein QRS-Komplex
- AV-Block Grad III: Kammern und Vorhöfe schlagen unabhängig voneinander (AV-Dissoziation)
Die Kammererregung (QRS-Komplex):
- Normal konfigurierter QRS-Komplex: kleine, negatice Q-Zacke (Amplitude <1/4 der R-Zacke), eine schmale R- und S-Zacke
- QRS-Dauer: 60-100ms
- Verbreiterte oder deformierte QRS-Komplexe bei:
  - Ventrikulären Extrasystolen (VES, keine vorausgehende P-Welle)
  - Störungen des Reizleitungssystems:
    - Rechtsschenkelblock (RSB): Verbreitere, oft M-förmige QRS-Komplexe in V1, V2; kompletter RSB bei QRS >120ms; inkompletter RSB bei QRS=100-120ms
    - Linksschenkelblock (LSB): verbreiterte, oft M-förmige QRS-Komplexe in V5, V6; kompletter LSB bei QRS> 120ms, inkompletter LSB bei QRS=100-120ms
Die Erregungsrückbildung:
- Entspricht der ST-Strecke und der T-Welle (Repolarisation der Kammern)
- Pathologische ST-Strecke: Hebungen/Senkungen der ST-Strecke >1 mm in Extremitätenableitungen; >2 mm in Brustwandableitungen
- Wichtigste Ursachen einer ST-Hebung:
  - Akuter Mayokardinfarkt (AMI): bei einem AMI mit ST-Streckenhebung (STEMI) nimmt die ST-Strecke ihren Ausgang aus dem absteigenden Anteil der R-Zacke, ST-Hebung in zwei Extremitätenableitungen (>0,1 mm) oder zwei benachbarten Brustwandableitungen (>0,2 mm)
  - Akute Perikarditis Perikarditis Perikarditis: ST-Strecke nimmt den Ausgang aus dem aufsteigenden Schenkel der S-Zacke
- Muldenförmige Senkungen können bei einer Digitalis Therapie auftreten
- Störungen der Repolarisation äußern sich in einer geänderten Konfiguration der T-Welle, mögliche Pathologien sind dabei:
  - Zeltförmige Überhöhungen als Zeichen einer Hyperkaliämie Hyperkaliämie Hyperkaliämie
  - T-Negativierungen: Können bei verschiedenen Krankheitsbildern auftreten (z. B. Akuter Myokardinfarkt Myokardinfarkt Myokardinfarkt, Lungenembolie Lungenembolie Lungenarterienembolie (LAE)), sind nicht per se pathologisch- obligat in obligat aVR und auch fakultativ in III, V1, V2
Der R/S-Umschlag:
- Über die Brustwandableitungen nimmt die Höhe der R-Zacken zu, die S-Zacke nimmt an Tiefe ab und fehlt in V6 völlig
- Umschlag dort, wo R größer wird als S (normalerweise zwischen V2 und V3, V3 und V4)
- Bei verändertem R/S-Umschlag spricht man von einer Verzögerung der R-Progression
  - Möglicher Hinweis auf einen Myokardinfarkt Myokardinfarkt Myokardinfarkt oder Linksherzhypertrophie

EKG-Interpretation — Normales EKG: 12-Kanal-Ableitung mit einem V1-Rhythmusstreifen unten
Bild: „ECG interpretation“ von Rodhullandemu. Lizenz: Public Domain

Quellen

Sattar Y, Chhabra L. Electrocardiogram.[Updated 2020 Nov 26] . In: StatPearls[Internet] . Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2021 Jan-. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK549803/
Prutkin, J. (2019). ECG tutorial: Basic principles of ECG analysis. Abgerufen am 6. Juni 2021 von https://www.uptodate.com/contents/ecg-tutorial-basic-principles-of-ecg-analysis
Prutkin, J. (2019). ECG tutorial: Electrical components of the ECG. Abgerufen am 6. Juni 2021 von https://www.uptodate.com/contents/ecg-tutorial-electrical-components-of-the-ecg
EKG-Kurs für Isabel. Trappe H, Schuster H, Hrsg. 8., aktualisierte Auflage. Stuttgart: Thieme; 2020. doi:10.1055/b000000429

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Tahere S.

Medizinstudentin, Universität Jena

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