EKG (Elektrokardiographie, Elektrokardiogramm)

Allgemeines

Ein Elektrokardiogramm lässt sich von der Hautoberfläche über Elektroden ableiten und stellt die elektrischen Vorgänge im Herzen auf einem Monitor oder auf einem Papierstreifen ausgedruckt als "Kurve" dar. Der Arzt kann dem EKG wichtige Informationen darüber entnehmen, wie sich die Erregung im Herzmuskel ausbreitet.

Das Elektrokardiogramm hilft dem Arzt bei einer Reihe von Fragen weiter. Mithilfe eines EKG kann er auf die Herzfunktion und damit auf die Herzgesundheit schließen. Es stellt eine äußerst wichtige Untersuchungsmethode dar. Zudem hat das Verfahren weitere Vorzüge: Der Arzt erhält ein EKG ohne großen Aufwand, für den Untersuchten ist es völlig schmerzfrei und in der Regel dauert die Aufzeichnung nur wenige Minuten (Ruhe-EKG).

Es gibt drei verschiedene EKG-Arten:

• Ruhe-EKG (Standard-EKG)
• Belastungs-EKG
• Langzeit-EKG

Warum sich ein EKG überhaupt ableiten lässt, erklärt sich zusammengefasst so: Voraussetzung dafür, dass das Herz fortlaufend Blut in die Gefäße pumpt, ist, dass sich die Herzmuskelzellen koordiniert zusammenziehen. Dafür müssen sie elektrisch erregt werden. Nur so können sich die Herzkammern und Vorhöfe im jeweils richtigen Moment zusammenziehen. Diese Funktion steuert ein spezielles Zellsystem, die sogenannten "Schrittmacher". Schrittmacherzellen senden elektrische Erregungen aus beziehungsweise leiten sie an die jeweiligen Herzmuskelzellen weiter.

Am Ende eines jeden Zyklus bildet sich die Erregung zurück. Während all dieser Phasen ändern die Muskelzellen ihre elektrische Ladung – die Elektroden des EKG-Geräts greifen diese Schwankungen auf der Haut ab; letztlich werden sie im Elektrokardiogramm als Kurve sichtbar.

Das Elektrokardiogramm kann Hinweise auf verschiedene Erkrankungen geben, zum Beispiel:

• Herzrhythmusstörungen (z.B. Vorhofflimmern)
• Herzinfarkt: Nicht mehr durchblutete Herzmuskelzellen leiten die Erregung schlechter oder nicht weiter. Dies führt im EKG zu typischen Signalen.
• Koronare Herzkrankheit: Wird ein Teil des Herzmuskels schlechter durchblutet, bildet sich die Erregung anders zurück.
• Herzbeutelentzündung (Perikarditis)
• Herzmuskelentzündung (Myokarditis)
• Verdickung der Herzwand oder übermäßige Belastung des rechten bzw. linken Herzens
• Überdosierung bestimmter Medikamente
• Störungen des Mineral- und Salzhaushalts (sofern sie die Reizleitung beeinflussen)
• Bestimmte Lungenerkrankungen (z.B. Lungenembolie)

Durchführung

Bei einer EKG (Elektrokardiographie) benötigt man zur Durchführung ein sogenanntes EKG-Gerät. Das EKG oder Elektrokardiogramm kann jede Arztpraxis oder Klinik aufzeichnen, die über ein solches Elektrokardiographie-Gerät verfügt. Der zu Untersuchende sitzt oder liegt, während ihm insgesamt zehn Elektroden am Körper befestigt werden, jeweils eine an jedem Arm und Bein (sog. Extremitätenableitungen) sowie sechs weitere im Bereich der linken Brust (Brustwandableitungen). Um den Kontakt zwischen Elektroden und Haut zu verbessern, trägt der Untersucher für die EKG-Durchführung ein Gel auf die Elektroden auf.

Die elektrischen Spannungen am Herzen ändern sich zwar nur minimal, lassen sich aber bei einem EKG – entsprechend verstärkt – von der Körperoberfläche abgreifen und auf einem Monitor oder mithilfe eines Schreibers auf genormtem Papier darstellen.

Zu jedem Zeitpunkt eines Herzschlags hat die Spannung eine bestimmte Ausrichtung und Stärke. Das Gerät bildet den Herzschlag graphisch ab – es wertet die Daten der Elektroden auf der Haut aus. Der Arzt erkennt dann, wie sich die jeweils gemessenen Spannungen im Verlauf jedes Herzschlags verändern. So wird die Erregungsausbreitung im Herzen als eine EKG-Kurve sichtbar.

Besondere Formen des EKGs sind das Langzeit-EKG sowie das Belastungs-EKG (Ergometrie). Beide setzt der Arzt für spezielle Fragestellungen ein, die sich nicht mit dem Ruhe-EKG beantworten lassen. Das Langzeit-EKG zeichnet in der Regel über einen Zeitraum von 24 Stunden die Brustwandableitungen mittels eines kleinen, batteriebetriebenen Aufnahmegeräts auf. Dieses Gerät kann man während eines normalen Tagesablaufs problemlos am Körper mitführen. Während der EKG-Untersuchung protokolliert man etwaige Besonderheiten, wie schwere körperliche Aktivitäten und das Auftreten von Beschwerden, damit eine gezielte Auswertung möglich ist. Das Belastungs-EKG zeichnet die Herzströme während körperlicher Belastung auf, beispielsweise beim Radfahren oder Laufen.

Belastungs-EKG (Ergometrie)

Ein Belastungs-EKG (Ergometrie) ist eine Sonderform des Elektrokardiogramms unter einstellbaren Belastungen. Mittels dieser Untersuchung kann der Arzt bestimmte Herz-Kreislauf-Erkrankungen erkennen. In der Sport- oder Arbeitsmedizin lässt sich durch ein Belastungs-EKG der aktuelle Trainingszustand oder eine eventuelle Arbeitseinschränkung ermitteln.

Das Belastungs-EKG zeichnet die elektrischen Vorgänge im Herzen unter körperlicher Anstrengung als Kurve auf. Die Aufzeichnung erfolgt an einem Ergometrieplatz. Das ist eine Kombination aus einem EKG-Gerät, einem Blutdruckmessgerät und einem sogenannten Fahrradergometer oder einem Laufband.

An dem Ergometer lässt sich einstellen, welche körperliche Leistung der Untersuchte erbringen soll. Dabei erfolgt die Belastung nach bestimmten Vorgaben des Arztes: Der Untersuchte soll dabei seine Leistung, mit der er auf dem Fahrradergometer fährt, immer weiter steigern. Gleichzeitig zeichnet das EKG-Gerät die Herzströme auf. Daraus ergibt sich ein Elektrokardiogramm, aus dem der Arzt dann auf den Zustand des Herz-Kreislauf-Systems schließen kann. Es gibt verschiedene Ergometer, mit denen sich ein Belastungs-EKG aufnehmen lässt: solche, auf denen der Untersuchte sitzt und solche, bei denen er auch im Liegen in die Pedale treten kann.

Ablauf eines Belastungs-EKG

Das Belastungs-EKG hat einen festgelegten Ablauf – hier ist er für das Beispiel mit dem Fahrradergometer (auch Laufband-Untersuchungen sind möglich) kurz beschrieben:

Der Untersuchte setzt sich auf das Fahrradergometer und bekommt Elektroden angelegt, welche die Daten für das EKG erfassen. Das medizinische Personal legt eine Blutdruckmanschette an den einen Oberarm des Untersuchten an, um den Blutdruck während der Untersuchung zu messen.

Der Untersuchte muss nun eine Zeit lang auf dem Fahrrad in die Pedale treten. Während dieser Belastung werden Blutdruck und Puls (Herzfrequenz) gemessen. Ein Belastungs-EKG ist für die meisten Menschen recht anstrengend. Dies ist beabsichtigt, da das Belastungs-EKG die Herz-Kreislauf-Leistung unter Anstrengung messen soll. Treten allerdings Schmerzen im Brustbereich, Luftnot oder Schwindel auf, bricht der Arzt die Untersuchung ab.

Mithilfe des Belastungs-EKGs lassen sich bestimmte Herz-Kreislauf-Erkrankungen wie eine koronare Herzkrankheit, eine Herzschwäche (Herzinsuffizienz) oder Bluthochdruck (Hypertonie) erkennen, die sich vor allem unter körperlicher Belastung bemerkbar machen.

EKG-Ableitungen

Für die sogenannten EKG-Ableitungen bringt das medizinische Personal in der Regel bei einer EKG-Messung zehn Elektroden am Körper des Patienten an: sechs auf der Brustwand und jeweils zwei an Beinen und Armen. Es lassen sich daher eine ganze Reihe genormter Spannungen ableiten – meist erfasst das EKG-Gerät bei einer EKG-Untersuchung zwölf Ableitungen gleichzeitig.

Eine elektrische Spannung besteht stets zwischen zwei Punkten, die jeweils ein bestimmtes elektrisches Potenzial aufweisen. Unterscheiden sich die Potenziale, kann elektrischer Strom fließen. Die elektrische Spannung entspricht dem Unterschied der Potenziale zwischen diesen Punkten (sog. Potenzialdifferenz).

Brustwandableitungen nach Wilson

Die Brustwandableitung nach Wilson ist eine häufige Methode der EKG-Ableitung. Die standardisierte EKG-Brustwandableitung erfolgt mithilfe von sechs Brustwandelektroden, welche kleine Saugnäpfe aufweisen.

Das medizinische Personal befestigt die Elektroden bei der Brustwandableitung nach Wilson an bestimmten Stellen auf der Brust (siehe Abbildung). Die Elektroden werden mit V₁ bis V₆ durchnummeriert.

Extremitätenableitungen

Bei den Extremitätenableitungen unterscheidet man zwischen den drei EKG-Ableitungen nach Einthoven und den dreien nach Goldberger.

Die drei Ableitungen nach Einthoven geben die Potenzialdifferenzen zwischen dem rechten und linken Arm (I. Ableitung), zwischen rechtem Arm und linkem Bein (II. Ableitung) und zwischen linkem Bein und linkem Arm (III. Ableitung) an.

Bei den EKG-Ableitungen nach Goldberger legt das medizinische Personal jeweils den rechten oder linken Arm und das linke Bein oder beide Arme zur EKG-Ableitung auf ein gleiches Potenzial – das EKG-Gerät misst dann die Spannung gegenüber dem anderen Arm beziehungsweise dem linken Bein: linker Arm und linkes Bein gegen rechten Arm (aVR), rechter Arm und linkes Bein gegen linken Arm (aVL) sowie beide Arme gegen das linke Bein (aVF). Die Abkürzungen stehen für a = augmented (verstärkt), V = Voltage und R für rechts, L für links und F für Fuß.

EKG-Auswertung

Nach der EKG-Ableitung folgt die EKG-Auswertung. Der Arzt interpretiert das Elektrokardiogramm anhand der absoluten Höhen der einzelnen Spannungen, ihrer zeitlichen Abstände zueinander, sowie ihrer "Steilheit" und Dauer. Aus diesen Werten lassen sich viele krankhafte Veränderungen des Herzens erkennen. Zur EKG-Auswertung nimmt der Arzt ein genormtes EKG-Lineal zu Hilfe.

Die charakteristischen Spannungshöhen beziehungsweise -tiefen der Herzkurven im EKG sind mit Buchstaben gekennzeichnet:

• P-Welle: Die P-Welle ist charakteristischerweise die erste kleine, positive, halbrunde Welle nach der Null-Linie. Sie stellt die Erregung der Vorhöfe des Herzens dar.
• Q-Zacke: Die Q-Zacke ist im Allgemeinen klein, das heißt weder breit noch tief, und stellt die erste negative Zacke nach der P-Welle und dem Ende der PQ-Zeit dar. Die Q-Zacke bezeichnet den Beginn der Kammererregung.
• R-Zacke: Die R-Zacke ist immer schmal und hoch. Sie ist die erste positive Zacke nach der Q-Zacke bzw. die erste positive Zacke nach der P-Welle, wenn die Q-Zacke fehlen sollte. Die R-Zacke ist Ausdruck der Kammererregung.
• S-Zacke: Die S-Zacke ist gewöhnlich klein, ähnlich der Q-Zacke. Sie ist die erste negative Zacke nach der R-Zacke und gehört ebenfalls zur Kammererregung.
• QRS-Komplex: Der QRS-Komplex bezeichnet die Erregungsausbreitung, das heißt die sogenannte Depolarisation, der Herzkammern. Depolarisation bedeutet, dass sich die elektrischen Eigenschaften – die Potenziale – der Herzzellen der Herzkammern verändern. Dies ist im QRS-Komplex des EKG erkennbar. Parallel zu der Depolarisation der Kammern beginnt die Repolarisation der Vorhöfe. Damit normalisiert sich das Potenzial der Vorhöfe nach deren Erregung wieder, doch "verschwindet" dieser Spannungsimpuls im QRS-Komplex – und ist im EKG nicht zu erkennen.
• T-Welle: Die T-Welle ist relativ breit, groß und halbrund und stellt den ersten positiven Ausschlag nach dem QRS-Komplex dar. Sie entspricht der Erregungsrückbildung, also der Repolarisation der Kammern. Nach dem Ende einer T-Welle ist eine elektrische Herzaktion beendet. Nach einer bestimmten Pause entsteht dann der nächste Zyklus. Je höher die Herzfrequenz ist, desto kürzer ist dieser Abstand.
• U-Welle: Die U-Welle ist eine sehr kleine, positive, halbrunde Zacke gleich nach der T-Welle und nicht immer sichtbar. Sie entspricht Nachschwankungen der Kammererregungsrückbildung.

Neben den einzelnen Zacken im EKG sind für eine Interpretation noch die Zeiten zwischen den Zacken von Bedeutung.

• PQ-Zeit: Die PQ-Zeit (Strecke) reicht vom Beginn der P-Welle bis zum Beginn der Q- bzw. R-Zacke (wenn die Q-Zacke fehlt). Sie stellt die sogenannte atrioventrikuläre Überleitungszeit dar. Hinter dem Fachwort verbirgt sich die Erregungsüberleitungszeit, also die Zeit, in welcher die elektrische Erregung von den Vorhöfen auf die Kammern übergeht.
• ST-Strecke: Die ST-Zeit (Strecke) reicht vom Ende der S- oder R-Zacke (wenn die S-Zacke fehlt) bis zum Beginn der T-Welle. Sie zeigt den Beginn der Erregungsrückbildung der Kammern an.
• QT-Dauer: Die QT-Zeit (Strecke) umfasst den QRS-Komplex, die ST-Strecke und die T-Welle. Die Zeit vom Beginn der Erregungsausbreitung bis zum Ende der Erregungsrückbildung der Kammer entspricht der Kontraktion der Herzkammern (elektrische Kammersystole).

Unter der Erregungsausbreitung der Kammern versteht man im EKG den QRS-Komplex. Spricht der Arzt von der Erregungsrückbildung, sind die ST-Strecke und die T-Welle gemeint.

Anwendungsbereiche

Die EKG hat ihre Anwendungsbereiche vor allem in der Herzdiagnostik. Ein Elektrokardiogramm kann routinemäßig bei einem Gesundheitscheck oder gezielt bei Verdacht auf eine Erkrankung geschrieben werden. Am Verlauf der Kurve kann der Arzt Herzrhythmusstörungen oder Störungen in der Erregungsausbreitung im Herzmuskel erkennen. Es ist ihm dadurch möglich, auf verschiedenste Herzerkrankungen zu schließen, etwa:

• Herzinfarkt und
• koronare Herzkrankheit,
• Störungen des Mineral- und Salzhaushalts sowie
• bestimmte Lungenerkrankungen.

Besteht der Verdacht, dass Herzrhythmus- oder Durchblutungsstörungen nur zeitweise auftreten und so durch ein herkömmliches Elektrokardiogramm unentdeckt bleiben können, ist ein Langzeit-EKG sinnvoll. Das Belastungs-EKG dient vor allem dazu, Durchblutungsstörungen des Herzmuskels, die nur unter körperlicher Anstrengung und nicht im Ruhezustand auftreten, festzustellen und ihren Schweregrad zu beurteilen.