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Herz und Kreislauf
http://www.neurop.ruhr-uni-bochum.de/Praktikum

Inhalt


Abbildungsverzeichnis


Tabellenverzeichnis

Vorbereitung

In diesem Praktikum wird die Messung und Interpretation des Elektrokardiogramms (EKG/ECG1) durchgeführt. Neben dieser elektrischen Größe werden auch die mechanischen Kreislaufgrößen Blutdruck und Carotispuls gemessen. Für die Durchführung des Praktikums ist die Kenntnis der physiologischen Grundlagen unerläßlich. Es wird daher die sorgfältige Erarbeitung der Kapitel ,,Herz`` und ,,Kreislauf`` der einschlägigen Lehrbücher auf der Grundlage der Hauptvorlesung vorausgesetzt!

Theoretische Grundlagen

EKG

Meßtechnisch gesehen kann man das EKG mit Hilfe zweier unterschiedlicher Ableitungen (=Verschaltungen) messen. Zum einen kann es bipolar gemessen werden. Der Ausschlag der EKG-Spur entspricht hier der Spannung (Potentialdifferenz) zwischen zwei (realen) Elektroden. Zum anderen kann es unipolar gemessen werden. Hier wird das Potential einer Elektrode gegenüber einem gedachten Punkt gemessen, dem selbst keine Elektrode entspricht. Diese gedachte Elektrode wird durch die Verschaltung von mindestens zwei (realen) Elektroden realisiert. Normalerweise werden diese Elektroden einfach über große Widerstände miteinander verbunden.

Jede Ableitung mißt aber immer nur eine Projektion (,,Schattenwurf``) der elektrischen Spannung am Herzen. Man wünscht sich deswegen möglichst viele Projektionen, um sich daraus ein möglichst vollständiges Bild der Herzerregung machen zu können. Die beiden unterschiedlichen Meßprinzipien (bipolar, unipolar) verdoppeln nun die Anzahl der möglichen Ableitungen.

Extremitätenableitungen


  
Abbildung: Extremitätenableitungen nach Einthoven (drei bipolare Ableitungen, I, II, III) und Goldberger (drei unipolare Ableitungen, aVR, aVL und aVF)
\begin{figure} \centerline{\psfig{file=bipolar.eps,width=0.75\textwidth}}\end{figure}

Die Standardableitungen I, II und III nach Einthoven sind bipolare Ableitungen (siehe Abb. 1), welche zwischen dem rechten und linken Arm und dem linken Bein abgeleitet werden. Bei den unipolaren Ableitungen nach Goldberger aVR, aVL und aVF werden jeweils zwei Extremitätenelektroden zusammengeschaltet, so daß die gedachte Elektrode zwischen diesen beiden realen Elektroden entsteht. Es werden also die Potentialunterschiede zwischen dieser gedachten Elektrode und der dritten beteiligten Extremität gemessen.

Obwohl es sich bei Einthoven und Goldberger um die gleichen Elektroden handelt, kann man durch zwei unterschiedliche Verschaltungen die Anzahl der Ableitungen verdoppeln. Das EKG-Gerät ,,verrechnet`` also die Spannungen der Extremitäten auf zwei unterschiedliche Arten und gewinnt dadurch mehr Projektionsrichtungen.

Lagetypen


 
Tabelle 1: Lagetypen nach Winkelbereichen
Lagetyp von/$^\circ$ bis/
überdrehter Linkstyp   <-30
Linkstyp -30 +30
Normtyp +30 +60
Steiltyp +60 +90
Rechtstyp +90 +120
überdrehter Rechtstyp >+120  

Die Richtung des größten Integralvektors (des Summenvektors aller Vektoren zu einem Zeitpunkt), projiziert auf die Frontalebene, wird als elektrische Herzachse bezeichnet. Sie stimmt bei normaler Erregungsausbreitung weitgehend mit der anatomischen Längsachse des Herzens überein. Daher lassen sich aus den Extremitätenableitungen (z.B. nach Einthoven) auch Rückschlüsse auf die Herzlage ziehen. Die Lagetypen (siehe Tab. 1) werden nach dem Winkel bezeichnet, den die elektrische Herzachse mit der Horizontalen einschließt. Grob kann man sagen, daß mit zunehmendem Alter der Winkel der Herzachse immer geringer wird, das Herz also immer horizontaler liegt. Bei jungen Menschen herrscht also der Steiltyp vor und bei älteren eher der Normtyp.

Brustwandableitungen


  
Abbildung 2: Lage der Brustwandableitungen nach Wilson und deren Verschaltung
\begin{figure} \centerline{\psfig{file=unipol.eps,width=0.75\textwidth}}\end{figure}

Die unipolaren Brustwandableitungen V1 bis V6 nach Wilson geben Auskunft über die Projektion des elektrischen Erregungsvektors des Herzens auf eine (gedachte) horizontale Ebene durch den Thorax. Durch Zusammenschalten der drei Extremitätenkabel wird eine gedachte indifferente Bezugselektrode erzeugt, gegen die 6 definierte Orte auf der Brustwand in Herzhöhe abgeleitet werden (Abb. 2). Bipolare Brustwandableitungen (z.B. nach Nehb) werden eher selten verwendet.

Vektor-EKG

Das Standard-EKG, wie es bis jetzt beschrieben wurde, beschreibt das zeitliche Verhalten der elektrischen Herzerregung. Das Vektor-EKG hingegen beschreibt den räumlichen Aspekt der Herzerregung.

Die elektrische Herzerregung kann man sich als einen dreidimensionalen Vektor vorstellen, der zu jedem Zeitpunkt eine genau definierte Richtung (die der Erregungsausbreitung) und eine genau definierte Länge (welche der Spannung entspricht) hat. Dieser Vektor kann mit Hilfe von drei Ableitungen konstruiert werden, da zur Beschreibung eines (räumlichen) dreidimensionalen Vektors drei linear unabhängige Vektoren benötigt werden (z.B. Länge, Höhe, Breite). Solche Vektoren nennt man Basisvektoren. Kombiniert man Vielfache dieser Vektoren, so kann man jede Position eines dreidimensionalen Raumes erreichen. Besonders einfach wird es, wenn man sich drei zueinander senkrechte Ableitungsrichtungen heraussucht, da dann diese Ableitungen ein normales kartesisches Koordinatensystem aufspannen: z.B. I, aVF (Frontalebene) und V2 (zeigt senkrecht aus der Frontalebene heraus). Zu jedem Zeitpunkt läßt sich somit aus den drei EKG-Ableitungen die Richtung und Stärke (bzw.: der Vektor) der elektrischen Erregungsausbreitung bestimmen. Zeichnet man nun für alle Zeitpunkte nur die Spitzen dieser Erregungsvektoren ein, dann entsteht eine Raumkurve, die Vektorschleife genannt wird.


  
Abbildung 3: Konstruktion der Vektorschleife aus den Ableitungen I und aVF. Besonders gekennzeichnet sind drei Zeitpunkte: Maximum R-Zacke, kurze Zeit nach dem Maximum der R-Zacke und Maximum von T. Für die R-Zacke und das Maximum der T-Welle sind jeweils beispielhaft die Vektoren der Herzerregung (in grau) eingezeichnet.
\begin{figure} \centerline{\psfig{file=split.eps,width=0.75\textwidth}}\end{figure}

Um den Versuch mit der Vektorschleife etwas einfacher zu gestalten, werden nur die Extremitätenableitungen verwendet, nämlich Ableitung I als Projektion auf die X-Achse (positiver Ausschlag nach rechts) und aVF als Projektion auf die Y-Achse (positiver Ausschlag nach unten). Die Projektion auf die Z-Achse (V2) wird hier nicht gemessen. Das bedeutet, daß hier nur die Projektion des Vektors auf die Frontalebene bestimmt wird. Die Konstruktion der Vektorschleife in dieser Ebene illustriert Abbildung 3.

Diagnostische Aussagemöglichkeiten des EKG

Das EKG spielt eine herausragende Rolle in der Diagnostik, um Veränderungen der Herzerregungsbildung und -ausbreitung aufzudecken. Grundsätzlich können aus den Routineableitungen folgende Informationen gewonnen werden:

Ob ein EKG als krankhaft zu bewerten ist oder nicht, ergibt sich häufig nur aus dem gesamten klinischen Bild. Das EKG allein erlaubt keine zwingenden Rückschlüsse auf die Ursache der beobachteten Abweichungen.

  
Wenn es nicht funktioniert: Meßfehler bzw. Probleme bei der Messung des EKG


  
Abbildung 4: Probleme bei der EKG-Aufnahme
\begin{figure} \centerline{\psfig{file=fehler.eps,width=0.75\textwidth}}\end{figure}

Die häufigste Störung der EKG-Aufnahme ist das sogenannte ,,Netzbrummen``: Dem EKG ist eine kleine periodische Schwingung (50Hz) überlagert (siehe Abb. 4). Die Ursache ist meist ein schlechter Kontakt zwischen Elektrode und Haut. Es kann auch vorkommen, daß sich in der Umgebung viele elektrische Geräte befinden, welche die sehr empfindlichen Verstärker des EKG stören. In beiden Fällen ist die Verringerung des Widerstandes zwischen Haut und Elektrode die beste Methode, ein störungsfreies EKG zu erhalten. Um diesen Übergangswiderstand zu minimieren, kann man nun etwas üppiger Elektrodenpaste oder NaCl-Lösung verwenden, eine Zeit lang warten (die Haut weicht auf) und auch die Lage der Extremitätenelektroden etwas verändern.

Während die Lage der Elektroden bei den Brustwandableitungen genau festgelegt ist, ist das bei den Extremitätenableitungen nicht der Fall. Das EKG ändert sich nicht wesentlich, wenn man die Armelektroden z.B. auf die Schultern verlagert2. Bezüglich Störungen nimmt die Extremitätenelektrode ,,N`` eine zentrale Stellung ein. Sie ist an der eigentlichen Messung des EKG nicht beteiligt, sondern sorgt dafür, daß die EKG-Aufnahme störungsfreier wird. Der menschliche Körper verhält sich elektrisch zur Umgebung wie eine Antenne. Alle elektrischen Geräte senden elektrische Potentiale aus, welche dann der menschliche Körper empfängt. Diese Störungen wandern über die Elektroden und die Kabel auch in das EKG-Gerät und überlagern sich dem eigentlichen EKG. Die N-Elektrode ist einfach mit dem Erdboden verbunden, so daß diese Störungen dorthin abgeleitet werden. Um die eigentliche Aufzeichnung des EKG nicht zu beeinflussen, wird eine Position der Elektrode gewählt, die möglichst weit von allen anderen Elektroden entfernt ist.

Es gibt im EKG auch aperiodische Störungen (siehe wieder Abb. 4). Erscheinen diese nur in ein oder zwei Ableitungen, dann handelt es sich wahrscheinlich um Bewegungsartefakte. Liegt die Versuchsperson nicht entspannt oder bewegt sich, dann sind Skelettmuskeln aktiv und erzeugen elektrische Potentiale. Diese überlagern sich dem EKG. Das betrifft vor allem die Extremitätenableitungen (z.B. wenn die Versuchsperson sich mit den Fingern abstützt oder etwas festhält). Man muß also darauf achten, daß die Versuchsperson völlig entspannt liegt.

Man darf aber auf keinen Fall schließen, daß jede Störung ein Bewegungsartefakt ist, denn auch lokalisierte Störungen können aperiodisch bzw. nur in einzelnen Ableitungen auftreten. Solche lokalisierten Störungen (z.B. Infarkt, O2-Mangel) lassen durch die Ableitungen, in denen sie am deutlichsten zu sehen sind, Rückschlüsse auf den Ort ihrer Erregung zu (z.B. interiorer Hinterwandinfarkt zu erkennen in II, III und aVF). Extrasystolen lassen sich dagegen einfacher erkennen, da sie in (fast) allen Ableitungen gleichzeitig erscheinen und ein sehr charakteristisches Aussehen besitzen.


  
Abbildung 5: Komplettes EKG, aufgenommen im Praktikum (gemittelte EKG-Komplexe und Rhythmus-Streifen)
\begin{figure} \centerline{\psfig{file=ekg_ok.eps}}\end{figure}

Die Brustwandableitungen sind besonders kritisch bezüglich ihrer Position auf dem Brustkorb. Ob die Elektroden bei der Aufnahme auf den richtigen Stellen sitzen, kann man beim gesunden Probanden am Zuwachsen der R-Zacke und am gleichzeitigen Abnehmen der S-Zacke von V1 bis V6 kontrollieren (siehe Abb. 5). Schon an diesem Beispiel sieht man, daß es sich nur um ein grobes Kriterium handelt, da die S-Zacke in V2 am größten ist und die R-Zacke bereits in V5 ihr Maximum erreicht.

Arterieller Blutdruck

Routinemethode für die Basisdiagnostik in Klinik und Praxis ist die Methode der indirekten Blutdruckmessung nach Riva-Rocci.

  
Technik der indirekten Blutdruckmessung nach Riva-Rocci

Zur Messung wird eine Manschette um den Oberarm des Probanden gelegt und dann rasch auf einen voraussichtlich über dem systolischen Druck liegenden Wert aufgepumpt, wodurch die A. brachialis vollständig komprimiert wird. Der Manschettendruck wird nun langsam (2-3mmHg/s) abgelassen. Wird der systolische Druck unterschritten, läßt sich bei jedem Puls ein kurzes, scharfes Geräusch auskultieren, welches durch die Turbulenzen des stoßweise durch die komprimierte Stelle durchtretenden Blutes verursacht wird. Man verwendet dazu die Glockenseite des Stethoskops und nicht die Membranseite.

Läßt man den Manschettendruck weiter absinken, verstärkt sich das Geräusch zunächst und bleibt dann konstant laut. Es kann in Ausnahmefällen auch vorübergehend völlig verschwinden (Auskultatorische Lücke), um dann erneut zuzunehmen. Wird das Geräusch bei weiter sinkendem Manschettendruck plötzlich dumpfer und schnell leise, ist der diastolische Druckwert erreicht. Genau genommen liegt der diastolische Wert wahrscheinlich schon beim Übergang zu den gedämpften Geräuschen und nicht erst beim völligen Verschwinden der Korotkow-Geräusche vor. Diese Differenz beträgt aber nur wenige mmHg.

Methodische Fehler der Blutdruckmessung

Bei richtiger Durchführung ist die Übereinstimmung zwischen der indirekten Methode der Blutdruckmessung und der direkten ,,blutigen`` Messung recht gut (Abweichungen im Bereich $\pm$5mmHg). Zahlreiche Fehlermöglichkeiten, deren Kenntnis zur Vermeidung wichtig sind, sind den indirekten Methoden jedoch immanent. Die Mehrzahl der Fehler führt zu einer zu hohen Bestimmung des Blutdruckes. Das ist besonders beim diastolischen Druck zu beachten, wo physiologischer und pathologischer Bereich enger zusammenliegen als beim systolischen Druck. Schon ein geringer Fehler kann diagnostisch relevant sein, denn ein vermeintlich erhöhter Druck könnte gegebenenfalls eine antihypertensive Therapie nach sich ziehen.

Allen mit Manschetten arbeitenden Verfahren ist gemein, daß sich der Manschettendruck nicht über die gesamte Manschettenbreite auf die Arterie überträgt, sondern diese keilförmig komprimiert. Dabei spielt die Dimensionierung der Manschette im Verhältnis zum Oberarmumfang eine wichtige Rolle. Durch eine zu schmale Manschette wird der Blutdruck - ebenso wie durch eine inkorrekt angelegte (zu lose) Manschette - zu hoch bestimmt. Ebenfalls zu hoch wird der Druck bestimmt, wenn der Meßpunkt (Manschette) deutlich unter Herzhöhe angebracht ist.

Eine weitere Fehlermöglichkeit liegt in der Ablaßgeschwindigkeit des Manschettendruckes. Wird die Geschwindigkeit von 2-3mmHg/s überschritten, so ist der abgelesene Manschettendruck in der Systole niedriger und in der Diastole höher als der intraarterielle Druck. Dieser Fehler vergrößert sich bei Bradykardie und verringert sich entsprechend bei Tachykardie. Außerdem spielt bei größeren Ablaßgeschwindigkeiten (>5mmHg/s) der Trägheitseffekt des Manometers eine Rolle, der mehr als 5mmHg ausmachen kann, wobei es beim systolischen Wert korrigierend, beim diastolischen Wert dagegen fehlerverstärkend wirkt.

Eine Einengung des Oberarms durch Kleidung führt ebenfalls zu fälschlich hohen Werten. Dasselbe gilt für die Messung nach längerer Stauung.

Kreislaufprüfung nach Schellong

Höhe und zeitlicher Verlauf des Blutdrucks in Ruhe und unter verschiedenen Belastungen lassen Aussagen über den Funktionszustand und die Anpassungsfähigkeit des Kreislaufsystems zu.

Zur Erfassung von Störungen der Kreislaufregulation kann man die Kreislaufprüfung nach Schellong verwenden, mit der das Kreislaufverhalten im Vergleich zwischen Liegen und Stehen geprüft wird. Normalerweise kommt es beim Übergang vom Liegen zum Stehen zu einer leichten Abnahme des systolischen Druckes und der Blutdruckamplitude. Da der Druck in den kopfwärtigen Gefäßen und im Sinus caroticus sinkt, kommt es reflektorisch zu einer Erhöhung der Herzfrequenz sowie zu Vasokonstriktion, die sich in einem leichten Anstieg des diastolischen Druckes äußert.

Unter pathologischen Bedingungen kann es im Stehversuch zu einer starken Abnahme des systolischen und diastolischen Blutdrucks, gekoppelt mit einer starken Zunahme der Herzfrequenz kommen (Orthostatischer Kollaps), was zur Bewußtlosigkeit führen kann.

Carotispuls

Im Rahmen des Vektor-EKG-Versuchs wird mit einem Stethoskop, welches an einen Druckmesser angeschlossen ist, auch der Carotispuls gemessen, welcher als Druckkurve gleichzeitig mit dem EKG dargestellt wird. Mit Hilfe dieser Messung wird eine Verbindung zwischen der Herzmechanik und der elektrischen Erregung hergestellt. Die Nähe der Carotis zum Herzen ermöglicht die Messung einer Druckkurve, die der der Aorta sehr ähnlich ist.

Versuchsbeschreibungen

Einleitung

Es gibt zwei unterschiedliche Arbeitsplätze. Beim ersten wird an einem Computer-EKG-Gerät ein Standard-EKG aufgenommen, so wie es in der Praxis täglich durchgeführt wird. Beim zweiten wird an einem experimentellen Meßplatz das Vektor-EKG aufgenommen. Diese Form der Darstellung ist zwar in der Klinik nicht sehr weit verbreitet, liefert aber ein tieferes Verständnis für das EKG. Die Blutdruckmessungen und die Messung des Carotispulses stellen dann die Verbindung zur Herzmechanik und zum Kreislauf her.


  
Elektrokardiographie und Kreislaufprüfung

Versuchsperson an das EKG anschließen

  
Abbildung 6: Vergleich der Brustwandelektroden zwischen Frau und Mann (li.: Mit freundlicher Genehmigung des EKG-Praktikums der integrierten vorklinischen Ausbildung der Universität Ulm)
Die Frau :-)Der Mann :-)


 
Tabelle: EKG-Anschlußschema
Bezeichnung Stecker: Farbe/Beschr. Elektrodenposition
R rot   rechter Arm
L gelb Ampel- linker Arm
F grün regel linkes Bein
N schwarz   rechtes Bein
       
V1 weiß-rot Ca 4. Interkostalraum (ICR) parasternal rechts
V2 weiß-gelb Cb 4. Interkostalraum (ICR) parasternal links
V3 weiß-grün Cc auf der Verbindungslinie zwischen V2 und V4 (5.Rippe)
V4 weiß-braun Cd 5. Interkostalraum in der linken Medioklavikularlinie
V5 weiß-schwarz Ce in Höhe von V4 in der vorderen Axillarlinie
V6 weiß-violett Cf in Höhe von V4 in der mittleren Axillarlinie

Die Versuchsperson muß den Oberkörper freimachen und auf der Untersuchungsliege in Rückenlage eine möglichst bequeme und entspannte Haltung einnehmen.

Das Patientenkabel ist das Kabel, welches die Verbindung zwischen Patientin/Patient und EKG-Gerät herstellt. Dieses Kabel wird mit einem Clip an der Hose befestigt, so daß es beim Schellong-Test (beim Stehen) nicht herunterfallen kann.

An den Extremitäten werden Plattenelektroden mit Hilfe von Gummibandagen befestigt. Zwischen Haut und Elektrode wird mit physiologischer NaCl-Lösung getränktes Elektrodenpapier gelegt, um den Kontakt Haut-Elektrode zu verbessern3.

Anschließend werden die Elektroden für die Brustwandableitungen an der Kontaktfläche dünn mit einer Elektrolytpaste bestrichen und an den Orten der Brustwand angebracht, die mit V1-V6 bezeichnet werden (siehe Tab. 2). Die Position von V3 wird nicht durch das Ertasten der Rippe bestimmt, sondern sie wird einfach genau zwischen V2 und V4 gesetzt. Aus diesem Grunde sollte man die Elektroden in folgender Reihenfolge anbringen: V1, V2, V4, V3, V5, V6. Die Lage der Brustwandelektroden ist - im Gegensatz zu den Extremitätenableitungen - besonders kritisch, da sie sehr nah am Herzen liegen.

Bei Frauen liegen die Brustwandableitungen V2-V5 auf der Mamma (siehe Abb. 6). Falls man die Elektroden darunter setzt, sitzen sie mindestens einen Rippenzwischenraum zu tief.

Bei stark behaarten männlichen Versuchspersonen verwendet man Elektroden, die durch einen breiten Gurt auf die Brust gedrückt werden. Nach einer ,,Anprobe`` des Gürtels empfiehlt es sich, das Elektrodengel üppig zu verwenden, da die Elektroden sehr locker aufliegen und deswegen der Kontakt nicht sehr gut ist.

Für den Schellong-Test wird zusätzlich die Blutdruckmanschette der Versuchsperson um den rechten Oberarm gelegt.

Bedienung des Programms


 
Tabelle: Die konkreten Schritte bei der Bedienung des Computer-EKG-Gerätes
1.
Patienten Daten aufrufen
2.
Neuer Patient
3.
mindestens Vorname, Nachname und Geschlecht eingeben, mit OK bestätigen
4.
Zum Hauptmenü zurück (<Esc> drücken)
5.
 Aufnahme auswählen.
6.
Den Namen der Versuchsperson bestätigen (evtl. auswählen).
7.
Den EKG-Recoder einschalten. Das EKG wird nun auf dem Bildschirm gezeigt.
8.
Wenn es fehlerfrei ist: ENTER drücken (falls nicht: siehe 2.1.6).
9.
WARTEN bis die Meldung erscheint, daß man den Recorder ausschalten soll.
10.
Drucken auswählen
11.
Drucke ein Format auswählen
12.
Formate gemäß Tab. 4 ausdrucken.
13.
Zum Hauptmenü zurück (<Esc> drücken)
14.
Zurück zu Punkt 5.

Es stehen Ihnen drei Computer-EKG-Geräte zur Verfügung. Diese haben gegenüber ,,klassischen`` mechanischen Geräten diverse Vorteile: Die EKG-Aufnahmen werden auf der Festplatte des Rechners archiviert, können dann angesehen, analysiert und ausgedruckt werden. Das Programm bestimmt automatisch die Herzfrequenz, die Winkel der elektrischen Achsen von P, QRS und T, sowie die entsprechenden Zeiten. Aus allen Herzaktionen wird durch Mittelwertbildung eine besonders störungsfreie EKG-Kurve errechnet (,,gemittelte Komplexe``). Die EKG-Aufnahmen des Praktikumstages können auch auf Diskette mit nach Hause genommen werden (siehe Anhang B).

Die konkrete Bedienung der hier verwendeten Software zeigt Tabelle 3. Bitte verwenden Sie möglichst die Tastatur, um die unterschiedlichen Funktionen aufzurufen. Das ist sicherer als mit der Maus. Mit der Taste ,,Esc`` kann man generell Funktionen abbrechen (z.B. eine laufende Aufnahme) oder ein Untermenü verlassen.

Was soll gemessen werden?


 
Tabelle 4: Der konkrete Ablauf des EKG-Versuches
t/min Versuchsbedingung Messungen Computer-Ausdruck
-- liegend, normale 1x EKG 1. 2x6 (1 Seite)
  Atmung   2. gemittelte Kompl.
-- - tief einatmen während- 3. Rhythmus-Streifen
  - Luft anhalten dessen:  
  - tief ausatmen 1x EKG  
nur die Brustwandelektroden abnehmen
0 liegend 1x EKG/Blutdr 4. Rhythmus-Streifen
ca aufstehen    
0'30''      
1 direkt nach 1x EKG 5. Rhythmus-Streifen
  dem Aufstehen 1x Blutdruck  
2,3,4 3 min stehend jede Minute  
    1x Blutdruck  
5 stehend 1x EKG 6. Rhythmus-Streifen
    1x Blutdruck  
6 liegend 1x EKG 7. Rhythmus-Streifen
    1x Blutdruck  

Die genauen Versuchsschritte zeigt Tabelle 4. Wichtig ist, daß beim Schellong-Test sofort nach dem Aufstehen der Blutdruck das erste Mal gemessen wird und daß die Versuchsperson danach absolut still stehen bleibt. Jede Bewegung sorgt dafür, daß das Blut wieder aus den Beinen nach oben transportiert wird (Muskelpumpe).

Reinigen Sie bitte den Arbeitsplatz nach Beendigung der Messung, insbesondere (unter laufendem Wasser) die Saugelektroden!

Auswertung

Die Auswertung umfaßt die Bestimmung der Parameter, die in der Regel bei der Beschreibung eines Routine-EKG angegeben werden:

1.
Bestimmung der Herzfrequenz als Zahl der Schläge/min: Der Wert errechnet sich aus dem Kehrwert des Abstandes zweier R-Zacken (in s umgerechnet), multipliziert mit 60. Bitte über ca. 5 Abstände mitteln (Rhythmus-Streifen verwenden). Bei Arrhythmien gibt man Minimal- und Maximalfrequenz an.

2.
Arrhythmie: Ist ein regelmäßiger Rhythmus vorhanden oder besteht eine Arrhythmie? Welches ist die häufigste (nicht pathologische) Arrythmieform? In welchem Versuchsabschnitt sollte man diese sehen? Treten Extrasystolen auf, wenn ja, mit welcher Häufigkeit und von welchem Teil des Herzens ausgehend?

3.
Bestimmung des Schrittmachers: Geht die Erregung vom Sinusknoten oder von anderen Teilen des Erregungsleitungssystems aus? Woran läßt sich das erkennen? Warum nicht an der Herzfrequenz?


  
Abbildung 7: Zeichnerische Bestimmung der elektrischen Herzachse
\begin{figure} \centerline{\psfig{file=einth.eps,width=0.5\textwidth}}\end{figure}

4.
Lagetypen des Herzens: Die Konstruktion der elektrischen Herzachse erfolgt geometrisch aus den Einthoven-Ableitungen (siehe Abb. 7). Dort bestimmt man nun für jede der drei Ableitungen die Amplitude der R-Zacke (genauer wäre das Integral des QRS-Komplexes), welche man in das Einthoven-Dreieck als Vektor einträgt. Die Senkrechten -- ausgehend von den Vektorspitzen der drei Amplituden -- schneiden sich in einem Punkt, welcher die Spitze des Vektors der elektrischen Herzachse darstellt4. Auch hier bestimmt das Programm automatisch den Winkel $\alpha$ der elektrischen Herzachse. Vergleichen Sie Ihr Ergebnis mit dem des Computers.

Welcher Lagetyp liegt vor?

5.
Beurteilung der Erregungsausbreitung und -rückbildung
(a)
Welche Zeitdauer und Amplitude hat P in Ableitung II?
(b)
In welchen Ableitungen ist P negativ bzw. biphasisch (zweigipflig, positiv oder negativ)?
(c)
Wie breit ist der Kammer-Komplex (QRS) in Ableitung II?
(d)
Ist die Überleitungszeit (Definition!) normal?
(e)
Wie verändern sich (qualitativ) R und S in den Ableitungen V1bis V6?
(f)
Bestimmen Sie den Zeitbedarf vom Beginn des QRS-Komplexes bis zur Spitze der R-Zacke in V1 und V6.
Grenzwerte:
i.
V1 < 0,03 s
ii.
V6 < 0,052 s
iii.
Differenz V6-V1 < 0,03 s
(g)
Beurteilen Sie die Erregungsrückbildung. Werden die Kammern voll erregt (ST-Strecke!)? Zeigt der Vektor der Erregungsrückbildung in die gleiche Richtung wie der der Erregungsbildung (Konkordanz)?

6.
Kreislaufprüfung: Bestimmen Sie die Pulsfrequenzen aus den EKG-Aufzeichnungen. Tragen Sie die Blutdruckwerte und die Pulsfrequenzen über die Zeit (min) auf und markieren Sie die Körperlage. Diskutieren Sie die Blutdruckwerte und Pulsfrequenzen in Abhängigkeit von der Körperlage und der Zeit.

  
Vektorkardiographie

Versuchsperson an das Gerät anschließen

Da hier nur die Ableitungen I und aVF verwendet werden, reicht es aus, nur die Extremitätenelektroden (Plattenelektroden mit salzwasserhaltigen Tupfern) anzulegen (Anschlußschema siehe Abb, 2). Das EKG-Gerät ist mit einem Computer verbunden und dient nur als Verstärker der schwachen EKG-Signale. Der Programmschalter am EKG-Gerät muß auf I II III stehen5. Die Empfindlichkeit des EKG-Gerätes spielt keine Rolle.

Etwas mehr Zeit als beim normalen EKG sollte man sich beim Anlegen der Elektroden nehmen. Der Computer stellt die Ableitungen wesentlich größer und präziser dar, als ein normales EKG-Gerät, so daß ein schlechter Kontakt mit der Haut sich hier stärker bemerkbar macht. Auch sollte man gerade in diesem Versuchsteil auf eine sehr bequeme Liegeposition der Versuchsperson achten, da Muskelaktionspotentiale natürlich auch überdeutlich dargestellt werden. Bezüglich des Netzbrummens sollte man mit der Elektrodenposition etwas experimentieren, damit die Vektorschleife möglichst störungsfrei ausgedruckt werden kann (siehe auch 2.1.6). An dieser Stelle sei noch die Taste FILTER erwähnt, die alle EKG-Geräte besitzen. Drückt man diese Taste, so wird das Netzbrummen unterdrückt - leider auf Kosten der originalgetreuen Wiedergabe des EKG.


 
Tabelle 5: Bedienung des Vektor-EKG-Programmes
1.
Eine möglichst große Darstellung der Vektorschleife erreichen, indem man die Empfindlichkeit im Programm möglichst groß einstellt.
2.
Falls mehrere Herzaktionen zu sehen sind, kann man die Aufnahmegeschwindigkeit variieren, um die zusätzlichen Herzaktionen auszublenden.
3.
Die Lage der Vektorschleife verändern, so daß die ganze Vektorschleife zu sehen ist und nicht über die Ränder hinausgeht.
4.
Die Aufnahme ,,einfrieren``, so daß man genau eine ganze Herzaktion als stehendes Bild sehen kann. Folgende Funktionen stehen speziell in diesem Modus bereit:
(a)
Vektorschleife ausdrucken oder EKG- und Druck ausdrucken. Falls der Drucker nicht bereit ist, erhält man eine Fehlermeldung und man kann entweder abbrechen oder fortsetzen.
(b)
Zeiten ausmessen und korrespondierende Punkte finden
(c)
Das EKG verwerfen, um wieder kontinuierlich zu registrieren.

Bedienung des Programms


  
Abbildung 8: Bildschirminhalt des Programms zur Aufnahme und Auswertung der Vektorschleife.
\begin{figure} \centerline{\psfig{file=oszi.eps,width=0.75\textwidth,angle=-90}}\end{figure}

Das Programm stellt kontinuierlich und in Echtzeit sowohl das EKG als auch die Vektorschleife dar. Um diese Darstellung zu optimieren, kann man sowohl die Größe als auch die Position der Vektorschleife verändern. Die Aufnahme kann zu jedem Zeitpunkt ,,eingefroren`` werden. Diese Momentaufnahme des EKGs und der Vektorschleife kann dann auf dem Bildschirm ausgemessen und ausdruckt werden. Die Druckschwankungen der Carotis können ergänzend zum EKG dargestellt und ausgedruckt werden. Die konkrete Bedienung zeigt Tabelle 5. Alle Tastenfunktionen werden auch auf dem Bildschirm erklärt.

Was soll gemessen werden?

Nacheinander sollen folgende Punkte abgearbeitet werden:
1.
 Vektorschleife beim Ein-/Ausatmen:
(a)
 Tief einatmen, Luft anhalten, Vektorschleife aufnehmen und ausdrucken.
(b)
 Tief ausatmen, Luft anhalten, Vektorschleife aufnehmen und ausdrucken.
2.
Carotispuls: Das Stethoskop wird mit seiner Glockenseite auf die Carotis aufgelegt. Man findet sie am besten, wenn man zuerst mit dem Finger den Puls ertastet und dann dort das Stethoskop aufsetzt. Die Größe der Kurve kann man mit den Tasten ,,+`` und ,,-`` einstellen. Wenn die Druckkurve störungsfrei ist, die Aufnahme einfrieren und ausdrucken (Taste `E').
3.
Änderung der Vektorschleife bei unterschiedlicher Elektrodenposition: Verschieben Sie die beiden Elektroden von den Handgelenken auf die Oberarme und nehmen Sie eine Vektorschleife nach dem Einatmen auf (entspricht Punkt 1a).
4.
Störungsfreie Vektorschleife für die quantitative Auswertung aufnehmen: Diese Vektorschleife darf überhaupt keine Muskelaktionspotentiale und auch keinen Netzbrumm enthalten. Diese Aufnahme wird nun für die folgende Auswertung am Rechner verwendet (die Versuchsperson kann nach gelungener Aufnahme abgekabelt werden):
(a)
Markante Punkte des EKG in der Vektorschleife markieren: Wenn das EKG eingefroren ist, können Sie mit den Pfeiltasten einen Cursor (gestrichelte Linien in Abb. 8). über das EKG bewegen. Gleichzeitig wird mit einem Fadenkreuz gezeigt, wo sich der entsprechende Zeitpunkt in der Vektorschleife befindet. Stellen Sie den Cursor nacheinander auf markante Punkte des EKG (P-, Q-, R-, S-, T-Maxima, isoelektrische Linie/isoelektrischer Punkt!) ein und kontrollieren Sie, welcher Punkt auf der Vektorschleife mit dem jeweiligen Punkt im EKG korrespondiert. Markieren und beschriften Sie dann diese Punkte in der ausgedruckten Vektorschleife (z.B. ,,P``).
(b)
Zeiten ausmessen: Am oberen Bildschirmrand erscheint die Zeit vom Beginn der Aufnahme in msec (siehe Abb. 8). Bestimmen Sie nun alle Zeiten des EKG, die für eine vollständige Beschreibung nötig sind (PQ-Intervall, PQ-Strecke, Q-Zeit, R-Zeit, S-Zeit, ST-Strecke, Dauer der T-Welle), indem Sie die Differenzen der angezeigten Absolutzeiten bestimmen.

Auswertung


 
Tabelle: EKG-Normgrößen
EKG-Anteil Dauer/sec Amplitude/mV
P-Welle 0,05-0,10 0,1-0,3 (hier nicht meßbar)
PQ-Intervall 0,12-0,20  
Q-Zacke <0,04 $< {1\over 4}$ R-Höhe
QRS-Komplex 0,06 - 0,10  
T-Welle   ${1\over 8}\mbox{R} - {2\over 3}$R bzw. S
QT-Intervall 0,26 - 0,40  

1.
Liegen die Werte des EKG im Normbereich (siehe Tabelle 6)?
2.
Welche Winkel haben die Achsen von P, Q, R, S und T?
3.
Wie verändert sich die Vektorschleife während der Atmung?
4.
Wie verändert sich die Vektorschleife bei unterschiedlichen Elektrodenpositionen?
5.
Konstruieren Sie aus dem Ausdruck der Vektorschleife und den Zeitwerten die Ableitung II. Die Amplituden erhalten Sie, indem Sie alle wichtigen Zeitpunkte (isoelektrische Linie, P,Q,R,S und T) auf die Ableitung II projizieren und dann die Abstände von der Projektion des isoelektrischen Punktes zu den anderen Projektionspunkten bestimmen (siehe Abb. 9).
  
Abbildung 9: Bestimmung der Amplitude der R-Zacke in Ableitung II aus der Vektorschleife
\begin{figure} \centerline{\psfig{file=projektion.eps,width=0.5\textwidth}}\end{figure}

6.
Erklären Sie anhand der Vektorschleife die Tatsache, daß die Spitzen der R-Zacken in den EKG-Ableitungen nach Einthoven zeitlich oft nicht genau zusammenfallen (Tip: siehe Abb. 8).
7.
Setzen Sie den Kurvenverlauf der Druckkurve mit dem Kurvenverlauf des EKG in Verbindung. Wann steigt der Druck an? Was passiert dann gerade im EKG? Wann fällt er wieder ab und welche Welle sieht man dann im EKG?

Fragen und Aufgaben zur Vorbereitung

1.
Zeichnen Sie ein Einthovendreieck und malen Sie die 3 Vektoren für die Ableitungen nach Einthoven hinein. Fügen Sie auch die richtigen Polaritätszeichen dazu. Können Sie das auch für die 3 Ableitungen nach Goldberger?

2.
Wie würden sie den Winkel der elektrischen Herzachse bestimmen?

3.
Wie ist ein Dipolvektor definiert? Zeigt der Vektorpfeil von erregt nach unerregt oder umgekehrt (bzw. von + nach - oder umgekehrt)?

4.
Sie haben eine Batterie und ein Voltmeter. Das Voltmeter schließen Sie nun an die Batterie an: Plus an Plus und Minus an Minus. Wie schlägt das Voltmeter aus? Nach links oder nach rechts? Entspricht die Batterie dem Herzen oder dem EKG-Gerät? Und mit was korrespondiert das Voltmeter?

5.
Sie messen ein EKG und stellen fest, daß die Versuchsperson als Normaltyp eine negative P-Welle in Ableitung II nach Einthoven besitzt. Was können Sie über die Herzerregung aussagen?

6.
Wie ist der Einfluß des vegetativen Nervensystems auf die Herzerregung?

7.
Wie projiziert man aus der erstellten Vektorschleife die Ableitung II nach Einthoven?

8.
Welche EKG-Ableitungen werden beim Vektorschleifenversuch gemessen und dargestellt? Welche anderen hätte man ebenfalls nehmen können?

9.
Wie verändert sich die Vektorschleifenform bei der Atmung und wieso?

10.
Zeichen Sie ein physiologisches EKG der Einthoven II-Ableitung und erklären Sie alle auftretenden Wellen/Zacken. Was ist die Überleitungszeit und welche Dauer sollte sie ungefähr haben?

11.
Welche Beziehung besteht zwischen der Größe der Spannung, die zwischen den Armen abgeleitet wird, und dem Winkel des Dipolvektors bei der Herzerregeung?

12.
Bei der Konstruktion der elektrischen Herzachse mit Hilfe eines Einthovendreiecks schneiden sich die Projektionslinien der 3 Vektoren meist nicht in einem gemeinsamen Schnittpunkt? Wieso? Wie ist die Definition der R-Zacke (Tip: Abb. 8)?

13.
Bei einer EKG-Aufnahme werden aus Versehen die linke und rechte Armelektrode vertauscht. Was verändert sich im EKG (Denksportaufgabe)?

14.
Der Vektor der elektrischen Herzachse bildet mit der Horizontalen den Winkel . In welchem Bereich von zeigen alle Extremitätenableitungen nach Einthoven einen positiven Ausschlag im QRS-Komplex?

15.
Bei welcher EKG-Ableitung steht die Projektionsrichtung der Ableitung senkrecht auf aVL?

16.
Warum wird ein zu hoher Blutdruckwert gemessen, wenn die Blutdruckmanschette zu schmal ist?

17.
Warum ist bei zu schneller Ablaßgeschwindigkeit der systolische Blutdruckwert zu niedrig?

  
Installation der EKG-Software mit den Daten der Praktikums-Teilnehmer und Teilnehmerinnen

Es existiert eine DEMO-Version der im Praktikum verwendeten Software. Diese kann keine neuen EKGs aufnehmen aber die im Praktikum aufgenommenen EKGs darstellen. Wer zwei Disketten mitbringt, kann am Ende des Praktikums die EKGs mit nach Hause nehmen. Zu Hause verfahren Sie so:

1.
Im ,,Explorer`` auf der Diskette setup.exe anklicken.
2.
Das Installationsprogramm meldet sich und installiert das Programm auf der Festplatte.
3.
Die EKG-Software starten (Icon anklicken).
4.
Im EKG-Programm: File, Import ECGs. In der Dialogbox auf die Diskette mit den EKG-Daten wechseln, Versuchspersonen auswählen und bestätigen.

Organisatorisches

Gruppeneinteilung

Mitzubringende Hilfsmittel

Über dieses Dokument ...

This document was generated using the LaTeX2HTML translator Version 98.1p1 release (March 2nd, 1998)

Copyright © 1993, 1994, 1995, 1996, 1997, Nikos Drakos, Computer Based Learning Unit, University of Leeds.

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The translation was initiated by Bernd Porr on 1999-12-10

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