Die Elektrokardiographie ist eine Technik zur Aufzeichnung der bioelektrischen Ströme, die vom Herzen erzeugt werden. Die grafische Anzeige dieser Aufzeichnung wird als Elektrokardiogramm bezeichnet. Die Abkürzung EKG bezieht sich im Allgemeinen sowohl auf das Elektrokardiogramm als auch auf die Elektrokardiographie.
Die Elektrokardiographie ist eine Technik zur Aufzeichnung der bioelektrischen Ströme, die vom Herzen erzeugt werden. Die grafische Anzeige dieser Aufzeichnung wird als Elektrokardiogramm bezeichnet. Die Abkürzung EKG bezieht sich im Allgemeinen sowohl auf das Elektrokardiogramm als auch auf die Elektrokardiographie. Manchmal wird anstelle von EKG auch die Abkürzung EKG verwendet. Seit mehr als hundert Jahren wird das EKG verwendet, um den Zustand des Herzens zu erkennen und kardiale Erkrankungen zu diagnostizieren. Dies ist möglich, weil die kardialen Muskelzellen Bioströme erzeugen, die im Körperinneren oder auf seiner Oberfläche mit speziellen Elektroden erfasst werden können. Im Gegensatz zu den Bioströmen, die von anderen Muskeln erzeugt werden, sind die vom Herzmuskel erzeugten Ströme periodisch, das heißt, sie bestehen aus einer wiederholten Abfolge charakteristischer Wellenformen, die einem Herzschlag entsprechen.
Dieses kurze Tutorial zur Elektrokardiographie stellt die grundlegenden Prinzipien dieser medizinischen Technik vor. Da es von einem Ingenieur und nicht von einem Arzt verfasst wurde, konzentriert sich diese Einführung in die Elektrokardiographie hauptsächlich auf die technischen Aspekte der Elektrokardiographie und bietet nur eine kurze Einführung in die Physiologie des Herzens und die medizinische Interpretation der elektrokardiographischen Signale.
Das Herz
Das Herz ist ein Organ, das für das Pumpen des Blutes im Körper verantwortlich ist. Durch das Blut werden Nährstoffe zu den Körperzellen transportiert und Abfallprodukte aus diesen Zellen entfernt. Das Herz hat vier Kammern: zwei obere Kammern, die Vorhöfe genannt werden, und zwei untere Kammern, die Ventrikel genannt werden. Diese Kammern werden auch als linker und rechter Vorhof sowie linke und rechte Herzkammer klassifiziert, und jede von ihnen hat eine spezifische Funktion. Ein schematischer Frontalschnitt durch das menschliche Herz ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Das Herz pumpt das Blut durch wiederholte Kontraktionen seiner Muskeln. Diese kardialen Kontraktionen werden durch ein elektrisches Phänomen namens Depolarisation erzeugt, das in den Herzmuskelzellen (Myokardzellen) stattfindet. Die Myokardzellen haben ein negatives elektrisches Ruhepotential. Durch die Depolarisation geht dieses Potential vorübergehend auf einen positiven Wert über, der sie zur Kontraktion anregt. Jeder Herzzyklus besteht aus zwei Phasen: Depolarisation, die die myokardiale Stimulation darstellt, und Repolarisation, die die Erholungsphase darstellt. Sowohl Depolarisation als auch Repolarisation sind elektrische Phänomene.
Spezialisierte leitfähige Fasern im Myokard ermöglichen die Übertragung des kardialen Reizes an alle Myokardzellen in einer bestimmten Reihenfolge. Die Vorhöfe kontrahieren zuerst, dann die Ventrikel. Unter normalen Bedingungen entsteht der kardiale Reiz an einem Punkt, der Sinusknoten genannt wird und sich in der hinteren Wand des rechten Vorhofs befindet. Die Eigenschaft der Zellen des Knotens, automatisch und periodisch einen elektrischen Reiz auszulösen, wird als Automatie bezeichnet. Die Automatie ist jedoch eine Eigenschaft, die alle Myokardzellen besitzen. Falls der Sinusknoten keinen Reiz auslöst, übernehmen andere Myokardzellen diese Stimulation automatisch.
Der vom Sinusknoten erzeugte Reiz wird als Depolarisationswelle ausgebreitet und stimuliert beide Vorhöfe. Die Depolarisationswelle erzeugt eine Stromwelle der Vorhofkontraktion, die als P-Welle bezeichnet wird, wie in der folgenden Abbildung dargestellt. Nach einer Pause von etwa 1/10 Sekunde erreicht die atriale Depolarisationswelle den Atrioventrikularknoten, der sich zwischen den beiden Kammerpaaren befindet. Der elektrische Reiz gelangt dann vom Atrioventrikularknoten über das His-Bündel zu den Tawara-Schenkeln und den Purkinje-Fasern, die die ventrikuläre Depolarisation auslösen.
Die ventrikuläre Depolarisation wird im Elektrokardiogramm grafisch durch eine abrupte Wellenform dargestellt, die als QRS-Komplex bezeichnet wird, wie in der folgenden Abbildung gezeigt. Während der ventrikulären Depolarisation kontrahieren sich die rechte und
linke Herzkammer und pumpen das in ihnen enthaltene Blut. Der QRS-Komplex besteht aus drei charakteristischen Wellen: Q, R und S. Nach dem QRS-Komplex folgt eine Pause, die als ST-Strecke bezeichnet wird. Während der ventrikulären Repolarisation, die durch die T-Welle dargestellt wird, erlangen die Herzzellen ihre negative Polarisation zurück.
Der Sinusknoten stimuliert das Herz mit einer Frequenz von 60-80 Schlägen pro Minute. Wenn der Sinusknoten keinen Impuls auslöst, können andere Zellen der Vorhöfe dies übernehmen. Geschieht dies nicht, kann der Atrioventrikularknoten Impulse mit einer Frequenz von etwa 40-60 Mal pro Minute auslösen. Wenn darüber hinaus keine Erregung von den genannten Quellen erfolgt, können die Ventrikelzellen eine Depolarisation mit einer Frequenz von etwa 20-40 Mal pro Minute auslösen.
