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INSTITUT FÜR PHYSIOLOGIE
Anleitung
zum
Physiologie - Praktikum
P - 8 . Herz und Kreislauf
SS 2010 4. Semester
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Herz und Kreislauf
1. Einleitung ......................................................................................................................................... 2
1.1 Vorbereitung ............................................................................................................................. 2
1.2 Theoretische Grundlagen ...................................................................................................... 2
1.3 Vektor-EKG ................................................................................................................................ 7
1.4 Zeitliche Beziehung zwischen EKG und mechanischer Herzaktion .......................... 8
1.5 Fragen zur Vorbereitung ........................................................................................................ 9
2. Ablauf des Praktikums ............................................................................................................... 10
3. Versuchsdurchführung .............................................................................................................. 12
3.1 Anschluss des Probanden an das EKG-Messgerät ...................................................... 12
3.2 Allgemeine Bedienungsanleitung Biopac Student Lab PRO ® ................................. 14
3.3 Standard-EKG ......................................................................................................................... 17
3.4 Herztöne ................................................................................................................................... 17
3.5 Störungsursachen ................................................................................................................. 18
3.6 Vektorkardiographie ............................................................................................................. 19
4. Auswertung ................................................................................................................................... 20
4.1 Standard-EKG ......................................................................................................................... 20
4.2 Herztöne ................................................................................................................................... 22
4.3 Elektrokardiographie mit Störungen ................................................................................ 22
4.4 Vektorkardiographie ............................................................................................................. 22
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1. Einleitung
1.1 Vorbereitung
Um die praktischen Aufgaben kompetent durchführen zu können, sind Kenntnisse der physiologischen Grundlagen unerlässlich. Es wird daher eine angemessene Vorbereitung der PraktikumsteilnehmerInnen erwartet. Dies beinhaltet insbesondere die Themen "Herzerregung" und "Herzmechanik" einschließlich der funktionell anatomischen Grundlagen.
Das Elektrokardiogramm (EKG) repräsentiert eines der häufigsten diagnostischen Verfahren. Ziel des Praktikums ist, anhand der Bearbeitung von definierten Aufgaben, die physiologischen und physikalischen Hintergründe der EKG-Diagnostik besser zu verstehen, und vor diesem Hintergrund verschiedene Abweichungen von der Norm interpretieren zu können. Es ist nicht Ziel des Praktikums, Diagnosen zu erheben.
Grundsätzlich wird davon ausgegangen, dass die PraktikumsteilnehmerInnen bzw.
Probanden herzgesund sind. Sollten sich wider erwarten von der Norm abweichende
EKG-Registrierungen ergeben, kann dies vielerlei Gründe haben, die in der Regel
apparativ bedingt sind. In jedem Fall ist dies sachlich mit dem Praktikumsleiter zu
erörtern.
1.2 Theoretische Grundlagen
Zur Entstehung der elektrischen Signale, die als Oberflächen-EKG gemessen
werden können, sei auf Lehrbücher der Physiologie verwiesen.
Grundsätzlich lassen sich elektrische Signale, die durch die Ausbreitung von
Aktionspotenzialen im Herzen verursacht werden, von beliebigen Orten der
Körperoberfläche ableiten.
Im Hinblick auf die universelle Vergleich- und Reproduzierbarkeit wurden Ableitorte
(Elektrodenpositionen) standardisiert. In der Praxis, z.B. bei der Registrierung von
EKGs unter Notfallbedingungen oder in der Intensivmedizin, wird von den
Standardableitungen durchaus abgewichen (z.B. bipolare Brustwandableitungen).
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Standardableitungen:
Man unterscheidet zwischen den bipolaren Ableitungen I-III nach Einthoven, den
unipolaren Ableitungen aVR, aVL und aVF nach Goldberger sowie den –
üblicherweise 6 - unipolaren Brustwandableitungen nach Wilson.
Zu jeder dieser Ableitungen lässt sich eine sogenannte "Ableitlinie" konstruieren.
Grundsätzlich gilt, dass der durch die Ausbreitung einer Erregungsfront gebildete
"Summationsvektor" das größte Signal erzeugt, wenn er sich parallel zu dieser
Ableitlinie bewegt (maximale Projektion, s. Abb. 1), während das Signal null wird,
wenn er sich senkrecht dazu bewegt (Projektion = 0).
Abb.1
Beziehung zwischen Richtung des Summenvektors und Richtung der Ableitstrecke für die relative Größe des gemessenen Signals (Projektion).
Während bei den bipolaren Ableitungen die elektrische Potenzialdifferenz zwischen
zwei Extremitäten gemessen wird (z.B. Einthoven I: rechter Arm – linker Arm),
werden bei den unipolaren Ableitungen Elektroden an drei Extremitäten benutzt (aVR
– augmented Vector Right: rechter Arm, linker Arm und linkes Bein). Die Elektroden
linker Arm und linkes Bein sind jedoch über zwei Widerstände (5 K Ω) miteinander
verbunden wie in Abb. 2 B gezeigt. Dadurch erhält man eine virtuelle
Elektrodenposition, die schematisch dem Punkt D in Abb. 2 entspricht.
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Abb. 2
Das Prinzip der bipolaren und unipolaren Extremitätenableitungen. A. Elektrodenpositionen (a,b) für die Ableitung I. B. Elektrodenpositionen (a-c) und Verschaltung für die Ableitung aVR; d entspricht der "virtuellen" Elektrode. Die roten Pfeile deuten schematisch die Richtung der Ableitstrecke an. R, L: rechts bzw. links; m = Masse.
Zusätzlich zu den Ableitelektroden wird dem Patienten / Probanden immer eine
Elektrode angelegt, die ihn "erdet" (mit Masse verbindet). Diese ist nicht mit den
virtuellen Elektrodenpositionen der unipolaren Ableitungen zu verwechseln. Die
Verbindungen der Elektroden für die unipolaren Ableitungen werden durch
entsprechende Verschaltungen im EKG-Gerät realisiert. Das heißt, für die 6
Standard-Extremitätenableitungen werden 3 stationäre Elektroden (plus Masse)
benötigt.
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 über entsprechende Widerstände wird eine gedachte indifferente
Bezugselektrode erzeugt, gegen die 6 definierte Orte auf der Brustwand in Herzhöhe
abgeleitet werden (Abb. 3). Im Praktikum wird mit einer Brustwandelektrode
gearbeitet, die nacheinander an den 6 Standardorten positioniert wird.
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Abb. 3
• V1: 4. ICR am rechten Rand des Sternums • V2: 4. ICR am linken Rand des Sternums • V3: zwischen V2 und V4 auf der 5. Rippe • V4: Schnittpunkt des 5. ICR mit der linken Medioklavikularlinie • V5: gleiche Höhe wie V4, auf der vorderen Axillarlinie (VAL) • V6: gleiche Höhe wie V4, auf der mittleren Axillarlinie (MAL)
Für ein normales 12-Kanal EKG in der klinischen Praxis wir der Patient an 10 Kabel
angeschlossen. Jedes dieser Kabel entspricht einem Ableitort. Um die "Verkabelung"
zu erleichtern und Verwechslungen der Kabel vorzubeugen, sind diese mit
Farbmakierungen versehen. Die Bezeichnungen und Farbcodierungen der EKG
Kabel bzw. Elektroden sind in Europa und den USA unterschiedlich. Da die im
Praktikum eingesetzten Geräte den USA Normen entsprechen, sind die
Farbkodierungen anders als in deutschen Krankenhäusern oder Praxen. Die
Unterschiede sind für die Extremitätenelektroden in Tabelle 1 zusammengefasst:
Elektrode Euro USA
rechter Arm R Rot RA weiß
linker Arm L gelb LA schwarz
linker Fuß F grün LL rot
rechter Fuß N schwarz RL grün
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Störungsquellen:
Die R-Zacke als größter Ausschlag des EKG-Signals hat eine maximale Amplitude
von ca. 1 mV. Die Amplitude der P-Welle kann im Bereich von 0,1 mV liegen. Die
geringe Größe dieser Signale macht sie anfällig für Störungen, die die Identifizierung
einzelner Komponenten des EKG beeinträchtigen oder auch zu Fehlinterpretationen
führen können. Hauptursachen für eine schlechte Signalqualität sind:
1. Wechselspannungsstörungen durch Einstreuung ("Netzbrumm")
2. Schlechter oder variabler Kontakt der Ableitelektroden mit der Haut
3. Überlagerung von Muskelaktionspotenzialen
Die Erdung des Probanden (Konvention: rechtes Bein) dient u.a. der Minimierung
von Netzbrumm. Dennoch lässt sich dieses periodische Signal (50 Hz) nicht immer
vollständig unterdrücken, z.B. wenn sich elektrische Geräte oder Leitungen in der
Nähe befinden.
Elektrische Herzachse:
Die Richtung des größten Integralvektors projiziert auf die Frontalebene wird als
elektrische Herzachse bezeichnet. Sie stimmt bei normaler Erregungsausbreitung
weitgehend mit der anatomischen Längsachse des Herzens überein. Die Lagetypen
(siehe Tab. 2) werden nach dem Winkel bezeichnet, den die elektrische Herzachse
mit der Horizontalen einschließt. Für die Bestimmung der Herzachse eignen sich die
drei Einthoven Ableitungen (Abb. 4).
Tabelle 2
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Ableitung I
Abb. 4
Grafische Bestimmung der Herzachse bzw. des Lagetyps: Man bestimmt für jede
der drei Ableitungen die Amplitude der R-Zacke, welche man in das Einthoven-
Dreieck als Vektor einträgt. Die Senkrechten (Projektionen) — ausgehend von den
Vektorspitzen der drei Amplituden — schneiden sich in einem Punkt, welcher die
Spitze des Vektors der elektrischen Herzachse darstellt.
1.3 Vektor-EKG
Jede einzelne EKG-Ableitung beschreibt das zeitliche Verhalten der elektrischen
Herzerregung aus einem bestimmten Blickwinkel. Der räumliche Aspekt der
Erregungsausbreitung im Herzen lässt sich durch das sogenannte Vektor-EKG
darstellen. Die elektrische Herzerregung kann man sich als einen dreidimensionalen
Vektor vorstellen, der zu jedem Zeitpunkt eine genau definierte Richtung hat (die der
Erregungsausbreitung) sowie eine definierte Länge (welche der Spannung
entspricht). 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. Eine vereinfachte "zweidimensionale" Vektordarstellung
lässt sich realisieren, wenn man zwei in etwa zueinander senkrechte
Ableitungsrichtungen auswählt und die resultierenden EKGs gegeneinander aufträgt,
z.B. aVF und Ableitung I (Abb. 3). Man erhält bei dieser Darstellung die Projektion
des Vektors auf die Frontalebene.
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Abb. 5: Konstruktion der Vektorschleife aus den Ableitungen I und aVF.
1.4 Zeitliche Beziehung zwischen EKG und mechanischer Herzaktion
Das EKG dient der Diagnose von Erkrankungen, die einhergehen mit Veränderungen
von Herzfrequenz und Rhythmus, der Erregungsausbreitung aber auch strukturellen
Veränderungen wie z.B. verschiedenen Formen der Hypertrophie. Es liefert keine
direkte Information über eine normale oder eingeschränkte Kontraktionskraft.
Gleichwohl besteht natürlich eine zeitliche Korrelation zwischen der Entstehung und
Ausbreitung von Aktionspotenzialen in verschiedenen Bereichen des Herzens und
der Kontraktion der Vorhöfe und Ventrikel. Signale, die durch den Pumpzyklus
verursacht werden, sind die Herztöne. Deren zeitliche Zuordnung zum EKG soll
gemessen werden. Hierzu wird ein mit einem Mikrofon gekoppeltes Stethoskop
verwendet, mit dessen Hilfe Schallwellen simultan mit dem EKG registriert werden
können. Am besten geeignet für die Auskultation ist der sog. ERB-Punkt im 3.
Intercostalraum, parasternal, links.
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1.5 Fragen zur Vorbereitung
Frage 1: Was unterscheidet die Zielsetzung der EKG-Diagnostik, z.B., im Rahmen
einer internistischen Untersuchung und einer Notfallsituation z.B. im RTW oder im
Rahmen der Intensivüberwachung?
Frage 2: Wozu dient die Masseelektrode (Erdung) bei der EKG-Ableitung?
Frage 3: Woran erkennen Sie im EKG, ob die ventrikulären Aktionspotenziale im
Sinusrhythmus ausgelöst werden?
Frage 4: Worin liegt die besondere Bedeutung des QT-Intervalls?
Frage 5: Warum wird die Länge der QT-Zeit häufig in "Frequenz-korrigierter" Form
angegeben?
Frage 6: Wie verändert sich die EKG-Aufnahme, wenn aus Versehen die linke und
rechte Armelektrode vertauscht werden?
Frage 7: Bei welcher EKG-Ableitung steht die Projektionsrichtung der Ableitung
senkrecht auf aVL?
Frage 8: Was bedeutet es, wenn eine Versuchsperson als Normaltyp eine negative P-
Welle in Ableitung II nach Einthoven besitzt? Was können Sie über die Herzerregung
aussagen?
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2. Ablauf des Praktikums
Vorbereitung:
• Einige Regeln für die Kleidung vereinfachen die Durchführung:
o keine Strumpfhosen
o möglichst weite Kleidung
Material
• Taschenrechner, Geodreieck, Millimeterpapier
Organisation:
• Das Praktikum findet in den Räumen MAFO 0/230 (4 EKG-Messplätze) und
0/226 (2 EKG-Messplätze) statt.
• Zu Beginn des Praktikums finden sich alle Teilnehmer in Raum MAFO 0/230
ein und werden dann auf die Räume verteilt.
• Es werden Zweier- und Dreiergruppen gebildet
Durchführung:
• Jede Gruppe führt die vorgegebenen Messungen einmal durch. Alle
Messungen können nacheinander an einem Probanden durchgeführt werden,
es kann aber auch nach den einzelnen Versuchsabschnitten gewechselt
werden.
• Für die Aufnahme des EKGs nach Wilson und die Messung der Herztöne ist
es notwendig, den Oberkörper freizumachen. Die Hälfte der Messstände ist
daher durch Vorhänge abgetrennt. Bei der Bildung der Gruppen ist darauf zu
achten, dass ein Gruppenteilnehmer für diese Messungen zur Verfügung
steht. Sobald sich männliche Probanden in einer Gruppe befinden, werden
diese Messungen ausschließlich an denen, bevorzugt an den offenen
Messplätzen, durchgeführt.
• Wenn alle Messplätze belegt sind, machen Sie sich an den offenen
Messplätzen mit der Versuchsdurchführung der dortigen Gruppen vertraut.
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• Arbeiten Sie zügig, damit für nachfolgende Gruppen möglichst wenig Leerlauf
entsteht. Die Auswertung wird nach Beendigung der Messungen
ausschließlich mit den EKG-Ausdrucken durchgeführt.
Auswertung:
• Jede Gruppe fertigt im Praktikum ein Protokoll an, in dem die im Rahmen der
Auswertung gestellten Aufgaben bearbeitet werden.
• Sobald mehrere Gruppen ihre Protokolle erstellt haben, findet ein
Prüfungsgespräch statt, in dem alle Aufgaben mit Hilfe der Protokolle
besprochen werden.
• Die Aufgaben zur Vorbereitung (1.5) sind Bestandteil des Prüfungsgesprächs
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3. Versuchsdurchführung
An den insgesamt sechs EKG-Messplätzen können Standard-EKGs aufgenommen
werden, so wie es in der Praxis täglich durchgeführt wird. Darüber hinaus können
Vektor-EKGs und Herztöne dargestellt werden. Diese Form der Darstellung ist zwar
in der Klinik nur speziellen Fragestellungen vorbehalten, liefert aber ein tieferes
Verständnis für das EKG. Die Messungen der Herztöne stellen dann die Verbindung
zur Herzmechanik her.
3.1 Anschluss des Probanden an das EKG-Messgerät
An den Extremitäten werden selbstklebende Elektroden befestigt und diese gemäß
dem Schema in Abbildung 6 mit den entsprechend farbigen Steckern verkabelt
(siehe auch Tabelle 3). Zwischen Haut und Elektrode wird Elektrolytpaste
aufgetragen, um den Kontakt Haut-Elektrode zu verbessern. Anschließend werden
die Elektroden für die Brustwandableitungen nacheinander an den Orten der
Brustwand angebracht, die mit V1 − V6 bezeichnet werden (Abb. 6/Tab. 3). Die
Position von V3 wird nicht durch das Ertasten der Rippe bestimmt, sondern wird
einfach genau zwischen V2 und V4 gesetzt. Aus diesem Grunde sollte man die
Elektrode in folgender Reihenfolge anbringen: V1, V2, V4 ,V3 ,V5, V6. Die Lage der
Brustwandelektrode 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. Falls man die Elektroden darunter
setzt, sitzen sie mindestens einen Rippenzwischenraum zu tief. Für die Aufzeichnung
der Herztöne wird der Versuchsperson ein elektronisches Stethoskop auf die
entsprechenden Messpositionen gelegt. Zur Optimierung des Signals empfiehlt es
sich, mehrere Positionen auszuprobieren.
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Abb. 6: EKG Anschlussschema;
links: Anschlussschema der Extremitäten-Elektroden – rechts: Positionierung der Brustwandelektrode (V1-V6)
Tabelle 3 – EKG-Abschlussschema
Bezeichnung Stecker: Farbe/Beschr.
Elektrodenposition
LB rot linkes Bein LA schwarz linker Arm RA weiß rechter Arm RB grün rechtes Bein
V1 4. Interkostalraum (ICR) parasternal rechts
V2 4. Interkostalraum (ICR) parasternal links
V3 braun
auf der Verbindungslinie zwischen V2 und V4 (5.Rippe)
V4 5. Interkostalraum in der linken Me-dioklavikularlinie
V5 in Höhe von V4 in der vorderen Axillarlinie
V6 in Höhe von V4 in der mittleren Axillarlinie
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3.2 Allgemeine Bedienungsanleitung Biopac Student Lab PRO ®
1. Biopac Student Lab PRO ® öffnen
2. Template öffnen (File open). Template-Dateien liegen als Graph Template
(Dateierweiterung GTL) vor. Sie enthalten Voreinstellungen für die jeweilige
Messung. Für die einzelnen Versuche müssen die Templates geöffnet
werden, die in der jeweiligen Versuchsbeschreibung angegeben sind.
3. Die Messung starten. Der Start-Button befindet sich in der rechten
unteren Ecke.
4. Abhängig vom Template erfolgt zu diesem Zeitpunkt eventuell die
Aufforderung ein neues Dokument zu speichern. In diesem Fall bitte einen
aussagekräftigen Dateinamen auswählen und die Daten als BSL Pro file
(ACQ) speichern.
5. Es erfolgt die Messung. Die Messdauer ist durch das jeweilige Template
vordefiniert. An der Position des Start-Buttons befindet sich ein Stopp-Button
, falls die Messung gestoppt werden soll. Während der Messung kann
durch Drücken der F9-Taste eine Markierung auf der Zeitachse gesetzt
werden, so dass bestimmte Ereignisse (Einatmen, Ausatmen) später im
Ausdruck wieder gefunden werden können.
6. Auf dem Bildschirm erscheint die Aufzeichnung. Die Messung wird in jedem
Fall gespeichert. Sollten Teile der Messspuren für einen kurzen Moment nicht
angezeigt werden, können diese nach Beendigung der Messung angesehen
werden.
7. Gegebenenfalls die Features des Programms nutzen. Die Voreinstellungen
der Messparameter bleiben unverändert.
Anzeige
Chart Mode: Zeigt alle Messspuren untereinander an (Standard)
XY Mode: Plot zweier Messpuren gegeneinander (markierter Bereich), wichtig für
die Darstellung des Vektor-EKGs.
Horizontal Autoscale: Zeigt die Messspuren in der voreingestellten Länge an.
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Show/Hide Grid: Anzeigen/Ausblenden eines zusätzlichen Gitternetzes. Das
Gitternetz ermöglicht das Abmessen von Zeitspannen, daher ist das Gitternetz
standardmäßig aktiviert.
Die Skalierung kann geändert werden, indem auf die jeweilige Skala geklickt wird.
Jedoch sollte die Voreinstellung bereits die Messwert-Spanne umfassen
Autoscale Y: Ist auswählbar nach Rechtsklick auf eine Messspur. Passt die vertikale
Skalierung an die Daten an. Beachten Sie, dass die Skalierungen im Template
voreingestellt sind und für die Auswertung der Messspuren meist die gleiche
Skalierung vorliegen muss. Für die Auswertungen (Lagetyp und Vektor EKG) sollten
die Skalierungen der verwendeten Ableitungen identisch sein.
Bedienung
Pfeil-Werkzeug: Für allgemeine Anwendungen wie z.B. den Kanal auswählen,
durch die Daten scrollen usw.
Auswahl-Werkzeug: Dient dazu, Teile einer Messspur zu markieren, indem
auf den Startpunkt geklickt wird und der Cursor mit gedrückter linker Maustaste bis
zum Endpunkt gezogen wird.
Zoom-Werkzeug: Ermöglicht die Vergrößerung der Messspuren. Um einen
bestimmten Bereich zu vergrößern, kann mit der linken Maustaste auf den Startpunkt
geklickt werden und mit gedrückter linker Maustaste der zu vergrößernde Bereich
eingegrenzt werden. Über ‚Horizontal Autoscale’ (s.o.) lässt sich der
Ausgangszustand wieder herstellen.
8. Drucken der Messung, über das Menü File Print. In der sich öffnenden
Dialogbox kann angegeben werden, auf wie vielen Seiten die Messung
ausgedruckt werden soll. Für die Auswertung ist es optimal, jeweils 15s
(Hochformat) oder 30s (Querformat) auf eine Seite zu drucken. Das Format
lässt sich u.a. unter File Printer Setup einstellen.
9. Gedruckt wird nur der Bereich, der auf dem Bildschirm zu sehen ist. Soll der
Kurvenverlauf einer kurzen Zeitspanne gedruckt werden, muss diese vorher
vergrößert werden, bis auf dem Bildschirm der gewünschte Ausschnitt zu
sehen. Zu dem ist zu beachten, dass der Ausdruck gegebenenfalls im
Querformat geeigneter ist. Dies lässt sich unter File Printer Setup
einstellen.
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10. Schließen Sie die Messung nach deren praktischer Abarbeitung. Sollten Sie
vom Programm aufgefordert werden, die Daten zu speichern, folgen Sie dem.
Abhängig vom Template ist zu diesem Zeitpunkt eventuell noch kein
Dateiname vergeben worden. In diesem Fall bitte einen aussagekräftigen
Dateinamen auswählen und die Daten als BSL Pro file (ACQ) speichern.
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3.3 Standard-EKG
Die genauen Versuchsschritte zeigt Tabelle 4. Stellen Sie die korrekte Verkabelung
(s. 3.1) sicher, verbinden Sie zu Beginn des Versuchs das präkordiale Ableitkabel
(braun) mit der Elektrode V1. Öffnen Sie das angegebene Template und starten Sie
folgend die Messung.
Beachten Sie, dass bei der Messung der Brustwandableitungen nicht alle
Ableitungen gleichzeitig gemessen werden können. Nach dem Start der Messung
werden voreingestellt genau 5s aufgenommen. Verbinden Sie danach das
Ableitkabel nacheinander mit den Elektroden V2 bis V6 und starten Sie jeweils eine
weitere Messung. Zum Ende der Messung haben Sie eine Messspur von insgesamt
30s erhalten, auf der nacheinander die Ableitungen V1 bis V6 abgebildet sind.
Drucken Sie die Aufnahmen jeweils komplett in dem in der Tabelle aufgeführtem
Format aus. Die Elektroden V1 bis V6 werden nachfolgend nicht mehr benötigt.
Tabelle 4: Der konkrete Ablauf des Standard-EKG-Versuches
Für die Ausmessung der entsprechenden Parameter sollen zusätzlich Ausschnitte über 6 Zyklen ausgedruckt werden.
3.4 Herztöne
Für die Messung werden die bereits für das Standard-EKG angelegten Elektroden
und das angeschlossene Stethoskop verwendet. Es ist zu beachten, dass innerhalb
der einzelnen Messungen das Stethoskop nicht bewegt werden soll, um Störungen in
der Aufzeichnung zu vermeiden. Die Herztöne sollten vom sog. ERB-Punkt registriert
Template Versuchsbedingung Messungen Computer-Ausdruck
EKG Einthoven.gtl liegend, normale Atmung
60s voreingestellt
2 Seiten Querformat
EKG Einthoven.gtl -tief einatmen -Luft anhalten -tief ausatmen
60s voreingestellt
2 Seiten Querformat
EKG Brustwand.gtl liegend, normale Atmung beginnen mit V1, folgend bis V6 durchgehen
jeweils 5s voreingestellt
2 Seiten Hochformat
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werden. Hierbei handelt es sich um einen Auskultationspunkt im 3. ICR, parasternal,
links (siehe Abbildung 7). Bitte (s.o) testen Sie mehrere Positionen.
Öffnen Sie das Template ‚EKG Herztöne.gtl’. Darin werden die EKG Ableitungen (I F,
-aVF F) gefiltert und die Aufzeichnungen über das Stethoskop angezeigt. Beim
Starten der Aufzeichnung ist die Messung für je 15s angesetzt. Bitte versuchen Sie
durch Änderungen der Position des Stethoskops das Ergebnis zu optimieren. Das
Template ist so ausgelegt, dass Sie ihre Aufzeichnungen nach Änderung der
Messposition durch erneutes Starten direkt an die vorherigen Aufzeichnungen
anhängen können. Nach Beendigung der Messung sollten Sie ihre Daten unter
Name. Herztöne.acq speichern.
Drucken Sie die jeweiligen Ausschnitte Ihrer Aufzeichnungen aus. Wählen Sie den
Ausschnitt so, dass drei bis vier vollständige EKG-Komplexe mit den zugehörigen
Herztönen aufgezeichnet sind. Den Ausschnitt können Sie dabei passend über die
horizontale Achse/vertikale Achse (Doppelklick) zeitlich skalieren.
3.5 Störungsursachen
Es wird die Ableitung Einthoven I gewählt. Das Template ‚EKG Störung' öffnen und
die Messung starten. Es werden mehrere Messungen hintereinander durchgeführt.
Sobald eine Messung beendet ist, kann mit dem Start-Button die Nächste angehängt
werden. Jede Messung dauert hier 15 Sekunden und dazwischen sollte eine kurze
Pause liegen, damit sich das EKG normalisiert.
Die verschiedenen Störungen werden wie folgt erzeugt:
• Bewegung der Finger der rechten Hand
• Tetanische Anspannung der Muskulatur des Unterarmes
• Bewegung der Zehen des rechten Fußes
• Eine Lampe wird in die Nähe des Probanden gehalten.
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Alle Bewegungen sollten ohne Anstrengungen durchgeführt werden. Vergleichen Sie
mit Hilfe von zeitlich gedehnten Registrierungen (z.B. 2 EKG Zyklen) die
Eigenschaften der Störungen.
3.6 Vektorkardiographie Da hier nur die Ableitungen I und aVF verwendet werden, reicht es auch hier aus, nur
die Extremitätenelektroden angelegt zu haben. Für den Versuch wird das Template
‚EKG Vektor.gtl’ geladen. Es können während einer Messung Markierungen mit F9
gesetzt werden und es können nach der Messung aus einer Aufnahme die
verschiedenen Vektorschleifen erzeugt werden. Es werden jeweils 30s
aufgenommen. Wird die Messung erneut gestartet, werden die weiteren Messdaten
angehängt.
Nacheinander sollen folgende Punkte abgearbeitet werden:
1. Vektorschleife beim Ein-/Ausatmen Starten Sie die Messung und atmen Sie einen Moment ruhig. Atmen Sie dann tief ein, halten etwa 5s die Luft an, atmen Sie folgend aus und halten 5s die Luft an.
Markieren Sie die Zeitpunkte des Luftanhaltens mit F9. Warten Sie, bis die Messung
abgelaufen ist.
Suchen Sie aus der Aufnahme einen EKG-Komplex heraus, der während des
Einatmens liegt und vergrößern diesen. Markieren Sie den Komplex, wechseln Sie in
den X/Y-Modus und drucken Sie die Vektorschleife aus. Verfahren Sie genauso
mit einem EKG-Komplex während des Ausatmens.
2. Änderung der Vektorschleife bei unterschiedlicher Elektrodenposition
Versetzen Sie die Elektroden von den Händen an die Oberarme und wiederholen Sie
den Ablauf. Drucken Sie analog zur vorherigen Aufgabe die entsprechenden
Vektorschleifen der EKG-Komplexe aus der zweiten Messung aus.
3. Störungsfreie Vektorschleife für die quantitative Auswertung Versetzen Sie die Elektroden von den Oberarmen zurück an die Hände und atmen
Sie eine komplette Messperiode (30s) ruhig. Suchen Sie aus der Aufnahme einen
EKG-Komplex heraus, bei dem in beiden Spuren P-Welle, T-Welle und QRS-
Komplex gut sichtbar sind. Vergrößern Sie diesen Komplex und drucken Sie diesen
aus. Markieren Sie den Komplex und wechseln Sie zum X/Y-Modus, um die
entsprechende Vektorschleife zu sehen und auszudrucken.
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4. Auswertung
4.1 Standard-EKG
1. Konstruieren Sie mit Hilfe der Vorlagen C und D in der untenstehenden Abbildung die Ableitlinien für Einthoven III bzw. aVF (wichtig ist die Richtung!).
2. Bestimmen Sie die Dauer der folgenden Abschnitte aus Ableitung II oder aVR der ersten Aufnahme. Bilden Sie dazu Mittelwerte aus jeweils 5 Zyklen.
Herzfrequenz (s-1)
PQ-Intervall (ms)
PQ-Strecke (ms)
QRS-Komplex (ms)
QT-Intervall (ms)
Frequenz-korrigiertes QT Intervall : (ms)
3. Arrhythmie: Ist ein regelmäßiger Rhythmus vorhanden oder besteht eine
Arrhythmie? Welches ist die häufigste (nicht pathologische) Arrythmieform?
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Bestimmen Sie dazu die Herzfrequenz jeweils während des Ein- und Ausatmens (2.
Aufnahme) und erklären Sie, warum ein Unterschied zu erwarten ist.
4. 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?
5. Lagetypen des Herzens: Die Konstruktion der elektrischen Herzachse erfolgt
geometrisch aus den Einthoven-Ableitungen (siehe Abb. 4). Dazu bestimmt man nun
für jede der drei Ableitungen die Amplitude der R-Zacke, 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 darstellt. Dieses Verfahren stellt keine
Addition von Vektoren zu einem Summenvektor dar, sondern die Synthese eines
Vektors aus seinen auf bestimmte Achsen projizierten Komponenten. Welcher
Lagetyp liegt vor?
6. 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 ne-
gativ)?
(c) Ist die Überleitungszeit (Definition!) normal?
(d) 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)?
7. Wie verändern sich (qualitativ) R und S in den Ableitungen V1 bis V6 (Wilson-Ableitungen)? Was ist die Ursache für diese Veränderung?
8. Bestimmen Sie den Zeitbedarf vom Beginn des QRS-Komplexes bis zur Spitze der R-Zacke in V1 und V6. Grenzwerte:
i. V1 < 0,03s
ii. V6 < 0,052s
iii. Differenz V6 − V1 < 0,03s
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4.2 Herztöne 1. Wie sind die Herztöne mit dem EKG zeitlich korreliert?
2. Lassen sich je nach Messpunkt Unterschiede feststellen?
4.3 Elektrokardiographie mit Störungen 1. Wie unterscheiden sich Ihre aufgenommenen Signale bei Muskelbewegung von denen bei normalen EKG-Messungen? Vergleichen Sie die Ableitungen II und III. Wie entstehen diese Störungen?
2. Bei welchen Vorerkrankungen von Patienten könnte die Aufnahme eines EKGs schlecht möglich sein? Was ist in diesem Fall zu tun?
3. Gibt es nach Ihren Beobachtungen eine (theoretische) Möglichkeit, als Patient durch das Provozieren von Störungen bei einer EKG-Aufnahme einen Arzt zu einer falschen Diagnose zu verleiten?
4.4 Vektorkardiographie 1. Wie verändert sich die Vektorschleife während der Atmung? Was ist die Ursache für die Veränderung?
2. Wie verändert sich die Vektorschleife bei Versetzung der Elektroden an die Oberarme? Welchen Grund gibt es dafür?
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3. Zeiten ausmessen: Bestimmen Sie mit dem Ausdruck der EKG-Messspuren der
störungsfreien Vektorschleife alle Zeiten, die für eine vollständige Beschreibung des
EKG nötig sind (PQ-Intervall, PQ-Strecke, Q-Zeit, R-Zeit, S-Zeit, ST-Strecke, Dauer
P-Welle, QRS-Komplex, T-Welle), indem Sie die Positionen/Strecken im Ausdruck
ausmessen und in die Zeit umrechnen.
4. Liegen die Werte des EKG im Normbereich (siehe Tabelle 5)?
Tabelle 5: EKG-Normgrößen 5. Markante Punkte des EKG in der Vektorschleife markieren: Tragen Sie mit
Hilfe der EKG-Messpuren die markanten Punkte des EKG in die möglichst
störungsfreie Vektorschleife ein (P-, Q-, R-, S-, T-Maxima, isoelektrische
Linie/isoelektrischer Punkt!) indem Sie kontrollieren, welcher Punkt auf der
Vektorschleife mit dem jeweiligen Punkt im EKG korrespondiert (siehe nachfolgende
Abbildung). Markieren und beschriften Sie dann diese Punkte in der ausgedruckten
Vektorschleife (z.B. „P“).
EKG-Anteil Dauer/sec Amplitude/mV P-Welle PQ-Intervall Q-Zacke QRS-Komplex T-Welle QT-Intervall
0,05 − 0,10 0,12 − 0,20 < 0, 04 0,06 − 0,10 0,26 − 0,40
0, 1 − 0, 3 < 1/4 R-Höhe 1/8 R − 2/3 R bzw. S
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6. Winkelbestimmung: Welche Winkel haben die Achsen von P, Q, R, S und T?
Zeichnen Sie dazu in die Vektorschleife Vektoren ein, deren Ursprung im
isoelektrischen Punkt liegt und deren Ende in dem jeweiligen Punkt liegt (die
Markierung der Punkte erfolgte in der vorherigen Aufgabe). Bestimmen Sie dann den
Winkel zur Horizontalen. Welche Bedeutung hat der Winkel der Achse von R?
7. Warum kommt es häufig vor, dass die Spitzen der R-Zacken in den EKG-Ableitungen nach Einthoven nicht genau übereinander liegen, also zeitlich offenbar nicht zusammenfallen?
8. Konstruktion der Ableitung II: Konstruieren Sie auf Millimeterpapier 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
folgende Abbildung).
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