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B978-3-437-41414-5.00004-2

10.1016/B978-3-437-41414-5.00004-2

978-3-437-41414-5

Die Extremitätenableitungen nach Einthoven.

Die Brustwandableitungen.

  • a

    Wilson-Sammelelektrode.

  • b

    Brustwandableitungen nach Wilson.

  • c

    Brustwandableitungen nach Wilson mit Wilson-Sammelelektrode.

Die Extremitätenableitungen nach Einthoven und Goldberger.

Das Ableitungssystem nach Nehb.

Die Ableitungssysteme

  • 4.1

    Die Extremitätenableitungen nach Einthoven13

  • 4.2

    Die Brustwandableitungen nach Wilson14

  • 4.3

    Die Extremitätenableitungen nach Goldberger15

  • 4.4

    Zusammenschau der zwölf Ableitungen16

    • 4.4.1

      Die Extremitätenableitungen 16

    • 4.4.2

      Die Brustwandableitungen16

  • 4.5

    Das Ableitungssystem nach Nehb17

IMPP-Hits

  • Präklinische Versorgung: Ableitung 12-Kanal-EKG (Kap. 4.1)

  • Ableiten eines 12-Kanal-EKG bei retrosternalen Schmerzen (Kap. 4.14.3)

Die Extremitätenableitungen nach Einthoven

Es war Willem Einthoven, der sich als Erster mit der Registrierung des Aktionsstroms während der Erregung des Herzens beschäftigte. Die zwei größten Probleme, die dabei gelöst werden mussten, waren zum einen der Umstand, dass man die Messelektroden ja nicht direkt am Herzen anbringen kann, und zum anderen der außerordentlich geringe Betrag des Aktionsstroms.Extremitätenableitungen:nach Einthoven\t \"Siehe Einthoven-AbleitungenEinthoven-Ableitungen
Mit einer Mischung aus Genialität und Naivität, die fast alle großen Forscher auszeichnet, ging er davon aus, dass das Herz gleichsam in einer Elektrolytlösung schwimmt, der Aktionsstrom also auch auf der Körperoberfläche nachzuweisen sein muss.
Er brachte je eine Elektrode am rechten und linken Arm (Unterarm) sowie am linken Bein (Unterschenkel) an und verband die drei Elektroden mit jeweils einem hochempfindlichen Saitengalvanometer, das die Potenzialdifferenzen zwischen den Elektroden messen konnte.
Er postulierte, dass die Verbindung der drei Ableitungspunkte ein gleichseitiges Dreieck sei, das in der Frontalebene des Körpers liegt. Das Messergebnis stellt demnach die Projektion des Aktionsstroms auf die drei in der Frontalebene liegenden Ableitungsstrecken dar.
Die Ableitungsstrecke vom rechten Arm zum linken Arm nannte er die Ableitung I, die vom rechten Arm zum linken Bein Ableitung II und die Ableitungsstrecke vom linken Arm zum linken Bein Ableitung III (Abb. 4.1).
Dabei ist die Schaltung so gewählt, dass
  • in der Ableitung I die negative Elektrode am rechten Arm (rotes Kabel), die positive Elektrode am linken Arm (gelbes Kabel) liegt, die Ableitungsstrecke also vom rechten zum linken Arm weist;

  • in der Ableitung II die negative Elektrode wiederum am rechten Arm, die positive Elektrode am linken Bein (grünes Kabel) liegt, die Ableitungsstrecke vom rechten Arm zum linken Bein weist;

  • in der Ableitung III die negative Elektrode am linken Arm, die positive Elektrode am linken Bein liegt, die Ableitungsstrecke also vom linken Arm zum linken Bein weist.

  • Eine vierte Elektrode wird am rechten Bein angebracht, mit dem schwarzen Kabel verbunden und dient der Erdung. Damit ist gleiches Potenzialniveau zwischen Registriergerät und Patient garantiert, eine Voraussetzung zur Registrierung artefaktfreier Kurven. Grundsätzlich ist es natürlich egal, wo am Körper des Patienten man die Erdungselektrode anbringt.

Alle drei Elektroden messen das dort vorhandene Potenzial, das Messgerät registriert die Potenzialdifferenz zwischen den Messpunkten. Wir sprechen von Extremitätenableitungen:bipolarebipolarer Messung.
Damit haben wir drei Charakteristika der Extremitätenableitungen nach Einthoven kennengelernt:
  • Sie registrieren die Projektion des Aktionsstroms auf die Frontalebene.

  • Die Messung erfolgt bipolar.

  • Die Messung erfolgt herzfern.

An dieser Stelle müssen wir uns etwas näher mit dem Umstand befassen, dass das EKG den Aktionsstrom nicht direkt misst, sondern seine Projektion auf die von Einthoven, Goldberger oder Wilson vorgeschlagenen Ableitungsstrecken registriert. Daraus folgt, dass der Aktionsstrom nur dann optimal registriert wird, wenn er parallel zu einer der Ableitungsstrecken verläuft; verläuft er dagegen senkrecht zu einer Ableitungsstrecke, wird das Aktionspotenzial nicht zu registrieren sein.
Dazu ein Beispiel: Ein Beobachter hat die Aufgabe, einen vorbeifahrenden Zug möglichst genau zu beschreiben. Steht er mit seinen Augen parallel zu den Gleisen, wird er Auskunft geben können über Fahrtrichtung, Geschwindigkeit, Zahl der Waggons etc.
Steht er aber auf den Gleisen (senkrecht zur Fahrtrichtung), wird er weder über die Länge noch über Geschwindigkeit und Fahrtrichtung des Zuges zuverlässige Auskunft geben können. Der Umstand, dass das EKG nur die Projektion des Aktionsstroms registriert, ist von weitreichender Konsequenz für die EKG-Befundung.

Merke

Wenn ein Teil der Vorhof- oder Kammeraktion in einer Ableitung nicht sichtbar ist, heißt dies zunächst nur, dass er in dieser Ableitung nicht sichtbar ist. Eine endgültige Beurteilung setzt die Überprüfung an den anderen Ableitungen mit womöglich besseren Projektionsbedingungen für das gesuchte Phänomen voraus.

Das bedeutet z. B., dass das Einkanal-EKG nicht geeignet ist, diagnostisch verwertbare Befunde zu liefern!

Die Brustwandableitungen nach Wilson

Bevor wir die ergänzenden Extremitätenableitungen nach Goldberger besprechen, wenden wir uns aus didaktischen Gründen zunächst den Brustwandableitungen zu.Wilson-Brustwandableitungen\t \"Siehe Brustwandableitungen nach WilsonBrustwandableitungenBrustwandableitungen:nach Wilson
Frank Wilson hatte in den Zwanzigerjahren des vorigen Jahrhunderts die Idee, das System der Einthoven-Einthoven-AbleitungenAbleitungen (Frontalebene) zu ergänzen durch Ableitungen, die die Projektion des Aktionsstroms auf die Horizontalebene registrieren.
Er bildete dazu die Wilson-Sammelelektrode (Abb. 4.2a): Verbindet man die Elektroden der Einthoven-Ableitungen miteinander und schaltet zwischen jede Elektrode und den Sammelpunkt einen Widerstand von 5.000 Ohm, so kann man sich den Sammelpunkt als indifferente Elektrode im Körpermittelpunkt vorstellen.
Leitet man von der Thoraxoberfläche das Potenzial gegen diese indifferente Sammelelektrode ab, registriert man den Aktionsstrom in Projektion auf eine Strecke, die vom Körpermittelpunkt in Richtung Thoraxoberfläche weist, also in der Horizontalebene liegt (Abb. 4.2b).
Die Wilson-Ableitungen sind Brustwandableitungen:unipolarAbleitungen:unipolarunipolar: Das Potenzial an der Brustwandelektrode wird gemessen gegen die indifferente, konstante Sammelelektrode.
Ein geläufiges Beispiel einer unipolaren Messung ist die Temperatur. Das messende Thermometer zeigt uns den Temperaturunterschied zu einer Konstante, im Celsiussystem dem Gefrierpunkt des Wassers. Wollte man Temperatur bipolar messen, benötigte man zwei Thermometer an verschiedenen Messorten; das Messergebnis bestünde in der Differenz der zwei gemessenen Temperaturen.
Wilson hat sechs Messpunkte auf dem Thorax vorgeschlagen:
  • V1 im 4. Interkostalraum (ICR) rechtsparasternal (rotes Kabel)

  • V2 im 4. ICR linksparasternal (gelbes Kabel)

  • V3 halbiert die Strecke zwischen V2 und V4 (grünes Kabel)

  • V4 im 6. ICR in der Medioklavikularebene (braunes Kabel)

  • V5 im 6. ICR in der vorderen Axillarlinie (schwarzes Kabel)

  • V6 im 6. ICR in der mittleren Axillarlinie (lila Kabel)

Die drei Charakteristika der Brustwandableitungen sind also:
  • Sie registrieren die Projektion des Aktionsstroms auf die Horizontalebene.

  • Die Messung erfolgt unipolar.

  • Die Elektroden liegen herznah.

Aus dem Umstand, dass die Wilson-Sammelelektrode durch Zusammenschluss der Extremitätenelektroden gebildet wird, folgt, dass es nicht möglich ist, die Brustwandableitungen isoliert, d. h. ohne angelegte Extremitätenelektroden, zu registrieren (Abb. 4.2c).

Die Extremitätenableitungen nach Goldberger

Angeregt durch die Einführung der Wilson-Sammelelektrode, hatte Emanuel Goldberger die Idee, das Aktionspotenzial von den Extremitätenelektroden gegen die Wilson-Sammelelektrode, also unipolar, abzuleiten (Abb. 4.3).Extremitätenableitungen:nach Goldberger
Das Ergebnis war zunächst enttäuschend, da die registrierten Kurven von nur geringer Amplitude waren. Goldberger manipulierte die Sammelelektrode geringfügig, was zu einer Verstärkung der Signale führte. Man nennnt sie deshalb auch „verstärkte unipolare Extremitätenableitungen“. In den Abkürzungen aVR, aVL und aVF steht das „a“ für „augmented“ (engl. verstärkt), das V für Voltage (unipolar), das „R“ für rechten Arm, das L für linken Arm und das „F“ für Fuß.
Da die Ableitungsstrecken jeweils von der Sammelelektrode, dem virtuellen Körpermittelpunkt, zu den Elektroden an den Armen bzw. dem linken Bein weisen, kann man die Goldberger-Ableitungen als in der Frontalebene liegend ansehen. Sie ergänzen die Einthoven-Ableitungen in der Registrierung des Aktionsstroms in Projektion auf die Frontalebene.
Die drei Charakteristika der Goldberger-Goldberger-AbleitungenAbleitungen sind demnach:
  • Sie registrieren die Projektion des Aktionsstroms auf die Extremitätenableitungen:FrontalebeneFrontalebene.

  • Sie sind verstärkte unipolare Ableitungen.

  • Sie registrieren herzfern.

Wenn die Einthoven-Ableitungen ein gleichseitiges Dreieck beschreiben, das in der Frontalebene liegt, dann stellen die Goldberger-Ableitungen die Winkelhalbierenden dieses Dreiecks dar.

Zusammenschau der zwölf Ableitungen

Mit den sechs Ableitungen in der Frontalebene (I, II, II und aVR, aVL, aVF) und den sechs Ableitungen in der Horizontalebene (V1–V6) ist das Instrumentarium der diagnostischen Elektrokardiografie komplett. Wir benötigen alle zwölf Ableitungen zur Ausschöpfung ihres diagnostischen Potenzials.

Ideal ist die synchrone Registrierung aller zwölf Ableitungen, was mit modernen EKG-Geräten kein Problem darstellt. Einen akzeptablen Kompromiss stellt die jeweils synchrone Registrierung der sechs Extremitäten- und der sechs Brustwandableitungen dar.

Einen für die EKG-Auswertung wichtigen Unterschied der herzfernen Ableitungen:ExtremitätenExtremitätenableitungen und der herznahen Brustwandableitungen müssen wir uns vergegenwärtigen:

  • Steht ein Beobachter weit weg vom beobachteten Objekt, ist das Beobachtungsergebnis einerseits relativ unabhängig von seinem Standort, andererseits aber anfällig gegenüber störenden Einflüssen.

  • Steht der Beobachter dagegen sehr nahe am beobachteten Objekt, dann wird einerseits schon ein geringfügiger Standortwechsel nicht unerheblichen Einfluss auf das Beobachtungsergebnis haben, andererseits ermöglicht die Nähe zum beobachteten Objekt ein detailliertes, gegenüber Störfaktoren unempfindliches Beobachtungsergebnis.

Das klingt reichlich theoretisch, ist aber wiederum von großer Bedeutung für die Beurteilung der EKG-Kurven.

Die Extremitätenableitungen

Die Kurven der Extremitätenableitungen sind wegen der herzfern angebrachten Elektroden vergleichsweise unabhängig von ihrer Lage an den Extremitäten. So wird sich das Kurvenbild nur unwesentlich ändern, wenn man z. B. die grüne Elektrode bei einem Unterschenkelamputierten am Oberschenkel anbringt. Die Anbringung der Extremitätenableitungen am Rumpf ist zudem in der Ergometrie im klinischen Alltag gebräuchlich. Die Extremitätenableitungen sind also inter- und intraindividuell sehr gut vergleichbar.

Ein Nachteil der herzfernen Ableitungen sind die vergleichsweise niedrigen Ausschläge und die Störanfälligkeit gegenüber herzfremden Muskelpotenzialen wie z. B. dem Muskelzittern frierender Patienten.

Die Brustwandableitungen

Dagegen sind die Kurven der Brustwandableitungen wegen der herznah angebrachten Elektroden abhängig von einer immer gleichen Position. Dies erklärt die exakten Empfehlungen von Wilson zur Positionierung der Brustwandelektroden. Das grundsätzliche Problem ist dadurch aber nicht gelöst, denn die individuell sehr unterschiedliche Thoraxanatomie bleibt ein Faktor, der die interindividuelle Vergleichbarkeit der Brustwandableitungen einschränkt.

Gerade diesen Nachteil der Brustwandableitungen kann man nutzen, um durch zusätzliche Brustwandableitungen „nach etwas zu suchen“:

  • Rechtsthorakale Ableitungen bei V. a. Hinterwandinfarkt mit rechtsventrikulärer Beteiligung (Kap. 12.3) oder bei V. a. Situs inversus

  • Um 2 ICR höher gesetzte Elektroden bei V. a. kleinen Lateralinfarkt (Kap. 12.4) oder Brugada-Syndrom (Kap. 13.7)

  • Ergänzung um V7, V8, V9 z. B. bei V. a. posterolateralen Infarkt

Vorteile der Herznähe sind die vergleichsweise hohen Amplituden und die geringere Störanfälligkeit durch herzfremde Muskelpotenziale. Gleichwohl sind z. B. ein Lungenemphysem, ein Pleuraerguss oder Pneumothorax mitunter von erheblichem Einfluss auf die Brustwandableitungen.

Das Ableitungssystem nach Nehb

Nehb schlug als Ergänzung der bisher besprochenen Ableitungssysteme folgende Platzierung der Elektroden vor:Ableitungen:nach NehbNehb-Ableitungen
  • Im 2. ICR rechtsparasternal die (rote) Elektrode vom rechten Arm

  • Im 5. ICR in der hinteren Axillarlinie die (gelbe) Elektrode vom linken Arm

  • Im 5. ICR in der Medioklavikularlinie die (grüne) Elektrode vom linken Bein

Er kippt damit das Einthoven-Dreieck in eine willkürlich gewählte Körperebene. Die Ableitung erfolgt bipolar, sodass aus der Ableitung I (zwischen rot und gelb) die Ableitung Nehb D (für dorsal) wird, aus der Ableitung II (zwischen rot und grün) die Ableitung Nehb A (für anterior) und aus der Ableitung III (zwischen gelb und grün) die Ableitung Nehb I (für inferior) (Abb. 4.4).
Die drei Charakteristika der Nehb-Ableitungen sind also:
  • Sie registrieren die Projektion des Aktionsstroms auf eine von Nehb beliebig gewählte Ebene.

  • Die Ableitung erfolgt bipolarAbleitungen:bipolarNehb-Ableitungen:bipolar.

  • Die Ableitung erfolgt herznah.

Die angeblichen Vorteile des Nehb-Systems:
  • Nehb D gibt gute Auskunft über die Herzhinterwand.

  • Die Herznähe sorgt für hohe Ausschläge.

Die erheblichen Nachteile des Nehb-Systems:
  • Die Projektionsebene steht zur Frontalebene und Horizontalebene in keinem vergleichbaren Bezug.

  • Die Herznähe setzt exakte Position der Elektroden voraus, was die Vergleichbarkeit der registrierten Kurven erschwert.

Insgesamt überwiegen die Nachteile des Nehb-Systems. Trotzdem gehörte es in Deutschland über Jahrzehnte zur Ableitungsroutine, während es sich im angelsächsischen Sprachraum nie durchgesetzt hat.
Warum wird es an dieser Stelle trotzdem so ausführlich besprochen? Bei der Einführung der Monitorüberwachung des EKG erinnerte man sich an das Nehb-System und erkannte dessen Nachteile als Vorteil für die spezielle Aufgabe der Monitorüberwachung:
  • Die herznahe, bipolare Ableitung produziert hohe Ausschläge.

  • Die Abhängigkeit des Registrierergebnisses von der Position der Elektroden ermöglicht es, die Elektroden so zu positionieren, dass man eine für den Zweck der Monitorüberwachung – vor allem die artefaktfreie Überwachung des Herzrhythmus – geeignete Kurve bekommt.

Wenn man ein Messsystem so manipuliert, dass man zu dem gewünschten Ergebnis kommt, verlässt man das Prinzip der objektiven Messung. Hinzu kommt, dass das Monitor-EKG in der Regel nur eine Ableitung zeigt. Dabei erinnern wir uns, dass im Einkanal-EKG womöglich wichtige Details wegen schlechter Projektionsbedingungen nicht zu sehen sind. Dies muss bei der Beurteilung von Monitorableitungen unbedingt berücksichtigt werden! Bei der Besprechung der Rhythmusstörungen werden wir lernen, dass man allein aus einer Monitorableitung nicht einmal mit Sicherheit feststellen kann, ob ein Sinusrhythmus vorliegt. Die Monitorüberwachung ist eine unverzichtbare, segensreiche Maßnahme bei schwerkranken Patienten, aber man muss ihre Grenzen kennen.

Merke

Monitorableitungen sind grundsätzlich nicht mit den Standardableitungen zu vergleichen.

Zusammenfassung

  • Das EKG ist die Projektion des Aktionsstroms des Herzens auf verschiedene Ableitungsstrecken. Durch die Verwendung unterschiedlicher Ableitungen kann dieser aus mehreren Perspektiven beobachtet werden.

  • Die Extremitätenableitungen registrieren die Projektion des Aktionsstroms auf die Frontalebene. Die Ableitungen I, II und III nach Einthoven sind bipolar, die Ableitungen aVR, aVL und aVF sind verstärkt unipolar. Ihre Messung erfolgt herzfern. Sie sind besonders gut für die vergleichende Beurteilung verschiedener EKGs geeignet.

  • Die Brustwandableitungen registrieren die Projektion des Aktionsstroms auf die Horizontalebene. Sie sind unipolar und ihre Messung erfolgt herznah. Die Herznähe bedingt vergleichsweise hohe Amplituden, sodass man Veränderungen des Stromkurvenverlaufs hier besonders gut erkennen kann.

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