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EKG: Physikalische Grundlagen

  •  IMPP-Relevanz
  • Lesezeit: 5 min
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Steckbrief

Während der Depolarisation eines Aktionspotenzials ist die erregte Herzmuskelzelle im Vergleich zu der benachbarten nicht erregten Zelle positiver geladen: Die beiden Zellen stellen einen elektrischen Dipol dar, d.h., es entsteht ein elektrischer Vektor. Wenn eine Herzmuskelzelle erregt wird, breitet sich diese Erregung auf die anderen Muskelzellen aus – man bezeichnet den Herzmuskel auch als funktionelles Synzytium. Aus der Summation der vielen Einzelvektoren ergibt sich der Summationsvektor (= Summenvektor) des Herzens. Die Ladungsverschiebungen, die während der Erregungsausbreitung und -rückbildung über dem gesamten Herzmuskel entstehen, können an der Körperoberfläche mithilfe von EKG-Elektroden erfasst werden.

Während eines Erregungszyklus zeigt die Spitze des Summenvektors in Richtung der Erregungsausbreitung. Wenn man die Spitzen der Summenvektoren verbindet, also ihren Weg in den jeweiligen Phasen des Erregungszyklus nachzeichnet, erhält man die dreidimensionale Vektorschleife. Diese besteht aus 3 Teilen: Die Vorhofschleife entsteht durch die Erregungsausbreitung in den Vorhöfen; in der EKG-Kurve entspricht dies der P-Welle. Die Erregung greift anschließend auf die Kammern über (Ventrikelschleife); dies entspricht in der EKG-Kurve dem QRS-Komplex. Die Erregungsrückbildung in den Kammern wird durch die Repolarisationsschleife abgebildet; im EKG entspricht dies der T-Welle.

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Messanordnung zur Darstellung der Vektorschleife

Die Vektorschleife besteht aus 3 Teilen: Vorhofschleife (entspricht im EKG der P-Welle), Ventrikelschleife (entspricht dem QRS-Komplex) und Repolarisationsschleife (entspricht der T-Welle). Der blaue Pfeil in der Vektorschleife kennzeichnet die Lage des Summationsvektors (während der R-Zacke im EKG).

(Quelle: Pape, Kurtz, Silbernagl, Physiologie, Thieme, 2019)
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    Grundlagen

    Im Verlauf eines Aktionspotenzials ändert sich das Membranpotenzial einer Herzmuskelzelle: Während der Depolarisation wandern Kationen aus dem Extra- in den Intrazellularraum. Die erregte Zelle wird im Vergleich zu der benachbarten unerregten Zelle "umgepolt" – diese beiden Zellen stellen somit einen Dipol in einem elektrischen Feld dar. Auf die Ladungen in einem elektrischen Feld wirken gerichtete Kräfte, die sog. elektrische Feldstärke. Den zugehörigen Vektor bezeichnet man als Feldstärkevektor. Für das EKG ist die Richtung des Feldstärkevektors nach der Konvention so definiert, dass dieser von minus (= erregte Zelle) nach plus (= nicht erregte Zelle) verläuft. Das bedeutet, dass die Spitze des Vektors in Richtung der Erregungsausbreitung zeigt. Die Stärke und Polarität des elektrischen Feldes ändern sich im Verlauf eines Erregungszyklus.

    Summationsvektor

    Während der Depolarisation bilden die erregte Zelle und die benachbarte nicht erregte Zelle einen Dipol, es entsteht also ein kleiner . Beim Herzmuskel breitet sich die Erregung einer einzelnen Muskelzelle über die anderen Muskelzellen aus; man bezeichnet das Herz daher als . Aus der Summation der vielen Einzelvektoren ergibt sich der (bzw. Summenvektor) des gesamten Herzens. Die des Summationsvektors wird von der beeinflusst. Die des Summationsvektors hängt von der Richtung der ab: Die Spitze des Summationsvektors zeigt von minus nach plus (in die Richtung, in die sich die Erregung der Herzmuskelzellen ausbreitet).

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      zuletzt bearbeitet: 03.12.2022
      Fachlicher Beirat: Prof. Dr. rer. nat. Stephan Grissmer, 12.07.2022
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