In der Elektrotechnik, insbesondere bei der Ableitung elektrischer Signale vom Körper, werden Elektroden verwendet, um Potentialschwankungen an der Körperoberfläche zu erfassen. Diese Ableiteelektroden können als different (durch die interessierenden Potentialschwankungen wesentlich beeinflusst) oder als indifferent (davon weitgehend unbeeinflusst, aber zur Komplettierung notwendig) bezeichnet werden.
Auch die Stellen, von denen abgeleitet wird, bzw. die davon ausgehenden Signale kann man als different oder indifferent bezeichnen - je nachdem, ob sie unter dem Einfluss der interessierenden Potentialschwankungen stehen. Werden zwei differente Signale verglichen, handelt es sich um eine bipolare Ableitung (z.B. Einthoven-Schema eines EKG); ist nur eines different, ist die Ableitung unipolar (z.B. Goldberger-Ableitungen).
Das Verständnis bioelektrischer Vorgänge beruht auf zellphysiologischen Grundtatsachen. So sind beispielsweise Kaliumionen in der Zelle 30-mal höher konzentriert als extrazellulär.
EKG-Ableitungen
Beim EKG (Elektrokardiogramm) gibt es verschiedene Arten von Ableitungen:
- Bipolare Extremitäten-Ableitungen (Einthoven): Hier werden drei Elektroden an den Handgelenken und am linken Fußgelenk befestigt. Die Ableitungen erfolgen zwischen zwei "differenten" Positionen:
- Ableitung I: zwischen rechtem und linkem Arm
- Ableitung II: vom rechten Arm zum linken Bein
- Ableitung III: vom linken Arm zum linken Bein
- Unipolare Extremitäten-Ableitungen (Goldberger): Auch hier werden Elektroden an Handgelenken und linkem Fußgelenk angebracht, aber unipolar verschaltet:
- aVR: rechter Arm
- aVL: linker Arm
- aVF: linker Fuß
- Brustwand-Ableitungen (Wilson): Sechs Elektroden werden auf der Brust des Patienten platziert (V1-V6), um die elektrische Aktivität verschiedener Bereiche des Herzmuskels zu erfassen. Diese sind unipolar.
Die Wahl der EKG-Ableitung hängt von der Fragestellung ab. Für einen allgemeinen Eindruck der Herzarbeit reicht oft ein 3-Kanal-EKG aus, während ein 12-Kanal-EKG für eine detailliertere Betrachtung des Herzens aus verschiedenen Blickwinkeln verwendet wird.
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Elektrophysiologische Grundlagen
Die Aktivität von Nervenzellen erzeugt Ionenströme. Elektrischer Strom, der durch Zellwände (z.B. in der Zellmembran) fließt. Dieser Ionenstrom - z.B. Kaliumionen sind in der Zelle 30-mal höher konzentriert als extrazellulär - wegen der Aktivität der Na/K-ATPase - und laden bei ihrem Versuch, aus der Zelle zu diffundieren, die Membran zum Ruhepotential (bis zu ~90 mV) auf (innen negativ, außen positiv: Darauf beruht das Ruhepotential der Zellen).
Membranpotentiale können durch intrazelluläre Ableitungen registriert werden: Eine mit einer Elektrolytlösung gefüllte Mikroelektrode dringt durch die Zellmembran und leitet das intrazelluläre Potential ab.
Weitere diagnostische Verfahren
Neben dem EKG gibt es weitere Verfahren zur Untersuchung des Herzens:
- Echokardiographie: Rekonstruiert aus reflektierten Ultraschallsignalen anatomische Strukturen des Herzens.
- Myokardszintigraphie: Nuklearmedizinische Methode zur Untersuchung der Myokardfunktion und der Koronardurchblutung.
- Herzkatheteruntersuchung: Invasive Methode, bei der ein Katheter in das Herz eingeführt wird, um Druckwerte zu messen und Kontrastmittel zu injizieren.
Risiken und Sicherheit
Beim Ruhe- und Langzeit-EKG handelt es sich um schmerzfreie Untersuchungsmethoden, die für den Patienten ungefährlich und nicht invasiv sind. Während der Untersuchung wird auch kein Strom durch den Körper geschickt, wie manchmal irrtümlich angenommen wird. Das EKG gleicht einem stillen Beobachter: Das Herz macht, was es immer macht, und das EKG schaut dabei zu, ohne es zu beeinflussen.
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