Der QRS-Komplex (Kammerkomplex): normale und pathologische Formen und Intervalle
Ein vollständiger QRS-Komplex besteht aus einer Q-, R- und S-Zacke. Nicht immer sind jedoch alle drei Zacken sichtbar; zudem bestehen Unterschiede zwischen den Ableitungen. Einige Ableitungen können alle Zacken zeigen, während in anderen nur eine der Zacken erkennbar ist. Unabhängig davon, welche Zacken sichtbar sind, werden die Auslenkungen, die die ventrikuläre Depolarisation abbilden, stets als QRS-Komplex bezeichnet.
Bezeichnung der Zacken im QRS-Komplex
Die Bezeichnung der Zacken im QRS-Komplex ist einfach, wird jedoch häufig missverstanden. Es gelten folgende Regeln:
Eine Auslenkung wird nur dann als Zacke bezeichnet, wenn sie die Grundlinie überschreitet.
Ist die erste Zacke negativ, wird sie als Q-Zacke bezeichnet. Ist die erste Zacke nicht negativ, weist der QRS-Komplex unabhängig von seiner übrigen Morphologie keine Q-Zacke auf.
Alle positiven Zacken werden als R-Zacken bezeichnet. Die erste positive Zacke heißt schlicht „R-Zacke“ (R). Die zweite positive Zacke wird als „R-Strich-Zacke“ (R') bezeichnet. Tritt selten eine dritte positive Zacke auf, heißt sie „R-Doppelstrich-Zacke“ (R'').
Jede negative Zacke, die nach einer positiven Zacke auftritt, ist eine S-Zacke.
Große Zacken werden mit Großbuchstaben (Q, R, S), kleine Zacken mit Kleinbuchstaben (q, r, s) bezeichnet.
Abbildung 5 zeigt Beispiele für die Bezeichnung des QRS-Komplexes.
Nettorichtung des QRS-Komplexes
Der QRS-Komplex kann anhand seiner Nettorichtung als nettopositiv oder nettonegativ klassifiziert werden. Er ist nettopositiv, wenn die Summe der positiven Flächen oberhalb der Grundlinie die Summe der negativen Flächen unterhalb der Grundlinie übersteigt. Siehe Abbildung 6, Teilbild A. Diese Flächen werden in der Praxis visuell abgeschätzt. Teilbild B in Abbildung 6 zeigt einen nettonegativen QRS-Komplex, da die negativen Flächen größer sind als die positive Fläche.
Elektrische Vektoren, die den QRS-Komplex erzeugen
Die Depolarisation der Ventrikel erzeugt drei große Vektoren; dies erklärt, weshalb der QRS-Komplex aus drei Zacken besteht. Das Verständnis der Entstehung dieser Zacken ist grundlegend. Obwohl sie bereits zuvor erläutert wurde, folgt hier eine kurze Wiederholung. Abbildung 7 zeigt die Vektoren in der Horizontalebene. Betrachten Sie Abbildung 7 sorgfältig: Sie veranschaulicht, wie P-Welle und QRS-Komplex durch die elektrischen Vektoren entstehen.
Der erste Vektor in Abbildung 7 wird hier nicht erörtert, da er zur Vorhofaktivität gehört.
Der zweite Vektor: das Ventrikelseptum (Septum interventriculare)
Das Ventrikelseptum erhält Purkinje-Fasern vom linken Tawara-Schenkel; die Depolarisation verläuft daher von links nach rechts. Der Vektor ist nach vorn und rechts gerichtet. Da das Ventrikelseptum relativ klein ist, zeigt V1 eine kleine positive Zacke (r-Zacke) und V5 eine kleine negative Zacke (q-Zacke). Somit erzeugt derselbe elektrische Vektor eine r-Zacke in V1 und eine q-Zacke in V5.
Der dritte Vektor: die freie Ventrikelwand
Die aus der Aktivierung der freien Ventrikelwände resultierenden Vektoren sind nach links und unten gerichtet (Abbildung 7). Dies erklärt sich wie folgt:
Der durch die Aktivierung des rechten Ventrikels entstehende Vektor kommt nicht zur Darstellung, da er vom um ein Vielfaches größeren Vektor des linken Ventrikels überlagert wird. Der bei der Aktivierung der freien Ventrikelwände resultierende Vektor entspricht daher im Wesentlichen dem vom linken Ventrikel erzeugten Vektor.
Die Aktivierung der freien Ventrikelwand verläuft vom Endokard zum Epikard. Die Purkinje-Fasern verlaufen im Endokard und übertragen dort das Aktionspotenzial auf die kontraktilen Myokardzellen. Anschließend breitet sich das Aktionspotenzial von einer kontraktilen Zelle zur nächsten aus, beginnend im Endokard in Richtung Epikard.
Wie Abbildung 7 zeigt, ist der Vektor der freien Ventrikelwand nach links und unten gerichtet. Ableitung V5 erfasst einen sehr großen, auf sie zulaufenden Vektor und zeigt deshalb eine große R-Zacke. Ableitung V1 registriert die entgegengesetzte Richtung und weist daher eine große negative Zacke auf, die S-Zacke.
Der vierte Vektor: basale Anteile der Ventrikel
Der letzte Vektor entsteht durch die Aktivierung der basalen Anteile der Ventrikel. Er ist nach posterior und kranial gerichtet und verläuft von V5 weg, sodass dort eine negative Zacke (s-Zacke) registriert wird. Ableitung V1 erfasst diesen Vektor nicht.
Bedeutung und Ursachen eines breiten QRS-Komplexes
Eine verlängerte QRS-Dauer bedeutet, dass die ventrikuläre Depolarisation langsamer als normal erfolgt. Die QRS-Dauer beträgt im Allgemeinen <0,10 Sekunden, muss aber <0,12 Sekunden betragen. Bei einer QRS-Dauer von ≥ 0,12 Sekunden (120 Millisekunden) ist der QRS-Komplex pathologisch verbreitert. Dieser Befund ist sehr häufig und klinisch bedeutsam. Die Ursache breiter QRS-Komplexe muss stets geklärt werden. Obwohl die Liste der Differenzialdiagnosen relativ kurz ist, wird diese Aufgabe in der Klinik häufig als schwierig empfunden. Alle klinisch Tätigen müssen die folgenden Ursachen breiter QRS-Komplexe kennen:
Schenkelblock: Der linke und der rechte Tawara-Schenkel bestehen aus Purkinje-Fasern, die sich im Ventrikelmyokard verzweigen. Das Purkinje-Netz ermöglicht eine schnelle Erregungsleitung, sodass das Aktionspotenzial annähernd gleichzeitig das gesamte Myokard erreicht. Ein Schenkelblock entsteht, wenn ein Tawara-Schenkel funktionsgestört ist und den Impuls nicht weiterleiten kann. Der zugehörige Ventrikel wird dann erst durch elektrische Impulse aus dem anderen Ventrikel erregt. Da sich der Impuls vom anderen Ventrikel teilweise oder vollständig außerhalb des Reizleitungssystems ausbreitet, verläuft die Erregung langsam und die QRS-Dauer verlängert sich. Links- und Rechtsschenkelblock werden in gesonderten Artikeln behandelt.
Hyperkaliämie: Eine Hyperkaliämie verlangsamt die Erregungsleitung in sämtlichen Myokard- und Reizleitungszellen und verlängert die QRS-Dauer.
Medikamente: Klasse-I-Antiarrhythmika, trizyklische Antidepressiva und weitere Arzneimittel können den QRS-Komplex verbreitern.
Ventrikulärer Rhythmus, ventrikuläre Ektopie und Schrittmacher mit ventrikulärer Stimulation:
- Spontane, innerhalb der Ventrikel ausgelöste Aktionspotenziale können die Ventrikel depolarisieren. Die Zelle beziehungsweise Struktur, die das Aktionspotenzial abgibt, wird als *ektoper Fokus* bezeichnet. Ein solcher Fokus kann einen einzelnen oder mehrere Impulse abgeben, entweder aufeinanderfolgend oder intermittierend. Ein einzelner Impuls führt zu einer *ventrikulären Extrasystole*, während mehrere Impulse einen *ventrikulären Rhythmus* oder sogar eine *ventrikuläre Tachykardie* auslösen können. In all diesen Fällen ist der QRS-Komplex breit, da der depolarisierende Impuls außerhalb des normalen Reizleitungssystems entsteht und sich dort ausbreitet.
Bei externen (künstlichen) Schrittmachern ist eine Elektrode in die rechtsventrikuläre Spitze eingebracht. Die elektrische Stimulation an der Spitze des rechten Ventrikels erzeugt ein Aktionspotenzial, das sich von dort teilweise oder vollständig außerhalb des Reizleitungssystems ausbreitet und dadurch breite QRS-Komplexe verursacht.
Präexzitation (Wolff-Parkinson-White-Syndrom): Bei der Präexzitation besteht zusätzlich zum AV-Knoten eine akzessorische Leitungsbahn zwischen Vorhöfen und Ventrikeln. Solche Bahnen münden nahezu immer in das Ventrikelmyokard, von wo aus sich das Aktionspotenzial ausbreitet. Auch hier erfolgt die Erregungsausbreitung außerhalb des Reizleitungssystems, verläuft deshalb langsam und verbreitert den QRS-Komplex.
Aberrante ventrikuläre Leitung (Aberranz): Die aberrante Leitung ist ein Schenkelblock, der bei rascher Änderung der Herzzykluslänge auftritt, insbesondere bei hohen Herzfrequenzen. Die Tawara-Schenkel, vor allem der rechte, können ihre Repolarisationsdauer gelegentlich nicht an die Länge des Herzzyklus anpassen, wie dies normalerweise geschieht. Dies wird im Artikel über aberrante ventrikuläre Leitung ausführlich erläutert.
Abbildung 8 zeigt Beispiele für normale und pathologisch verbreiterte QRS-Komplexe bei Papiervorschubgeschwindigkeiten von 25 mm/s und 50 mm/s.
Amplitude des QRS-Komplexes
Ein QRS-Komplex mit großen Amplituden kann durch eine ventrikuläre Hypertrophie oder Vergrößerung beziehungsweise durch deren Kombination erklärt werden. Die vom Ventrikelmyokard erzeugten elektrischen Ströme sind proportional zur ventrikulären Muskelmasse. Bei einer Hypertrophie ist mehr Muskelmasse vorhanden, sodass größere elektrische Potenziale entstehen. Allerdings beeinflusst auch der Abstand zwischen Herz und Elektroden die Amplitude des QRS-Komplexes erheblich. Bei schlanken Menschen ist dieser Abstand im Allgemeinen geringer als bei adipösen Menschen; entsprechend können bei schlanken Personen deutlich größere QRS-Amplituden vorliegen. Bei chronisch obstruktiver Lungenerkrankung sind die QRS-Amplituden dagegen infolge der Überblähung des Thorax und des dadurch größeren Elektrodenabstands häufig vermindert. Eine niedrige Amplitude kann auch durch eine Hypothyreose verursacht werden. Bei Kreislaufkollaps sollte eine niedrige Amplitude an eine Perikardtamponade denken lassen.
Amplitude der R-Zacke
Die Amplitude der R-Zacken muss beurteilt werden. Hohe Amplituden können durch eine ventrikuläre Vergrößerung oder Hypertrophie bedingt sein. Zur Beurteilung stehen folgende Referenzwerte zur Verfügung:
Die R-Zacke sollte in V5 und V6 < 26 mm hoch sein.
Die R-Zacken-Amplitude in V5 plus die S-Zacken-Amplitude in V1 sollte <35 mm betragen.
Die R-Zacken-Amplitude in V6 plus die S-Zacken-Amplitude in V1 sollte <35 mm betragen.
Die R-Zacken-Amplitude in aVL sollte ≤ 12 mm betragen.
Die R-Zacken-Amplitude sollte in den Ableitungen I, II und III jeweils ≤ 20 mm betragen.
Ist die R-Zacke in V1 größer als die S-Zacke in V1, sollte die R-Zacke <5 mm hoch sein.
(1 mm entspricht im Standard-EKG-Raster 0,1 mV.)
R-Zacken-Anstiegszeit
Die R-Zacken-Anstiegszeit (Abbildung 9) ist das Intervall vom Beginn des QRS-Komplexes bis zum Gipfel der R-Zacke. Dieses Intervall entspricht der Zeit, die die Depolarisation für ihre Ausbreitung vom Endokard zum Epikard benötigt. Bei Hypertrophie und Reizleitungsstörungen ist die R-Zacken-Anstiegszeit verlängert.
Für die R-Zacken-Anstiegszeit gelten folgende Normwerte:
Ableitungen V1-V2 (rechter Ventrikel): <0,035 Sekunden
Ableitungen V5-V6 (linker Ventrikel): <0,045 Sekunden
R-Zacken-Progression
Die R-Zacken-Progression wird in den Brustwandableitungen beurteilt. Bei normaler R-Zacken-Progression nimmt die Amplitude der R-Zacke von V1 bis V5 schrittweise zu und von V5 bis V6 wieder ab (Abbildung 10, links). Die S-Zacke entwickelt sich entgegengesetzt. Eine pathologische R-Zacken-Progression ist ein häufiger Befund und kann durch folgende Zustände erklärt werden:
Myokardinfarkt: Nekrotisches Myokard erzeugt keine elektrischen Potenziale. Daher nimmt die R-Zacken-Amplitude in den EKG-Ableitungen ab, die das nekrotische Areal abbilden (Abbildung 10, rechts).
Eine Kardiomyopathie kann je nach Form der Erkrankung zu einer Abnahme oder Zunahme der R-Zacken-Amplitude führen. Bei hypertropher Kardiomyopathie können die Amplituden erhöht sein, während sie in späten Stadien der dilatativen Kardiomyopathie typischerweise vermindert sind.
Auch eine rechts- oder linksventrikuläre Hypertrophie verstärkt die R-Zacken-Amplitude. Die linksventrikuläre Hypertrophie verursacht höhere R-Zacken in V4–V6 und tiefere S-Zacken in V1–V3. Die rechtsventrikuläre Hypertrophie führt zu großen R-Zacken in V1–V3 und kleineren R-Zacken in V4–V6.
Präexzitation, Schenkelblock und chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) können die R-Zacken-Progression ebenfalls beeinflussen. Diese Zustände werden später ausführlich behandelt.
Gelegentlich fehlt die R-Zacke in V1, möglicherweise aufgrund einer fehlerhaften Elektrodenposition. Dies gilt als Normalbefund, sofern in V2 eine R-Zacke sichtbar ist.
Dominante R-Zacke in V1/V2
Wie Abbildung 10 links zeigt, ist die R-Zacke in V1–V2 deutlich kleiner als die S-Zacke in V1–V2. Eine dominante R-Zacke in V1/V2 bedeutet, dass die R-Zacke größer ist als die S-Zacke; dies kann pathologisch sein. Ist die R-Zacke größer als die S-Zacke, sollte ihre Höhe <5 mm betragen, andernfalls ist sie pathologisch vergrößert. Mögliche Ursachen sind Rechtsschenkelblock, rechtsventrikuläre Hypertrophie, hypertrophe Kardiomyopathie, posterolaterale Ischämie beziehungsweise posterolateraler Infarkt bei thorakalen Schmerzen, Präexzitation, Dextrokardie oder eine Fehlpositionierung der Brustwandelektroden.
Die Q-Zacke
Die Unterscheidung zwischen normalen und pathologischen Q-Zacken ist entscheidend, insbesondere weil pathologische Q-Zacken einen relativ deutlichen Hinweis auf einen abgelaufenen Myokardinfarkt darstellen. Es gibt jedoch zahlreiche weitere physiologische und pathologische Ursachen von Q-Zacken, die voneinander abgegrenzt werden müssen.
Amplitude (Tiefe) und Dauer (Breite) der Q-Zacke bestimmen, ob sie pathologisch ist. Nach der universellen Infarktdefinition weisen pathologische Q-Zacken eine Dauer von ≥0,03 Sekunden und eine Tiefe von ≥0,1 mV (1 mm) auf; in V2–V3 ist jede Q-Zacke >0,02 Sekunden oder ein QS-Komplex pathologisch (Thygesen et al., 2018; PMID 30165617). Eine Tiefe von ≥25 % der R-Zacken-Amplitude wird häufig als ergänzendes Kriterium verwendet, ist aber nicht Teil dieser Definition. Um eine tatsächliche morphologische Auffälligkeit abzubilden, müssen pathologische Q-Zacken in mindestens zwei anatomisch benachbarten Ableitungen vorliegen, beispielsweise in aVF und III oder in V4 und V5. Pathologische Q-Zacken in zwei benachbarten Ableitungen genügen zur Diagnose eines Q-Zacken-Infarkts. Dies ist in Abbildung 11 dargestellt.
Normvarianten der Q-Zacke
Septale q-Zacken sind kleine q-Zacken, die häufig in den lateralen Ableitungen V5, V6, aVL und I auftreten. Sie entstehen durch die normale Depolarisation des Ventrikelseptums (siehe vorangegangene Erläuterung). Zwei kleine septale q-Zacken sind in Abbildung 10 links in V5–V6 zu erkennen.
Gelegentlich findet sich in Ableitung III eine isolierte und häufig große Q-Zacke. Ihre Amplitude variiert typischerweise mit der Atmung; sie wird daher als respiratorische Q-Zacke bezeichnet. Die Q-Zacke muss auf Ableitung III begrenzt sein, das heißt, in der benachbarten Ableitung aVF darf keine pathologische Q-Zacke vorliegen.
Wie bereits erwähnt, fehlt gelegentlich die kleine r-Zacke in V1, sodass ein QS-Komplex in V1 verbleibt (ein QRS-Komplex, der ausschließlich aus einer Q-Zacke besteht, wird als QS-Komplex bezeichnet). Dies gilt als Normalbefund, sofern Ableitung V2 eine r-Zacke zeigt. Fehlt die R-Zacke auch in V2, sind die Kriterien für einen pathologischen Befund erfüllt, da zwei QS-Komplexe vorliegen.
Kleine Q-Zacken, die die Kriterien eines pathologischen Befunds nicht erfüllen, können in sämtlichen Extremitätenableitungen sowie in V4–V6 auftreten. Erfüllen sie die pathologischen Kriterien nicht, sind sie als Normvariante zu akzeptieren. In V2–V3 gilt dagegen jede Q-Zacke >0,02 Sekunden als pathologisch (Thygesen et al., 2018; PMID 30165617).
Pathologische Q-Zacken
Die häufigste Ursache pathologischer Q-Zacken ist ein Myokardinfarkt. Hinterlässt ein Myokardinfarkt pathologische Q-Zacken, wird er als Q-Zacken-Infarkt bezeichnet. Die Kriterien hierfür sind in Abbildung 11 dargestellt. Pathologische Q-Zacken müssen in zwei anatomisch benachbarten Ableitungen vorliegen.
Weitere Ursachen pathologischer Q-Zacken sind:
Linksseitiger Pneumothorax
Dextrokardie
Amyloidose
Schenkelblöcke und Faszikelblöcke
Präexzitation (WPW-Syndrom)
Ventrikuläre Hypertrophie
Akutes Cor pulmonale
Zur Abgrenzung dieser Ursachen pathologischer Q-Zacken von einem Q-Zacken-Infarkt können folgende Hinweise herangezogen werden:
Ist eine koronare Herzkrankheit beim Patienten unwahrscheinlich, sind andere Ursachen wahrscheinlicher. Allerdings können bis zu 20% der Q-Zacken-Infarkte ohne Symptome auftreten (The Framingham Heart Study).
Ist eine koronare Herzkrankheit wahrscheinlich, ist ein Infarkt die wahrscheinlichste Ursache der Q-Zacken.
Je länger die Q-Zacken-Dauer, desto wahrscheinlicher ist ein Infarkt die Ursache. Infarktbedingte Q-Zacken sind typischerweise >40 ms breit.
Abbildung 12 unten zeigt Beispiele normaler und pathologischer Q-Zacken (nach akutem Myokardinfarkt).
Dieser Artikel ist Teil des ausführlichen Kapitels: Das normale EKG lesen und interpretieren