Grundlagen der pädiatrischen und neonatalen EKG-Interpretation

Die pädiatrische und neonatale EKG-Interpretation folgt denselben Grundprinzipien wie die EKG-Interpretation bei Erwachsenen, weist jedoch wichtige Besonderheiten auf. Diese lassen sich weitgehend durch die ausgeprägten physiologischen und anatomischen Veränderungen im Säuglings- und Kindesalter erklären. Die größten Veränderungen treten im ersten Lebensjahr auf. Das Elektrokardiogramm (EKG) entwickelt sich parallel zur sich verändernden Anatomie und Physiologie des Herzens. Daher unterscheiden sich EKG-Amplituden, -Intervalle und -Kurvenformen bei Kindern, und im Verlauf der Kindheit bestehen deutliche altersabhängige Unterschiede. Ärztinnen und Ärzte in der pädiatrischen und neonatalen Versorgung müssen sowohl die altersabhängigen EKG-Variationen als auch die Herzerkrankungen kennen, die Säuglinge und Kinder betreffen können.

Physiologische und anatomische Entwicklung im Säuglings- und Kindesalter

Bei Erwachsenen ist der linke Ventrikel erheblich größer als der rechte. Dies ist das Ergebnis der Anpassung der Ventrikel an den jeweils zu überwindenden Widerstand. Der linke Ventrikel muss den Druck in der Aorta und im systemischen Kreislauf überwinden (bei Erwachsenen normalerweise 120 mmHg). Der rechte Ventrikel muss den Druck im Lungenkreislauf überwinden (bei Erwachsenen normalerweise 15 mmHg). Der Druck im systemischen Kreislauf ist somit um ein Vielfaches höher als im Lungenkreislauf. Dies erklärt, warum der linke Ventrikel hinsichtlich Ventrikelvolumen und Muskelmasse wesentlich größer ist als der rechte. Siehe Abbildung 1.

Abbildung 1. Querschnittsdarstellung der Ventrikelwanddicke bei Kindern (<1 Monat) und Erwachsenen.

Da der linke Ventrikel bei Erwachsenen wesentlich größer ist als der rechte, werden die QRS-Komplexe vollständig von den elektrischen Strömen des linken Ventrikels dominiert. Dies erklärt, warum die Ableitungen V4–V6 bei Erwachsenen normalerweise hohe R-Zacken zeigen (siehe Das normale EKG).

Der fetale Kreislauf

Während der Fetalzeit und des ersten Lebensmonats ist der rechte Ventrikel größer als der linke. Dies liegt daran, dass der rechte Ventrikel das Blut gegen einen höheren Widerstand pumpt als der linke. Zum Verständnis ist die Kenntnis des fetalen Kreislaufs erforderlich, der in Abbildung 2 dargestellt ist.

Der Fetus erhält sauerstoffreiches Blut aus der Plazenta über die Vena cava inferior. Das Blut in der Vena cava inferior fließt weiter in den rechten Vorhof. Gleichzeitig gelangt sauerstoffarmes Blut aus der Vena cava superior (die das Blut aus Kopf und oberen Extremitäten zurückführt) ebenfalls in den rechten Vorhof. Dort vermischen sich sauerstoffreiches und sauerstoffarmes Blut. Beim Fetus besteht zwischen rechtem und linkem Vorhof eine Öffnung, das Foramen ovale. Der größte Teil des Blutes aus dem rechten Vorhof fließt durch das Foramen ovale in den linken Vorhof. Von dort gelangt das Blut in den linken Ventrikel und wird anschließend in die Aorta, also in den systemischen Kreislauf, gepumpt. Ein Teil des Blutes fließt zudem vom rechten Vorhof in den rechten Ventrikel und wird von dort in die Pulmonalarterie gepumpt. Beim Fetus verbindet ein als Ductus arteriosus bezeichneter Shunt die Pulmonalarterie mit der Aorta. Da der Widerstand im Lungenkreislauf hoch ist, wird der größte Teil des in die Pulmonalarterie gelangenden Blutes über den Ductus arteriosus in die Aorta umgeleitet.

Wichtig ist, dass die Belastung des rechten Ventrikels während der Fetalzeit größer ist als die des linken. Dies erklärt sich aus der Konfiguration des fetalen Kreislaufs: Der pulmonale Widerstand und damit der Widerstand in der Pulmonalarterie ist hoch, während der Widerstand im systemischen Kreislauf und somit in der Aorta relativ niedrig ist.

Abbildung 2. Der fetale Kreislauf.

Daher ist der rechte Ventrikel während der Fetalzeit größer als der linke. Sowohl beim Fetus als auch beim Neugeborenen wird der QRS-Komplex von den elektrischen Strömen des rechten Ventrikels dominiert. Hohe R-Zacken in den Ableitungen V1–V3 sind deshalb normal. Die rechtsventrikuläre Dominanz erklärt auch, warum die elektrische Herzachse bei Neugeborenen weiter rechts liegt.

Der postnatale Kreislauf

Nach der Geburt erfährt der Kreislauf tiefgreifende Veränderungen. Mit dem ersten Atemzug sinkt der Widerstand (Druck) im Lungenkreislauf unmittelbar ab, wodurch die Belastung des rechten Ventrikels rasch abnimmt. Der Ductus arteriosus verschließt sich, was zu einer verstärkten Perfusion des Lungenkreislaufs führt.

Der Widerstand im systemischen Kreislauf steigt an, wodurch die Belastung des linken Ventrikels zunimmt. Im Alter von 1 Monat ist der linke Ventrikel größer als der rechte. Im Alter von 6 Monaten entsprechen die Größenverhältnisse zwischen rechtem und linkem Ventrikel denen bei Erwachsenen.

• Der funktionelle Verschluss des Foramen ovale erfolgt normalerweise innerhalb weniger Minuten bis 24 Stunden. Der anatomische Verschluss tritt später ein. Der Druck im rechten Vorhof kann in den ersten Tagen nach der Geburt schwanken, was einen Blutfluss durch das Foramen ovale in dieser Zeit erklären kann.
• Der Ductus arteriosus verschließt sich innerhalb weniger Tage nach der Geburt vollständig.
• Der pulmonale Widerstand sinkt langsam, sodass der Druck im rechten Ventrikel nach 4 bis 6 Wochen 25% des Drucks im linken Ventrikel beträgt.

Wie oben beschrieben, erfährt der fetale Kreislauf nach der Geburt erhebliche Veränderungen. Dieser Anpassungsprozess ist jedoch störanfällig. Jede neonatale Erkrankung mit Hypoxie oder Azidose kann ihn beeinträchtigen. Hypoxie und Azidose verhindern die Vasodilatation im Lungenkreislauf. Daraus resultiert eine persistierende pulmonale Hypertonie, die einen fortbestehenden Shunt durch das Foramen ovale vom rechten in den linken Vorhof verursachen kann. Da das Blut hierbei die Lunge umgeht, entsteht eine Zyanose.

EKG-Intervalle sind proportional zur Myokardmasse

Da das Herz eines Kindes im Vergleich zum Herzen eines Erwachsenen klein ist, müssen weniger Myokardzellen de- und repolarisiert werden. Dies erklärt, warum alle EKG-Intervalle (PR-Intervall, QRS-Dauer, QTc-Intervall usw.) bei Kindern deutlich kürzer sind. Mit dem Wachstum des Herzens nehmen auch diese Intervalle zu.

Abbildung 3 zeigt das EKG eines 8 Tage alten Mädchens. Die elektrische Achse ist nach rechts abgewichen (negativer QRS-Komplex in Ableitung I und positiver QRS-Komplex in Ableitung II). In den Ableitungen V1, V2 und V3 finden sich ausgeprägte R-Zacken. In V1–V3 bestehen negative T-Wellen, die ebenfalls normal sind. Q-Zacken finden sich in den inferioren Extremitätenableitungen (II, aVF und III) sowie in den lateralen Brustwandableitungen (V5, V6).

Abbildung 3. EKG eines 8 Tage alten Mädchens. Die elektrische Achse ist nach rechts abgewichen (negativer QRS-Komplex in Ableitung I und positiver QRS-Komplex in Ableitung II). In den Ableitungen V1, V2 und V3 finden sich ausgeprägte R-Zacken. In V1–V3 bestehen negative T-Wellen, die ebenfalls normal sind. Q-Zacken finden sich in den inferioren Extremitätenableitungen (II, aVF und III) sowie in den lateralen Brustwandableitungen (V5, V6).

EKG-Normalwerte (Referenzwerte) bei neonatalen und pädiatrischen Patienten

Zu den Normalwerten bei Erwachsenen existieren zahlreiche Datenbanken und Publikationen. In der pädiatrischen Population gibt es jedoch nur wenige Studien. Dies ist bedauerlich, da Referenzwerte für die pädiatrische EKG-Interpretation von zentraler Bedeutung sind. Traditionell werden die 1979 veröffentlichten Normalwerte von Davignon et al sowie die 2001 publizierten Werte von Rijnbeek et al verwendet. Die European Society for Cardiology empfiehlt für die neonatale EKG-Interpretation die von Davignon et al veröffentlichten Normalwerte, da Rijnbeek et al zu wenige Kinder unter 30 Tagen einschlossen. Bei Kindern ab einem Alter von 30 Tagen können sowohl die Werte von Rijnbeek et al als auch die von Davignon et al verwendet werden. Die Unterschiede zwischen beiden sind jedoch gering; beide werden im Folgenden ausführlich dargestellt (siehe Normalwerte für die pädiatrische und neonatale EKG-Interpretation).

Indikationen für ein EKG bei Kindern (neonatale und pädiatrische Patienten)

• Synkope
• Krampfanfälle
• Kardiopulmonale Symptome bei körperlicher Belastung
• Verminderte körperliche Leistungsfähigkeit
• Arzneimittelnebenwirkung oder Intoxikation
• Tachykardie (Tachyarrhythmie)
• Bradykardie (Bradyarrhythmie)
• Zyanose
• Herzinsuffizienz
• Hypothermie
• Elektrolytstörung
• Kawasaki-Syndrom
• Rheumatische Herzerkrankung
• Myokarditis, Perikarditis, Perimyokarditis
• Commotio cordis
• Angeborener Herzfehler
• Überwachung der Vitalparameter
• Postoperative Überwachung