Erregungsleitung am Herzen

Hier wird kurz vorgestellt, wie die Signale für die elektrische Pulsmessung und des EKG entstehen.

A) Ruhepotential
Bei lebendigen Zellen ist an der Membran zwischen Innen- und Außenraum eine elektrische Spannung messbar. Das sog. Ruhepotential der Herzmuskelfaser beträgt etwa -80 mV: Sie ist innen negativ geladen im Vergleich zum Außenraum. Ursache dafür sind unterschiedliche Ionenkonzentrationen. Durch die so genannte Natrium-Kalium-Pumpe werden ständig Na+-Ionen nach außen und K+-Ionen nach innen gefördert. Die Zellmembran ist allerdings für Na+-Ionen erheblich geringer durchlässig und so wird ein Rückstrom von Na+-Ionen verhindert.

B) Aktionspotential
Die Erregung der Herzmuskelfaser startet mit einer Depolarisation der Membran durch plötzliche Änderung ihrer Ionendurchlässigkeit (vor allem für Na+-Ionen). Die einsetzenden Ionenströme führen sogar zu einer kurzzeitigen Umpolarisierung. Das Zellinnere wird dabei 30 bis 40 mV positiv gegenüber dem Außenraum (Aktionspotential)

C) Erregungsleitung
Die Erregung des Herzmuskels erfolgt durch ein spezielles Systemen, ausgehend vom Sinusknoten und dann dem Atrioventrikularknoten über die Purkinjeschen Fasern. So werden zuerst die Vorhöfe, dann die Kammern erregt und ein zielgerichteter Blutstrom erreicht.

 

D) Das Herz als variabler Dipol
Die räumlich und zeitlich gesteuerte Ausbreitung des Aktionspotentials mit den Ladungsverschiebungen führt dazu, dass das Herz als zeitlich veränderlicher Dipol betrachtet werden kann. Dies wird anschaulich über die sog. Vektorschleifen der Herzerregung beschrieben. (Die Pfeilspitze des Dipolvektors "zeichnet" diese Schleifen.)

 

E) Potentiale an der Körperoberfläche
Das Feld des (bereits idealisierten) Herzdipols erreicht auch die Körperoberfläche (wird jedoch im Vergleich zum idealen physikalischen Dipolfeld weiter verzerrt, da das Körperge-webe kein elektrischer Isolator ist). Das Feld führt zu zeitlich abhängigen Potentialunter-schieden auf der Körperoberfläche.
Dies wird bei der Pulsmessung und insbesondere auch beim EKG ausgenutzt.

Abb. : Äquipotentiallinien und Abgriff mit dem Brustgurt