Entwicklung von Methoden zur Echtzeitanalyse von EKG ... - FZI

18 2 Medizinische Grundlagen
Bedarf des Organismus, z.B. bei körperlicher Belastung, angepasst werden können. Diese
Regelung geschieht durch das vegetative oder autonome Nervensystem (ANS), das
über seine afferenten (sensorischen) Fasern Informationen wie Blutdruck, Temperatur
etc. aus dem Körper aufnimmt. Über die efferenten (aktorischen) Fasern seiner beiden
Antagonisten, dem Sympathikus und dem Parasympathikus, wirkt das vegetative
Nervensystem schließlich auf das Herz. Grundsätzlich kann man vier verschiedene Parameter
der Herztätigkeit unterscheiden, die durch äußere Einflüsse manipuliert werden
können [SD91]:
1. Herzfrequenz durch Änderung der Frequenz der Impulsbildung im Schrittmacherzentrum
(Chronotropie)
2. Veränderung der Leitungsgeschwindigkeiten, v.a. im AV-Knoten (Dromotropie)
3. Kontraktilität der Herzmuskulatur (Inotropie)
4. Erregbarkeit durch Veränderung der Reizschwelle (Bathmotropie)
Für die Chronotropie gibt es drei wesentliche Hebel: Erstens das Niveau des Schwellenpotenzials,
zweitens die Steigung der spontanen Depolarisationskurve und drittens
das Niveau des maximalen diastolischen Potenzials (MDP). Negativ-chronotrop, d.h.
die Herzfrequenz senkend, wirken sich eine Erhöhung des Schwellenpotenzials, eine Erniedrigung
des Depolarisationsgradienten und ein betragsmäßig größeres MDP aus. Die
Herzfrequenz wird dagegen erhöht, wenn das Schwellenpotenzial absinkt, die Depolarisationskurve
steiler wird und das MDP kleinere Betragswerte annimmt. Diese Modifikationen
greifen beim Sinusknoten, wobei der Sympathikus positiv-chronotrop und
der Parasympathikus negativ-chronotrop wirkt. Neben dem vegetativen Nervensystem
können jedoch auch andere Faktoren v.a. auf den Depolarisationsgradienten einwirken:
Eine Erniedrigung der extrazellulären Kaliumionen (Hypokaliämie) wirkt genauso
wie Fieber positiv-chronotrop, eine starke Hyperkaliämie oder eine erniedrigte Körpertemperatur
dagegen negativ-chronotrop. Die Wirkung des vegetativen Nervensystems
nimmt zu den untergeordneten Schrittmacherzentren hin stark ab, allerdings ist auf der
Ebene der tertiären Zentren eine stark positiv-bathmotrope Wirkung des Sympathikus
erkennbar. Diese dient dazu, bei Ausfall der übergeordneten Erregungszentren eine
genügend hohe Herzfrequenz realisieren zu können.
Dromotrope Wirkungen lassen sich v.a. im Bereich des AV-Knotens nachweisen. Der
Sympathikus wirkt positiv-dromotrop, d.h. die Leitungsgeschwindigkeit im Gewebe
wird erhöht, der Parasympathikus negativ-dromotrop. Dabei werden das Niveau des
MDP und die Anstiegssteilheit des Aktionpotenzials beeinflusst [SD91]. Wie bei der
Chronotropie sind auch hier die Änderungen der Eigenschaften der Ionenkanäle für
Ca 2+ und Ka + hauptverantwortlich.
Die Inotropie wird im physiologischen Fall wesentlich über das vegetative Nervensystem
geregelt, wobei der Sympathikus durch einen adrenerg über die β1-Rezeptoren
verursachten Ca 2+ -Einstrom eine positiv-inotrope Wirkung direkt auf das Arbeitsmyokard
entfalten kann. Auch bei der Inotropie können Änderungen der Körpertemperatur
und der Kaliumionenkonzentration eine Rolle spielen.