EKG-avledninger

Før vi går nærmere inn på EKG-avledninger og ulike avledningssystemer, er det essensielt å klargjøre den fundamentale forskjellen mellom EKG-avledninger og EKG-elektroder. En elektrode er den fysiske sensoren (en ledende gel-pute eller sugekopp) som festes på huden og gjør det mulig å registrere elektriske potensialer fra kroppsoverflaten. En EKG-avledning er derimot en spesifikk grafisk fremstilling av hjertets elektriske aktivitet, kalkulert basert på spenningsforskjellen mellom to eller flere punkter. Med andre ord beregnes hver EKG-avledning ved å analysere de elektriske potensialforskjellene som registreres av elektrodekombinasjoner. Et standard klinisk EKG – som kalles et 12-avlednings-EKG – genereres ved hjelp av 10 fysiske elektroder festet til pasienten. Disse 12 avledningene deles inn i to hovedgrupper basert på deres romlige orientering: ekstremitetsavledninger (frontalplanet) og brystavledninger (horisontalplanet/transversalplanet). Avledningene på brystet kalles også prekordiale avledninger. I denne artikkelen vil EKG-avledningene bli diskutert i detalj, fra elektrofysiologisk grunnlag til klinisk anvendelse. Merk at begrepene unipolare og bipolare avledninger tradisjonelt har vært brukt, men fysisk sett er alle EKG-målinger bipolare, da de måler en potensialforskjell (spenning) mellom et eksplorerende punkt og et referansepunkt.

Det elektrofysiologiske grunnlaget for EKG-avledninger

Hjertets elektriske aktivitet oppstår som følge av ionebasert signaloverføring. Bevegelse av ladede partikler genererer en elektrisk strøm. I elektrokardiologien representeres disse ladede partiklene av intracellulære og ekstracellulære ioner, primært natrium (Na⁺), kalium (K⁺) og kalsium (Ca²⁺). Disse ionene strømmer over kardiomyocyttenes cellemembraner via ionekanaler, noe som muliggjør depolarisering (aktivering) og repolarisering (gjenoppretting). Signalet forplantes raskt mellom cellene via spesialiserte celleforbindelser kalt gap junctions, noe som sikrer at hjertet kontraherer som et funksjonelt syncytium.

Elektriske potensialforskjeller oppstår når den elektriske impulsbølgen beveger seg gjennom hjertemuskelen. En elektrisk potensialforskjell defineres som differansen i elektrisk potensial mellom to målepunkter. I elektrokardiologi utgjør hudelektrodene disse målepunktene. Kroppen fungerer som en volumleder, der vev og kroppsvæsker leder strømmen fra hjertet ut til hudoverflaten. Den elektriske potensialforskjellen er altså differansen i det elektriske potensialet som registreres av to (eller flere) elektroder, eller mellom en elektrode og en beregnet referanse.

Det er viktig å forstå konseptet med en dipol. En bølgefront av depolarisering skaper en positiv ladning foran seg og en negativ ladning bak seg. Dette danner en elektrisk vektor som har både retning og størrelse (magnitude). Elektrokardiografen (EKG-maskinen) registrerer projeksjonen av denne vektoren på de ulike avledningene. Maskinen forsterker, filtrerer (for å fjerne støy fra f.eks. muskelskjelving eller vekselstrøm) og presenterer resultatene som EKG-avledninger. Hver EKG-avledning gir dermed et unikt «kikkehull» inn til hjertets elektriske aktivitet.

12-avlednings-EKG

Det finnes en rekke EKG-avledningssystemer, men standard 12-avlednings-EKG er det ubestridte internasjonale referansesystemet. Det gir en optimal balanse mellom diagnostisk presisjon og praktisk gjennomførbarhet. 12-avlednings-EKG gir enestående muligheter til å diagnostisere både rytmeforstyrrelser (arytmier) og strukturelle/iskemiske forandringer. Det er viktig å merke seg at de aller fleste anbefalte EKG-kriterier i internasjonale retningslinjer (f.eks. ESC-kriterier for STEMI, venstre ventrikkelhypertrofi eller grenblokk) er utledet og validert spesifikt for standard 12-avlednings-EKG med korrekt elektrodeplassering.

12-avlednings-EKG viser, som navnet tilsier, 12 avledninger som er utledet fra 10 fysiske elektroder (4 på ekstremitetene og 6 på brystkassen). Tre av disse avledningene (I, II, III) er bipolare og måler direkte spenningsforskjellen mellom to ekstremiteter. De resterende 9 avledningene (aVR, aVL, aVF og V1-V6) kalles ofte unipolare, men teknisk sett måler de potensialet i en eksplorerende elektrode mot en sammensatt referanse (Wilsons sentrale terminal eller gjennomsnittet av to ekstremiteter).

På et gitt tidspunkt i løpet av hjertesyklusen analyserer alle EKG-avledninger de samme elektriske hendelsene, men fra forskjellige vinkler i rommet. Dette betyr at EKG-avledninger med lignende vinkler (naboavledninger) må vise lignende EKG-morfologi. Dette kalles kontiguitet. For eksempel vil iskemiske forandringer som regel manifestere seg i anatomisk grupperte avledninger (f.eks. II, III og aVF for nedre vegg). For enkle formål (f.eks. frekvenstelling eller deteksjon av atrieflimmer) kan én enkelt avledning være tilstrekkelig. Men for diagnostisering av morfologiske forandringer (f.eks. myokardiskemi, ventrikkelhypertrofi, ledningsforstyrrelser), er den romlige oppløsningen fra 12 avledninger kritisk. 12-avlednings-EKG representerer en hensiktsmessig avveining mellom sensitivitet, spesifisitet og tidsbruk. Mer omfattende systemer (f.eks. «body surface mapping» med 80+ elektroder) finnes for forskningsformål, men brukes sjelden klinisk.

EKG-papiret og kalibrering

For å kunne tolke et EKG korrekt, må man forstå standardiseringen av papiret eller den digitale visningen. Spenningen (amplitude) vises på den vertikale (Y) aksen og tiden på den horisontale (X) aksen. EKG-papiret er inndelt i et rutenett med små bokser (tynne linjer) og store bokser (tykke linjer). En liten boks er 1 mm x 1 mm. En stor boks består av 5 x 5 små bokser. Se figur 15.

Kalibrering (Gain): Med standard forsterkning tilsvarer 10 mm på den vertikale aksen 1 mV (millivolt). Dette angis ofte som «10 mm/mV». I begynnelsen eller slutten av hver EKG-registrering vises ofte en referansepuls (firkantpuls) som skal være nøyaktig 10 mm høy (over to store ruter). Er utslagene svært store (f.eks. ved uttalt venstre ventrikkelhypertrofi), kan man halvere forsterkningen (5 mm/mV). Er utslagene svært små (f.eks. ved perikardvæske eller KOLS), kan man doble den (20 mm/mV). Det er kritisk å sjekke kalibreringen før tolkning for å unngå feildiagnostikk av f.eks. hypertrofi eller lavvolt.

Papirhastighet: Standard papirhastighet i Norge og store deler av Europa er 50 mm/s. I USA og Storbritannia er standarden ofte 25 mm/s. Dette er en vanlig kilde til feiltolkning når leger flytter over landegrenser eller leser internasjonal litteratur. Ved 50 mm/s blir kurven «strukket ut», noe som gjør det lettere å identifisere detaljer som P-bølger ved takykardi eller nøyaktige intervallmålinger. 10 mm/s kan brukes ved rytmestrimler for å få oversikt over trender over lengre tid.

Som det fremgår av figur 15, endres tidsverdien av rutene avhengig av hastighet:

• Ved 50 mm/s (Standard i Norge):
  • 1 liten boks (1 mm) = 0,02 sekunder (20 ms).
  • 1 stor boks (5 mm) = 0,10 sekunder (100 ms).
• Ved 25 mm/s (Standard i USA/UK):
  • 1 liten boks (1 mm) = 0,04 sekunder (40 ms).
  • 1 stor boks (5 mm) = 0,20 sekunder (200 ms).

Leseren må beherske konverteringen mellom disse hastighetene, da feil hastighet kan føre til at en bradykardi feiltolkes som normal frekvens, eller at et bredt QRS-kompleks feiltolkes som smalt.

Utledning av EKG-avledninger og vektorteori

Hver avledning representerer et «blikk» på hjertets elektriske aktivitet fra en spesifikk vinkel. Prinsippet bygger på projeksjon av vektorer. Elektrokardiografen definerer en positiv pol (eksplorerende elektrode) og en negativ pol (referanseelektrode). Når depolariseringsbølgen (vektoren) beveger seg mot den positive polen, tegner skriveren et positivt utslag (oppover) på papiret. Når bølgen beveger seg bort fra den positive polen, blir utslaget negativt (nedover). Hvis bølgen beveger seg vinkelrett (90 grader) på avledningsaksen, vil utslaget bli isoelektrisk (eller bifasisk; like mye opp som ned). Se figur 16.

Anatomiske plan og EKG-avledninger

For å få et fullstendig bilde av hjertet, som er et tredimensjonalt organ, observeres den elektriske aktiviteten fra to anatomiske plan: frontalplanet (vertikalt) og horisontalplanet (transversalt).

For pedagogiske formål kan vi visualisere avledningene som kameraer:

• Frontalplanet: Dekkes av de seks ekstremitetsavledningene (I, II, III, aVR, aVL, aVF). Disse ser hjertet «forfra» og angir om strømmen går oppover/nedover eller mot høyre/venstre. Dette planet er essensielt for å beregne hjertets elektriske akse og for å diagnostisere inferior eller lateral iskemi. Se Figur 17, panel A.
• Horisontalplanet: Dekkes av de seks brystavledningene (V1-V6). Disse ser hjertet i tverrsnitt og angir om strømmen går anteriort/posteriort eller mot høyre/venstre. Dette planet er avgjørende for å lokalisere skade i fremre vegg (anterior), septum eller bakre vegg (posterior). Se figur 17 panel B.

Prinsipper for avledningene i ekstremitetene

Ekstremitetsavledningene utgjør referansesystemet i frontalplanet. Det brukes fire elektroder: rød (høyre arm), gul (venstre arm), grønn (venstre ben) og svart (høyre ben). Elektroden på høyre ben fungerer kun som jording for å redusere støy og inngår ikke i avledningsberegningene. Figur 18 viser koblingene.

Ved hjelp av disse elektrodene konstrueres det hexaksiale referansesystemet (seksakset system), som deler frontalplanet inn i 30-graders segmenter:

• Avledning I (0°): Måler potensialforskjellen mellom venstre arm (+) og høyre arm (-). Ser mot venstre (lateralveggen).
• Avledning II (+60°): Måler mellom venstre ben (+) og høyre arm (-). Følger hjertets normale elektriske akse og viser ofte den tydeligste P-bølgen og QRS-komplekset.
• Avledning III (+120°): Måler mellom venstre ben (+) og venstre arm (-). Ser mot høyre og nedover.
• Avledning aVL (-30°): Augmented Voltage Left. Ser mot venstre skulder (høyt lateralt).
• Avledning aVF (+90°): Augmented Voltage Foot. Ser rett nedenfra (inferiort).
• Avledning aVR (-150°): Augmented Voltage Right. Ser inn i venstre ventrikkelhule fra høyre skulder.

En viktig klinisk observasjon i ekstremitetsavledningene er begrepet lavvolt (low voltage). Dersom QRS-amplituden er < 5 mm i alle ekstremitetsavledninger, kan det indikere tilstander som demper signalet (f.eks. perikardvæske, emfysem/KOLS, fedme) eller reduserer myokardmassen (f.eks. amyloidose eller utbredt tidligere infarkt).

EKG-avledning I, II og III (Willem Einthovens originale avledninger)

Disse bipolare avledningene danner Einthovens trekant rundt hjertet. Einthovens lov er et fundamentalt prinsipp basert på Kirchhoffs spenningslov, som sier at summen av potensialene i en lukket krets er null. I klinisk praksis oversettes dette til:

Denne loven innebærer at amplituden til en bølge i avledning II (når målt synkront) alltid er lik summen av amplitudene i avledning I og III. Dette er en nyttig metode for å sjekke om elektrodene er riktig plassert eller om det er tekniske feil ved opptaket.

EKG-avledning aVR, aVF og aVL (Goldbergers avledninger)

Emanuel Goldberger utviklet de «forsterkede» (augmented) avledningene for å få mer detaljert informasjon i frontalplanet. Her er den eksplorerende elektroden en enkelt ekstremitet, mens referansen er gjennomsnittet av de to andre (sentralterminalen er modifisert). Dette øker (augmenterer) signalstyrken med 50 % sammenlignet med om man brukte Wilsons sentrale terminal uendret.

Avledning aVR – Den glemte avledningen

Tradisjonelt har aVR (augmented Voltage Right arm) blitt ignorert av mange klinikere fordi P-bølgen, QRS-komplekset og T-bølgen normalt er negative (inverterte). Dette skyldes at depolariseringen normalt beveger seg ned mot venstre, bort fra høyre skulder. Likevel har aVR kritisk diagnostisk verdi:

• Hovedstamme-stenose (LMD): ST-elevasjon i aVR som er større enn ST-elevasjonen i V1, kombinert med utbredte ST-senkninger ellers, er sterkt suspekt på okklusjon av venstre hovedstamme (LMD) eller proksimal LAD. Dette er en høyrisiko-tilstand.
• Bredkomplekset takykardi: Ved differensiering mellom ventrikkeltakykardi (VT) og supraventrikulær takykardi (SVT) med aberrasjon, kan morfologien i aVR gi viktige ledetråder (f.eks. Vereckei-algoritmen).
• Perikarditt: Ved akutt perikarditt ser man typisk diffus ST-elevasjon i de fleste avledninger, men resiprok ST-senkning (depresjon) i aVR.

Som nevnt kan invertering til -aVR (+30°) fylle det 60-graders gapet mellom I og II i det hexaksiale systemet, noe som gir en jevnere vinkelvisning, men standard aVR er fortsatt normen i de fleste kliniske retningslinjer.

Brystavledninger (prekordiale avledninger)

Brystavledningene V1 til V6 er unipolare avledninger som bruker Wilsons sentrale terminal (WCT) som referanse. WCT beregnes ved å koble de tre ekstremitetselektrodene sammen via motstander, noe som teoretisk gir et nullpunkt midt i hjertet (elektrisk sentrum). Dette gir oss muligheten til å se den elektriske aktiviteten i horisontalplanet.

Korrekt plassering av brystelektroder

Nøyaktig plassering er avgjørende. Plassering av V1 og V2 for høyt (f.eks. i 2. eller 3. interkostalrom) er en svært vanlig feil som kan simulere patologi som inkomplett høyre grenblokk (RBBB), fremre infarkt (QS-mønster) eller Brugada-mønster.

• V1: 4. interkostalrom, like til høyre for sternum.
• V2: 4. interkostalrom, like til venstre for sternum.
• V3: Midt på en rett linje mellom V2 og V4 (plasseres etter V2 og V4).
• V4: 5. interkostalrom i midtklavikulærlinjen (linjen ned fra midten av kragebeinet).
• V5: Samme horisontale nivå som V4, i fremre aksillærlinje.
• V6: Samme horisontale nivå som V4 og V5, i midtaksillærlinjen (rett under armhulen).

R-takk-progresjon i prekordiale avledninger

Et viktig konsept ved tolkning av brystavledninger er R-takk-progresjon. Normalt er venstre ventrikkel dominerende elektrisk sett.

• V1 og V2: Viser normalt en liten r-takk og en dyp S-takk (rS-mønster), da aktiveringen av hovedmassen i venstre ventrikkel beveger seg bort fra disse avledningene.
• V3 og V4: Her skjer «omslaget» (transisjonssonen), hvor R-takken blir høyere enn S-takken er dyp. QRS-komplekset er ofte ekvifasisk (like mye positivt som negativt) rundt V3 eller V4.
• V5 og V6: Viser dominerende høye R-takker (qR- eller Rs-mønster) som representerer laterale krefter fra venstre ventrikkel.

Dårlig R-takk-progresjon (f.eks. fortsatt rS-mønster i V5) kan indikere fremre hjerteinfarkt (gammelt eller nytt), venstre ventrikkelhypertrofi, eller rett og slett feilplassering av elektroder.

Anatomiske territorier (Figur 20)

• Septalt: V1-V2. Observerer ventrikkelseptum.
• Anteriort: V3-V4. Observerer fremre vegg av venstre ventrikkel (typisk forsyningsområde for LAD).
• Lateralt: V5-V6 (sammen med I og aVL). Observerer lateralveggen (typisk CX eller diagonal gren).

Merk at ingen standardavledning ser direkte på høyre ventrikkel eller bakre vegg, noe som krever tilleggsavledninger ved mistanke om patologi her.

Presentasjon av EKG-avledninger: Cabrera-formatet

Tradisjonelt presenteres EKG-avledninger i to blokker: ekstremitetsavledningene (I, II, III, aVR, aVL, aVF) og brystavledningene (V1-V6). Denne rekkefølgen er ikke anatomisk logisk, da den splitter inferiorveggen (II, III, aVF) og lateralveggen (I, aVL).

Cabrera-systemet er en overlegen visningsmåte som presenterer ekstremitetsavledningene i en kontinuerlig anatomisk sekvens fra venstre mot høyre (basert på vinklene i frontalplanet): aVL, I, -aVR, II, aVF, III. Dette gjør det betydelig enklere å identifisere iskemiske forandringer, da ST-elevasjoner vil fremstå som en sammenhengende bølge over naboavledninger. Til tross for fordelene, bruker mange sykehus fortsatt «standard» oppsett av historiske årsaker, men moderne EKG-tolkere bør være oppmerksomme på fordelene ved Cabrera-visning.

Ekstra (supplerende) EKG-avledninger

I enkelte kliniske situasjoner gir standard 12-avlednings-EKG utilstrekkelig informasjon, spesielt ved infarkter som involverer høyre ventrikkel eller hjertets bakre vegg (posteriorveggen). Da kreves det spesialavledninger.

Iskemi/infarkt i høyre ventrikkel: EKG-avledningene V3R, V4R, V5R og V6R

Isolert infarkt i høyre ventrikkel er sjelden, men det forekommer hos opptil 30-50 % av pasienter med inferiort hjerteinfarkt (STEMI). Årsaken er oftest proksimal okklusjon av høyre koronararterie (RCA). Det er kritisk å diagnostisere dette, da pasienter med høyre ventrikkelinfarkt er «preload-sensitive» og kan utvikle alvorlig hypotensjon ved bruk av nitroglyserin. Et viktig tegn i standard-EKG er ST-elevasjon i V1, spesielt hvis ST-elevasjonen i V1 er større enn i V2.

For å bekrefte diagnosen flyttes prekordialelektrodene til høyre side av brystkassen (V3R-V6R). Den viktigste avledningen er V4R. Diagnostisk kriterium er ST-elevasjon ≥ 0,5 mm (hos menn < 30 år kreves ≥ 1 mm) i V3R eller V4R. Se figur 22.

Posterolateral iskemi/infarkt: EKG-avledning V7, V8 og V9

Hjertets bakre vegg (posteriorveggen) er «blindsonen» til et standard 12-avlednings-EKG. Et isolert posteriort infarkt (ofte pga. okklusjon av arteria circumflexa) viser ikke typiske ST-elevasjoner i standardavledningene. I stedet ser man resiproke forandringer i de fremre avledningene V1-V3: horisontal ST-senkning, høy R-takk og positiv T-bølge. Dette kan feiltolkes som anterior iskemi.

Ved funn av signifikante ST-senkninger i V1-V3, bør man alltid plassere elektroder på ryggen: V7 (bakre aksillærlinje), V8 (under scapulaspissen) og V9 (venstre paraspinalt). Diagnostisk kriterium for posteriort infarkt er ST-elevasjon ≥ 0,5 mm i disse avledningene. Se figur 23.

Lewis-avledning for atriell aktivitet

I situasjoner med bredkomplekset takykardi kan det være svært vanskelig å identifisere P-bølger for å skille mellom VT og SVT. Lewis-avledningen er en modifisert kobling designet for å forsterke atriell aktivitet. Man flytter høyre arm-elektrode (RA) til manubrium sterni og venstre arm-elektrode (LA) til 5. interkostalrom på høyre side av sternum. Ved å lese avledning I på monitoren, vil man se atriell aktivitet (P-bølger) langt tydeligere, da avledningen ligger vertikalt over høyre atrium. Dette er et nyttig triks for kardiologer og i akuttmottak.

Alternative EKG-avledningssystemer

Den konvensjonelle plasseringen av elektroder kan være suboptimal i enkelte situasjoner. Ved langtidsovervåkning (telemetri) eller under arbeids-EKG (AKG), vil elektroder på ekstremitetene gi mye muskelstøy (artefakter) ved bevegelse. Derfor er det utviklet modifiserte systemer.

Mason-Likars EKG-avledningssystem

Mason-Likars avledningssystem innebærer at ekstremitetselektrodene flyttes inn til trunkus (kroppsstammen). Dette er standard ved arbeids-EKG og telemetriovervåkning på sengepost.

Plassering og begrensninger

Armelektrodene plasseres i fossa infraclavicularis (under kragebeinet), og benelektrodene plasseres på nedre del av abdomen. Selv om dette reduserer støy betydelig, endrer det hjerteaksen mot høyre og kan redusere amplitudene i inferioravledningene (II, III, aVF). Viktigst av alt: Mason-Likar kan skape falske Q-bølger i inferiorveggen, som feilaktig kan tolkes som et gjennomgått infarkt. Systemet er utmerket for arytmi og iskemiovervåkning (endring i ST-segment), men egner seg ikke for morfologisk diagnose av f.eks. hypertrofi eller gamle infarkter.

Reduserte EKG-avledningssystemer

Franks avledninger og Vektorkardiografi

Franks system (7 elektroder) brukes for å generere 3 ortogonale avledninger (X, Y, Z) som danner grunnlaget for vektorkardiografi (VCG). VCG fremstiller hjertets elektriske aktivitet som 3D-sløyfer (loops) i rommet, snarere enn kurver over tid. Selv om VCG historisk sett ga dyp innsikt i ventrikkelhypertrofi, er det i dag primært et forskningsverktøy, da informasjonen i stor grad kan utledes fra et standard 12-avlednings-EKG.

EASI-avledninger

EASI er et system som bruker kun 5 elektroder (E, A, S, I og en jordelektrode) for å matematisk rekonstruere et standard 12-avlednings-EKG. Dette brukes ofte i moderne pasientmonitorer på intensivavdelinger. Selv om det rekonstruerte EKG-et ligner svært mye på et ekte 12-avlednings-EKG, er det en matematisk approksimasjon. Klinikeren må være varsom med å bruke EASI-avledede EKG-er til f.eks. nøyaktig måling av QT-tid eller subtile morfologiske diagnoser, men det er et kraftig verktøy for kontinuerlig iskemiovervåkning hos sengeliggende pasienter.