EEG und EKG: Messung elektrischer Spannungen
Als EEG (Elektroencephalogramm) wird die Messung der vom Gehirn, als EKG (Elektrokardiogramm) die Messung der vom Herzen hervorgerufenen elektrischen Spannungen bezeichnet. Bei beiden Methoden werden die Spannungen über Elektroden auf der Haut abgeleitet, verstärkt und von einem Monitor oder Schreiber dargestellt. So kann der Arzt Aussagen über den Zustand des Gehirns bzw. des Herzens machen, um z. B. eine Epilepsie, einen Gehirntumor oder einen Herzinfarkt zu untersuchen.
Elektrische Ströme im Körper werden über das Nervensystem in Form kurzzeitiger Impulse transportiert und dienen zur Informationsübermittlung zwischen Sinnesorganen und Gehirn und zur Steuerung der Muskulatur. Berührt man z. B. versehentlich einen heißen Gegenstand, so erzeugt ein temperaturempfindlicher Rezeptor unserer Haut ein elektrisches Signal, das über das Nervensystem in das Gehirn transportiert wird.Dort wird im Allgemeinen entschieden, den heißen Gegenstand loszulassen. Daraufhin wird wiederum ein Signal über das Nervensystem an die entsprechende Muskelgruppe geschickt, die das Loslassen bewirkt. Elektrischer Strom kann in elektrisch leitfähigem Material zwischen zwei Punkten fließen, wenn zwischen diesen eine elektrische Spannung anliegt. Elektrisch leitfähig sind Metalle und wässrige Salzlösungen, Letztere transportieren im Körper den Strom. Die auf der Haut messbaren Spannungen sind sehr klein und liegen im Bereich unter 0,3 mV.
EEG
Wird ein elektrischer Impuls über einen Nerv transportiert, so entsteht eine sich fortpflanzende Strom- und Spannungsänderung in diesem Nerv. Die Geschwindigkeit dieses Impulses liegt bei 1-120 m/s. Beim EEG werden die auftretenden elektrischen Spannungen an der Kopfhaut gemessen und als Summe der elektrischen Aktivität des Nervensystems im Gehirn dargestellt. Die Spannungen sind nicht konstant, sondern schwanken wellenförmig mit einer Frequenz von 1-30 Hz.
Für die Messung werden münzförmige Metallelektroden gleichmäßig über den Kopf verteilt, mit Kabeln verbunden und mittels einer Gummihaube auf dem Kopf angedrückt. Um die Leitfähigkeit zwischen Kopfhaut und Elektroden zu verbessern, werden diese mit einer Salzlösung eingerieben. Man unterscheidet zwischen monopolarer und bipolarer Schaltung. Bei monopolarer Schaltung werden die Spannungen zwischen je einer Elektrode und einer festen Referenzelektrode (Bezugselektrode, z. B. am Ohrläppchen) gemessen. Bei bipolarer Schaltung misst man die Spannungen zwischen je zwei Elektroden auf der Kopfhaut.
Die von den Elektroden gemessenen Impulse werden über Kabel zu einem Verstärker geleitet und über einen Schreiber ausgedruckt oder auf einem Monitor angezeigt. Die Leitungen müssen abgeschirmt werden, um sie vor äußeren elektrischen Einflüssen, wie z. B. anderen elektrischen Geräten, zu schützen.
Bei der Auswertung eines EEG unterscheidet man nach Frequenz und Form der gemessenen Wellen. Bei einer Frequenz von 8-13 Hz spricht man von Alpha-Wellen, sie treten bei geschlossenen Augen im entspannten Zustand auf. Öffnet man die Augen, gehen die Alpha-Wellen in Beta-Wellen mit einer Frequenz von 14-32 Hz über, die Aktivität und Denken kennzeichnen. Langsamere Theta- und Delta-Wellen haben eine Frequenz von 4-8 Hz bzw. 1-4 Hz und treten bei Kindern, zeitweise im Schlaf oder bei Gehirnstörungen auf.
EKG
Das Herz ist ein muskulöses Hohlorgan, welches das Blut in einem Kreislauf durch Körper und Lunge pumpt. Wie jeder Muskel so wird auch das Herz durch elektrische Ströme zur Kontraktion angeregt. Die dazu notwendigen elektrischen Impulse erzeugt der Sinusknoten. Ähnlich wie beim EEG kann eine Summe dieser Spannungen auf der Körperoberfläche mittels Elektroden gemessen werden. Auch hier unterscheidet man mono- und bipolare Schaltung. Bei bipolarer Schaltung wird die Spannung zwischen je zwei Extremitäten gemessen, im monopolaren Fall werden je zwei Extremitäten zu einer Referenzelektrode zusammengeschaltet und die Spannung gegenüber einer dritten Extremität gemessen. Die Messgrößen werden analog zum EEG mittels eines Verstärkers und eines Schreibers oder Monitors angezeigt.
Ein typisches EKG ist periodisch zum Puls und enthält eine große und mehrere kleine Zacken je Periode. Diese unterschiedlich bezeichneten Zacken geben jeweils einen bestimmten Moment des Herzschlages wieder. Mit der P-Zacke beginnen die beiden Vorhöfe Blut in die Herzkammern zu pumpen. Die Herzkammern beginnen sich mit der Q-Zacke zusammenzuziehen. Die R- und S-Zacke zeigen, wie die Erregung den ganzen Muskel erfasst. Mit der T-Spitze erschlafft schließlich das Herz, um nach kurzer Zeit den Prozess zu wiederholen.