Geräte zur Messung von Organaktivität

Um die elektrische Aktivität verschiedener Organe des menschlichen Körpers zu untersuchen, werden Geräte eingesetzt, die die Spannungsunterschiede mittels Elektroden an der Körperoberfläche aufzeichnen. Ihre Funktion findet in vielen Bereichen Anwendung, unter anderem in der Neurologie und Kardiologie. Die erfassten Signale dienen der Diagnostik und medizinischen Forschung.

Elektrokardiogramm

Ein Gerät aus der Kategorie der Biosignalverarbeitung ist das sog. Elektrokardiogramm, kurz EKG. Hierbei handelt es sich um eine Messmethode die der Aufzeichnung der Herzmuskelaktivität in Form eines Elektrokardiographen dient. Mit dem EKG lassen sich Parameter wie Herzrhythmus und Herzfrequenz oder die Aktivität einzelner Kammern und Vorhöfe bestimmen.

Als physikalische Grundlage nutzt man hierbei die elektrische Aktivität des Sinusknotens, sowie die Änderung des Membranpotentials der Herzmuskelzellen. Diese elektrische Aktivität des Herzmuskels führt zu einer Änderung der Spannung an der Körperoberfläche, welche sich mittels des EKG`s durch eine bestimmte Anordnung von Messelektroden auf der Haut delektieren lässt. Hierbei gibt es verschiedene Elektrodenanordnungen wie z.B. das Prinzip der „Ableitung nach Einthoven“ oder die „Ableitung nach Wilson“.

Als Ergebnis erhält man das Elektrokardiogramm, welches beim gesunden Menschen mit der P-Welle beginnt, diese stellt die Erregung der Vorhöfe dar. Gefolgt wird die P-Welle vom sog. QRS-Komplex an dem sich die Erregung der Kammern ablesen lässt und anhand der darauf folgenden T-Welle wird die Erregungsrückbildung der Kammern dargestellt.

Elektromyogramm

Die Elektromyografie ist ein medizinisches Methode zur Ermittlung von Aktionsströmen innerhalb von Muskeln. Es wird vor allem für die Ermittlung von Myopathien und Neuropathien verwendet, um Muskelkrankheiten zu erkennen bzw. neurologische Gründe auszuschließen. Dabei wird die elektrische Aktivität in Ruhe und in Aktion am Körper gemessen.

Die Geschichte der Elektromyografie beginnt mit der Entdeckung von Luigi Galvani Mitte des 19. Jahrhunderts. Er stellt anhand von Froschschenkeln fest, dass dessen Muskeln bei Berührungen mit Metallen kontraktierten. Hintergrund dafür war die Schließung eines Stromkreises. Weiterentwickelt wurde diese Erkenntnisse in den 1920er von Sherrington und Liddell, später von Adrian und Bronk. Die über die Muskelkontraktion neuen gesammelten Informationen nutze Fritz Buchthal um 1958 sein Werk Einführung in die Elektromyographie zu veröffentlichen. Darin beschäftigter er sich mit allen möglichen Parameter und deren Zusammenhänge des EMGs. Bis heute werden seine aufgestellten Normalwerte verwendet. Trotz seiner wichtigen Erkenntnissen wurde das EMG lange nicht klinisch aufgrund von großem Zeitaufwand verwendet. Erst in den 1980er mit dem Durchbruch des Computers fand das EMG Platz in der medizinischen Diagnostik. Die Elektromyografie lässt sich grundlegend in zwei Arten unterteilen. Die Oberflächen-EMG und das Intramuskuläre, bei der zwei Nadelelektroden durch die Haut zum Muskelgewebe geführt wird.

Um die Funktion eines EMG zu verstehen muss man sich zunächst mit den Aktionspotential und dem Aufbau einer Muskelzelle befassen. Die Weiterentwicklung eines Signals der in einer Kontraktion des Muskels endet, erfolgt in den Nervenfasern, die in den Muskel eindringen. Dort wird das Signal in den Muskel durch motorischen Endplatten innerviert. Die Signale erfolgen über ein Reizweiterleitung System, welches Signal über die Nerven weiterleiten, die eine elektrisches Potenzial von mindestens 20mV haben. Diese Reizweiterleitung macht sich das EMG zu nutzen. Durch künstliche angelegte Aktionspotenziale erzeugt man Kontraktion im Muskel und kann diese dann interpretieren.

Wie bereits beschrieben nutzt man die Elektromyografie, oft in Verbindung mit der Elektroneurographie, um die Ursache für eine muskuläre oder neurologische Erkrankung herauszufiltern. Kann man bei der EMG keine ungewöhnliche Diagnose stellen, handelt es sich vermutlich um eine Erkrankung der Nerven und andersherum. Neben der Anwendung zur Ermittlung von Muskelschwächen oder einer Muskelentzündungen (Myositis) kann es zur Diagnose von verstärkter Aktivierung der Kaumuskulatur in der Nacht und des daraus resultierenden Zähneknirschens genutzt werden.

Abschließend lässt sich sagen, dass die Elektromyografie eine einfache und effektive Methode ist um Muskelkrankheiten zu erkennen oder auszuschließen.

Elektroenzephalogramm

1875 markiert das Jahr der “Entdeckung der Enzephalographie”. Richard Caton aus Liverpool zeigte damals an Kaninchen und Affen, dass sich Gehirnaktivität anhand elektrischer Ströme messen lässt. Diese Entdeckung prägte und faszinierte die Neurologie.

Physiologische Vorgänge in den Gehirnzellen führen zu einer Potentialschwankung. Diese lassen sich addieren und führen in ihrer räumlichen Anordnung zu Potentialunterschieden der einzelnen Gehirnregionen. Werden diese Potentialunterschiede mit einem EEG aufgenommen, kann zum Beispiel eine Epilepsie diagnostiziert oder ein Hirntod festgestellt werden.

Um eine Elektroenzephalografie aufzunehmen müssen mindestens 12 meist aber 21 Elektroden an die Kopfhaut angebracht werden. Zur Erleichterung und Sicherstellung der richtigen Positionierung sind diese meist samt Kabel in einer aufsetzbaren Haube befestigt. Die Haare des Patienten müssen bei einem EEG nicht abrasiert werden, sollten aber gewaschen und produktfrei sein. Um eine bessere Signalübertragung zu ermöglichen, wird Kontaktgel auf die Elektroden aufgetragen.

Jede Elektrode bringt ein eigenes Signal, welches auf Endlospapier oder digital auf dem Computer in einem eigenen Kanal dargestellt wird. So steht ein 21-kanaliges EEG für ein EEG durchgeführt mit 21 Elektroden.

Literatur

Textquellen

bildgebende_geraete.txt · Zuletzt geändert: 2020/06/03 11:51 von mews
Nach oben
CC Attribution-Share Alike 3.0 Unported
Driven by DokuWiki Recent changes RSS feed Valid CSS Valid XHTML 1.0