Das Belastungs-EKG, auch Ergometrie genannt, ist eine häufig eingesetzte Untersuchung in der Kardiologie. Dabei werden die elektrische Aktivität des Herzens, die Herzfrequenz und der Blutdruck während einer zunehmenden körperlichen Belastung überwacht. Die Untersuchung erfolgt in der Regel auf einem Fahrradergometer, bei dem der Patient gegen einen schrittweise ansteigenden Widerstand in die Pedale tritt.

Im Gegensatz zum Ruhe-EKG ermöglicht das Belastungs-EKG eine Beurteilung des Herz-Kreislauf-Systems unter körperlicher Anstrengung. Dabei können Veränderungen auftreten, die in Ruhe nicht erkennbar sind. Hierzu gehören beispielsweise belastungsabhängige Herzrhythmusstörungen, Auffälligkeiten des Blutdruckverhaltens oder bestimmte Veränderungen der elektrischen Herzerregung.

Früher wurde das Belastungs-EKG insbesondere zur Diagnose der koronaren Herzkrankheit (KHK) eingesetzt. Aufgrund seiner begrenzten diagnostischen Genauigkeit wird es heute für diese Fragestellung jedoch zunehmend durch andere Untersuchungsverfahren ergänzt oder ersetzt. Dennoch bleibt die Ergometrie für zahlreiche kardiologische Fragestellungen eine wertvolle Untersuchung.

1. Was ist ein Belastungs-EKG und wann wird es durchgeführt?

Bei körperlicher Anstrengung benötigt die Muskulatur mehr Sauerstoff und Energie. Um diesen erhöhten Bedarf zu decken, muss das Herz mehr Blut durch den Körper pumpen. Dazu steigen normalerweise sowohl die Herzfrequenz als auch die Pumpleistung des Herzens an. Gleichzeitig verändert sich die Regulation des Blutdrucks.

Diese Anpassungsreaktionen lassen sich während einer Ergometrie gezielt untersuchen.

Während der gesamten Belastung wird ein Elektrokardiogramm (EKG) aufgezeichnet. Zusätzlich werden regelmäßig der Blutdruck gemessen und mögliche Beschwerden wie Brustschmerzen, Luftnot, Schwindel oder eine ungewöhnlich schnelle Erschöpfung erfasst.

Die Untersuchung liefert damit Informationen über die elektrische Aktivität des Herzens und die Reaktion des Herz-Kreislauf-Systems auf körperliche Belastung.

Wann ist ein Belastungs-EKG sinnvoll?

Eine Ergometrie kann insbesondere bei folgenden Fragestellungen eingesetzt werden:

• Beurteilung der körperlichen Belastbarkeit: Das Belastungs-EKG ermöglicht eine orientierende Einschätzung der körperlichen Leistungsfähigkeit und kann helfen, eine eingeschränkte Belastbarkeit näher einzuordnen.
• Belastungsabhängige Herzrhythmusstörungen: Manche Herzrhythmusstörungen treten bevorzugt bei körperlicher Anstrengung auf. Während der Ergometrie kann untersucht werden, ob sich beispielsweise Extrasystolen oder andere Rhythmusstörungen unter Belastung entwickeln oder verstärken.
• Beurteilung des Herzfrequenzverhaltens: Normalerweise steigt die Herzfrequenz mit zunehmender Belastung an. Ein unzureichender Herzfrequenzanstieg kann auf eine sogenannte chronotrope Inkompetenz hinweisen.
• Untersuchung des Blutdruckverhaltens: Während körperlicher Belastung steigt insbesondere der systolische Blutdruck an. Ein auffällig starker Blutdruckanstieg oder ein unerwarteter Blutdruckabfall kann diagnostisch relevant sein.
• Kontrolle bei bekannten Herzerkrankungen: Bei ausgewählten Patienten kann die Ergometrie eingesetzt werden, um die Belastbarkeit, das Auftreten von Beschwerden oder das Verhalten von Herzfrequenz und Blutdruck unter Therapie zu beurteilen.
• Abklärung belastungsabhängiger Beschwerden: Wenn beispielsweise Brustenge, Herzstolpern oder Schwindel vor allem bei körperlicher Anstrengung auftreten, kann versucht werden, die Beschwerden während einer kontrollierten Belastung zu reproduzieren.

Eine weitere mögliche Fragestellung ist die Suche nach belastungsabhängigen EKG-Veränderungen, die auf eine Durchblutungsstörung des Herzmuskels hinweisen können.

Allerdings ist das Belastungs-EKG für den Nachweis oder Ausschluss einer koronaren Herzkrankheit nur eingeschränkt geeignet. Deshalb sollte es bei dieser Fragestellung nicht mit einer gezielten bildgebenden Untersuchung der Herzkranzgefäße oder einer funktionellen Ischämiediagnostik gleichgesetzt werden.

2. Wie wird ein Belastungs-EKG durchgeführt?

Das Belastungs-EKG wird in der Regel auf einem Fahrradergometer durchgeführt. Dabei sitzt der Patient auf einem stationären Fahrrad, dessen Tretwiderstand genau eingestellt und während der Untersuchung schrittweise erhöht werden kann.

Vor Beginn der Untersuchung werden mehrere Elektroden auf dem Oberkörper angebracht. Über diese wird ein kontinuierliches 12-Kanal-EKG aufgezeichnet. Zusätzlich wird eine Blutdruckmanschette angelegt, um den Blutdruck während der Belastung regelmäßig kontrollieren zu können.

Zunächst werden das Ruhe-EKG und der Ausgangsblutdruck erfasst. Anschließend beginnt die eigentliche Belastung.

Stufenweise Steigerung der körperlichen Belastung

Die Belastung erfolgt üblicherweise nach einem standardisierten Protokoll. Dabei wird der Tretwiderstand in festgelegten Zeitabständen erhöht.

Ein häufig verwendetes Protokoll beginnt beispielsweise bei 25 oder 50 Watt und sieht eine Steigerung um jeweils 25 Watt alle zwei Minuten vor. Je nach Alter, körperlicher Leistungsfähigkeit und medizinischer Fragestellung können jedoch auch andere Belastungsprotokolle gewählt werden.

Mit zunehmender Belastung steigen normalerweise die Herzfrequenz und der systolische Blutdruck an. Gleichzeitig nimmt der Sauerstoffbedarf des Herzmuskels zu.

Während der Untersuchung werden insbesondere folgende Parameter beurteilt:

• Herzfrequenz: Wie stark steigt die Herzfrequenz unter Belastung an? Wird eine dem Alter und der Belastung angemessene Herzfrequenz erreicht?
• Blutdruck: Wie verhält sich der Blutdruck während der einzelnen Belastungsstufen?
• EKG-Veränderungen: Treten beispielsweise Veränderungen der ST-Strecke oder andere Auffälligkeiten der elektrischen Herzerregung auf?
• Herzrhythmusstörungen: Entwickeln sich unter Belastung Extrasystolen, Tachykardien oder andere Rhythmusstörungen?
• Körperliche Leistungsfähigkeit: Welche maximale Belastungsstufe kann erreicht werden?
• Beschwerden: Treten Brustschmerzen, Luftnot, Schwindel oder andere Symptome auf?

Die erreichte Belastung wird in Watt angegeben. Sie erlaubt eine orientierende Einschätzung der körperlichen Leistungsfähigkeit, muss jedoch immer unter Berücksichtigung von Alter, Geschlecht, Trainingszustand und möglichen Begleiterkrankungen beurteilt werden.

Wann wird die Untersuchung beendet?

Idealerweise wird die Belastung so weit gesteigert, bis der Patient seine individuelle Belastungsgrenze erreicht. Es gibt aber auch medizinische Abbruchkriterien. Dazu gehören unter anderem:

• Neu auftretende oder zunehmende Brustschmerzen mit Verdacht auf eine Durchblutungsstörung des Herzmuskels.
• Bestimmte ausgeprägte EKG-Veränderungen.
• Relevante Herzrhythmusstörungen.
• Ein deutlicher Blutdruckabfall unter zunehmender Belastung.
• Ein übermäßiger Blutdruckanstieg.
• Schwindel, drohende Bewusstlosigkeit oder andere ausgeprägte Beschwerden.

Nach dem Ende der körperlichen Belastung folgt eine Erholungsphase. Auch während dieser Zeit werden EKG und Blutdruck weiter überwacht.

Dies ist wichtig, da bestimmte Herzrhythmusstörungen oder EKG-Veränderungen erst unmittelbar nach der Belastung auftreten können. Außerdem liefert die Geschwindigkeit, mit der sich die Herzfrequenz nach Belastungsende wieder normalisiert, zusätzliche Informationen über die Regulation des Herz-Kreislauf-Systems.

Die eigentliche Belastungsphase dauert häufig etwa 6 bis 12 Minuten. Einschließlich Vorbereitung und anschließender Überwachung sollte für die gesamte Untersuchung entsprechend mehr Zeit eingeplant werden.

3. Welche Grenzen und Risiken hat das Belastungs-EKG?

Das Belastungs-EKG ist ein etabliertes und vergleichsweise einfach durchzuführendes Untersuchungsverfahren. Es kommt ohne Röntgenstrahlung und ohne Kontrastmittel aus.

Allerdings besitzt die Ergometrie insbesondere bei der Diagnose der koronaren Herzkrankheit erhebliche Einschränkungen.

Begrenzte Sensitivität für die koronare Herzkrankheit

Bei einer koronaren Herzkrankheit können arteriosklerotische Ablagerungen zu Engstellen der Herzkranzgefäße führen. Unter körperlicher Belastung steigt der Sauerstoffbedarf des Herzmuskels an. Kann die Durchblutung aufgrund einer relevanten Engstelle nicht ausreichend gesteigert werden, kann eine sogenannte Myokardischämie entstehen.

Eine solche Durchblutungsstörung kann sich im Belastungs-EKG durch charakteristische Veränderungen der ST-Strecke bemerkbar machen.

Allerdings treten diese Veränderungen nicht bei jedem Patienten mit einer relevanten koronaren Herzkrankheit auf.

Die Sensitivität des klassischen Belastungs-EKGs für den Nachweis einer koronaren Herzkrankheit ist vergleichsweise niedrig. Je nach untersuchter Patientengruppe, Definition der Erkrankung und verwendeten diagnostischen Kriterien werden in Studien unterschiedliche Werte berichtet. In neueren Untersuchungen liegt die Sensitivität teilweise nur im Bereich von etwa 50–60 %.

Das bedeutet, dass ein erheblicher Anteil der Patienten mit einer tatsächlich bestehenden koronaren Herzkrankheit im Belastungs-EKG keine eindeutig krankhaften Veränderungen zeigt.

Ein unauffälliges Belastungs-EKG kann eine koronare Herzkrankheit daher nicht zuverlässig ausschließen.

Umgekehrt können auffällige ST-Strecken-Veränderungen auch bei Patienten auftreten, bei denen keine relevanten Verengungen der großen Herzkranzgefäße vorliegen. Ein positives Belastungs-EKG beweist deshalb ebenfalls nicht automatisch das Vorliegen einer koronaren Herzkrankheit.

Die diagnostische Aussagekraft hängt außerdem davon ab, ob der Patient ausreichend belastet werden kann und ob das Ruhe-EKG eine zuverlässige Beurteilung der ST-Strecke erlaubt.

Weitere diagnostische Einschränkungen

Bei bestimmten Veränderungen des Ruhe-EKGs ist die Beurteilung belastungsabhängiger ST-Strecken-Veränderungen zudem erheblich eingeschränkt oder gar nicht sinnvoll möglich.

Dies betrifft beispielsweise Patienten mit einem Linksschenkelblock oder bei Herzschrittmacherabhängigkeit.

Auch bei Patienten, die aufgrund orthopädischer, neurologischer oder anderer körperlicher Einschränkungen keine ausreichende Belastung erreichen, ist die diagnostische Aussagekraft begrenzt.

Zudem liefert das Belastungs-EKG keine direkte Darstellung der Herzkranzgefäße. Es kann deshalb weder die genaue Lokalisation einer möglichen Koronarstenose noch deren anatomisches Ausmaß zuverlässig bestimmen.

Für die gezielte Diagnostik einer koronaren Herzkrankheit stehen heute leistungsfähigere Verfahren zur Verfügung. Dazu gehören insbesondere:

• Koronar-CT-Angiographie (Herz-CT): Sie ermöglicht eine nicht-invasive anatomische Darstellung der Herzkranzgefäße und kann bei geeigneten Patienten eine koronare Herzkrankheit mit hoher diagnostischer Sicherheit ausschließen.
• Stress-Echokardiographie: Hierbei wird untersucht, ob unter Belastung regionale Störungen der Herzmuskelbewegung auftreten, die auf eine Durchblutungsstörung hinweisen.
• Stress-MRT: Mithilfe einer medikamentösen Belastung und einer MRT-Untersuchung können Durchblutungsstörungen des Herzmuskels dargestellt werden.
• Myokardszintigraphie oder PET: Diese nuklearmedizinischen Verfahren ermöglichen eine Beurteilung der Durchblutung des Herzmuskels.

Welche Untersuchung sinnvoll ist, hängt von der klinischen Fragestellung und den individuellen Voraussetzungen des Patienten ab.

Risiken und mögliche Komplikationen

Das Belastungs-EKG ist bei sorgfältiger Auswahl der Patienten und fachgerechter Überwachung insgesamt ein sicheres Untersuchungsverfahren.

Dennoch können durch die körperliche Belastung Beschwerden oder Herzrhythmusstörungen ausgelöst werden. Insbesondere bei Patienten mit bereits bestehenden Herzerkrankungen sind in seltenen Fällen auch schwerwiegende Komplikationen möglich.

Hierzu gehören beispielsweise anhaltende Herzrhythmusstörungen, ausgeprägte Blutdruckabfälle oder sehr selten ein akutes Koronarereignis.

Vor jeder Untersuchung muss deshalb geprüft werden, ob Argumente gegen die Durchführung der Untersuchung bestehen.