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Guide ECG · Électrolytes et métabolisme

Severe hyperkalaemia and sine wave pattern on ECG

Severe hyperkalaemia sine wave · sine wave pattern

A sine wave pattern is a terminal ECG manifestation of severe hyperkalaemia, characterized by the disappearance of the P wave, marked widening of the QRS complex, and its fusion with a tall, peaked T wave to form a smooth sinusoidal wave. The main feature is the absence of distinct individual complex components: the ECG resembles a sine wave without clear QRS and T boundaries. This serves as a marker of an extremely high risk of cardiac arrest and ventricular arrhythmias.

6 min de lecturePour les étudiants en médecine et les médecinsMis à jour le 18.10.2026
Préparé par édition WhiteCoat ProCritères vérifiés par deux réviseurs indépendants conformément aux guides
Гиперкалиемия: синусоидаII: P не видны, широкий QRS слился с T в плавную синусоиду около 100 в минуту — состояние перед остановкой сердца.IIP нет, QRS и T слились0,61 с
Schematic representation of the sine wave pattern: disappearance of the P wave, widening of the QRS complex, and fusion with the T wave into a single wave. Schematic, 25 mm/s, 10 mm/mV.

Critères ECG

  1. The P wave is often flattened, markedly reduced, or indistinct; its absence is not an obligatory condition.
  2. The QRS complex is markedly widened and deformed, progressively fused with the T wave; there is no fixed QRS width threshold defining a sine wave.
  3. The QRS complex fuses with the T wave without a clear demarcation — there is no isoelectric ST segment.
  4. An early change is a tall, symmetrical, peaked T wave with a relatively narrow base; as it progresses, the T wave widens and may fuse with the QRS complex.
  5. The overall appearance is a smooth, undulating wave resulting from the fusion of a wide QRS complex and a T wave; the amplitude and morphology may vary across leads.
  6. Bradycardia, AV conduction disturbances, wide-complex or idioventricular rhythms are frequently observed; the rhythm source may be indeterminable from such an ECG.
  7. There is no exact potassium threshold; a sine wave pattern may occur in severe hyperkalaemia, but ECG signs do not reliably quantify potassium concentration and mandate immediate treatment.
Heart ratetypically slowed; rhythm may be irregular or agonal
QRS widthmarkedly widened and deformed; no fixed threshold width exists
Where to lookin all leads, best appreciated in lead II and precordial leads
Dangerhigh risk of cardiac arrest and ventricular arrhythmias

Aspect à l'ECG

The sine wave pattern represents the extreme, preterminal stage of hyperkalaemic ECG changes. The classic sequence includes peaked T waves, followed by flattening/disappearance of the P wave, PR prolongation, and QRS widening; however, this sequence is variable: individual signs may be absent or occur simultaneously, and precordial lead involvement is not universal. At the sine wave stage, all these elements merge: the QRS is markedly widened and deformed, transitioning smoothly into the T wave without a visible boundary, and an isolated ST segment is absent. Consequently, the tracing resembles a smooth, undulating line — hence the name. The amplitude and morphology of this wave may vary between leads: in some, the fusion is pronounced, while in others, the picture resembles a standard wide complex. The heart rate at this stage is usually slow, AV conduction abnormalities are common, and a wide-complex or idioventricular rhythm may be present — reliably determining the rhythm source from such an ECG is often impossible because atrial activity may be obscured within the deformed complex. This serves as a marker of an extremely high risk of rapid clinical deterioration, cardiac arrest, and ventricular arrhythmias (asystole, ventricular fibrillation, ventricular tachycardia); the progression time is variable, ranging from minutes to longer periods.

Mécanisme

Potassium determines the resting membrane potential and cardiomyocyte excitability via potassium channels (such as IK1). Hyperkalaemia alters potassium conductance and repolarization, frequently shortening it and producing tall, symmetrical, peaked T waves. With further increases in K+, sustained membrane depolarization and inactivation of fast Na+ channels (Nav1.5) slow conduction, leading to the disappearance of the P wave, widening of the QRS complex, and its fusion with the T wave. AV conduction is also impaired, a mechanism linked to altered excitability and properties of the AV node, rather than Nav1.5 alone. Clinically, this manifests as PR prolongation, P wave disappearance, and QRS widening. At critical potassium levels, excitability, depolarization velocity, and repolarization are altered; profound conduction slowing and heterogeneous activation result in the fusion of the QRS and T waves into a single wave on the surface ECG. With further deterioration, severe bradycardia, a wide-complex rhythm, ventricular tachycardia/fibrillation, asystole, or PEA may develop; the exact sequence is unpredictable.

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Causes

  • Renal failure (acute and chronic), particularly when dialysis sessions are missed.
  • Use of potassium-sparing diuretics, RAAS inhibitors (ACE inhibitors, ARBs), or NSAIDs in the setting of impaired renal function.
  • Massive tissue breakdown: rhabdomyolysis, tumour lysis syndrome, extensive burns, haemolysis.
  • Adrenal insufficiency (hypoaldosteronism).
  • Iatrogenic potassium load (excessive potassium administration, transfusion of stored blood).
  • Metabolic acidosis causing intracellular-to-extracellular potassium shifts.
  • Overdose of drugs blocking potassium elimination mechanisms or sodium channels in combination with hyperkalaemia.

Diagnostics différentiels

  • Ventricular tachycardia: a sine wave typically lacks a truly periodic QRS morphology and distinct identifiable complexes, presenting a more uniform, undulating waveform; the clinical context (renal failure, serum potassium levels) is decisive.
  • Severe sodium channel blocker toxicity (tricyclic antidepressants, flecainide): also widens the QRS complex, but the T wave is typically not as tall and peaked, lacking the classic progression from tall T waves to a sine wave.
  • Hypothermia (Osborn wave): an additional deflection at the QRS-ST junction, but P and QRS complexes remain distinct without complete fusion.
  • Technical artifact (gross artifact, tremor): irregular, lacks stable reproduction across all leads, and does not correlate with the clinical picture.

Valeur clinique et prise en charge

A sine wave pattern is a life-threatening sign of hyperkalaemia requiring immediate intervention even before laboratory confirmation of potassium levels. When hyperkalaemic ECG signs are present, intravenous calcium should be administered immediately for myocardial stabilization, with continuous ECG monitoring and repeated dosing if changes persist; calcium does not lower potassium concentration and must be combined with measures to redistribute and eliminate potassium. Concurrently, insulin with glucose and an inhaled β2-agonist are administered, followed by definitive K+ removal measures. Sodium bicarbonate is considered in severe metabolic acidosis, but is not used routinely; the administration of calcium and potassium-shifting agents must not be delayed. In the event of cardiac arrest, standard CPR protocols must be initiated immediately. Concurrently with immediate stabilization, definitive elimination of potassium from the body is arranged — primarily emergency haemodialysis for severe or refractory hyperkalaemia, anuria, or marked renal failure; ion-exchange resins act slowly and unpredictably and are unsuitable as emergency stabilization agents. Loop diuretics may be considered to enhance K+ excretion only in haemodynamically stable patients with preserved urine output and appropriate volume status; routine 'forced diuresis' is not recommended and must not delay emergency dialysis. Concurrently, the underlying cause is investigated and addressed (withdrawal of potassium-sparing drugs, correction of acidosis). Continuous rhythm monitoring and repeat ECGs are performed, but treatment efficacy is also confirmed by serial potassium measurements and clinical status — ECG evolution serves only as an auxiliary criterion and may lag behind laboratory improvement.

Erreurs fréquentes lors de l'interprétation

  • Misinterpreting a sine wave as primary ventricular tachycardia without considering the clinical context and history of renal disease.
  • Waiting for laboratory confirmation of potassium levels before initiating therapy — treatment must be started immediately upon recognizing this ECG pattern.
  • Underestimating the rate of progression and its unpredictability: the transition from tall T waves to a sine wave and cardiac arrest can occur within minutes or over a more prolonged period.
  • Attempting to accurately measure PR and QT intervals against completely fused complexes — standard intervals cannot be determined at this stage.
  • Depending solely on repeat ECGs as the sole criterion of treatment efficacy without monitoring serum potassium levels.
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1. Which ECG sign is characteristic specifically of the sine wave pattern in severe hyperkalaemia?

At the sine wave stage, the QRS and T waves merge into a single undulating wave, while the P wave disappears or becomes indistinguishable.

2. What is the correct management strategy when a sine wave pattern is detected on an ECG prior to receiving potassium lab results?

L'onde sinusoïdale est le signe précurseur d'un arrêt circulatoire, le traitement doit être instauré immédiatement sans attendre les résultats biologiques.

3. Qu'est-ce qui précède l'apparition de l'onde sinusoïdale dans l'évolution typique des modifications ECG liées à l'hyperkaliémie ?

Évolution typique (bien que pas toujours complète ni strictement séquentielle) de l'hyperkaliémie : grandes ondes T → aplatissement et disparition de l'onde P → élargissement du QRS → fusion en une onde sinusoïdale.

Foire aux questions

Comment différencier une onde sinusoïdale d'une tachycardie ventriculaire ?

Dans le cas d'une onde sinusoïdale, la morphologie est plus uniforme et plus lisse sur plusieurs dérivations simultanément, sans la morphologie typique de complexes QRS monomorphes ou polymorphes. Le facteur déterminant est le contexte clinique : insuffisance rénale, antécédents d'hyperkaliémie ou kaliémie élevée au laboratoire. En cas de doute, traiter comme une hyperkaliémie potentielle en parallèle des mesures de réanimation.

L'onde sinusoïdale à l'ECG est-elle dangereuse ?

Oui, c'est l'une des anomalies les plus dangereuses en cardiologie d'urgence. Elle est associée à un risque extrêmement élevé d'arrêt circulatoire imminent et de troubles du rythme ventriculaire ; le traitement est instauré immédiatement, sans attendre d'aggravation supplémentaire.

À partir de quel taux de potassium apparaît l'onde sinusoïdale ?

Il n'y a pas de seuil universel précis. L'ECG présente une corrélation médiocre avec la concentration de K+ ; le tableau est influencé par la vitesse de variation du potassium, l'équilibre acido-basique, les médicaments et les caractéristiques individuelles. C'est pourquoi on se fie à l'aspect ECG lui-même et à la clinique, plutôt qu'à la valeur attendue sur le prélèvement.

Faut-il attendre le résultat de la kaliémie avant d'amorcer le traitement ?

Non. Face à un aspect ECG d'onde sinusoïdale ou de grandes ondes T pointues avec élargissement du QRS, le traitement de l'hyperkaliémie (calcium, insuline avec glucose, dialyse si nécessaire) est débuté immédiatement, sans attendre les résultats du laboratoire.

Peut-on évaluer l'efficacité du traitement sur l'onde sinusoïdale ?

Des ECG répétés et un monitorage continu aident à évaluer l'évolution de la fonction cardiaque : un rétrécissement du QRS et la réapparition d'une onde P identifiable plaident en faveur d'une amélioration. Toutefois, l'efficacité du traitement est confirmée par des mesures sériées de la kaliémie et l'état clinique, car la normalisation de l'ECG peut être retardée et n'exclut pas une hyperkaliémie persistante.

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Sources

  • Surawicz B., Knilans T. Chou's Electrocardiography in Clinical Practice, 6th ed.
  • Goldberger A.L. Clinical Electrocardiography: A Simplified Approach
  • Orlov V.N. Guide d'électrocardiographie
  • Recommandations AHA/ACCF/HRS pour la standardisation de l'ECG, 2009

Matériel pédagogique destiné aux étudiants en médecine et aux médecins. Ne remplace pas les recommandations cliniques ni l'examen médical ; l'ECG s'interprète toujours conjointement avec la clinique.