心電圖

心電圖是一種經體壁以時間為單位記錄心臟的電生理活動，並透過接觸皮膚的電極捕捉且記錄下來的診療技術。這是一種無創性的記錄方式。Electrocardiography的詞源來自於三個希臘單詞：“electro”，因為和電生理活動有關，“cardio”，希臘語“心臟”，還有“graph”，一個希臘語的詞根，意思為：“描記”。心電圖的工作原理：在每次心跳心肌細胞去極化的時候會在皮膚表面引起很小的電學改變，這個小變化被心電圖記錄裝置捕捉並放大即可描繪心電圖。在心肌細胞處於靜息狀態時，心肌細胞膜兩側存在由正負離子濃度差形成的電勢差，去極化即是心肌細胞電勢差迅速向0變化，並引起心肌細胞收縮的過程。在健康心臟的一個心動週期中，由竇房結細胞產生的去極化波有序的依次在心臟中傳播，先傳播到整個心房，經過“內在傳導通路”傳播至。如果在心臟的任意兩面放置2個電極，那麼在這個過程中就可以記錄到兩個電極間微小的電壓變化，並可以在心電圖紙或者監視器上顯示出來。心電圖可以反應整個心臟跳動的節律，以及心肌薄弱的部分。通常在肢體上可以放置2個以上的電極，他們兩兩組成一對進行測量。每個電極對的輸出訊號稱為一組導聯。導聯簡單的說就是從不同的角度去看心臟電流的變化。心電圖的種類可以以導聯來區分，如3導聯心電圖，5導聯心電圖與12導聯心電圖，等等。12導聯心電圖是臨床最常見的一種，可以同時記錄體表12組導聯的電位變化，並在心電圖紙上描繪出12組導聯訊號，常用於一次性的心電圖診斷。3導聯及5導聯心電圖多用於需要透過監視器連續檢測心電活動的情況，如手術過程中或在救護車轉運病人時的監護中。根據儀器的不同，這種連續監測的結果有時可能不會被完整地記錄下來。心電圖是測量和診斷異常心臟節律的最好方法，用以診斷心電傳導組織受損時心臟的節律異常，以及由於電解質平衡失調引起的心臟節律的改變。在心肌梗塞。歷史.在1872年，Alexander Muirhead報告其從連線到一個發燒病人手腕上的導線上獲得了他心臟搏動的電訊號並記錄了下來。當時他正在St Bartholomew's醫院攻讀他的科學博士學位。記錄並顯示訊號的儀器是一臺由英國生理學家John Burdon Sanderson製作的的裡普曼微電流計。第一個系統性的從電生理學角度研究心臟活動的是在倫敦Paddington聖瑪麗醫院工作的英國科學家Augustus Waller。他的儀器是一臺固定在投影儀上的裡普曼微電流計，心臟產生的電訊號經投影儀投射到一個固定於玩具火車上的照相機底片上，從而被實時記錄下來。但是直到1911年，他仍然沒有看到這項技術應用於臨床的前景。1903年，荷蘭醫生、生理學家威廉·埃因託芬發明了絃線式檢流計，從而帶來了心電圖歷史上的第一次突破。他使用的心電圖記錄裝置比Waller使用的微電流計以及法國工程師Clément Ader在1897年發明的檢流計都更加的靈敏。與今天可以粘在皮膚上的電極不同，埃因託芬的裝置必須在記錄心電圖時把受檢者雙臂和一隻腿泡在盛有鹽水的桶裡，以增強導電性。埃因託芬把心電圖中的一系列波分別命名為P波，Q波，R波，S波和T波，並且描述了一些心血管疾病的心電圖特點。為了表彰他發現心電圖的機制，埃因託芬於1924年獲得諾貝爾生理學或醫學獎。雖然我們今天仍然在使用那個時代的理論來分析心電圖，但是近年來心電描記術領域已經出現了微小的進展。比如，心電記錄儀器已經從實驗室中的笨重的裝置演變成了今天非常便攜的裝置，並且電腦心電圖分析也參與其中。2018年9月12日，蘋果公司釋出Apple Watch Series 4其具備電極式心率感測器，可為使用者製作其心電圖，以利醫療人員參考。心電圖紙.ECG的輸出是一張座標圖。在詳細分析心電圖細節的時候，也可以採用更快的走紙速度。在25mm/s的走紙速度下，每個小格表示40ms的時間，2條粗線之間5小格的寬度表示200ms的時間，5大格的寬度表示1秒的時間。記錄心電圖前需要先記錄並列印一個標準訊號，一個1mV的標準訊號必須使記錄筆的筆尖在垂直方向上移動1cm，即2個大格的高度。心電圖佈局.標準的心電圖是一個十二導程(leads)的系統，亦即12 leads ECG，是利用十二個位於正面與水平面上的導程，紀錄心臟十二個不同方向的電氣生理活動，能從十二種不同的角度觀察去極化波,再依心電圖的變化判斷心肌受損的位置。在記錄紙上，這12個訊號通常被排列為4列3行。第一列記錄肢體導聯。節律帶還被應用於持續性的心電監測時的螢幕輸出。導聯.在人體不同部位放置電極，並透過導聯線與心電圖機電流計的正負極相連，這種記錄心電圖的電路連線方法稱為心電圖導聯。電極位置和連線方法的不同，可組成不同的導聯。在長期臨床心電圖實踐中，已經形成了由 Einthoven 創設而目前廣泛採納的國際通用導聯體系，稱為標準12導聯體系。在心電圖描記術裡，導聯。在標準12導聯ECG中，通常有10個這樣的電極。作為另一種選擇。(見後述.) 12個這樣的電極組合稱為12導聯心電圖。更容易混亂的是，“肢體導聯”這個術語表示的是導聯ⅠⅡⅢ的訊號影象，而不是連線在肢體上的電極。電極放置位置.標準12導聯心電圖需要放置10個電極，每個電極通常由導電凝膠，自黏合板以及夾在自黏合板的電纜組成。有時候導電凝膠也起到黏合作用。它們按如下方式標記並放置在受檢者身體上：附加電極.標準的12導聯ECG可以透過不同的方式擴充套件以提高在診斷心肌梗死時的敏感性。擴充套件的導聯可以觀察到標準12導聯ECG不易觀察的到的心臟的部位。擴充套件的導聯包括V3R~V6R導聯，臨床上診斷後壁心肌梗死常選用V7~V9導聯。肢體導聯.在5導聯和12導聯ECG系統中，導聯I, II和III叫做肢體導聯。這些導聯的電極都放置於四肢上：每個手臂一個，左腿一個。電極放置的三個點形成了一個三角形，叫做"艾因託文三角"。formula_1formula_2formula_3簡化的ECG裝置通常為中學教學工作等設計，僅有這三個導聯。單極導聯和雙極導聯.導聯分為2種，單極導聯和雙極導聯。雙極導聯有一個正極和一個負極，在12導聯ECG中，肢體導聯。"威爾森中央電端"VW是透過一個電阻網路將RA，LA，LL電極連線而產生的，代表了身體的平均電壓，並且，這個電壓接近於極大值:formula_4加壓肢體導聯.aVR, aVL和aVF導聯是"加壓肢體導聯"。他們和ⅠⅡⅢ導聯共用同樣的電極，但是透過不同的角度來觀察心臟，因為這些導聯的負極被威爾森中央電端修正過。這樣可以使他們的負極被清零，並且使他們的正極成為“探查電極”。產生這樣一個結果的原因是，在艾因託文心電圖法則中規定：I + (−II) + III = 0。這個等式也可以寫作：I + III = II。這樣寫的原因是，艾因託文在艾因託文三角中把Ⅱ導聯的兩個電極接反了，可能是因為他更想看到一個高聳漂亮的QRS波群。威爾森中央電端的發現為擴充套件肢體導聯以及胸導聯的發展鋪平了道路。formula_5formula_6formula_7加壓肢體導聯aVR, aVL和aVF透過這種方法被加強，因為當負極是威爾森中央電端時，單極導聯的訊號會非常的微弱。單極加壓肢體導聯aVR, aVL和aVF與I, II和III導聯一起組成了，用於計算額面心電軸的角度。aVR, aVL和aVF導聯也可以用I, II和III導聯表示：formula_8胸導聯.胸導聯。胸導聯從水平面觀察心臟的電活動。水平面上的心電軸被稱為Z軸。波形和間期.在一個正常心動週期中，一個典型的ECG波形是由一個P波，一個QRS波群，一個T波，以及在50%～75%的ECG中可能見到的U波。心電圖的基線被稱為"等電勢線"。一般情況下，等電勢線在心電圖中是指T波後和P波前的那一段波形。最早的時候發心電圖上一共有4個明顯的偏轉，但是後來的放大器引入了數學修正以後，一共有5個偏轉被發現。艾因託文用P、Q、R、S、T五個字母來命名這五種波，以取代早期發現的A、B、C、D四種波。心電向量和視角.心電圖的解讀主要依據的原理是不同的導聯可以從不同的方向“觀察”心臟。這有2個好處。一是，如果在某導聯觀察到異常的心電圖影象，這個方向的分量可以被顯示在該導聯的QRS波群的活動中。而另一個分量與觀察導聯方向呈90°夾角。那麼這個分量就不會顯示。在一個導聯的QRS波群中任何方向的偏轉都代表了除極波在該導聯的觀察方向上有一個分量存在。心電軸.心電軸表示了心臟除極波的總體方向在額面上的投影。在心電傳導系統正常的時候，心電軸方向和心臟中心肌細胞數量多的部位有關。正常狀況下，左心室的心肌細胞數量最多，右心室也有一些貢獻，所以心電軸的方向大致從右肩指向左腿。這個方向一般指向心電的左下四分之一部分。與Ⅰ導聯成-30°到+90°的心電軸也被認為是正常的。如果左心室活動增加或者心肌組織增多，心電軸會向左偏轉超過-30°，稱之為“電軸左偏”，相對應的，某些情況下右心室高負荷或者肥大，電軸向右偏轉超過+90°，稱為“電軸右偏”。即使心肌組織數量不出現變化，心臟傳導系統的紊亂也可以干擾心電軸的偏轉。若右束支傳導阻滯已被診斷，那麼出現電軸的右偏或者左偏可能說明出現了。臨床導聯組.ECG中一共有12組導聯，每一組導聯都可以從不同角度記錄心臟的電活動，並且可以判斷急性心肌缺血或損傷的位置。2組對應於相鄰解剖區域的導聯被被稱為"相鄰導聯組"。其意義在於可以判斷心電圖上的異常是代表真的疾病或者僅僅是偽象。此外，任何相鄰的2個心前區導聯均被認為是相鄰導聯組。例如，儘管V4導聯是一個前壁導聯而V5導聯是一個側壁導聯，他們仍然是相鄰導聯組。aVR導聯並不用來觀察左心室。準確的說，它從右肩方向透過右心房表面觀察心內膜。濾波器的選擇.現代的心電圖儀器為訊號處理提供了多種濾波器以供選擇。最常見的兩種設定是監護模式以及診斷模式。在監護模式下，低頻濾波器。在診斷模式中，高通濾波器設定在0.05Hz，這可以使ST段被精確的記錄下來。低通濾波器被設定在40Hz, 100Hz或者150Hz。通常情況下，監護模式下的ECG被過濾的更多，因為相對於診斷模式，其頻帶很窄。心肌梗塞的判斷.當有心肌梗塞時，最明顯的症狀就是大Q波。正常情況下，導程I,II,V5和V6會有小Q波出現。而導程AVR因為它的位置，本來就會有一個大Q波，所以導程AVR不適合用來判斷心肌梗塞。當併合心肌缺血時，會有T波倒立的情況，且呈對稱型倒立。當併合心肌受傷時，會有ST節段上升的情況。心肌梗塞的位置.當前壁心肌梗塞時，導程V1,V2,V3及V4會有大Q波。當側壁心肌梗塞時，導程I及AVL會有大Q波。當後壁心肌梗塞時，導程V1及V2會有"大R波"、ST節段"下降"，導程V6可能會有大Q波。當下壁(橫膈膜壁)心肌梗塞時，導程II,III及AVF會有大Q波。當併合L.B.B.B.(左束枝傳導阻滯)發生時.當有L.B.B.B.時，因為左心室的去極化較右心室慢，故無法在心電圖上看見源自右心室的大Q波，亦即有大Q波出現時也不可靠，必須經由的檢查才能確認心肌梗塞。心電圖的多相性.心電圖的多相性是指在心電圖中，一個波形和其相鄰的波形出現差異的現象。多相性可以透過計算多個電極所取得的心電圖波形的形態上的差異而得出結論。近年來研究指出，心電圖的多相性可能是危險的心律失常的前兆表現。未來應用.在未來，可植入式的裝置可能會應用與多相性心電圖的記錄和診斷。這些裝置還有可能透過興奮某些神經的方式來防止心律失常的發生。此外，這些裝置還可能釋放藥物，如β受體阻斷劑，甚至可以直接對心臟進行除顫。心電圖儀器.心電圖儀器近年來在體積和大小上有所袖珍化。手提式的心電圖儀器售價約800美元一臺。