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作者:丁建元、鄭智銘(2001-04-03),推薦:徐業良(2001-04-04)

心電圖原理簡介

1. 心臟收縮機制

心臟可謂是人體中最重要的器官之一,位於人體胸腔的左側,從出生到死亡心臟從不間斷地工作著,使加壓的血液能夠充分地藉由血管佈滿全身,心臟的工作量與重要性是不容置疑的,平均每人有生之年心臟跳動20億次,心臟收縮噴射血液量每日約為3000加侖(約為10000公升),在血管內輸送血液6萬英里(將近10公里)【1】這麼重要的身體器官如果不能維持正常的工作機能,便會對生命造成威脅。

如圖1所示,心臟可以區分為左心房、左心室與右心房、右心室,心臟的收縮便是由右心房上竇房結(SA node)產生每分鐘大約60次的微小電脈衝訊所控制。一般靜止情況下的心臟細胞是屬於荷電(帶負電),或稱作「極化(polarized)」,一旦受到電刺激便「去極化(deporlarized)」,帶正電並產生收縮反應,如圖2所示為心肌細胞極化與去極化收縮與放鬆的情形示意圖【2】。雖然心臟能夠獨立由竇房結運作,但還是可以藉者交感神經(刺激收縮)與副交感神經(鎮定)藉著傳遞大腦與身體各部分的種種信號輔助心臟調整心搏的速率,加快或降低血液循環速度以因應外界各種情況的發生【1】。

1. 心臟圖解與心電圖記錄

2. 心肌極化與去極化示意圖

所謂心搏的一個週期,便是由竇房結發出電脈衝以漸進波的方式傳遞至左、右心房,造成左右心房的收縮(圖1心電圖記錄中綠色P部分),電脈衝傳達房室結(AV node)後約停滯約1/10秒(圖1黃色部分),這1/10秒是為了讓血液充分流至心室,接著電脈衝便藉由傳遞纖維將電脈衝傳遞(圖1紅色Q部分)至左右心室造成左右心室收縮(圖1藍色R部分),在一連串的電活動之後心臟暫時靜止,心室等待再極化以恢復帶負電狀態(圖1黑色T部分)完成一次心搏。心室去極化與再極化現象分別為圖中的QRS、與T部分,而心房卻僅有去極化的P,沒有再極化的波形,這是因為心房再極化現象波形小且多半掩沒在QRS的複合波中因此不易察覺。

2. 心電圖量測

心臟本身的電位變化會經過心臟周圍的導電組織與體液反映到身體表面,所謂的「心電圖(Electrocardiogram, ECG)」便是運用微電極技術紀錄心臟微小電脈衝的變化所產生的心肌細胞內外電位差,由儀器放大電活動訊號描繪下的圖形,藉以瞭解心臟是否正常地運作。

心電圖訊號屬於低頻範圍(0.05~100HZ),且振幅微小僅1~10mV,因此在心電圖訊號的擷取上便需要訊號放大器與濾波裝置【3】。圖4為市面上常見的一般心電圖機,其靈敏度便是0.25mV,記錄的頻率範圍為0.5HZ~80HZ,臨床上用以測量ECG訊號的電極通常為銀∕氯化銀電極,如圖5所示,其電位特性、雜訊以及回復特性等十分適合做為生理訊號使用的電極【4】。

4. 心電圖機

5. ECG貼片示意圖

進行ECG測量時可以將兩電極置於體表的不同部位,臨床上可分為12導程,分別為6項胸前導程(圖6)以及6項肢導程。圖7所示為第一肢導程示意圖,依據體表不同電極位置可以依不同軸向對心臟進行觀察,圖8乃是心電圖中胸前導程所觀測的6個截平面空間分佈位置示意圖,藉由12項不同導程可以完整監測心臟異常情形的發生。

6. 胸前導程示意圖

7. 第一肢導程示意圖

8. 導程剖面示意圖

參考資料

1.      黃蓮奇譯,心臟循環系統,光復書局,民國85年。

2.      楊杞柳譯,心電圖判讀之快速學習法,財團法人徐氏基金會,民國80年。

3.      Webster, J.G., Medical Instrumentation: Application and Design, John Wiley & Sons, Inc., 1998.

4.      吉田徹,醫事電子計測技術,復漢出版社,民國7012月。