心電向量圖基礎知識1

2021-02-15 臨床心電圖醫學

  首先感謝陳有昌老師提供學習資料

前    言 

    本講義主要參考天津市胸科醫院姜樹本編著的「心電向量圖診斷與圖解」、 周炎林編譯「臨床心電向量圖學」、劉子文主編「臨床心電學辭典」及美高儀心電工作站有關向量部分內容編寫,極少數圖片來自心電圖QQ群交流及網友提供。編寫本教案的目的是為了普及心電向量圖(VCG)知識,作者試圖通過大量圖片講解有關VCG基礎知識及操作、診斷中要注意的具體要點與細節,讓初學者更容易看懂有關VCG的書籍與掌握操作、診斷的基本知識,並應用於臨床。同時達到加深對ECG產生原理的理解與用向量觀點分析ECG形態的異常和變異。正如在愛愛醫上一位從八十年代中後期起就開始搞VCG研究、自稱樹林的老心電圖工作者講的那樣「開展VCG,也許臨床實際應用不大。但是不通過這個業務的開展,很難讓我們形成用向量的觀點來分析形態學ECG。用向量觀點分析ECG形態的異常和變異,那是如同一個幹心臟電生理的人看心律失常一樣,比金子還貴啊。何秉賢教授經常抱怨我國的某些專家級學者因不懂VCG而頻出學術笑話,不是沒有道理的。最近熱炒的所謂avR導聯功能新發現,說白了就是向量概念的匱乏,avR導聯倒相就在I、 II導聯之間,距兩者相差30度,又是遠場,多少有點向量概念的人,不會對avR持大冷或大熱態度的」。樹林老師的話,很值得大家深思。

目前鑽研VCG的人不是很多,2010年8月初在青島市由陳啟清教授等主辦的全國第一期VCG學習班只有五六十人參加,可見大家對VCG這門知識還是很不重視。VCG的書也很少,很難買到,即使有,使用的圖或是人工畫的,或者是一些老圖片,清晰的新近的實例圖較少。  

VCG還有很多未知數有待大家去研究,這也許是大家科研、晉升的一條更好的渠道或階梯,也是大家做好一個ECG醫師必須去研究的基本知識。
    有ECG基礎知識的人學習VCG並不是很困難,一邊學習一邊應用就完全可以逐漸掌握有關VCG知識。希望有志學習VCG的心電工作者學以致用,逐漸掌握VCG知識,進而解決一些前人沒有很好解決的臨床問題,特別是寬QRS心動過速的鑑別診斷問題。相對於電生理檢查來說,VCG操作十分簡便、無創、經濟,絕多數寬QRS心動過速可以用它來鑑別清楚。工作站出診不方便可以使用手提電腦的工作站出診。

本講義分心電向量圖操作步驟、基礎知識與臨床應用課兩大部分。下面逐一進行講授。 

第一講   心電向量圖基礎知識 

VCG亦稱平面VCG,主要用於闡明ECG產生原理、疑難ECG的解釋和有利於一些疾病的診斷。它是診斷心血管疾病的一個重要檢測手段之一。自臨床應用以來,充分證明這種輔助診斷手段的價值。

     
    VCG表示的是某一瞬間心臟除極與復極的心電向量的變化。用它來解釋心臟的電激動更接近心臟電活動的實際情況,同時可以完滿解釋ECG波形變化的機理。ECG僅能表示心臟電流大小與正負變化,所以稱數量ECG;而VCG不僅能反映心電大小,還能解釋瞬間向量的方位變化。  

     
    隨著電腦的發展,利用高新技術,VCG檢查得到了長足的發展,可以從時間域、空間域和瞬時空間域(淚點或時標),整體、直觀、細緻地表達出三位一體的心臟生物電空間解剖部位、傳導系統順逆時相和心肌結構與相應的生物電擴布特點,更有利於臨床應用。      

 
    但是,由於心臟超聲等其它臨床檢測手段的逐步完善,很多ECG已經不用VCG檢查就可確診,所以心電學界對向量檢查不夠重視。近年來VCG的應用主要限於不典型的下壁、間壁及後壁心肌梗死、不典型的束支、分支傳導阻滯、假性電軸偏移、預激症候群的診斷及研究等。   


    目前認為VCG對寬QRS性心動過速的診斷與鑑別診斷有很大的幫助,對室上嵴型R` 、右胸導聯J波與IRBBB的鑑別診斷也有較大的價值。作者為了普及VCG的知識,特編寫本課件與大家共同學習。


第一講   心電向量圖的概念

一  向量的概念

心肌在做機械性心縮之前,先有除極與復極的電激動。心肌的除極與復極過程,就是細胞膜上一系列電偶的移動過程,由此產生了心肌電動力。這種電動力是一個既有大小又有方向的物理量。物理學上稱「矢量」或「向量」。

心臟是一個中空的實體性器官,在心肌除極與復極的每一瞬間所產生的綜合心電向量都佔有一定的空間位置,反映出立體的向量,稱為空間心電向量。如果將心動周期中各瞬間空間心電向量的最大向量頂點按時間先後連接起來形成的運行軌跡,就構成了一個空間心電向量環。這個所謂的空間心電向量環實際上是一個位於空間的立體圖形,所以稱為向量體更恰當。 


    這個空間向量體,用平面圖紙描繪是困難的,因此,我們通過記錄這個心電向量體運行順序在額面、橫面和側面的三個平面投影去觀察它,這三個平面的投影就是我們現在所說的平面VCG或簡稱為VCG。 


    VCG表示的是某一瞬間心臟除極與復極的心電向量的變化。用它來解釋心臟的電激動更接近心臟電活動的實際情況,也可以比較完滿解釋ECG波形變化的機理。因為VCG不僅能反映心臟的生物電流大小與正負方向的變化,還能解釋瞬間向量的方位、電壓的變化。可以從時間域、空間域和瞬時空間域(淚點或時標),整體、直觀、細緻地表達出三位一體的心臟生物電空間解剖部位、傳導系統順逆時相和心肌結構與相應的生物電擴布特點,有利於臨床應用。 

二   向量的疊加與綜合 
    
向量的一般表示法是用箭頭表示,箭頭前為正,後為負,向量的大小取決於箭頭的長短。若有2個以上的向量同時存在,可以把它們疊加起來,綜合成一個向量,這個向量就代表原來幾個向量共同作用的總效果,即綜合向量。


    當兩個向量方向相同時會產生疊加作用,方向相反會產生抵消作用。如:

A  在水平方向上的綜合

   同向相加:細胞1 +細胞2 =綜合向量 

   異向相減:細胞1 +細胞2 -細胞3 =綜合向量 

   附:這裡的細胞1、細胞2、細胞3的箭頭長度相等。

B  成角度的向量綜合:使用平行四邊形法則綜合。

當向量方向不同時,求綜合向量就適合使用平行四邊形法則,如下圖中上圖,將兩個互成一定角度的a向量與b向量作為兩個相鄰的邊構成平行四邊形,這樣其對角線C就是a、b向量的綜合向量。

有三個或三個以上互成角度的向量,要求其綜合向量就可以先按照平行四邊形法則先求兩個相鄰向量的綜合向量1,再用平行四邊形法則求其綜合向量1與第3個向量的綜合向量,如此反覆進行。如求下圖中求3個成角向量a、b、c向量的綜合向量2—e向量。

圖1-1 成角向量的綜合

 

三   向量投影的概念
    
所謂投影就是用垂直於某一平面的平行光線投射在物體上,這樣就會使該物體在這一平面上形成一個陰影。

向量的投影也是這樣的。當向量與某一投影面或導聯軸平行時,平行光線經過該向量後在這個平面上形成的影子長度與向量一樣長。而同一向量由於它和投影面或導聯軸(這裡是橫坐標)所成的角度不同,其投影的影子長短也不同(見下圖1-2)。

向量與投影面或導聯軸的夾角在0°~90°之間時,夾角度數越大,投影的影子就越短。當向量與投影面或導聯軸的夾角為90度其影子為一個圓點,向量的長度為零。

下面用示意圖來解釋向量與投影的關係與特徵:

 

1、平面投影示意圖

圖1-2  向量與投影關係示意圖

 
    
這圖左邊的瞬間向量與投影面(導聯軸)平行,其影子的長度與向量的長度一樣。

右邊的a、b、c均是一樣長度的向量。a向量是垂直於投影面或導聯軸的瞬間向量不管有多少個淚點,投影的影子在投影面(導聯軸)僅形成一個點。這是不同面QRS環的淚點數不相同的原因。B向量與c向量分別與投影面(導聯軸)構成一個呈50°及20°的角度,角度小的c向量的影子比角度大的b向量的影子長。即角度越大,投影在投影面(導聯軸)形成的影子就越短。此外,將長度一樣的b向量與c向量,同分為6等份,各個等份分界點的在投影面上形成了對應的投影點(相當淚點),角度大的b向量的分界點影子較密(藍點),角度小的c向量的分界點影子較疏(紅點)。

2、空間向量環在三個平面上的投影


    
按照正常VCG的連接方法放置電極,左右腋中線點間連線為X軸,前後正中線點間連線為Z軸,右項部點與左下肢電極構成Y軸。X軸與Y軸構成額面,X軸與Z軸構成橫面 ,Y軸與Z軸構成右側面。


    心臟除極並不是在一個平面上進行的,而是從室間隔中1/3處左側面先開始除極(室上傳來的激動首先經間隔支激動該處心肌),並按一定順序向右、向上下左右方向除極,主要是向心底或心尖各個方向除極。待經左右束支分支來的激動到達左右室心內膜面蒲氏纖維網時,這些激動就使右左心室先後從心內膜向四周除極,也就是說這時的除極向量是指向四周的。激動的每個瞬間都有很多很多指向四面八方的瞬間向量,在不同的平面上的瞬間向量均按平行四邊形法則綜合成某一瞬間的綜合心電向量,不同瞬間綜合向量的方向與量(電動力大小)都不同。這樣一來,整個心臟除極形成的瞬間向量綜合起來,形成空間立體向量環。由於除極向量是指向四周,所以這個環可以看成一個實體樣的東西,是一個不規則的空間立體向量體。

圖1-3   空間向量環在三個平面上的投影示意圖  


目前多數書都用類似這樣的圖表示空間向量環與各個面向量環的關係,中

間深黑色的環表示心臟除極形成的立體向量環。其它三面的環分別是該環在額面、橫面與右側面的投影圖。

額面向量環就是用平行光線從前往後照射這個環,並按照瞬間綜合向量走向得出的影子;同理,橫面向量環就是用平行光線從上往下照射這個環,並按照瞬間綜合向量走向得出的影子;右側面向量環就是用平行光線從右側方向左照射這個環,並按照瞬間綜合向量走向得出的影子。     

注意中間深黑色的心電向量環並不是扭麻花樣的環,而是一個中心空的不規則的近似心型的實體樣東西,原創者之所以畫成扭轉樣環,可能與淚點運行不是固定在一個平面上進行,時而與平面平行方向、時而與平面成不同角度方向,在左右上下方向運行,甚至垂直方向運行,但只限於觀察其在一個面上的投影有關。由於空間向量環是一個不規則的實體樣的,所以同是胸部不同肋間層面的向量環的大小形狀都是不一樣,某些向量環可能由於束支阻滯、心肌病及心肌梗死等原因使瞬間綜合向量走向出現扭曲、反折,或形成局部扭結、重疊與8字型運行的環體(見圖1-4)。

圖1-4   扭結、重疊與8字形向量環實時圖

    空間向量環的運行速度在初始10ms左右與終末15ms左右運行較慢,其它部分運行速度較快,所以其環體淚點一般表現出初始與終末部分較密,其它部分較稀疏。但正如前面所說同一向量由於它和投影面或導聯軸所成的角度不同,其投影影子長短也不同,這樣就會出現除初始與終末向量以外部分淚點在某一個投影面運行是正常的,而在其它某個面則不正常,變得明顯密集、扭曲、重疊等(見圖1-5)。

圖1-5  向量與投影關係實例圖

本圖橫面與右側面終末向量之前較稀疏部分淚點(紅色線段旁約20秒的淚點)由後向前運行,與額面構成近80度的角,導致額面相對應部分淚點比真正終末向量部分淚點還密集,這樣該部分淚點加上正常終末向量的淚點時間就可能超過30ms(本圖剛好30ms),容易造成終末傳導延緩或阻滯的假象。(這幅圖劃分P-QRS-T時不夠準確,部分傳導延緩的淚點還在T環上---紅色箭頭處)

四   向量圖與常規心電圖的關係

VCG與ECG的基本原理是相同的,都是記錄心臟除極與復極過程中心電激動在體表不同部位的電位差。兩者都是反應心電向量的一種形式,VCG就是心電空間向量在平面的投影,或稱為第一次投影,而ECG則分別是額面與橫面心電向量環在其心電導聯軸上的第二次投影。肢導聯ECG是空間向量環投影在額面經二次成像得出的,胸導聯ECG是空間向量環投影在橫面經二次成像得出的。

所謂投影就是應用用平行光線對準向量環投影在導聯軸上,投影在導聯軸正側得正向R波,投影在導聯軸負側得負向S波或Q波,其中初始向量投影在導聯軸負側得出的是Q波,終末向量部分投影在導聯軸負側得出的是S波。同樣一個向量環用平行光線照射,該環投影在不同導聯軸的影子也是不一致的。

下圖顯示的是橫面向量環二次成像時V1-V6導聯R波電壓與投影的關係。

圖1-6  橫面QRS環的最大向量在不同導聯軸上投影示意圖

本圖顯示橫面向量環分別投影在V1-V6導聯正側所形成的影子,紅色密集並行投影線部分是V6導聯的Q波向量。從這份圖看,V6導聯的Q波向量部分正好投影在V5導聯軸0電位線正側,所以V1-V5導聯無Q向量;藍色線段是各導聯的R波向量 ,粗的紅色線段分別是V6導聯的Q向量與V2、V5導聯的S向量,其長度不一致的。

從該VCG導出的V6導聯R波向量電壓最高,V1導聯R波向量電壓最低,這也許就是一般ECG教科書本上描述從V1-V6導聯R波電壓逐漸增高的依據所在。但實際ECG由於其導聯繫統不同,V1-V6導聯R波電壓最高的是V4或V5導聯,V6導聯的R波總是比V5導聯低的。有學者認為ECG的V6導聯R波電壓大過V5導聯R波電壓是左室大的指標。

大家在上ECG課時已經知道P波是心房除極波,而心房除極波在VCG上就叫做P環。ECG上的P波就是VCG的P環在各個導聯上投影所形成,而且也是不同導聯P波形態與電壓都是不同的。這裡就不在介紹了。

具體VCG各環與ECG的關係如下圖所示:

圖1-7   心電圖各波與向量圖的關係

    這是橫面VCG。本圖在第I象限左上角,即近X軸與Z軸交點的藍色小環及與O點連接的藍色部分是P環,外周有很多淚點組成的大環是QRS環, 中間黃色呈長形的是T環。 

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