心电图监护

2021

心电图监护

心电图可提供的基本临床信息

历史回顾

• Willem Einthoven

• 心电图之父

• 1903年，Einthoven成功地用弦线式心电图机记录了第一份真正意义上的心电图，并将各波命名为P、Q、R、S、T、U波

• 获得了1924年的诺贝尔医学/生理学奖

B: 将一个涂银的水晶纤维丝悬挂在磁体的两极。在光源的照射下得到纤维的影子，再经由显微镜传导，并记录在移动的照相底片上。

PART-01

心电图的产生

心脏的基本电生理学和解剖学

正常心电活动始于窦房结，兴奋心房的同时经结间束传导至房室结，然后循希氏束→左、右束支→浦肯野纤维顺序传导，最后兴奋心室

心脏周期内跨膜电位的差异 → 体表特定部位间的电位差 → 心电图上相应的波段

心电图波段

P波：心房去极化

P波的宽度反映了去极化波在左右心房同时扩散的时间

QRS波：心室快速去极化

当束支传导阻滞或两侧心室去极化不同步时，QRS复合体增宽

T波：心室复极化

受到电化学电位、温度、肾上腺素能状态、心肌血供、心肌肥大、瘢痕形成等许多局部因素的影响

U波：来源未知

关于其起源的三种常见理论:（1）浦肯野纤维的延迟复极化，(2) 心肌中“M细胞”（具有延长动作电位的特殊心肌中细胞）的延长复极化，(3) 由心室壁机械力引起的后电位

心电图处理技术

• 信号采集

• 放大

• 滤波器（高频+低频）

• 低频噪声（基线漂移、呼吸）

• 高频噪声（肌肉伪影、电源线或辐射电磁干扰）

• 模数转换（模拟信号→数字信号）

• 波形识别

• 特征提取：测量间隔和振幅

• 诊断性分类

心电图的信号采集及功率谱

心电图信号的振幅（电压）：信号源不同而不同

心电图信号的频率

功率谱来自于傅里叶转换，波谱再现了QRS波加工处理和增幅过程中需要去除的主要干扰源

通过数学方法，将一个周期性的波分解成它的谐波（不同振幅和频率的正弦波）

心电图信号的典型功率谱

• P波和T波为低频

• QRS波集中在中频范围

• QRS波很多成分（特别是R波）可高达100Hz

低频噪声（如呼吸所致）可引起心电图基线上下波动

0.5Hz低频滤波曾被广泛应用于心电图监护，其可以减少低频干扰引起的基线漂移，但可以导致心脏复极的图形显著失真（即伪差性ST段偏移）

1975年，AHA推荐诊断性心电图采用0.05Hz低频滤波

心电图监护仪的频率反应：

监测模式：0.5-40 Hz

• 信号更稳定

• 低频范围内（0.5Hz）的非线性频率反应→ST压低伪像

• 40Hz的高频截点，R波和S波的振幅显著减少，给心室肥大的诊断造成困难

诊断模式：0.05-70 Hz （建议）

• 更严重的基线干扰（信号平均技术可消除大部分）

(A): 接受冠状动脉搭桥术的患者II导联（上）和V5导联（下）监测与诊断模式比较。监测模式：基线较为平整（II导联尤为明显），PR段和ST段都有明显的放大

(B): 数字心电图模拟器 → ST段压低程度及斜率变化

信号平均技术

• QRS波形振幅和持续时间受逐跳变异性和呼吸变异性的影响

• 信号平均是减少心跳和呼吸变异性的关键

• 把微弱电信号进行叠加、平均以突出重复出现的、有规律的心电信号同时降低随机性的噪声的一种特殊技术

• 干扰通过信号平均心跳数量的平方根比例减少：即对100个心跳信号平均，干扰降低10倍。

• 较平均数而言，使用中位数进行信号平均更为准确(中位数受异常值的影响较小)

尽管存在严重的基线和电干扰，中位数平均技术能更精确地重现原始信号

平均数信号平均后J点异常升高

心电图ST段自动分析

大多数监护仪可查看心电图变化趋势线 → 快速检测到ST段位置偏差 → 检测心肌缺血

对ST段的分析通常在J点后60-80ms进行,操作者可对其进行调节

PART-02

12导联心电图

心电图电极放置在体表的位置和方式是决定心电图信号形态的关键因素

电极放置技巧：

• 监测电极应优先放置于躯干的骨性突起处（如锁骨头、髂嵴），以减少呼吸过程中电极偏移所致的基线摆动

• 降低电极阻抗，以避免信号的丢失和改变

• 通过去除部分角质层（例如用干纱布轻轻擦拭皮肤），皮肤阻抗可降低10-100倍

• 电极可以用防水层覆盖，以避免手术消毒液影响电极接触

• 20世纪初，Einthoven最先提出心电图双极肢体导联

• 40年代，Wilson提出单极肢体导联

• 随后，Goldeberge将其改进为单极加压肢体导联，克服了记录波形较小的缺点，以上形成了额面六轴导联系统

• 该系统与Wilson提出的胸前V1至V6导联共同组成了心电图标准12导联系统

（上）：3个标准肢体导联 I、II和III的电极连接

R、L、F分别表示右臂、左臂和左脚上电极的位置。

（下）：胸导联的电极位置

（左）六个胸导联的探测电极(V)的位置

V1：右胸骨边界第四肋间；

V2：左胸骨边界第4肋间；

V3：V2和V4中点；

V4：锁骨中线第5肋间；

V5：平行于V4的腋前线；

V6：平行于V4的腋中线

（右）形成记录胸导联的Wilson中央终端的连接方式。

三个增幅肢体导线aVR、aVL和aVF的电极位置及连接方式。

R、L、F分别表示右臂、左臂和左脚上电极的位置。

虚线表示产生产生相应电位的连接。

AHA不再鼓励区分单极导联和双极导联

• II导联=I导联+III导联

• 任一肢体导联都可由其余两个肢体导联产生

• 常规12导联心电图实际包括8个独立信息：2个被测量的肢体导联（从中推算出其余4个肢体导联）和6个独立的心前导联

Cabrera肢体导联

• AHA指南：选择性推荐使用Cabrera肢体导联排列顺序

• Cabrera导联是按照从心脏左上基底部至右下方向过度的解剖关系，将6个肢体导联排列为aVL、I、－aVR，II、aVF、III，每两个导联之间间隔30°，其中－aVR导联指向30°，即aVR导联的相反方向;

与Cabrera导联（A和B）相比，标准导联（C）的心电图波形进展没有逻辑

Cabrera导联的优势

• 导联排列方式与心脏解剖密切结合：从左上基底部至右下方向，连续显示心脏的电激动波形，便于心肌缺血或心律失常的起源定位

• 各导联波形存在十分规律的图形演变规律

• 充分展示波形的合理过度，彰显－aVR导联的作用：－aVR导联面向左室前壁心肌，是I、II导联的过度导联，三者结合可以较好地反应左室广泛前壁缺血的情况

• 有助于理解心电波形的正常变异：如aVL和III导联对应于心脏边缘区域，易受呼吸等因素影响而出现异常Q波或ST-T改变等正常变异

PART-03

心电图干扰

内源性和外源性心电图干扰

信号平均技术减少肌电干扰

临床因素干扰

临床上同患者物理连接的设备，尤其是塑料管道，可对心电图造成干扰

原因：

① 塑料的机械变形产生的压电作用

② 两种不同物质尤其是运动的物质间产生的静电

体外循环设备

输液泵

血液加温仪

CPB泵ECG干扰：

• 表现：基线明显不规则，类似于心室颤动，频率为1~4Hz，峰值幅度可达5mV

• 冬季 ＞ 夏季 (56%vs13%)：相对湿度较低，室温较低 → 静电的累积

• 体外循环设备接地后可避免

（上）CPB插管患者心电图出现类似房扑的基线干扰

（中）完全建立体外循环前的有创动脉压波形稳定

（下）通过使用接地电极来纠正“伪房扑波”。

PART-04

心肌缺血的心电图表现

ST段压低/抬高（最重要）：

诊断心肌缺血 特异度：84-100%；敏感度：12%-66%

其他心肌缺血的征象：

• T波倒置

• QRS和T波电轴改变

• R或U波改变

• 新发心律失常/室性异位节律

心肌缺血致ST段改变的病理生理机制

ST段移动两大生理机制：

A: 损伤的舒张期电流

第一个QRS-T综合波中，ST段在舒张期（TQ间期）背离相对负性、部分去极化的缺血区域 → TQ压低。传统的交流电心电图代偿基线的漂移，导致显著的ST段抬高

B:损伤的收缩期电流

缺血带收缩期相对为正性，因为细胞复极化较早，且其动作电位的振幅和上升支速率可能有所下降。损伤电流的向量会朝向电正性区域 → ST段抬高

• 心内膜下心肌缺血 → ST段向量朝向受损心室和心室腔的内层 → ST段压低

• 心外膜/透壁性损伤 （缺血累及心室外层时） → ST向量朝外 → ST段抬高

心肌缺血的经典标准

• J点后60-80ms内ST压低达0.1mV

• 水平压低

• 斜向下压低（更多血管发生病变，预后更差）

• 斜率不超过1mV/s的斜向上压低（敏感和特异性差）

• ST段压低程度与R波的高度直接相关

非特异性ST段压低

• 药物（特别是洋地黄类：QT间期缩短，ST段斜向下压低）

• 左室肥厚（R波基线升高，J点下移，ST段斜率变大）

透壁心肌缺血的最早期改变

• 缺血即刻（超急性期）出现T波高尖（非常短暂）

• 同时还可能出现R波振幅的显著增高

心肌缺血的解剖定位

• I, aVL导联 或 V1-V4导联 → 左前降支

• II,III,aVF导联 → 右冠状动脉/左回旋支

PART-05

心电图导联

术中导联系统

1. 临床医生放置ECG电极的准确程度是影响术中使用的最重要因素

2. CPB的异常情况（如：体温、电解质浓度、儿茶酚胺水平）均可能影响ECG的特异性和敏感性

3. 心脏手术心肌缺血因素很多

• 冠状动脉病变

• 瓣膜钙化

• 赘生物

• 空气产生的冠状动脉栓子

各心电图导联检测心肌缺血的敏感度

London等人根据在25个非心脏手术患者中检测到的51例缺血发作得到的每个导联在检测缺血方面的敏感性

• V5敏感性最高（75%）

• V4次之（61%）

• 侧壁导联（I,aVL）不敏感

各导联组合检测心肌缺血的敏感度

Landesberg等人采用更特异的缺血标准（发作时间>10min）对血管手术患者进行了72h的监测

在所有38个缺血时间最长的病例中以及12个最终发展成心肌梗死的缺血病例中，在缺血发作时，每个导联首次记录到的长期缺血发生率的柱状图

就缺血而言，V3最敏感（87%），V4次之（79%），V5仅为66%

就缺血致心梗亚组中，V4最敏感（83%）

下壁导联（II, III, aVF）

• 窦性P波在II导联一定是正向的，且因P波电轴和其最接近，II导联P波振幅一定最高

• 下壁导联可以很好地区分P波形态，有利于诊断心律失常和传导阻滞

PART-06

起搏、呼吸及电解质

对心电图的影响

起搏器对ECG的影响

增强的起搏尖刺波 → 识别小的高频信号 

（标准的5-500mV伴0.05-2ms的脉搏时程）

呼吸对ECG的影响

• R波，特别是II导联(RII)，在正压机械通气过程中表现出随呼吸振幅发生变化

• RII波振幅变化可作为机械通气患者容积反应性的动态指标

电解质对ECG的影响

电解质（钾离子、钙离子）异常通常会导致ECG复极化（ST-T-U波）的改变，也会导致QRS复合体的延长

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• ECG的产生经历一系列的步骤

• ECG电极放置的位置及方式决定了ECG的波形形态

• 读取ECG前，必须对ECG信号进行放大和过滤

• 对于评价心肌缺血来说，ST段是QRS波群中最重要的成分

• 临床医生放置ECG电极的精确程度可能是唯一最重要的影响ECG临床使用的因素

• 下壁导联（II、III、aVF）可以很好地观察P波形态，有利于心律失常和传导阻滞的诊断

• 电解质异常通常会导致ECG复极化（ST-T-U波）的改变