重視并提高心電向量理論在心電圖教學(xué)中的地位*

楊曉偉 程何祥 陶凌 王海昌 苑媛

“心電活動(dòng)”本質(zhì)是一種生物電現(xiàn)象。在心動(dòng)周期中，每個(gè)瞬間心臟會(huì)產(chǎn)生的一個(gè)既有大小又有方向的電位差（電勢(shì)差），該電勢(shì)差在物理學(xué)中被稱(chēng)為“向量”，而將每個(gè)心動(dòng)周期中各瞬間產(chǎn)生的綜合心電向量運(yùn)行軌跡連接起來(lái)，便構(gòu)成一個(gè)假設(shè)的立體空間心電向量環(huán)。心電圖（electrocardiogram，ECG）就是將心臟電活動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的每個(gè)瞬間綜合體表電位差（或者說(shuō)是心電向量環(huán)）記錄下來(lái)并加以解釋的科學(xué)。因此了解心電向量學(xué)也就有助于理解一些心電圖的形成機(jī)理。心電圖在對(duì)心律失常（預(yù)激綜合征、束支阻滯及分支阻滯等），心肌梗死（下壁﹑后壁﹑前間壁心肌梗死等）及心肌肥厚等疾患的診斷或病變定位中具有重要作用。因此，心電圖只是記錄了一種現(xiàn)象，而解釋和推導(dǎo)種種現(xiàn)象產(chǎn)生的原理應(yīng)是心電圖教學(xué)的重要內(nèi)容和目的[1-5]。

1 心電向量理論與心電圖的關(guān)系

心電向量是因，心電圖是果。心電圖就是空間三維心電向量環(huán)先后在二維平面和一維直線(xiàn)上的投影結(jié)果。有什么樣的空間三維心電向量環(huán)就對(duì)應(yīng)產(chǎn)生并記錄出什么樣的心電圖波形，反之，由心電圖波形也能推測(cè)出大致空間心電向量環(huán)走形。三種不同時(shí)間產(chǎn)生的獨(dú)立的空間向量環(huán)便對(duì)應(yīng)產(chǎn)生了三種不同的心電圖波形，即心房去極的P向量環(huán)、心室去極的QRS向量環(huán)及心室復(fù)極的T向量環(huán)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生心電圖中的P波、QRS波群及T波。

同時(shí)，瞬間綜合心電向量是因，心電向量環(huán)又是果。按照時(shí)間先后順序產(chǎn)生的心臟瞬間綜合向量走過(guò)的軌跡的連線(xiàn)就構(gòu)成了每個(gè)空間心電向量環(huán)。

連續(xù)描述心電圖產(chǎn)生過(guò)程如下：電場(chǎng)中任何電位不同的兩點(diǎn)間便存在電位差（電勢(shì)差或電壓）。心電活動(dòng)在心肌擴(kuò)布期間，每一個(gè)瞬間除極或復(fù)極心肌細(xì)胞的分布都在發(fā)生改變，那么每一個(gè)瞬間都有無(wú)數(shù)個(gè)不同心電向量出現(xiàn)，根據(jù)電勢(shì)疊加原理，瞬間這些無(wú)數(shù)個(gè)心電向量的綜合效果可等效為一個(gè)“瞬間綜合心電向量”，它所作的空間環(huán)形運(yùn)動(dòng)的軌跡即構(gòu)成立體心電向量環(huán)。而根據(jù)容積導(dǎo)電的原理，該向量環(huán)可在二維額面、橫面進(jìn)行一次投影，并進(jìn)一步在對(duì)應(yīng)的一維肢體、胸壁導(dǎo)聯(lián)軸上進(jìn)行二次投影，繼而可以從體表上間接地測(cè)出或者說(shuō)反映出心肌的電位變化。用一定速度移行的記錄紙對(duì)這些投影加以連續(xù)描記，便得到了心電圖波形。在不同導(dǎo)聯(lián)上，投影所得電位的大小，即心電圖縱軸電壓值，取決于瞬間心電綜合向量本身的大小及其與導(dǎo)聯(lián)軸的夾角關(guān)系，即投影的方向和導(dǎo)聯(lián)軸方向一致時(shí)得正電位，在心電圖上表現(xiàn)為正向波，相反時(shí)為負(fù)電位，在心電圖上則表現(xiàn)為負(fù)向波，夾角約接近0°，波形振幅最高，夾角90°時(shí)，振幅接近等電位線(xiàn)[2]。

由此可見(jiàn)，心電向量理論是理解和解釋心電圖的核心思維。心電圖是心電向量環(huán)在各導(dǎo)聯(lián)上的二次投影，心電向量圖能合理解釋心電圖各波產(chǎn)生的原理，特別是房室肥大、心肌梗死、束支傳導(dǎo)阻滯、預(yù)激綜合征等心電圖特點(diǎn)。此外，各導(dǎo)聯(lián)的心電圖變化，皆與心電向量圖向量環(huán)的寬窄及投影大小密切相關(guān)，只有了解了心電向量圖的各種變化，才能更深刻地理解心電圖的各種變異，從而避免強(qiáng)記各種心電圖的圖形[3-7]。但是值得指出的是，心電向量理論還無(wú)法解釋心電圖中的房室關(guān)系、P-R間期、S-T段改變以及某些心律失常的診斷[6-13]。

2 心電向量理論與心電圖的臨床作用

心電圖診斷心律失常、心肌梗死等疾患中的地位不再贅述。但是，當(dāng)需要具體應(yīng)用心電圖進(jìn)行異常心律或心肌梗死定位時(shí)，則需要靈活運(yùn)用心電向量理論知識(shí)。

快速心律失常射頻消融術(shù)前，利用體表心電圖對(duì)病灶部位預(yù)估是非常有必要的。例如：房性心動(dòng)過(guò)速（房速）時(shí)：（1）通過(guò)V1導(dǎo)聯(lián)P波方向判斷左房還是右房來(lái)源，V1正向多提示左房來(lái)源，V1負(fù)向多提示右房來(lái)源。因?yàn)閂1導(dǎo)聯(lián)提供的是從橫面心電向量環(huán)觀察左右心電活動(dòng)的最佳視域，V1導(dǎo)聯(lián)在胸骨的右緣，也就是在心臟前方，對(duì)著室間隔，它代表向右向前的方向。那么，當(dāng)左房除極時(shí)，心電總除極方向是自左后向右前的，也就是綜合向量方向是指向V1的，所以P波多為直立正向的；（2）通過(guò)II、III、avF導(dǎo)聯(lián)P波方向判斷病灶的位置高低，如果這些導(dǎo)聯(lián)P波為正向多提示位置偏中高位，如果這些導(dǎo)聯(lián)P波為負(fù)向多提示位置偏低位。因?yàn)镮I、III、avF導(dǎo)聯(lián)代表心臟下壁方向，高位病灶自上向下除極時(shí)，心電向量在額面和II、III、avF導(dǎo)聯(lián)是正對(duì)電極除極，記錄為正向P波；高位病灶自下向上除極時(shí)，心電向量在額面和II、III、avF導(dǎo)聯(lián)是背對(duì)電極除極，記錄為負(fù)向P波；（3）通過(guò)P波寬窄初步判斷是游離壁還是間隔側(cè)，P波寬于或約等于竇性多提示為游離壁，P波窄于竇性多提示為間隔側(cè)。因?yàn)橛坞x壁除極時(shí)，心電向量只能從一側(cè)心房到另一側(cè)心房，故不會(huì)明顯變窄，但是如果病灶在間隔時(shí)，左右心房幾乎同時(shí)除極，雙方的心電向量朝向兩個(gè)不同的方向，綜合向量將相互抵消導(dǎo)致P波變得比竇性明顯窄小。如上在消融前對(duì)病灶定位分析中，無(wú)處不用心電向量理論。不止房速，心房撲動(dòng)、室性早搏、室性心動(dòng)過(guò)速、預(yù)激綜合征均可舉一反三運(yùn)用心電圖大致判斷病灶部位，減少患者射線(xiàn)輻射量，節(jié)約手術(shù)時(shí)間。而這種精準(zhǔn)的判斷需要扎實(shí)的心電向量理論基礎(chǔ)。

再比如用心電向量來(lái)解釋和理解心肌缺血或心肌梗死時(shí)ECG的改變以及判斷心肌梗死的部位。心肌梗死時(shí)心電圖發(fā)生三種基本變化：（1）T波倒置，代表冠脈損傷區(qū)周?chē)男募〕嗜毖透淖?。病理生理基礎(chǔ)為：心肌缺血后代謝發(fā)生障礙，各種生物酶功能障礙，運(yùn)轉(zhuǎn)Ca2+、Na+、K+等離子障礙，缺血心肌除極、復(fù)極異常。目前向量學(xué)原理解釋大致為：此時(shí)段代表心室復(fù)極過(guò)程，當(dāng)健康心肌已復(fù)極時(shí)，缺血心肌尚未完全復(fù)極，已復(fù)極的健康心肌電勢(shì)較高，尚未完全復(fù)極的缺血心肌電勢(shì)較低，兩者間產(chǎn)生電勢(shì)差（電位差），心電向量的方向由缺血區(qū)指向健康區(qū)，在對(duì)應(yīng)的缺血部位的心電導(dǎo)聯(lián)上便記錄出倒置的T波，但真實(shí)的T波向量學(xué)說(shuō)仍需完善；（2）ST段弓背向上抬高，代表心外膜下心肌缺血或透壁性心肌梗死。QRS環(huán)的終點(diǎn)（J點(diǎn)）到T環(huán)的起點(diǎn)，即為ST段，此時(shí)段代表心室除極完畢到快速?gòu)?fù)極開(kāi)始時(shí)間。病理生理基礎(chǔ)為：缺血導(dǎo)致生物酶活性異常，K+外流等影響，損傷的心肌細(xì)胞膜極化能力減弱，靜息電位和動(dòng)作電位發(fā)生異常。目前向量學(xué)原理解釋為：心內(nèi)膜和心外膜之間復(fù)極電位差有關(guān)。ST段改變是目前診斷急性心肌梗死相關(guān)罪犯血管最快捷的指標(biāo)，例如右冠病變時(shí)，ST向量指向右（Ⅲ導(dǎo)聯(lián)），Ⅲ導(dǎo)聯(lián)ST段抬高程度大于Ⅱ?qū)?lián)，對(duì)應(yīng)的Ⅰ導(dǎo)和avL導(dǎo)聯(lián)ST段下移；左回旋支閉塞時(shí)，ST向量指向左（Ⅱ?qū)?lián)），Ⅱ?qū)?lián)ST段抬高程度大于Ⅲ導(dǎo)聯(lián)，對(duì)應(yīng)的Ⅰ導(dǎo)和avL導(dǎo)聯(lián)ST段下移；左前降支閉塞時(shí)，V1~3導(dǎo)聯(lián)，ST段弓背向上抬高，以此類(lèi)推，舉一反三；（3）病理性Q波代表心肌壞死。目前向量學(xué)原理解釋為：QRS波群實(shí)際為殘存向量圖形。壞死的心肌喪失了除極和復(fù)極的能力，不再產(chǎn)生心電向量，而其他健康心肌的除極仍在進(jìn)行，所以其最終綜合心電向量背離心肌壞死區(qū)。因此在對(duì)應(yīng)導(dǎo)聯(lián)上出現(xiàn)異常Q波（Q波寬度>0.04 s、深度>同導(dǎo)聯(lián)R波的1/4）或QS波，不論Q波還是QS波，都為負(fù)向量波，代表除極方向走向背離電極或該導(dǎo)聯(lián)的方向，或者說(shuō)指向存活心肌的方向，以此可判斷陳舊心梗部位[14-20]。

預(yù)激綜合征更是可以通過(guò)對(duì)心電向量和心電圖分析對(duì)旁道定位。預(yù)激波QRS融合波，例如：A型預(yù)激綜合征，其異常旁道是Kent束，起于左房后部，止于左心室后基底部靠近室間隔的心外膜附近，初始預(yù)激部位為心室左后，預(yù)激向量指向左前。從橫面向量投影看，QRS波初始20~70 ms預(yù)激向量指向左前或右前。T環(huán)島方向，大小是變化不定的，ST向量指向后。因此，胸導(dǎo)V1~V6QRS主波向上，預(yù)激波也是向上的，繼發(fā)ST段下移，T波低平﹑雙向或倒置。從額面向量投影看，預(yù)激向量自后向前，與額面近于垂直，QRS環(huán)投影多指向左上或左下。QRS大部分位于左側(cè)，環(huán)體運(yùn)行方向也變化不定，可呈順時(shí)針，逆時(shí)針或“8”字形旋轉(zhuǎn)，所以預(yù)激波在心電圖的肢體導(dǎo)聯(lián)可向上或向下。T環(huán)多指向下，則下部導(dǎo)聯(lián)II﹑III﹑avF的T波多向上。B型預(yù)激綜合征，其異常旁道是起于鄰近房室環(huán)的心房側(cè)，預(yù)激部位在右心室基底部外緣即右側(cè)偏前。預(yù)激向量指向左后，最大QRS指向左后，環(huán)體多逆轉(zhuǎn)，ST向量指向右后，T環(huán)則指向左前。從額面向量投影看，預(yù)激向量及QRS環(huán)體均指向左方，偏上或偏下，環(huán)呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)或“8”字形旋轉(zhuǎn)，T環(huán)方向不定，常與QRS環(huán)方向相反，呈逆時(shí)針運(yùn)行，投影在I﹑avL導(dǎo)聯(lián)軸的正電位端，所以QRSI﹑avL主波向上；QRS環(huán)可偏上或偏下，所以QRSII﹑III﹑avF呈正向或負(fù)向波。從橫面向量投影看，預(yù)激向量及QRS環(huán)均指向左側(cè)，投影在胸壁導(dǎo)聯(lián)的QRSV1~2呈QS﹑QR﹑RS波，投影在左側(cè)心前導(dǎo)聯(lián)的QRS V4~6均呈正向R波﹑RS波。

3 心電向量理論教育現(xiàn)狀

目前心電圖教學(xué)中，不論是對(duì)本科生、研究生，還是規(guī)范化培養(yǎng)醫(yī)師、臨床醫(yī)師，均存在忽視心電向量理論知識(shí)傳授的現(xiàn)象。具體表現(xiàn)為老師講著難，學(xué)員聽(tīng)著難，學(xué)時(shí)少，內(nèi)容少。在心電圖授課中不排或只排一個(gè)學(xué)時(shí)的心電向量理論教學(xué)，絕大部位教員和學(xué)員對(duì)心電向量這部分基礎(chǔ)知識(shí)很可能都是囫圇吞棗地看過(guò)，部分教員本身對(duì)該理論就不十分熟悉，只是略微提及，或是一語(yǔ)帶過(guò)，或是干脆不提，存在教員不知道在講什么，學(xué)員不知道該聽(tīng)什么的現(xiàn)象，這說(shuō)明向量學(xué)本身存在復(fù)雜性，但作為心電圖基礎(chǔ)知識(shí)，是有必要知道其核心理論和基本技巧的。況且心電向量理論未閉有那么難理解，教員的教員沒(méi)下工夫理解，便容易導(dǎo)致心電向量理論在心電圖教學(xué)中被一代代忽視，容易出現(xiàn)知識(shí)的斷層。

缺乏心電向量理論的鋪墊，學(xué)員不容易真正理解為什么會(huì)出現(xiàn)各種心電圖正常波形，又為什么會(huì)產(chǎn)生各種異常波形，易造成學(xué)生在學(xué)習(xí)和理解心電圖內(nèi)容時(shí)，覺(jué)得內(nèi)容枯燥、復(fù)雜，容易產(chǎn)生恐懼和抵觸心理，多為死記硬背，缺乏舉一反三的能力，記憶短暫，發(fā)展較慢，難以推導(dǎo)、理解和診斷更為復(fù)雜的心電圖。

4 心電向量理論教育實(shí)踐效果

筆者在對(duì)本科生心電圖教學(xué)中，特別增加學(xué)時(shí)，加強(qiáng)了對(duì)心電向量理論的講解和在整個(gè)心電圖教學(xué)過(guò)程中貫穿式強(qiáng)化運(yùn)用心電向量理論解釋各種心電圖產(chǎn)生的道理，從而深刻體會(huì)到該部分內(nèi)容授課的必要性。具體體現(xiàn)為：（1）教學(xué)效果反饋中，學(xué)生肯定了心電向量理論知識(shí)的實(shí)用性，并對(duì)其產(chǎn)生了濃厚的自學(xué)興趣；（2）相同學(xué)習(xí)能力學(xué)生中，與未接受心電向量理論知識(shí)的學(xué)生相比，系統(tǒng)接受并初步掌握該理論的學(xué)生表現(xiàn)出對(duì)心電圖更強(qiáng)的悟性和記憶力；（3）遇到不同種類(lèi)心律時(shí)，反復(fù)講解和運(yùn)用心電向量理論知識(shí)時(shí)，學(xué)員表現(xiàn)出對(duì)心電圖更易理解，整個(gè)教學(xué)過(guò)程更為輕松。

5 心電向量理論教育實(shí)踐建議

既然心電向量是心電圖產(chǎn)生的原理和總論，是理解各種心電圖波形的核心思維，那么就需要將該理論貫穿于心電圖授課和判讀過(guò)程始終，也是優(yōu)化心電圖教學(xué)效果的重要環(huán)節(jié)。如何提升心電向量理論教育實(shí)踐，筆者建議：（1）教研室盡量分配適當(dāng)學(xué)時(shí)給該理論授課；（2）教員不但要在分析正常心電圖前下工夫詳細(xì)介紹心電向量背景知識(shí)，對(duì)該部位知識(shí)融會(huì)貫通，更要在教學(xué)中分析各種異常心電圖時(shí)同步分析心電向量環(huán)對(duì)應(yīng)的變化，也就是各種波形產(chǎn)生的道理，令學(xué)生產(chǎn)生條件反射和慣性思維；（3）教員在授課中除借助PPT等多媒體工具外，還可以制作三維向量環(huán)實(shí)物模型輔助教學(xué)；（4）向?qū)W員介紹各種自學(xué)方式，如①心電向量相關(guān)課外讀物，例如《黃宛臨床心電圖學(xué)》，陸振剛主編的《臨床心電向量圖學(xué)》，孫英賢主編的《心電向量學(xué)導(dǎo)讀及圖譜》，《四維心電向量研究》；②網(wǎng)站；③文獻(xiàn)；④論壇；⑤心臟是三維立體結(jié)構(gòu)，因此還可借助自己手繪或電腦制作從四維（加上時(shí)間概念）到三維到二維再到一維空間認(rèn)識(shí)向量知識(shí)。

多數(shù)心電圖教學(xué)工作者，十分清楚心電向量理論的重要意義。因此，教員不但要重視它，更要首先掌握扎實(shí)的心電向量理論基本功，理解這部分內(nèi)容需要一定的空間想象能力，對(duì)心臟解剖的透徹理解和物理學(xué)知識(shí)，但更為重要的是教員本身對(duì)該理論的興趣和教學(xué)態(tài)度。在心電圖教學(xué)中，前期讓學(xué)生全面了解心電向量理論內(nèi)容并隨時(shí)運(yùn)用它去解釋正常心電圖特點(diǎn)，會(huì)對(duì)后續(xù)心電圖教學(xué)起到事半功倍的效果，并顯著提高心電圖教學(xué)的效率和趣味性，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用心電向量理論理解和推導(dǎo)心電圖的臨床思維是心電圖教學(xué)工作者的職責(zé)。

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