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干货丨揭开心电图机的“小秘密”

 lsjxs 2020-04-10
“工欲善其事,必先利其器”。心电图对于临床工作的重要性不言而喻,心电图机更是我们的好伙伴。心电图机作为心内科医生必不可少的一个工具,用好了它,可以让我们得到一份清晰准确的心电图来帮助临床诊断和治疗。然而,作为一名心内科或心电图室医生,你对这个好伙伴真的了解吗?这是一个来自灵魂的拷问。我们先来看份心电图。


这是笔者在一个微信群里随机选取的一份图,大家可能注意到了左下角划线的0.67~25 Hz和AC50。实际上,绝大多数医生并不十分了解这两个数字代表什么意思。

我们先来看看心电图机是如何工作的。心脏在除极过程中会产生微弱的电流,该电流经人体组织向各部分传导。而在人体体表各部位,会表现出不同的电位变化,心电图机记录到这种人体心脏内电活动所产生的表面电位,其与时间的关系就称为心电图。下面我们就具体来说说心电图机的一些“小秘密”。

心电图机的设置

科技的发展也使心电图机从原来的弦线式、电子管和晶体管逐渐发展到了当今数字化的信号采集处理系统。目前市面上的心电图机虽然品牌不一,但最基本的结构和一些标准是相同的。我们先来看看心电图机最基本的一个参数设置,频率响应。

1. 频率响应

频率响应是一个物理名词。我们的声音、光以及电信号包括心脏电信号都有一定的固有频率范围。自从心电图机发明以来,随着科技的进步和认识的加深,心电图机所记录的频率响应上限也随之提高。目前心电图机记录心脏体表电生理信号的范围为0.05~150 Hz。心电图波形中有高频信号如QRS波,及低频信号,如P波、ST段、T波等,所以心电图机的频率响应会是从低到高这一段范围,而这一范围与临床诊断密切相关或已得到验证。未来,在科技的进步、心电图机的频率响应范围扩大的基础上,更高频的信号也许对心脏疾病的诊断能带来新的信息或证据。

不恰当的频率响应会带来什么问题?使用较低的频率响应,如25 Hz或35 Hz,会使心电图上QRS波的振幅降低,甚至与标准频率响应所做心电图上QRS波的振幅相差25%左右。所以,使用标准的频率响应设置能帮助我们获得准确的心电图。

为保证直描式心电图机所描记的心电波形对诊断的准确性,1975年AHA建议心电图机的高频至少达到100 Hz,以保证肉眼诊断的准确性。随着对心电信号频率认识的加深,1991和2001年ANSI/AAMI又建议在所有常规12导联心电图中应用至少150 Hz的高频响应。欧洲CES组织同样建议150 Hz为高频响应上限,儿童则为250 Hz。1995年中华医学会心电生理与起搏分会通过了杨虎教授起草的《心电图机标准》,其中心电图机频率响应的基本要求为0.05~150 Hz。2009年国内专家经过讨论达成共识,心电图机的高频部分成人要求150 Hz,婴儿应为250 Hz。

目前在不同地区不同的医院,使用的心电图机品牌及型号参差不齐,导致频率响应范围也不同。实际上,很多心电图机使用者不会选择频率响应范围。比如,文章开头那份心电图显示的频率响应范围只有0.67~25 Hz,远远低于150 Hz的上限要求,已跟不上现在频率响应的要求。加快心电图机的更新升级及淘汰频率响应上限较低的老式心电图机,能帮助我们提高采集的心电图波形的准确性。

2. 抗工频干扰的设置

除了设置标准的频率响应范围,排除干扰也是不得不说的一个话题。除了我们生活中无处不在的电子产品,工频干扰、肌电干扰、呼吸干扰等等都可能影响心电图的质量。除了尽量关闭手机等电子产品、使用酒精去除体脂、处于安静状态下做图外,完美的做图条件下能让我们不开启任何的抗干扰功能,即能做出一份准确的心电图。因为抗干扰功能开启的同时也会让我们错过相关的心脏电信号,所以我们应当尽量关闭抗工频干扰、抗肌电干扰等功能,避免滤过心电图的高频信号或起搏脉冲。

抗工频干扰即抗交流电干扰,是我们常用的一个设置。文章开头那份心电图左下角的AC50,意味着开启了抗工频干扰功能。为什么要设置成AC50,设置成其他可以吗?这是因为我国的交流电频率标准为50 Hz,而一些进口心电图机或我国生产用于出口的心电图机此项设置选项中可能有60 Hz,这是因为日本、美国、加拿大等地区的交流电频率标准为60 Hz。在我国使用交流电做心电图需要开启抗交流电干扰功能时,应将此选项设置为国内的标准50 Hz,才能发挥抗交流电干扰功能。

图1. 图中划红线的是心电图机的频率响应,可以看到不同的心电图机设置的频率响应范围不一,或者有些只显示频率响应的上限,如右侧图5、图6、图7中用字母D代表(有些干脆不显示)。划蓝线的是开启抗交流电干扰功能,因心电图机品牌不同,有些用AC表示,有些则用H表示。图7的心电图机其频率响应上限设置过低,抗交流电干扰选项也未改为国内的50 Hz标准。图8中划绿线的MF为抗肌电干扰功能。

上面是我打开各个微信群随机选取的一些心电图,绝大部分的频率响应设置都不达标,最低的频率响应上限甚至为25 Hz,远远低于150 Hz的标准,达到100 Hz的都很少见,频率响应达到150 Hz更是像大熊猫般的稀缺。出现这种情况,要么是受限于老式心电图机的功能,无法调高频率响应的上限,要么是操作者不知如何设置标准的频率响应范围。所以,普及这些最基础、最基本的知识是非常有必要的。

3. 抗基线漂移干扰

除去上面所说的,还有一项设置会对心电图产生影响,即抗基线漂移干扰选项的设置。电极电阻极化电位变化、心电放大器的直流偏置漂移、人体呼吸或其他肌肉缓慢运动等原因可导致心电图发生基线漂移,产生基线漂移干扰。


基线漂移的频率很低,其范围在0.05 Hz至数赫兹,主要成分在0.1 Hz左右,属于低频干扰。ST段的心电信号频率也很低,最大值约为0.6~0.7 Hz,两者的频谱非常接近,正常时ST段应与基线平齐。如果设置了相对较高的高通带过滤参数的方法来消除基线漂移干扰,往往也会引起ST段的严重失真。

郭继鸿教授曾提到过一位女性患者在设置为0.5 Hz的高通带过滤参数记录心电图,其V1、V2导联出现伪Brugada波,而将此参数设置为0.05 Hz时,则V1、V2导联恢复正常,Brugada波消失。由此可见,无基线漂移的情况下,我们可以关闭此功能;必要开启时也应尽量选择频率较低如0.05 Hz的通带过滤参数,从而避免对ST段的影响。

心电图特殊的导联及操作

了解了如何设置心电图机的一些参数,这就结束了吗?NO!除了灵活设置心电图走纸速度及电压增益来辅助我们分析心电图外,我们每天面对的患者各种各样,每位患者所得的疾病也不尽相同,如何根据患者的实际情况做出一份合格准确的心电图?这正是考验我们基本功的时候。

心电图除了常规使用的导联外,实际上还有其他众多的导联。下面介绍几个有临床实用价值的导联及一些特殊的操作,来帮助我们更好地分析心电图。

1. 位置性Q波

V1、V2导联出现Q波或QS波,就是前间壁心梗吗?我们需要排除位置性Q波等情况,如横位心、左心室肥厚、左束支传导阻滞、膈肌下移等,这些情况时也可能导致V1、V2导联出现Q波。如果怀疑上述情况,将胸导联电极向下移一个肋间,并嘱患者屏气再做心电图,可以描记出正常的rS波形,从而识别出是否为位置性Q波。

2. 心尖现象

心尖现象又称孤立性负T综合征,常见于瘦长型健康青年,属于心电图的正常变异,表现为仰卧时体表心电图V4或/和V5导联上出现孤立性T波倒置。令患者右侧卧位,这些导联的T波又可转变为直立,从而与原发性T波改变相鉴别。

3. 准确识别Brugada波

Brugada综合征全球的发病率约为5/10000,亚洲多于欧美。Brugada综合征目前的诊断为1 1/5标准,前面的1指的是1型Brugada波的心电图表现。2012年召开的Brugada综合征国际学术专题研讨会已将原来的Brugada波的2、3型合并为一型,故目前的Brugada波只有1型和2型的区别。

前面我们提到过,抗基线漂移选项中,如果设置为高通带过滤参数的方法消除基线漂移干扰时,可能引起ST段的失真,导致伪Brugada波,所以需要我们合理地设置心电图机选项。除此之外,合并右束支传导阻滞的时候也容易影响我们的判断。让患者活动、提升心率后再做图,如为Brugada波则可能会变得不明显,而右束支传导阻滞患者在心率加快后心电图则不会发生变化(除外频率依赖性束支阻滞)。当心电图表现为2型Brugada波时,除了用药物诱发1型Brugada波外,也可以试着将V1~V3导联上移一到两个肋间(即第二或第三肋间),之后再做心电图来帮助我们发现1型Brugada波。

4. Fontaine导联

30%的致心律失常性右室心肌病(ARVC)患者中可以记录到Epsilon波,该波是部分右室心肌细胞除极较晚在V1、V2导联QRS波后ST段初始出现的一种低幅的棘波和震荡波,Epsilon波的诊断敏感性为55%,特异性达100%。李国良教授在一篇文章中提到,Epsilon波更容易出现在ARVC晚期患者中。

如何提高早期或晚期患者中Epsilon波的检出率?除了使用常规体表心电图,心外科手术时心外膜电极、信号平均叠加等方法记录Epsilon波外,还可以通过胸前双极导联(即Fontaine导联)记录到。与常规心电图相比,Fontaine导联记录Epsilon波的敏感性可提高2~3倍。

图2. Fontaine导联连接方法。

我们来看Fontaine导联是如何操作的?该导联系统应用常规导联系统的肢体导联线,红色肢体导联线的电极(将夹子改为吸球)放在胸骨柄处作为阴极,黄色肢体导联线作为阳极放在剑突处,绿色肢体导联线的电极放在原胸导联的V4部位,作为阳极。上述3个电极组成3对双极胸导联,分别称FI、FII和FIII导联。导联电极放好后,将心电图机的记录设置在I、II、III导联的位置,则可分别记录出FI、FII和FIII导联的心电图。特别是,将心电图机的信号增益提高2倍,可以使记录的Epsilon波更加清晰。

5. Lewis导联

宽QRS波心动过速的鉴别诊断一直是临床的难点,Brugada四步法、Antunes三步法及新四步法(Vereckei四步法)、AVR导联四步法、室速积分法等,各种鉴别方法层出不穷,其中房室分离鉴别室速的特异性接近100%,敏感性在20%~40%。可见在众多的分析及鉴别诊断中,寻找P波是重点和难点,如能发现房室分离,即可确诊室性心动过速。这里给大家介绍一种双极胸导联系统Lewis导联,它可以使P波放大,让隐匿的P波显露,使宽QRS波心动过速的鉴别诊断不再困难,赵运涛教授也曾在心在线“必杀技”栏目中推荐过这种方法。

图3. Lewis导联连接方法。

我们来看看具体是怎么操作的?Lewis导联也是应用常规导联系统的肢体导联线,右上肢导联(红色)连接吸球放在胸骨右缘第二肋间,左上肢导联(黄色)连接吸球放在胸骨右缘第四肋间,下肢导联位置不变。

除了Lewis导联,上面我们提到的Fontaine双极胸导联记录系统虽然是为记录Epsilon波而提出的,但是也能将心房电位P波放大,使P波更明显,帮助我们发现房室分离,不仅可以用于室性心动过速的鉴别诊断,也可用于房性心律失常的诊断及鉴别诊断。

总之,技多不压身,知识的积累能让我们在面对众多临床问题及特殊情况时从容不迫地分析和处理。通过这次的介绍,相信大家对心电图机这个朝夕相伴的小伙伴更多了一分了解,相信在未来它会成为大家更加默契的好伙伴,使心电图这项简便、经济的检查发挥出更大的作用。

本文作者是湖南省人民医院杨小燕医生,感谢杨虎教授对本文的指导。


参考文献

1. 王永生, 李中健. 心电图机不同频响范围对心电波形影响. 学位论文.

2. 朱杰檀, 柒惠. 消除心电信号基线漂移简单方法及仿真. 医疗卫生装备2012年8月第33卷第8期.

3. 郭继鸿. Brugada波鉴别诊断2014. 临床心电学杂志2014年10月第23卷第5期.

4. 刘德平. 位置性Q波. 临床心电学杂志2005.

5. 刘元生. 心尖现象. 临床心电学杂志2005.

6. 郭继鸿. Epsilon波. 新概念心电图第4版155-158.

7.Guo-Liang Li, Ardan M. Saguner, Guy Hugues Fontaine, Robert Frank. Epsilon waves: Milestones in the discovery and progress. Ann Noninvasive Electrocardiol 2018; e12571.

8.王蕾, 赵运涛. 值班掌中宝——掌中宝71导联:心电图的“照妖镜”. 心在线必杀技2018-11-22.


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