心电向量图基础知识

xuxinj2005 2017-06-28

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HAOYISHENG导语

VCG亦称平面VCG，主要用于阐明ECG产生原理、疑难ECG的解释和有利于一些疾病的诊断。它是诊断心血管疾病的一个重要检测手段之一。自临床应用以来，充分证明这种辅助诊断手段的价值。

一向量的概念

心肌在做机械性心缩之前，先有除极与复极的电激动。心肌的除极与复极过程，就是细胞膜上一系列电偶的移动过程，由此产生了心肌电动力。这种电动力是一个既有大小又有方向的物理量。物理学上称“矢量”或“向量”。

心脏是一个中空的实体性器官，在心肌除极与复极的每一瞬间所产生的综合心电向量都占有一定的空间位置，反映出立体的向量，称为空间心电向量。如果将心动周期中各瞬间空间心电向量的最大向量顶点按时间先后连接起来形成的运行轨迹，就构成了一个空间心电向量环。这个所谓的空间心电向量环实际上是一个位於空间的立体图形，所以称为向量体更恰当。

这个空间向量体，用平面图纸描绘是困难的，因此，我们通过记录这个心电向量体运行顺序在额面、横面和侧面的三个平面投影去观察它，这三个平面的投影就是我们现在所说的平面VCG或简称为VCG。

VCG表示的是某一瞬间心脏除极与复极的心电向量的变化。用它来解释心脏的电激动更接近心脏电活动的实际情况，也可以比较完满解释ECG波形变化的机理。因为VCG不仅能反映心脏的生物电流大小与正负方向的变化，还能解释瞬间向量的方位、电压的变化。可以从时间域、空间域和瞬时空间域（泪点或时标），整体、直观、细致地表达出三位一体的心脏生物电空间解剖部位、传导系统顺逆时相和心肌结构与相应的生物电扩布特点，有利于临床应用。

二向量的叠加与综合
向量的一般表示法是用箭头表示，箭头前为正,后为负,向量的大小取决于箭头的长短。若有2个以上的向量同时存在，可以把它们叠加起来，综合成一个向量，这个向量就代表原来几个向量共同作用的总效果，即综合向量。

当两个向量方向相同时会产生叠加作用，方向相反会产生抵消作用。如：

A 在水平方向上的综合

同向相加：细胞1 +细胞2 =综合向量

异向相减：细胞1 +细胞2 -细胞3 =综合向量

附：这里的细胞1、细胞2、细胞3的箭头长度相等。

B 成角度的向量综合：使用平行四边形法则综合。

当向量方向不同时，求综合向量就适合使用平行四边形法则，如下图中上图，将两个互成一定角度的a向量与b向量作为两个相邻的边构成平行四边形，这样其对角线C就是a、b向量的综合向量。

有三个或三个以上互成角度的向量，要求其综合向量就可以先按照平行四边形法则先求两个相邻向量的综合向量1，再用平行四边形法则求其综合向量1与第3个向量的综合向量，如此反复进行。如求下图中求3个成角向量a、b、c向量的综合向量2—e向量。

图1-1 成角向量的综合

三向量投影的概念
所谓投影就是用垂直于某一平面的平行光线投射在物体上，这样就会使该物体在这一平面上形成一个阴影。

向量的投影也是这样的。当向量与某一投影面或导联轴平行时，平行光线经过该向量后在这个平面上形成的影子长度与向量一样长。而同一向量由於它和投影面或导联轴（这里是横坐标）所成的角度不同，其投影的影子长短也不同（见下图1-2）。

向量与投影面或导联轴的夹角在0°～90°之间时，夹角度数越大，投影的影子就越短。当向量与投影面或导联轴的夹角为90度其影子为一个圆点，向量的长度为零。

下面用示意图来解释向量与投影的关系与特征：

1、平面投影示意图

图1-2 向量与投影关系示意图

这图左边的瞬间向量与投影面（导联轴）平行，其影子的长度与向量的长度一样。

右边的a、b、c均是一样长度的向量。a向量是垂直于投影面或导联轴的瞬间向量不管有多少个泪点，投影的影子在投影面（导联轴）仅形成一个点。这是不同面QRS环的泪点数不相同的原因。B向量与c向量分别与投影面（导联轴）构成一个呈50°及20°的角度，角度小的c向量的影子比角度大的b向量的影子长。即角度越大，投影在投影面（导联轴）形成的影子就越短。此外，将长度一样的b向量与c向量，同分为6等份，各个等份分界点的在投影面上形成了对应的投影点（相当泪点），角度大的b向量的分界点影子较密（蓝点），角度小的c向量的分界点影子较疏（红点）。

2、空间向量环在三个平面上的投影

按照正常VCG的连接方法放置电极，左右腋中线点间连线为X轴，前后正中线点间连线为Z轴，右项部点与左下肢电极构成Y轴。X轴与Y轴构成额面，X轴与Z轴构成横面，Y轴与Z轴构成右侧面。

心脏除极并不是在一个平面上进行的，而是从室间隔中1/3处左侧面先开始除极（室上传来的激动首先经间隔支激动该处心肌），并按一定顺序向右、向上下左右方向除极，主要是向心底或心尖各个方向除极。待经左右束支分支来的激动到达左右室心内膜面蒲氏纤维网时，这些激动就使右左心室先后从心内膜向四周除极，也就是说这时的除极向量是指向四周的。激动的每个瞬间都有很多很多指向四面八方的瞬间向量，在不同的平面上的瞬间向量均按平行四边形法则综合成某一瞬间的综合心电向量，不同瞬间综合向量的方向与量（电动力大小）都不同。这样一来，整个心脏除极形成的瞬间向量综合起来，形成空间立体向量环。由于除极向量是指向四周，所以这个环可以看成一个实体样的东西，是一个不规则的空间立体向量体。

图1-3 空间向量环在三个平面上的投影示意图

目前多数书都用类似这样的图表示空间向量环与各个面向量环的关系，中

间深黑色的环表示心脏除极形成的立体向量环。其它三面的环分别是该环在额面、横面与右侧面的投影图。

额面向量环就是用平行光线从前往后照射这个环，并按照瞬间综合向量走向得出的影子；同理，横面向量环就是用平行光线从上往下照射这个环，并按照瞬间综合向量走向得出的影子；右侧面向量环就是用平行光线从右侧方向左照射这个环，并按照瞬间综合向量走向得出的影子。

注意中间深黑色的心电向量环并不是扭麻花样的环，而是一个中心空的不规则的近似心型的实体样东西，原创者之所以画成扭转样环，可能与泪点运行不是固定在一个平面上进行，时而与平面平行方向、时而与平面成不同角度方向，在左右上下方向运行，甚至垂直方向运行，但只限于观察其在一个面上的投影有关。由于空间向量环是一个不规则的实体样的，所以同是胸部不同肋间层面的向量环的大小形状都是不一样，某些向量环可能由于束支阻滞、心肌病及心肌梗死等原因使瞬间综合向量走向出现扭曲、反折，或形成局部扭结、重叠与8字型运行的环体（见图1-4）。

图1-4 扭结、重叠与8字形向量环实时图

空间向量环的运行速度在初始10ms左右与终末15ms左右运行较慢，其它部分运行速度较快，所以其环体泪点一般表现出初始与终末部分较密，其它部分较稀疏。但正如前面所说同一向量由于它和投影面或导联轴所成的角度不同，其投影影子长短也不同，这样就会出现除初始与终末向量以外部分泪点在某一个投影面运行是正常的，而在其它某个面则不正常，变得明显密集、扭曲、重叠等（见图1-5）。

图1-5 向量与投影关系实例图

本图横面与右侧面终末向量之前较稀疏部分泪点（红色线段旁约20秒的泪点）由后向前运行，与额面构成近80度的角，导致额面相对应部分泪点比真正终末向量部分泪点还密集，这样该部分泪点加上正常终末向量的泪点时间就可能超过30ms（本图刚好30ms），容易造成终末传导延缓或阻滞的假象。（这幅图划分P-QRS-T时不够准确，部分传导延缓的泪点还在T环上---红色箭头处）

四向量图与常规心电图的关系

VCG与ECG的基本原理是相同的，都是记录心脏除极与复极过程中心电激动在体表不同部位的电位差。两者都是反应心电向量的一种形式，VCG就是心电空间向量在平面的投影，或称为第一次投影，而ECG则分别是额面与横面心电向量环在其心电导联轴上的第二次投影。肢导联ECG是空间向量环投影在额面经二次成像得出的，胸导联ECG是空间向量环投影在横面经二次成像得出的。

所谓投影就是应用用平行光线对准向量环投影在导联轴上，投影在导联轴正侧得正向R波，投影在导联轴负侧得负向S波或Q波，其中初始向量投影在导联轴负侧得出的是Q波，终末向量部分投影在导联轴负侧得出的是S波。同样一个向量环用平行光线照射，该环投影在不同导联轴的影子也是不一致的。

下图显示的是横面向量环二次成像时V1-V6导联R波电压与投影的关系。

图1-6 横面QRS环的最大向量在不同导联轴上投影示意图

本图显示横面向量环分别投影在V1-V6导联正侧所形成的影子，红色密集并行投影线部分是V6导联的Q波向量。从这份图看，V6导联的Q波向量部分正好投影在V5导联轴0电位线正侧，所以V1-V5导联无Q向量；蓝色线段是各导联的R波向量，粗的红色线段分别是V6导联的Q向量与V2、V5导联的S向量，其长度不一致的。

从该VCG导出的V6导联R波向量电压最高，V1导联R波向量电压最低，这也许就是一般ECG教科书本上描述从V1-V6导联R波电压逐渐增高的依据所在。但实际ECG由于其导联系统不同，V1-V6导联R波电压最高的是V4或V5导联，V6导联的R波总是比V5导联低的。有学者认为ECG的V6导联R波电压大过V5导联R波电压是左室大的指标。

大家在上ECG课时已经知道P波是心房除极波，而心房除极波在VCG上就叫做P环。ECG上的P波就是VCG的P环在各个导联上投影所形成，而且也是不同导联P波形态与电压都是不同的。这里就不在介绍了。

具体VCG各环与ECG的关系如下图所示：

图1-7 心电图各波与向量图的关系

这是横面VCG。本图在第I象限左上角，即近X轴与Z轴交点的蓝色小环及与O点连接的蓝色部分是P环，外周有很多泪点组成的大环是QRS环，中间黄色呈长形的是T环。