【郭继鸿教授心电系列之一】百年辉煌，万众泽被---记心电图的发展史

【郭继鸿教授心电系列之一】

百年辉煌，万众泽被---记心电图的发展史

郭继鸿

北大人民医院

医学史上有两项检查与诊断技术临床应用已逾百年而久盛不衰。一项是X线检查，该检查的发现与发明者伦琴（R）于1900年荣膺首届诺贝尔物理学奖；另一项则是心电图检查，其发明者艾因特霍芬（Einthoven）于1924年荣获诺贝尔生理学或医学奖。

一、16年磨一剑：心电图技术问世

心电图先驱：沃勒（Waller）

1887年，英国皇家学会玛丽医院举行了一场具有划时代意义的科学演示：该院生理学教授Waller在犬和人的心脏上应用毛细管静电计记录心电图。在观摩这次科学演示的全世界著名生理学家中，包括荷兰莱顿大学的Einthoven。演示中，Waller当场成功记录了人类第一例心电图，该图中只有心室的V1、V2波，心房P波未能记录（图1）。Waller伟大而卓有成效的研究成果为心电图技术的最终问世奠定了基础。

A. Waller与他的实验狗Jimmy

实验狗Jimmy正在测试

图1 Waller及人类首例心电图

A：Waller；B：毛细管静电计核心组成；C：首例心电图（仅有心室V1、V2波）

心电图之父：Ein thoven

Waller的创举震撼并像磁石一般吸引着荷兰的年轻生理学家Einthoven。此后13年，Ein thoven完全致力于毛细管静电计记录心电图的研究。他改进了多项关键性技术，使记录到的图形更加清晰，他记录的心电图中显示了心房P波、心室除极的B、C波及复极的D波。

但有个始终让他逾越不过的难关：记录心电图的毛细管中汞与硫酸界面上下的微小移动除受心脏生物电变化的影响外，还受周围环境各种干扰的影响。虽然他记录的心电图形已从原来2个波变成4个波，但仍不能解决心电信号淹没在各种干扰波中这一问题，使该技术只能被束之高阁而不能用于临床。

经过13年的不懈努力，Einthoven未能看到曙光。1900年，他决定放弃毛细管静电计记录心电图技术，开始寻找新出路。最终，他受阿德（Ader）于1897年发明的弦线式电流计的启发，决心将之改造后用于记录人体心脏微弱生物电。为增加电流计的灵敏度，不仅要增加磁场强度，还要减轻弦线重量。为此，他拉制的纤细镀银石英弦线（直径仅2.1μm，用放大镜才能看到）悬浮在两侧的磁铁间，当体表心电有微弱变化时，弦线便出现摆动，将摆动放大500倍后则记录到心电图（图2）。

图2 Einthoven及弦线式心电图机

A：Einthoven；B：弦线式心电图机模式图；C：首例弦线式心电图机记录的心电图

• 1901年，Einthoven成功地用弦线式心电图机记录了第一份心电图，并将各波命名为P、Q、R、S、T、U波，这些命名沿用至今。
  

• 1903年，Einthoven发表了《一种新电流计》的论文，并获广泛承认，其标志着心电图临床应用的时代已开始。但在那时，受检者的双臂要浸泡在两个装满盐水的液罐中，为减少干扰，记录仪还要距受检者1.5公里之遥。

Einthoven 的实验室

弦线电流计

二、几代人的接力赛：导联系统最终完善

Einthoven于1903年完成的弦线式心电图的记录只是迈出了第一步，与其同样重要的是心电图记录导联系统的推出与完善。

心电图机问世时，当时的记录导联系统竟有一百多种，有的将探查电极放在心前区，而无干电极放在前额，有的无干电极放在口腔，还有人将其放入食管。没有统一的心电图导联系统，记录的心电图让人眼花缭乱，不知所从。

• 1913年：标准双极肢体导联问世

• 1906年，Ein thoven提出双极肢体导联的概念，他将位于患者右臂、左臂和左腿的记录电极两两连接后，可记录出振幅高、图形稳定的双极肢导心电图（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ导联），而将3个记录电极顺序连接后则形成心脏电位的等边三角形。直到1913年，双极标准肢导心电图才正式问世，并独自应用了20年。

双极肢体导联

• 1933年：威尔逊（Wil son）的单极导联心电图
  

• 1920年，英国的刘易斯（Lewis）对双极肢导系统提出了质疑：一是其距心脏较远而使心电图振幅较低（衰减严重）；二是不能反映心脏水平面的心电向量变化。Lewis随即开始研究单极导联心电图技术，他将心电图单极探查电极放在胸前区V1~V6部位和3个肢体导联部位，而无干电极为中心电端。这就是由Lewis提出、1933年由Wilson最终完成的单极导联心电图，这种心电图根据Kirchhoff电流定律确定了零电位和中心电端的位置。至此，心电图导联系统已成为12导联系统。

单极导联

1942年：标准12导联心电图最终完善

在Wilson的12导联系统中，3个单极肢体导联VL、VR、VF的心电图波形幅度低，不便于测量和观察变化。1942年，戈德伯格（Goldberger）做了进一步研究，当他记录某一肢体的单极导联心电图时，将该肢体与中心电端的连接切断，用另外两个肢体导联的连接形成无干电极。奇迹发生了，心电图的振幅一下子增加了一倍，形成了沿用至今的单极加压肢体导联：aVL、aVR、aVF导联。

至此，记录心电图的标准12导联系统全部推出：3个双极肢体导联（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，Einthoven，1913）、6个单极胸前导联（V1~V6，Wil son，1933）、3个单极加压肢体导联（aVL、aVR、aVF，Goldberger，1942）（图3）。

单极加压肢体导联

图3 标准12导联心电图示意图

A：6个肢体导联；B：6个胸前导联

三、一步一莲花，不觉入梵境

1903年，心电图开始用于临床。1906年，Ein thoven先后记录了心房颤动、心房扑动、室性早搏等心电图。1908年，心电图开始用于诊断心房肥大、心室肥大，从此心电图应用范围不断扩大，新的心电图波与心电现象相继被发现。其经久不衰的历程酷似一步一莲花，逐渐入梵境。

1930年，预激综合征被发现，随后列夫（Lev）病、长及短QT综合征、Brugada综合征、病态窦房结综合征、早期复极综合征、J波综合征、Epsilon波等新的临床心电疾病相继被提出。

如今，心电图检查已成为临床四大常规检查项目之一，应用范围已超出心血管病的诊治，其对脑血管病（例如尼加拉瀑布样T波）、呼吸系统疾病（例如肺栓塞）的诊断都有特异性强、敏感性高的表现。

与世界医学同步，中国心电图技术的应用也在持续发展中。1928年，中国医学科学院北京协和医院购进了两台Cambridge公司生产的心电图机，开启了我国心电图应用的先河。截至1949年，协和医院已积累了几万份双极肢体导联心电图资料。1950年黄宛教授回国，及时将原来的旧式心电图机改造为单极导联心电图机，再次与世界同步。

近年来，中国心电图领域的迅速发展让人目不暇接。此外，中国正常人心电图数据库的研究业已完成，预计不久的将来，中国心电图专著中有关心电图的正常值、异常值将更换为中国人自己的数据，标志着中国心电图领域已跨入一个新纪元。