容積導體對離體蟾蜍心電的影響＊

史為清 王俊杰 杜 晶 劉文彥

（濟寧醫學院基礎學院，山東 濟寧272067）

目前，體表心電圖（ECG）的形成原理是以容積導體學說為基礎的電向量投影學說來解釋［1－2］。體表電位容易受到軀干的不均性、胸腔組織電導率不均勻性、胸腔模型的不規則性等各種因素的影響［3］。心臟周圍的組織和體液都能導電，因此可將人體看成一個具有長、寬、厚3度空間的容積導體。心臟好比電源。由電學角度分析，心電的衰減與心電源距離成反比，而心電衰減是否受周圍容積導體大小影響的報道鮮見［3－4］。本實驗旨在闡明心電衰減與心臟周圍容積導體大小之間的關系。

1 材料與方法

1.1 藥品與儀器

林格氏液。儀器：BL－420F，由成都泰盟科技有限公司提供。

1.2 實驗動物

中華大蟾蜍，雌雄各18只，共36只。體質量100～150g，濟寧醫學院實驗動物中心提供。

1.3 離體蟾蜍ECG的記錄

利用80mm培養皿作為基本容器，林格氏液為溶液，離體蟾蜍心臟置干燥培養皿中央，將心電引導線的兩個鱷魚夾夾在培養皿邊緣的不同位置，使兩鱷魚夾與心臟成一線，即與人體ECG記錄中標準肢體導聯Ⅱ導聯的記錄方法相同，以描記兩電極間的電位差。同時用BL－420F生物機能實驗系統記錄ECG，信號經BL－420F系統處理后，輸入計算機存儲并分析。在電極與蟾蜍心臟之間滴加林格氏液，形成導電線路。首先滴加1.0ml林格氏液作為基礎容積導體；再由小到大地逐漸改變電極與蟾蜍心臟之間林格氏液的量，以逐漸增大心臟周圍與兩電極之間的林格氏液容積，觀察ECG R波幅度的變化。

1.4 統計學方法

實驗數據采用SPSS19.0進行統計分析。數據以±s表示，顯著性檢驗采用ANOVA分析，P＜0.01為差異有統計學意義。

2 結果

記錄出離體蟾蜍心臟ECG后，逐漸改變培養皿中容積導體大小，即滴加不同量的林格氏液后，ECG R波幅度發生明顯變化。當林格氏液滴加量為1ml，且使林格氏液在兩電極與心臟間連接成一直線時，R波幅度為（0.99±0.12）mV，以此為對照；當林格氏液滴加量為5ml，此時林格氏液鋪滿整個培養皿底面時，R波幅度為（0.53±0.06）mV，減小46.5%；隨著滴加的林格氏液量逐漸增大，R波幅度逐漸減小，當林格氏液量增加到30ml，即接近盛滿整個培養皿時，R波幅度減小到（0.05±0.01）mV，較對照減少了94.9%。ECG R波幅度統計數據見表1。圖1.1為不同容積（1ml、5ml、30ml）時的ECG。圖1.2為容積導體容積大小對ECG R波幅度的影響。

表1 容積導體大小對ECG R波幅度的影響（±s）

表1 容積導體大小對ECG R波幅度的影響（±s）

注：＊與1ml（對照）比較，P＜0.01

容積（ml） R波幅度（mV）1（對照） 0.99±0.12 5 0.53±0.06＊10 0.30±0.05＊20 0.10±0.02＊30 0.05±0.01＊

圖1 不同容積導體大小的ECG

圖2 容積導體容積大小對ECG R波幅度的影響

3 討論

所有心肌細胞動作電位變化的總和可以通過心臟周圍組織傳導到體表。通過心電描記器從體表引出多種形式的電位變化的圖形就是ECG。ECG是心臟興奮的發生、傳播及恢復過程的客觀指標。ECG在心臟基本功能及其病理研究方面，具有重要的參考價值。

單個心肌細胞動作電位的產生與ECG各波之間有對應關系。單個心室肌細胞動作電位的0期去極化是由細胞外Na＋內流而形成。整個心臟的所有心室肌細胞同步去極化時有大量的Na＋內流，由此產生的瞬間電位變化即為體表ECG的R波［1］。

本實驗中，ECG的R波幅度隨心臟周圍容積導體的增大明顯減小。容積導體為1ml時，R波幅度為（0.99±0.12）mV，而容積導體增加到5ml，R波幅度減小46.5%；當容積導體增大到30ml時，R波幅度進一步減小到（0.05±0.01）mV，下降94.9%。當心臟與兩電極間滴加的溶液為1ml，即連接心臟與兩電極間的容積導體為一厚×寬約10mm×1mm的條形容積，心臟興奮，即產生動作電位時，心臟周圍的Na＋快速流向心肌細胞內，此時心臟周圍內流的Na＋主要來自兩電極間的條形林格氏液，這樣在兩電極間就形成了較大的電位差，即記錄到的ECG R波幅度大。隨著心臟周圍林格氏液的增加，當心臟興奮時，心臟周圍能向心肌細胞內流動的Na＋的空間范圍擴大，即細胞外提供Na＋的空間范圍擴大。而動作電位是全或無的，也就是說，每次心臟興奮時，Na＋內流的量是不變的，因此僅從兩電極間這個方向上內流的Na＋的量就減少，造成兩電極間形成的電位差減小，表現為ECG的R波幅度下降。這表明，心臟周圍容積導體的量，在體時則為心臟周圍組織液的量能夠影響R波的大小。當心臟周圍的某些病變如胸腔積液、心包炎致心包積液等，若改變了心臟周圍的組織液的量或質時可能出現R波的改變。

［1］ 朱大年.生理學［M］.7版.北京：人民衛生出版社，2008：86－98.

［2］ 黎萌.電偶極子與模擬心電測量［J］.大學物理，1994，13（8）：29－30.

［3］ 周翔.心臟周圍組織內心電場傳播的衰減［J］.第一軍醫大學學報，2001，21（9）：653－654.

［4］ Stinstra JG.The volume conductor may act as a temporal filter on the ECG and EEG［J］.Med Biol Eng Comput，1998，36（6）：711－716.