上　卷

绪　论

心电学发展简史与展望

心电图学及心电向量图学的产生和发展

1797年Luigi Galvani首次意外发现蛙的肌肉受到电刺激时能够收缩，并在雷雨中通过一个导体使雷电刺激肌肉，再次证实动物组织能够产生电流。

1842年Matteucci以及1856年Koalliker等将上述方法用于研究心脏的电现象。他们用神经将肌肉组织与心脏连接，发现随着心脏的跳动，连接的腓肠肌发生收缩。这是人类首次用电极来记录心脏的电活动。但是所记录的不是心脏电动势本身所产生的图形，而是心电活动所引起的肌肉收缩，是用电机械记录装置进行的间接记录。

1878年Sanderson用毛细管电流测量仪记录了实验动物心肌的电流。1887年Waller用表面电极记录了活体动物的心脏电流，随后应用于人体进行了心电图研究，心电图形扭曲，无法应用于临床。

1901年荷兰生物学家莱顿(Leiden)大学教授Einthoven(1860－1927)首次描记出比较满意的P－QRS－T波群，并于1903年发明了世界上第一台采用弦线电流计和光学记录方法制成的心电图机，记录出每个电动周期的心脏电位变化曲线，将其命名为心电图。1904年又提出Einthoven三角概念，即所谓三个标准导联(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ导联)心电图，成为心电图的首创者。由于他的不朽业绩和深远影响，被授予诺贝尔医学奖，并被后人誉为“心电图之父”。1905年心电图正式应用于临床。

1906年Lewis利用心电图开始研究过早搏动(期外收缩)、心房扑动、心房颤动、心室传导阻滞，为心电图的临床应用做出了巨大贡献。

1932年Wilson等创立了著名的零电位中心电端理论，设计了胸(心)前导联，使体表心电图标准化为12导联，将心电图学理论应用于临床，创立了临床心电图学。

从20世纪初叶至20世纪50年代，可以说是心电学群星灿烂的时代。这个时代是由一代宗师Wenkebach开始的。他早在1898年心电图发明之前应用脉搏图进行心律失常的分析，提出房室传导阻滞的“文氏现象”，或称“文氏周期”。之后，Wenkebach又应用心电图对心律失常进行了许多卓有成效的研究，并对心脏的传导系统进行了深入地研究，发现了结间束的存在。与此同时，另外一位心电学师大师Lewis的研究使心电图学发展到了一个新阶段。首先是在他的研究的基础上，Wilson创建了胸前单极导联，Lewis对心律失常做了多方面的研究，比如，确定心脏跳动的肌原学说，提出窦房结是心脏的起搏点;心房颤动的发生机制、室性心动过速的发生过程(室性期前收缩—室性心动过速—心室颤动);他还提出了差异性传导、电交替及室性融合波等概念。此外，Wiggers、White、Kaufman和Roth－berger等学者对心电图学特别是在心律失常方面也做出了不可磨灭的贡献。特别值得纪念的是Katz、Langerdorf、Pick和Schamroth。他们的辛勤劳动和潜心的研究使心电图学成为了一门成熟的学科。他们创建了心电图的各种正常数值，建立了房室肥大、心肌梗死和各种心律失常的诊断标准。这些标准一直沿用至今。他们用了几十年的时间，通过对体表心电图的仔细观察、深入思考、反复推敲和精辟的推理分析，提出了一系列心脏传导系统的电生理现象和假说，这些假说被日后发展起来的心内电生理检查一一证实。

20世纪40年代以后，随着心电图的广泛应用，以及科学技术的发展，心电图机在设计、结构、制造工艺上都有了许多改进和发展。弦线式电流计的心电图机，在实用上已被淘汰，由电子管放大的干电池式和交流电式心电图机，先是用感光纸记录，以后发展为直接描记式，用特别的心电图纸作直接记录。直接描记式心电图机的制成使操作得到了很大方便。为了能够长时间的连续观察心电图的变化，以后又出现了利用阴极射线管制成的心电图机，使心电图作为生物电测量中一项较为成熟、应用较多的技术，并有了一套标准方法和完整的图谱解释。

心电向量图和心电图一样，是记录心脏生物电的一种表现形式。一般心电图仅能记录心电的振幅及电荷的正负，不能了解其方向。心电向量图记录的是心脏活动各瞬间所产生的电动力在空间的方向和大小，能够更完整、更科学地解释心电图的产生。实际上Einthoven以等边三角形确定电轴时就已经应用了心电向量的概念来分析心脏的电激动过程。心电向量图的研究，开始于20世纪20年代。1902年Mann采用将两个导联合并的方法，获得一个连续的曲线，并命名为单一平面的心电图。1913年Einthoven等开始测量额面的心电向量，再经Mann等人的研究，开始了心电向量图学。1938年Mann又用一线圈移动型的电流计将两个导联上所发生的电压，描绘于一个平面，显示出一个环，然后再把这个环的摄影记录，随后Wilson及Johnston等人利用阴极线示波管描绘出与单一平面心电图相似的图形，命名为心电向量图，所习用的导联体系(以Crishman立方体系为代表)是根据爱氏三角形概念设计了校正导联体系(Frank导联体系为代表)，使心电向量图学检查技术日趋完善。

随着电子工业的发展，经历了全电子管、电子管晶体管、全晶体管、直描心电向量机、彩色心电向量机、连续描记心电向量机等许多代产品。我国于1956年开始该学科的研究工作，已经能够生产上述全部类型的产品，许多医疗单位已配置此种设备。

我国的心电图学史可远溯到魏晋医学家王叔和，他的不朽著作《脉经》被世界公认为心脏病学的专著之一，因为历史的原因未能继续发展。直到20世纪40年代，我国除协和医院有一台弦线型心电机进行工作及研究外，其余医学院校均无此设备，更无人讲授心电图。解放后，我国心电事业逐渐开始，从无到有发展起来。在这期间黄宛教授以其卓越的贡献，艰苦创业，成为我国心电图学的奠基人。他的著作《临床心电图学》相继出版了五版，培养造就了我国一大批心电学专家。但由于众多原因，直到20世纪70年代末，我国的心电图事业才能阔步前进，得以蓬勃发展，专业队伍不断扩大，城乡基层医疗单位普遍配备了心电图机，心电学各个领域取得了令人瞩目的成就。《实用心电图学》、《如何分析心律失常》、《临床心电图学及图谱》等心电图学著作也相继出版。1982年以赵昜为主编的《心电学杂志》在浙江创刊，经他推动，《临床心电图杂志》、《中国实用心电杂志》相继问世，实现了心电学杂志系列化。1997年9月“中华心律失常杂志”创刊，进一步推动了我国心电图学的发展。同时，经赵昜教授创议，1986年中华医学会浙江分会在国内率先成立第一个省级心电学学会，影响波及全国，1998年已有14个省(自治区、直辖市)心电学会成立。1994年9月中华医学会心电生理和起搏学会成立。1997年5月又成立了“中国生命科学学会心电学学会”，简称“中国心电学会”，这是我国心电学发展史上的又一里程碑。由赵昜教授任第一、二届主任委员、周金台教授任第三、四届主任委员的中国心电学会主持召开了10次《中国心电学会学术会议》，2006年《中国生物医药技术协会心电技术分会》成立，主任委员郭继鸿教授主持举办的《中国心电学论坛2006、2008、2010》，影响全国。1988年赵昜任校长的中华心电图专修学校在杭州成立，至今已培训学员千余人。1994年，经浙江省教委批准，杭州医学高等专科学校创办了我国第一个“心电学专业”，学制三年，将心电学人才培养纳入正规高等医学教育范畴。同时，大型心电图学专著也陆续问世，据不完全统计，目前我国出版的心电学专著已达200余部。同时国家级心电学继续教育项目相继举办。如以浙江大学医学院吴祥教授为项目负责人的《心电图提高班》，至今已举办28期，以中国医科大学王永权教授为项目负责人的《心电图新进展》学习班每年一期。以青岛大学医学院附属医院陈清启教授为项目负责人的心电图系列学习班(心电图系统学习班、心电图快速学习班、起搏心电图学习班、动态心电图学习班、运动心电图学习班、远程心电图学习班、心电向量图学习班、复杂疑难心电图高层阅图培训班、心电学新进展学习班等)至今已举办41期;以北京大学人民医院郭继鸿为项目负责人的《新概念心电图、心脏电生理学习班》至今已举办20多期。北京阜外心血管病医院方丕华教授等从2006年起，每年举办心电图新进展学习班，为全国各医院培养了大批心电图学术骨干;卢喜烈、王志毅、张文博、李忠杰、王红宇、洪葵、朱力华、李中键、贾邢倩、钟杭美、李方洁、刘尚武等教授也举办了多期各种类型的心电图学习班、研讨会、学术会等，进一步推动了全国心电学的发展。

心电学检查技术和应用范围的发展

近年来，随着科学技术的发展，心电学的新概念、新进展、新成就不断涌现，心电图的检查技术得到了很大发展，同时也扩大了应用范围，更新了检查方法。

一、动态心电图

动态心电图是体表心电图范围的一大飞跃。1947年Holter第一次完成了无线电发送患者脑电流的装置，进而致力于心脏电活动的研究。1949年Holter用远距离遥测的方法记录到青蛙的心电图。最初的无线电发射机笨重、信号发射距离很短。于50年代中期，随着晶体管的发明和应用，以随身携带记录仪取代了无线电发射机，实现了磁带记录小型机，并可连续记录10小时，随后又研究出60倍于实际记录速度的快速回放及显示技术，它能够在阴线射线示波屏上连续重叠显示回放的心电图波群，经过改进，达到以实际速度复印于普通心电图纸上，并将随着心率的改变而变化的音响信号与心电图波群的叠加显示紧密配合，成为视听叠加心电图。60年代以后，随着印刷线路板和晶体管等小型电子元件的出现，记录仪更加准确和小型化，记录时间长达24～48小时，回放系统也更加精密，并能通过对模拟信号的自动分析运算，计算心率，异位心搏和ST－T段改变，而且实现了双通道显示。

从60年代后期，动态心电图已被广泛用于临床诊断。在研究心肌缺血、心律失常、心血管疾病流行学调查等方面有非常重要的价值。新型动态心电图机功能更加完善，除三通道记录24小时心电图外，还可记录动态脑电图、动态血压、动态呼吸，尤其微机化的动态心电图具有心率变异性分析功能和可记录信号平均心电图，能够通过Holter连续记录的24小时ECG信号进行心率变异的分析或发现心室晚电位，这些是预测心脏性猝死的主要指标。Holter临床应用的突出进展，突破了以往Holter仅用于心律失常和心肌缺血分析的观点，提高了Holter的临床应用价值。

我国从70年代末期引进国外动态心电图仪器并应用于临床诊断以来，发展较快。1980年国内研制成功了记录仪，但记录时间只有1～2小时。80年代中期我国首次研制成功了全套动态心电图仪，可以记录24～26小时，能够检测主要心律失常并能自动分析。90年代以后我国的动态心电图仪器的研制发展极为迅速，仪器不断更新改进，向着多功能、自动化、简便化发展，固态记录器的芯片储片量大，可记录72h心电信号。采取十二导联同步记录，回放分析系统更是发展迅速，可大容量储存心电信息(同时储存10个患者24小时的心电信息)软件系统功能齐全、设计合理、分析能力强，具有广泛的编辑、修改及合并功能，使心电图异常的检出率和对伪差的分辨率明显提高。高分辨彩色显示器，激光打印机的采用使报告中的数据、图表、心电波形清晰不失真，这些新技术成就使动态心电图的性能和质量更趋完善。现代的Holter系统集电子技术、计算机技术和心电诊断技术于一体，已成为当代心脏病学领域中最实用、高效、无创、准确、安全可重复的诊断技术，是临床诊断和科研工作不可缺少的手段之一。

二、遥测心电图

遥测心电图的原理是基于Holter技术，但与动态心电图在仪器、记录、分析手段、应用范围及临床价值均不同。动态心电图须经24小时后才能回放、分析，遥测心电图利用遥测遥感技术，使心电图记录信号远程传递，及时接收回放，不仅用于心脏病患者的监护，也可用于宇航员、潜水员等特殊环境中的心电活动的监护。从50年代第一台将电子遥测装置于磁带录音机复合而成的Holter心电图记录仪，到70年代以微机处理为基础的智能型Holter系统遥测心电图的研究发展很快，80年代已出现能放过正常心电信号而仅捕捉突发的变异信号的商品化佩带式心电智能遥测监护仪。利用遥测心电监护系统，能实时检测和分析心电信号，判断心律失常信号，并在发现心律失常后能自动以声、光报警，同时启动记录器进行舍取性记录。或通过电话系统将异常电信号传送到中心医院的计算机系统进行处理和诊断，亦可通过佩带的检测器中的微型发射装置，将突变的心电数据发送到离身的收录机，进行记录和回放，可连续检测长达4～7天。目前遥测心电图已广泛用用于临床。我国许多大城市建立了心电图中心，实施心脏病患者的远程监护。

三、体表信号平均心电图

信号平均技术最早于60年代初期用于心脏病学。主要目的是为了减少噪声。由于两方面的原因使这一技术应用于心电图记录方面。①所需要的信号振幅虽足够大，但噪声干扰也突出，如运动试验心电图;②检查记录的信号非常小，被常规背景噪声所掩盖，例如一些微伏级信号，希浦系统的电活动和心脏损伤区的电活动(心室晚电位)，这些电活动的电压水平多在0．2～10μV，用常规心电图记录不到，如果试图通过放大其振幅进行记录，那么，噪声也将同时被放大，所以必须有效地消除或降低噪声，采用信号平均技术进行处理，将多次信号进行平均或叠加，使规则的、反复的微弱信号得到增值或放大，而随机的非反复性的噪声便被消除或减少，使心电图能够记录到微伏级的信号。目前心室晚电位、体表希氏图、频谱心电图等检查技术，都是基于信号平均技术。

体表希氏束电图　1974年Lazzara和Stopczyk同时报道了在人体体表记录心脏传导系统电活动的可能性，所采用的方法都是依次进行高增益模拟信号放大，滤波数字信号平均，目的是记录由希浦系统除极引起的位于P－R段的体表电活动。1974年Flower等采用QRS波触发的信号平均技术记录到希氏束电图，这种方法没有创伤性，得到了临床应用。随后人们又对体表记录希氏束电图的方法学和临床意义等问题进行了大量的研究，取得了较大的进展。

心室晚电位　心室晚电位是出现于QRS终末部和ST段的高频、低振幅地电活动，是受损心室延迟除极所致。心室晚电位首先在心外膜、心内膜直接记录中获得。1978年Berbari等首次报道在狗体表，Fontaine等首次报道在人体表采用信号平均技术记录了心室晚电位。Freedman等对梗死后5～10天的21只狗进行了体表电位标测，并和心外膜标测比较，发现两者相关甚好。Comes等对24例心肌梗死患者进行体外、心内膜、心外膜记录显著相关。证明应用信号平均技术可自体表无创性记录心室晚电位。由于其无创、操作方便、可反复进行，已成为具有识别恶性心律失常高危患者的一个筛选方法。随着R波触发性信号平均心电图机诊断心室晚电位中的应用，通过调整滤波频率、滤波方式及叠加次数等检查心房晚电位，同样取得了有意义的临床资料。近年来Fukunami首次用P波触发型信号平均心电图检查心房晚电位，取得理想效果。

频谱心电图　频谱心电图是应用生物控制论及人体工程学方法，对心电信号进行频率域、时间域及空间域的多域处理和相关分析的无创性心电检测技术，信号平均技术及快速傅立叶变换是频谱心电图的基础。

60年代Langer等利用一放大技术，对心电图QRS波群中的高频成分进行分析，发现QRS起始部的高频切迹或顿挫对心肌缺血、心肌炎症或退化性病变有诊断价值。1986年Abound应用信号平均技术及快速傅立叶变换，对心电图中的高频成分进行分析，发现冠心病患者至少在两个导联QRS波出现频率低速带。功率谱分析，在早期冠心病出现两个单独的峰，且其时域信号幅度降低。Cain指出快速傅立叶变换有助于隐匿信号的检出，Relh等最近用心电图频谱分析，来识别心脏移植中的急性排斥反应的检测，频谱心电图集中时间域、空间域、频率域的整体信息，经数字化处理后，获得综合参量，突破了传统心电图系统时间域的概念，使心电技术有了新发展。

四、体表电位标测

体表心电标测是记录、显示、分析心电域的唯一方法。心脏体表等电位图是基本的显示方式，近年来随着计算机技术的迅速发展，使体表心电标测日趋成熟。

体表电位标测可追溯到上世纪。1888年，英国Waller描述了将物理定律用于心电研究。1910年，Kaus等提出了体表电位传播方式，与Waller一样心脏的电动势具有两个极性，提出容积导体的电流分布原理。

1914年，Lewis等详细标测了狗心外膜面的电活动顺序。1930年Barker等在行心包切开术患者心脏测量了心室激动传导的正常速度。1913年，英国的Hill提出心脏电位分布的高线图标测法。1956年Nelson报道，在同一胸壁水平的电位分布曲线上可有峰和弦，此后，Taccardi等继续Nelson的工作，并用小型计算机汇出了胸壁心电标测的等电位图和等高线图。

五、心电向量图

1956年波兰政府曾派心脏病学副教授Jan．K．Kwoczynski来华讲授《空间心电图的成就及其临床目的》，工程师Leonard Korceak(伦纳德)在北京医院、协和医院装配了我国第一台VCG仪。由刘梓荣译出《空间向量心电图学》，为国内最早的心电向量著作。1976年由何秉贤教授主编《临床心电向量图学》，是我国最早的VCG著作之一，开创了我国心电向量的先河。

70年代后又有部分心电向量著作问世，但由于种种原因，心电向量图学发展一直处于迟缓状态。近年来VCG的记录仪也有长足进步，记录十分方便，且有ECG无法比拟的心室激动顺序彩色图，对研究心室激动程序甚有帮助，对电生理的研究和对射频消融的定位的研究都甚有意义。从2010年起，经何秉贤教授倡议，以陈清启为项目负责人的《心电向量图培训班》开始举办，至今已举办2期，由何秉贤、陈清启主编的《临床心电向量图学》第二版，将于2012年问世。

六、心脏电生理检查

心脏的电刺激始于19世纪末，1899年瑞士生理学Prevost将强电流直接用于心脏诱发心室纤颤，并放电终止心律失常。1929年Porssman在自己身上证实应用一根导管很容易进入心脏内没有任何致病作用，这一发现开创了心导管的临床应用。1945年Lenegre及Maurice在心导管检查时首次测到心房及心室的电活动，从此开始了心内电生理检查。1957年，Alanis等在离体灌注的猫和狗的心脏，用浮动针尖电极探察希氏区，记到一个双向波称为H波，并证实是与心房或心室波不同的独立的希氏束电位。1959年Stuckey和Hoffman等在体外循环直视下记录到人体的HBE。1960年Ciraud等创用导管法记录人体的希氏束电图。1968年Scherlay等用造型特殊的导管有腹静脉插入，将血管切开改为经皮穿刺。电极送出房室交界区记录到HBE，并成功记下调搏希氏束时出现的正常QRS波群心电图，并使其检查方法规范化，确定了临床心电生理学这门学科。

程序刺激虽很早开始实验研究，直到50年代开始才应用临床。1952年，Zoll首先研究了食管内心脏电刺激术。1969年Burack将食管心室调搏术应用于临床。1973年Montoyo在导管电极术上取得了突破性进展，并首先在临床上应用经食管心房调搏法进行心脏电生理学检查。1967年MassumiRA经静脉心导管插入进行左右心房调搏，开拓了心内调搏法。1971年Wellens使用程序刺激法，诱发或终止心动过速，结合希氏束电图记录，成为临床心脏电生理学检查的完整方法，大大提高了临床心脏电生理的应用范围。

70年代后，心脏电生理检查技术取得了许多重大进展。1971年Mandel发明了应用右房超速抑制测定窦房结恢复时间(SNRT)。1973年Stauss提出了应用程序右房刺激测定SACT。同年Josephson在研究室性心动过速，记录心内心电图时，记录和发现了心室晚电位。1973年Cranefiell提出触发激动，触发性心律失常的概念。1978年Cramer证实了他记录到P前电位就是窦房结电图。Hanima将这一技术应用到临床，开始了窦房结电图的记录时代。近年心脏电生理检查从诊断转为治疗，并取得巨大成绩。

我国心脏电生理学近几十年来迅速发展。1973年开始了导管记录心内希氏束电图的工作。1977年开始了心导管记录心内希氏束电图的工作。1982年蒋文平教授最先在国内研究、应用经食管心脏电生理检查。目前，这种非创伤性电生理检查方法已普及到县、乡医院，形成了具有我国特色的心脏电生理学检查。目前，我国先后研制了心脏程序刺激仪，多导生理记录仪。1984年我国开展了射频消融术，与世界水平同步发展。

单相动作电位记录技术(MAP)这是临床心脏电生理研究中一个很有意义的历史阶段。早期对抗心律失常药物的研究均用玻璃电极技术来研究单细胞动作电位。1966年Korsgen等首先采用吸附电极进行MAP的研究，虽然这一研究由于造成组织不可逆的损伤，而不能在临床上推广应用，但这一开创性工作仍在临床电生理研究中有重要意义。1983年Franz设计一根银/氯化银的接触电极，能方便安全应用于患者，使人们简单地通过导管在跳动中的心脏内膜上记录到稳定持久的动作电位，提供了更为直接的评估心肌复极时程的新技术，这比心内电图或体表心电图反映的间接时程更为准确，促进了临床电生理的发展。

七、远程心电监测

随着生物信息科学和计算机科学的迅速发展，心电图的远程诊断应运而生。中国远程心脏(电)监测网络体系于2006年在北京成立。2010年中国远程心脏(电)监测网络体全国专家组成立，提出了在全国开展心脏监测的“4+1”工程，目前工作进展顺利。中国远程心脏(电)监测网络体系的建立旨在加强我国心血管疾病预防控制体系建设，降低我国心血管疾病的致残致死率，增进国内外相关专业的学术交流，提供高效、科学、先进的信息、技术和服务平台。是建立院外保健体系的重要组成部分!

110年来，心电学不断向纵深发展，外延伸已成为一门有丰富内容的新学科。近年来迅速发展的侵入性和非侵入性诊疗技术，如冠状动脉造影、核素显像、超声心动图等获得的信息，进一步开阔了心电领域。心电学已经由单一学科发展成为常规心电图学、介入性和非创伤性心脏电生理学、运动心电图学、动态心电图学、心电向量图学、起搏心电图学、监护心电学、遗传性心脏病和心律失常学、心电仪器工程学和心电网络化管理学等综合学科，并成为目前临床各学科必不可少的诊疗内容，其专业范围之广、专业知识层面之深，不亚于任何一个临床专科。据初步统计，我国从事心电学专业的医务人员多达五十余万人，拥有数千万台心电图机、动态心电图机、心电监护仪等医疗器械，担负全国人民的心电学检查。仅就美国而言，每年约有7500万人次作ECG，而我国每年逾一亿人次以上，比做尿和血常规及各项生化检查要多。心电学专业在临床医学中的应用越来越广，专业队伍也随之不断扩大。我们要提高对心电学的认识，深入的进行心电学的研究，并与临床密切结合。

隆重纪念Einthoven发现心电图110周年!

心电学前景辉煌，发展日新月异，心电学的明天更美好!

(陈清启　何秉贤　吴　祥　刘仁光　王志毅　卢喜烈　谭学瑞　王永权　刘　霞　于小林　李　俊等)