心电图机的发明

心电图问世后，医生得以实时把握病人的心脏器官工作状况，一次次化险为夷，把病人的生命从病魔的手中夺回。

救死扶伤 化险为夷

1906年，荷兰莱顿大学附属医院里送来了一位情况非常危险的心脏病患者。他的心跳极其微弱，以至当时的测量仪器无法测出，医生无法诊断其病情。正当大家束手无策的时候，一位教授搬出了一台大家从未见过的仪器，用仪器上的一根石英丝两端与患者身体相连，再将仪器与电缆接通，不一会儿教授的实验室里接收到了清晰的心电图。医生们很快诊断出了患者的病情，挽救了他的生命。世界上首台心电图描计器“临床实验”成功了，它的发明者就是那位挺身而出的教授，荷兰医学家威廉·艾因特霍芬。

威廉·艾因特霍芬1860年5月21日出生在印度尼西亚三宝垄的一个大庄园里。艾因特霍芬就读于乌特勒克大学，他的老师是当时有名的病理学家及眼科专家F·C·杜德氏教授。杜德氏毫无保留地对艾因特霍芬言传身教，将自己珍贵的研究资料送给了他。艾因特霍芬勤奋好学，并且开始了对心脏的研究。

心脏搏动时，伴有微弱的电活动。19世纪末，根据这一现象，科学家首先在动物体内，尔后在人体内发现这种生物电流极其微弱，一般在毫伏级，而且它的变化非常快，一般的电流计很难测出。1881年，沃勒首先研制出毛细管电位计来记录生物电。但是，该电位计测量瞬间变化的生物电，诸如心电的效果很不理想。为了探求心电电子描计器的机械原理，艾因特霍芬转入物理系苦苦钻研，1885年艾因特霍芬来到莱顿学院，任病理学教授，进一步对他的课题进行研究。1891年艾因特霍芬成功地研制出了弦线电流计。他在两极强磁场之间，垂直放一根极细的直径约有红细胞的1／4石英丝。当石英丝的两端分别与需测量组织相接时，如有电流通过弦线，弦线就会在磁场中发生偏转，其偏转程度与通过弦线的电流强度成正比，于是组织中微弱电流的情况便可以被准确地记录下来。在此基础上，艾因特霍芬又经过不懈的努力，于1903年发明了弦线型心电图描计器。但行事谨慎的艾因特霍芬仍觉得自己的机器不够完善，一直没有公布自己的发明。1906年那次特别的临床实验轰动了世界，艾因特霍芬一夜成名，并因此获得了1924年诺贝尔生理学及医学奖。

科技的发展一日千里，对心电的研究不断取得突破。弦线型心电图描计器已成“伟大的先驱”，热笔型、喷墨型心电图机正在心电测量领域被广泛应用。计算机技术飞速发展，并被广泛用于辅助心电图自动诊断。心电图机将会有一个更加广阔的应用前景。

寻根追底 记录心迹

那么，心脏的电激动以一个个心肌细胞的电流动为基础。心肌细胞在静息状态下细胞膜外带正电荷，膜内带同等数量的负电荷。膜内外有各种离子，主要是带正电荷的钾离子、钠离子。以钾离子为例：细胞内的钾离子浓度较细胞外约高20倍～30倍。细胞膜对钾离子的通透性较高，于是一部分钾离子顺着浓度梯度外流至膜外，增加了膜外正电荷的数量。膜内的有机负离子（主要是蛋白质大分子）有随钾离子外流的倾向，但因分子大不能通过细胞膜而被阻滞于膜的表面。膜外正电荷的排斥作用和膜内负电荷的吸引作用，使钾离子的继续外流受阻而达到平衡时，在膜的两侧便形成极化状态，即心肌细胞在静息状态时保持着细胞膜内外的电位差。此时，将微电极插入细胞内，就可录到一个负电位，称之为跨膜静息电位，即膜电位。

细胞膜内外的电位当心肌细胞受到刺激（或自发地）产生兴奋时，迅速变化，细胞膜内的电位由－90mV迅速变为0mV，乃至＋20mV～＋30mV，电位差在瞬间消失，也就是说极化状态消失了，这被称为除极过程。此时，细胞膜外为负电位，膜内为正电位。随后，细胞内又逐渐恢复其负电位，这被称为复极过程。由除极到复极，膜内电位由负变tR恢复成静息电位。在静息状态下，细胞膜外任何两点间电位都相等，没有电位差。当某心肌细胞的一部分受到刺激开始除极时，除极部分的细胞膜外带上了负电荷，未除极部分的细胞膜外仍带正电荷，该细胞的除极部分称为电穴，未除极部分称为电源，合称电偶。电穴与电源间形成电位差，产生电流，电流不断地由电源流向电穴。随后，部分电源也开始除极而变成其他尚未除极部分的电穴。此过程不断扩展，直至整个细胞及心脏完全除极。除极过程可看成一组电偶沿着细胞膜不断向前移动，电源在前，电穴在后。尔后，心肌细胞开始复极。先复极部分的膜外获得阳离子，这使该处的电位高于未复极部分，形成一组电穴在前、电源在后的电偶，并产生电流。这组电偶不断前进，直到整个心肌细胞及心脏完全复极为止。

那么心脏每一次收缩和舒张，构成一个心动周期。与之相应的心电活动——除极和复极，形成一个心电周期。人体的体液中含有电解质，具有导电性能，这样在人体内及体表就会有电流自心电偶的正极流入负极，形成一个心电场。心电场在人体表面分布的电位就是体表电位。心电图机将此体表电位的电信号放大，并按心脏激动的时间顺序记录下来，得到心电图，将心电变化描记出来。

描记心电图时，要先将导电糊涂在体表的一些固定部位上，然后把电极板安放在这些部位上，用导线将电极连接到心电图机的正负两极，形成导联。1905年，艾因特霍芬首先采用标准导联描记心电图，即用3种方法在被检测者的肢体上安放电极，形成导联。20世纪40年代，美国学者威尔逊发明单极肢体导联，即分别将安放在右上肢、左上肢、左下肢的电极连接在心电图机的正电极上；把左上肢、左下肢、右上肢、左下肢，左上肢、右上肢的电极连接成中心电端，与心电图负电极相接。此3种导联方法记作aVR、aVL和aVF。后戈德伯格把这种导联改良成加压单极肢体导联，使描记出的心电图更为清晰。在单极肢体导联问世后不久，威尔逊又研制出了单极心前导联，即将左上肢、右上肢、左下肢的电极连接成中心电端，与心电图机负电极相连。然后，分别在胸骨右缘第四肋间，胸骨左缘第四肋间，左侧第五肋间锁骨中线处，上述第二处、第三处连线的中点，左侧腋前线与第三处同一水平的地方，左侧腋中线与第五处同一水平的地方放置电极，与心电图的正电极相接。用上述12种导联描记出的心电图称为12导联心电图。每一种心电图机，都是按顺序或同时对这12种导联的心电图进行记录，以便全面了解心脏状况。

心电图记录在印有1mm间距的纵横细线的小方格上。其横向距离代表时间，纵向距离代表电压。一般记录纸的移动速度为每秒25mm，横向一小格代表0.04秒；1mV＝10mm，纵向一小格代表0.1mV。用不同的导联测出的心电图波形的振幅、宽度各异。为了分辨心电图是否异常，医学家确定了带有各项数据正常范围的正常心电图。正常心电图由一系列波组成，都可在该心电图上观测到。

多种多样 科技推进

1957年美国理学博士N·J·霍尔特发明了能在人体活动的情况下描记心电，并能随身携带的动态心电图。该机主要用于临测冠心病、肥厚性心肌病、二类瓣脱垂和长Q—T综合征等患者有无严重心律失常发作，可监测患间歇性心律失常、原因不明的晕厥和病态窦房结合症病人的状况，了解安装在患者身上的心脏起搏器的功能状态，判断心律失常药物的疗效，观察体力活动对心律和心脏供血的影响。动态心电图机包括有两部分。一是能随身携带的盒式或盘式磁带录像仪，它可24小时记录心电图，在图上表明时间，患者有症状的打上标号。二是分析仪，可将磁带以30倍～120倍实时的速度回放出图像，通过人工或分析仪里的计算机按要求识别异常图形，并对24或48小时内各种异常心律的发作频率进行计算和总结。

1952年，P.H.朗纳研制成功了高频心电图。他将普通心电图的频率增加到800Hz～3000Hz，扫描速度加快到200mm／s～500mm／s，心电描记放大倍数增至1mV＝50mm～100mm，被普通心电图滤掉的高频部分也被检测出了。

电子计算机技术的飞速发展推动了计算机在医学工程学中的应用。1957年，美国心脏协会前主席Pipberger开始探索用计算机对心电图进行自动分析。1962年，常规12导联心电图自动分析程序的研制获得了成功。此后，世界卫生组织、国际心脏协会、国际心电协会等组织都推荐用同步记录12导联心电图，作为开发心电图仪的基础，并以此建立正常值和新的诊断标准。心电图计算机自动分析的研究在世界范围内取得了巨大成功，其研究成果加快了商业化进程，临床应用日益普遍。

心电图自动分析系统大致有3种：第一种是设立专门机构，采用大、中型计算机对心电图进行自动分析和处理，并通过电话线将结果传输到各医疗机构的终端设备。第二种，以医疗机构为中心，运用小型、微型计算机建立心电图处理系统。第三种是内置心电图自动分析装置的便携式或手推式心电图机。此外，许多心电图自动分析系统还增加了一些临床实用功能，如自动书写心电图报告并打印、心电图的自动存储和再现。

计算机分析心电图便于大量存储心电图资料，检索相关信息，尤其适用于心血管疾病筛选和流行病学研究。并能明显提高工作效率。同时，有利于统一测量标准，减少人工阅读心电图时造成的误差。通过将心电图模拟信号转换成数字信号，可用定量的方法把心电图正确分类，从而保证心电图解释的准确性。但目前由于这种技术还不十分完善，所以在临床上仍要将心电图的计算机自动解释和人工解释结合起来说明种种病变。总之，计算机分析心电图是一门新兴的边缘学科，计算机技术的开发必将推动心电图学的发展。

以人为本“心心”相印

现在，心电图已普及到城乡大、中、小医院，并被确定为门诊和对住院病人进行的常规检查。为临床诊断、鉴别诊断和治疗提供了重要的科学参考依据。

随着现代科技日新月异的发展，心电图最新技术的开发越来越呈现两大特点：

第一，以人为本，心电图机的操作愈加便捷。日本光电株式会社最新研制出的小型便携式MAC－1101型心电图机长10.65厘米，宽6.5厘米，高2.4厘米，重120克。开机后，用手指按着机器上的左右两个电极，即可测量心电图。美国Heartstream公司研制的“先行者”电击去纤颤器可以接受声音指令，指导内置式计算机对患者进行心电图检查，确定适宜的电击强度。1994年4月由北京哈特医疗仪器技术公司王湘生教授发明的微型心电图记录分析装置——“心脏保护神”荣获日内瓦国际发明展大奖。该装置运用了红外、电脑和微电子技术，重量仅50克。“保护神”不但能描记心电信号，还可以对心电图进行分析，并发出不同声音将心电图是否正常等信息告知受检测者。据美国MIT心电数据库测定，该仪器灵敏度达97.6％，准确度为88.52％。

第二，借助飞速发展的通信技术，给心电图插上翅膀。一些地方开通了心脏监护急救网。患者可用特制的心脏监测器将心电记录下来，拨通急救网电话后，将话筒放在检测器的发送机上，即可传送由心电信号调频的声音。尔后，该声音信号代表的心电图就会被描记在医院的心电图机上。

不久前，瑞士巴塞尔大学附属医院开始试用该国楚格席勒医疗技术公司开发的心电图测量系统，此系统可借助移动电话昼夜不停地对心脏病人进行监测。

如今，随着医疗网络工程的推行，历经百年的心电图机将展开现代科技赋予的翅膀，飞向更广阔的天际。 pFXXFr5jaQ+LsGNxT64IF7OtbgysNzPNIdgfKVrBoTnEp1VcPNdICvvID8YJaEh2