心电图是临床上的常用检测技术，可诊断心律失常、心肌缺血、心肌梗死、心脏扩大、肥厚等病症。在科研领域，基于模式动物，如狗，大小鼠，斑马鱼等，研究动物的心电图，对于与心血管相关的生理学以及药理学研究，也具有重大的意义。临床上，可应用于心电分析的设备以及软件比较大，但其基础人体的设计，参数以及分析模板固化，软件无法应用于实验动物，本文主要基础LabChart软件，介绍动物的心电分析。

 

心电图波段分析

典型心电图波形及意义

P波：代表心房除极过程，正常P波在Ⅰ、Ⅱ、avF是直立向上的波，在avR导联则是负向的波。结性心律导致出现逆行P波；左心房大则P波呈双峰状、有切迹，常见于二尖瓣病变，即“二尖瓣P波”；右心房肥大则P波高尖大于0.25mv，多见于肺心病，即“肺性P波”。

QRS波群：代表心室除极过程, 额面心电图avR向下，其它大多向上；横面：V1导联R＜S，V3导联R=S，V5导联R＞S.

Q波：V1、V2无q波，其它导联均可有Q波。QRS宽大畸形者多见于室性心律失常；左心室肥厚看V5；右心室肥大看V1；如Q波＞1/4R波，称为坏死性Q波，见于心肌梗死，心肌病。

T波：代表两心室复极化过程时的电位变化.与QRS波群的主波方向一致。 T波高尖，见于高血钾，血钾＞6mmol/L，有T波高尖或急性心肌梗塞早期（大量钾离子外流所致）；T波低平，T波＜1/10R波,多见于低血钾，血钾＜3.5 mmol/L，有T波低平或见于慢性心肌缺血。

P-R（P-Q）间期：从P波开始到QRS波群起点的时间。代表从心房开始去极化至心室开始去极化所需时间，即表示兴奋从心房传到心室所需的时间。心率快时P-R间期相对缩短,心率慢时P-R间期较长。P-R间期延长, 见于房室传导阻滞。P-R间期缩短，见于预激症候群。

Q-T间期：从QRS波群的起点到T波终点的时间。代表心室开始去极至复极完毕所需的时间,心率快时Q-T间期相对缩短，反之则延长。  Q-T间期缩短，见于低血钙或洋地黄中毒。Q-T间期延长，可能存在心肌肥厚的可能.

QTc间期: 由于QT间期与心率成反比,常通过各种计算转换成非心率依赖的校正值,即QTc间期, 常用的算法有Bazetts公式和Fridericia公式,心率较高时,一般选用Bazetts公式.

J-T间期:等于Q-T间期减于QRS时限,反映的是心室肌的复极时限.

ST段：自QRS波群的终点至T波起点的时间。它代表心室已经全部去极。大小鼠心电没有ST段.正常心电图上ST段抬高，不能超过0.1 mv（但V1~V3上可抬高0.2~0.3mv）下移不能超过0.05mv。ST段抬高：急性心肌梗塞最常见，在相应导联ST段抬高，其特点是弓背向上；急性心包炎，R波为主的导联上ST段广泛抬高，其特点是弓背向下的。ST段下移＞0.05mv, 见于急性心肌缺血—心绞痛，R波与ST段的夹角＞90℃时有意义, ST段下移与R波夹角＜90℃无意义，偶见于心脏神经官能症。

U波：是在T波后出现的振幅很低小的波，方向大体与T波一致，发生机制不清，U波明显增高者见于血钾过低或心肌缺血。

实验动物心电采集与分析常用参数

对于动物而言,由于心率与人体存在较大差异,因此在心电的采集和分析上,需要使用与临床完全不同的参数设置.

在心电采集方面,推荐设置0.3Hz高通,低通1K-2KHz, 不同的动物采取不同采样频率, 动物越小,  心率越高, 采用频率越高.

Mouse     0.5 kHz -4 kHz

 

Rat        0.5kHz – 4 kHz

Rabbit     0.5 kHz – 2 kHz

Guinea pig  0.5kHz – 2 kHz

Dog       200 Hz – 1 kHz

Human     200 Hz – 1 kHz

 

在心电波型的识别方面,推荐的参数为

LabChart心电分析

 LabChart软件可选高度自动化的ECG Analysis模块,进行心电图波段分析,软件内置了多种常见实验动物分析模板,可以很方便的进行心电信号的分析处理,同时也支持自定义参数,对信号进行分析.

分析过程如下:

参数设定

ECG Analysis菜单选择Setting

窗口左侧可选择分析的数据段,动物的种类,平均计算的方式,以及QTc算法,窗口的左边自动显示默认的分析参数,非特殊情况也些参数可直接使用默认值.

 

分析点选择

ECG Analysis菜单选择Beat Classifier View可以通过四种参数，两处窗口将软件识别到的QRS信号进行规类，在窗口中设备选择框的大小，框内的QRS点，将列于软件的统计范畴。

四个参数分别为：

Activity：活动度，主要代表的采样点之差的电压差的高低，一般情况，在干扰比较大的情况下，影响活动度比较大的因素主要是高频干扰信号或肌电信号，在干扰比较小的情况下，活动度的高低主要受QRS波振幅影响。

Isoelectric Noise：等电噪声，量化显示等电值的不确定性，体现的是的当前点与平均值之间的差异。较大的等电噪声，代表该点受前一个周期的T波干扰，或存在其它的高频或低频干扰信号。

Form  Factor： 形成因子，代表检测到的搏动符合ECG信号QRS波形和时间的程度。Form  Factor值的高低只与QRS波的形状和时程有关，与振幅无关。通常，室性早搏（室早，异位搏动）的形成因子比正常搏动小，这与时程长相对较长相对应。

RR  Interval：RR间期，相领两个RR波的时间间隔。

 

心电波型识别

ECG Analysis菜单选择Averaging View打开，Averaging View是LabChart软件提供的一个心电波形识别显示窗口，该窗口可显示每个心电周期中，各种波形的软件识别位点，可以通过人工方式调整识别的位置。对于非典型的实验动物，也可以通过这种方式，人工设定各个波形的位点，统计出该动物心电分析的合适的波型识别参数，用于后期的自动化心电分析。

 

心电分析数据表格

LabChart软件提供心电分析数据表，点击ECG Analysis菜单选择 Table View打开,可以查看数据板，数据板可显示的参数，可以点击Options进行选择，另外数据可以导出成txt和csv等格式，或导出到LabChart数据板窗口。

心电分析的图形输出

LabChart支持四种心电分析相关的图形输出：

 

QT/RR间期散点图,以每个心电周期的QT值为纵坐标,RR间期为横坐标,做散点图

 

QT/Time散点图, 以每个心电周期的QT值为纵坐标,心电周期的时间点为横坐标,做散点图

 

RR/Time散点图,  以每个心电周期的RR间期值为纵坐标,心电周期的时间点为横坐标,做散点图

 

心电三维叠加图

心电向量

 心脏为一立体脏器，由无数排列方向不同的心肌细胞所构成，占有一定的空间位置。每一个心肌细胞兴奋时所产生的电动力，既有大小又有方向，属于物理学上的“向量”范畴，因此称心电向量。方向不同的心电向量在空间综合成为一总的向量，称为空间综合向量。

 心脏在同一时间内有许多心肌细胞激动，其所产生的电动力按上述方法综合，构成某一瞬间的综合向量，称为平均瞬间向量。心脏在不同时间内产生的平均瞬间向量其电力的大小与方向随时在改变着，按照其产生的时间先后顺序、把各瞬间向量的尖端连接起来，即为空间立体向量环。这个向量环在三个互相垂直的平面上的投影便成为平面心电向量图。三个常用的平面是额面、横面和侧面。额面心电向量环在肢体导联上的投影形成肢体导联心电图；横面心电向量环在胸导联上的投影便形成心前导联心电图，心室除极过程中全部瞬间向量综合为平均心电轴。由此可见，心电向量图和心电图是以各不相同但又密切联系的方法来研究心脏电活动的。

 对心电向量图的理解有助于心电图图形的解释。心电向量图的空间综合与时间延续概念丰富了心电活动的整体观念，推动了其理论系统，是心电图最好的解释。

对于实验动物，尤其是比较小的实验动物，心电图以肢体导联心电图为主，因此，对于这类动物心电向量的检测也主要针对额面心电向量。

心电向量分析方法

心电向量分析主要分析三个环，P环，QRS环和T环。分别是将对应的P波，QRS波和T波的瞬间向量连接起来形成的环，分别代表心房的除极，心室的除极和复极过程。QRS环的综合向量为平均心电轴。

P环环体小，通常闭合，多呈椭圆形或长形，方位在左下稍偏后勤偏剪。前额面：向左向下，通常呈逆时针旋转；右侧面：向前向下，顺时针旋转；水平面：向左向后，多呈逆时针。

QRS环环体最大，光滑，无挫抓，起始部及终末部运行速度可较缓慢。起始向量为心室间隔中部从左向右除极向量；环体部代表心室壁的除极向量，向左下，偏前或稍后，终末向量为左室后基底部以及室间隔底部的除极向量。额面：呈狭长，亦有8字形运行，环体大部分在左下；右侧面：呈椭圆形，顺时针运行；水平面：呈椭圆形，逆时针旋转，环大部位于左向。

T环，人体环体呈狭长椭圆形，运行速度缓慢，旋转方赂及最大向量方向与QRS环一致。啮齿动物如大小鼠，T波与QRS波部分重叠，一般不检测T环。

 

对于心电向量的分析，常用的分析方式包括定性和定量分析。定性分析包含：环的形态，大小，长短及宽窄；环的空间方位，起始部伯，主体部及终末部向量的方向与大小；环的运行速度是否有延缓，以及延缓的部分；环是否闭合等等。定量分析则包括环的最大向量；总的运行时间；环的方位和幅度；平均电轴角度等等。

正常心电电轴范围为0 - 90度；-30 - 0为轻度电轴左偏，一般矮胖心电趋于左偏，高瘦趋于右偏，轻度左偏无临床意义；-30 - -90度为左偏，可能存在左心室肥大或左前分支阻滞；+90 - +180度，可能右室肥大勤左后分支阻滞；-90 - +180，可能存在先天性心脏病。

LabChart分析步骤

LabChart进行心电向量分析，需要满足以下两个条件：1 至少两个通道或两个生物电大器 2安装有 CardiacAxis模块。

运行设置--ECG Leads，点击lead calculation ON，然后设定 Lead I和Lead II，然后其它几个导联的值，软件将自动算出，并显示到其它通道。

 

平均电轴计算与心电向量环显示，点击窗口-- CardiacAxis，在 Chart视图下选取相关的P波或QRS波，软件将自动计算平均电轴角度以及显示对应的心电向量环。