液态媒质中鸡胚心脏瞬间心电向量的综合
作者：周翔 农德斌 喻德旷
单位：周翔(广州第一军医大学基础部心电研究中心，广东 广州 510515)；农德斌(广州第一军医大学基础部心电研究中心，广东 广州 510515)；德旷(广州第一军医大学基础部心电研究中心，广东 广州 510515)
关键词：鸡胚心脏；瞬间心电向量；心电图；电导率
第一军医大学学报000213 摘要：目的和方法 在电导率不同的2种液态媒质中，采集60个5日龄鸡胚心脏2组相反方向上若干离场源不同距离的测试点心电图，分别比较相同媒质中相反方向上相同距离点的心电图形态和R(r)波振幅，判断该单腔心瞬间心电向量综合的可能性。结果 无论是高电导率的生理盐水，还是低电导率的蒸馏水，相同媒质相反方向相同距离点上的心电图皆为正立，其R(r)波振幅的差异不显著(P>0.05)；心电在高电导率液态媒质中的衰减幅度远大于在低电导率的液态中的衰减幅度。结论 单腔心相反方向的心肌除极所形成的瞬间心电向量可能由于心腔内高电导率血液的衰减效应而无法实现跨越心腔的相互综合。任一瞬间的心电活动可能无法用单一的综合心电向量来表示。
, http://www.100md.com
关键词： 中图分类号：R338 文献标识：A
文章编号：1000-2588 (2000) 02-0177-03
Synthesis of the resultant instantaneous cardiac vector of chick embryonic heart in liquid medium
Zhou Xiang，Nong De-bin，Yu De-kuang
(Department of Pathophysiology, First Military Medical University, Guangzhou 510515, China)
Abstract: Objective and Method The ECGs of 60 hearts of 5-day chick embryos immersed in normal saline water or distilled water were recorded at 5 points with different distances in 4 directions perpendicular to one another. Comparison of the pattern and amplitude of ECG was made between every 2 points with the same distance to the heart in 2 opposite directions, to determine the fashion of resultant synthesis of cardiac vectors of single chamber heart. Results The ECGs at every 2 points in 2 opposite directions with the same distance to the heart immersed in the same liquid medium were both upper standing, without significant difference between their amplitude of R(r) waves (P>0.05). Conclusion No synthesis of instantaneous cardiac vectors occurred in 2 opposite directions across chambers during single-chamber cardiac depolarization, possibly because of the offset effect of blood in chamber due to its high conductance. It is impossible to synthesize the instantaneous cardiac vector into a single vector at any moment.
, 百拇医药
Key words: chick embryonic heart; instantaneous cardiac vector; resultant; ECG; conductance rate
心电图是一直被认为瞬间综合心电向量二次投影的结果[1、2]，但这一解释仅与左胸的心电图相符，而右胸正常情况出现宽深Q波的现象却无从解释[3]，可见瞬间心电向量综合学说颇有争议。作者试图将仍为单一心腔的5日龄鸡胚浸入不同电导率液体中，从两组相反方向上采集心电图，根据每组心电图的形态及振幅的差异，判断单腔心瞬间心电向量综合的可能性，以说明该学说在解释心电图形成中可能存在的问题。
1 材料和方法
1.1 实验材料
1.1.1 电极的制备 3支外套橡胶的细不锈钢针露出尖端0.5 cm，固定于载物台上方的支架上，分别作为测试、参比和地电极，由显微操纵器控制电极的移动。
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1.1.2 液态媒质、容器 用本校军卫教研室提供的蒸馏水配制生理盐水，容器采用直径15 cm，深3 cm的透明薄塑料平皿。
1.1.3 记录系统 放大1万倍的前置放大器。由Pclamp6.0系统软件中的Fetchex软件采集心电信号并测量图形高度。通过A/D转换，将图形数据直接存盘。
1.1.4 鸡胚心脏模型的制备 60只麻鸡鸡蛋在38℃、湿度50%的条件下孵育5 d后取出鸡胚，切断胚胎四周的放射状血管，去除其上层的透明薄膜，悬浮于温度维持在30～35℃之间的液态媒质中。镜下可见其跳动的心脏，大致位于胎体中部邻近内侧的弯曲处。
1.1.5 测量位点 采用奥林巴斯IMT-2型倒置显微镜，其目镜和物镜的放大倍数分别为10和4。目镜筒中套装透明微刻度平板测微器，每正方形小格边长200 μm，除以物镜的放大倍数(×4)，即为该物镜下每一小格的实际长度(50 μm)，可用于确定心脏与探查电极之间的距离。鸡胚纵向卧位，其长轴与电极的移动方向垂直或平行。其头尾长度约为1.5 cm，腹背宽度约为0.5 cm。以鸡胚心脏中心为坐标原点，以胚胎的头、尾，背和腹4个方向为假想的相互垂直的坐标轴。以坐标轴所经的鸡胚心脏外缘为零距离测试点，其它4个测试点与该侧心脏外膜的距离分别为250 μm、500μm、1.0 mm、2.0 mm。4个方向共20个测试点。
, 百拇医药
1.2 实验方法
先将分离好的鸡胚置于盛有液态媒质的透明平皿中，鸡胚稳定悬浮于液体中的指定位置；再在显微镜下先调整心脏的位置于视野中间，再调整探查电极，到与心脏相应距离的测试位点；而后从显示器上实时观察心电信号的形态，每个测试点采集时间长度为22 s，采集频率定为500 ms–1；最后将每个测试点记录的心电信号作为一个文件，存入硬盘的指定区域。
1.3 统计学处理
所有结果均以均数±标准差(
±s)表示。对相同媒质中相反方向上两个相同距离点的心电图R(r)波振幅进行配对检验，P<0.05为差别有统计学意义。
2 结果
鸡胚心脏浸入蒸馏水中，4个方向上不同距离点记录的心电图见图1，相反方向相同距离点上的心电图R(r)波振幅对比见表1。鸡胚心脏浸入生理盐水中，4个方向上不同距离点记录的心电图见图2，相反方向相同距离点上的心电图R(r)波振幅对比见表2。
, 百拇医药
表1 蒸馏水中鸡胚心脏4个方向5个不同距离(mm)点R(r)波振幅(μV)比较(±s, n =30)
Tab.1 Comparison of amplitude (μv)of ECGs R (r) wave recorded at 5 points with different distances (mm) in 4 directions from the heart of chick embryo in distilled water (Mean±SD, n =30) Distance
Head
Tail
Abdomen
Back
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0
51.31±4.85
51.98±5.01*
49.12±4.47
49.67±4.48**
0.25
0.51±0.85
30.40±1.10*
29.54±1.37
29.98±1.37**
0.50
23.45±1.21
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23.81±1.24*
23.16±1.76
23.44±6.36**
1.00
15.38±0.89
15.32±2.56*
15.00±1.15
15.15±1.06**
2.00
6.42±0.37
6.22±0.81*
6.44±0.79
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6.29±0.95**
*P>0.05, tail vs head; **P>0.05, back vs abdomen
表2 生理盐水中鸡胚心脏4个方向5个不同距离(mm)点R(r)波振幅(μV)比较(±s, n =30)
Tab.2 Comparison of amplitude (μv)of ECG R (r) wave recorded at 5 points different distances (mm) in 4 directions from the heart of chick embryo in normal saline water (Mean±SD, n =30) Distance
Head
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Tail
Abdomen
Back
0
7.99±1.51
8.98±1.67*
7.38±1.55
7.77±1.65**
0.25
0.72±0.2
20.38±0.25*
0.57±0.18
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0.53±0.18**
0.50
0
0
0
0
1.00
0
0
0
0
2.00
0
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0
0
*P>0.05, tail vs head; **P>0.05, back vs abdomen
从表1、2可以看出，无论是在低电导率蒸馏水，还是在高电导率的生理盐水中，5日龄鸡胚心脏头侧与尾侧，腹侧与背侧各相同距离测试点R(r)波振幅对比都无显著性差异(P>0.05)。记录的鸡胚心电图皆为正立的R(r)波，无宽深的Q波。
鸡胚心脏在蒸馏水中能记录到心电图的范围远大于在生理盐水中能记录到心电图的范围。前者在远离心脏2 mm的测试点上依旧记录到振幅为6 μV左右的R(r)波，而后者在0.25 mm的测试点上仅能记录到小于1 μV的R(r)波。
3 讨论
, 百拇医药
从本实验结果可以看出，相反方向上除极形成的心电向量并未进行简单直接的综合。单腔心脏由于其四壁厚薄相当，相对位置上的除极心电向量大小没有差异，仅是方向相反。如果心电向量的综合仅是对侧两向量的简单叠加，则方向相反大小几乎相等的除极向量综合的结果是相互抵销，即相反方向上的测试点都可能无法记录到R(r)波明显的心电图。而实际上却在相反两个方向上都记录到了R(r)波振幅几乎没有差异的心电图。可见，瞬间心电向量的综合可能要受到某种因素的影响。出现上述实验结果的原因可能是心腔内血液对心电向量的衰减作用。推测心脏相对位置的心肌除极向量在进行综合之前，跨越心腔的向量已被高电导率血液衰减。即高电导率的血液使心电源内膜侧(除极向量的负端)的电活动被衰减。只有心电源外膜侧(除极向量的正端)继续向外扩布而最终形成心电图。换言之，心电向量跨越高电导率的心腔内血液进行综合时需要考虑血液对其扩布的衰减作用。
图1 蒸馏水中鸡胚心脏4个方向5个不同距离(mm)点记录的心电图
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Fig.1 ECGs recorded at 5 points with different distance (mm) in 4 directions in distilled water
图 2 生理盐水中鸡胚心脏4个方向5个不同距离(mm)点记录的心电图
Fig.2 ECGs recorded at 5 points with different distance (mm) in 4 directions in normal saline water
从鸡胚心脏在两种不同电导率的液态媒质中可记录到心电图的范围大小，可看出高电导率的血液对心内膜电活动扩布的影响。高电导率的生理盐水对心电扩布的衰减作用远大于低电导率的蒸馏水的作用。因此可以推测某处心肌除极所产生的心电向量在横跨心腔内血液的过程中，其向量的大小被衰减了，衰减的幅度与跨越的距离成正相关。该向量到达对侧心肌时已大大小于该处的心电向量，因而对该处(对侧)心肌除极所产生的心电向量的影响也很小，该处的心电向量基本上按照原来的大小和方向向外扩布。这可能就是鸡胚心脏四周都能记录到R(r)波振幅明显的心电图的原因。
, 百拇医药
常规胸导联在正常人左胸体表可记录到R(r)振幅明显的心电图，而在右胸体表却只能记录到宽深Q波或Qs波，即所谓的心电偶极分布现象[1、4]。产生这一现象的原因是常规胸导联的参比点电势过高。由于右胸体表的心电电势偏低甚至低于参比点电势[5]，其结果必然出现右胸心电图记录不到R(r)波而仅出现负波的情况。这不仅给临床心电图对右心疾患的诊断造成了困难，而且反映了“心电偶极现象”实际上是参比点电势过高的结果，并非脱离参比点的客观存在，也非左右心室向量相互抵销的结果。如果能将参比点安置于一个更加接近于零电位的位置，便可完全消除上述的偶极分布现象，为右心疾患的正确诊断创造更好的条件，而左右心室心电向量相互抵销的提法便失去了原有的依据。
作者简介：周 翔(1967-)，男，福建蒲田人，1998年毕业于第一军医大学，博士，讲师
参考文献
1，Burch GE. The history of vectorcardiography[J]. Med Hist, 1985, 5(1): 103～31.
, 百拇医药
2，黄 宛主编. 临床心电图学[M]. 第五版, 北京:人民卫生出版社, 1998. 551～5.
3，尹炳生等. 常规临床心电图学与头胸导联临床心电图学. 中国循环杂志, 1991, 6 (1):75～8.
4，Lu WX, Xia L. Computer simulation of epicardial potentials using a heart-torso model with realistic geometry[J]. IEEE Trans Biomed Eng, 1998, 43(1):2～7.
5，Csatini D, Vitolo E, Ornaghi M et al. Demonstration of the relationship between heart dimensions and QRS voltage amplitude[J]. J Electrocardiol, 1996, 29(2):169～75.
收稿日期：1999-06-04, 百拇医药
单位：周翔(广州第一军医大学基础部心电研究中心，广东 广州 510515)；农德斌(广州第一军医大学基础部心电研究中心，广东 广州 510515)；德旷(广州第一军医大学基础部心电研究中心，广东 广州 510515)
关键词：鸡胚心脏；瞬间心电向量；心电图；电导率
第一军医大学学报000213 摘要：目的和方法 在电导率不同的2种液态媒质中，采集60个5日龄鸡胚心脏2组相反方向上若干离场源不同距离的测试点心电图，分别比较相同媒质中相反方向上相同距离点的心电图形态和R(r)波振幅，判断该单腔心瞬间心电向量综合的可能性。结果 无论是高电导率的生理盐水，还是低电导率的蒸馏水，相同媒质相反方向相同距离点上的心电图皆为正立，其R(r)波振幅的差异不显著(P>0.05)；心电在高电导率液态媒质中的衰减幅度远大于在低电导率的液态中的衰减幅度。结论 单腔心相反方向的心肌除极所形成的瞬间心电向量可能由于心腔内高电导率血液的衰减效应而无法实现跨越心腔的相互综合。任一瞬间的心电活动可能无法用单一的综合心电向量来表示。
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关键词： 中图分类号：R338 文献标识：A
文章编号：1000-2588 (2000) 02-0177-03
Synthesis of the resultant instantaneous cardiac vector of chick embryonic heart in liquid medium
Zhou Xiang，Nong De-bin，Yu De-kuang
(Department of Pathophysiology, First Military Medical University, Guangzhou 510515, China)
Abstract: Objective and Method The ECGs of 60 hearts of 5-day chick embryos immersed in normal saline water or distilled water were recorded at 5 points with different distances in 4 directions perpendicular to one another. Comparison of the pattern and amplitude of ECG was made between every 2 points with the same distance to the heart in 2 opposite directions, to determine the fashion of resultant synthesis of cardiac vectors of single chamber heart. Results The ECGs at every 2 points in 2 opposite directions with the same distance to the heart immersed in the same liquid medium were both upper standing, without significant difference between their amplitude of R(r) waves (P>0.05). Conclusion No synthesis of instantaneous cardiac vectors occurred in 2 opposite directions across chambers during single-chamber cardiac depolarization, possibly because of the offset effect of blood in chamber due to its high conductance. It is impossible to synthesize the instantaneous cardiac vector into a single vector at any moment.
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Key words: chick embryonic heart; instantaneous cardiac vector; resultant; ECG; conductance rate
心电图是一直被认为瞬间综合心电向量二次投影的结果[1、2]，但这一解释仅与左胸的心电图相符，而右胸正常情况出现宽深Q波的现象却无从解释[3]，可见瞬间心电向量综合学说颇有争议。作者试图将仍为单一心腔的5日龄鸡胚浸入不同电导率液体中，从两组相反方向上采集心电图，根据每组心电图的形态及振幅的差异，判断单腔心瞬间心电向量综合的可能性，以说明该学说在解释心电图形成中可能存在的问题。
1 材料和方法
1.1 实验材料
1.1.1 电极的制备 3支外套橡胶的细不锈钢针露出尖端0.5 cm，固定于载物台上方的支架上，分别作为测试、参比和地电极，由显微操纵器控制电极的移动。
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1.1.2 液态媒质、容器 用本校军卫教研室提供的蒸馏水配制生理盐水，容器采用直径15 cm，深3 cm的透明薄塑料平皿。
1.1.3 记录系统 放大1万倍的前置放大器。由Pclamp6.0系统软件中的Fetchex软件采集心电信号并测量图形高度。通过A/D转换，将图形数据直接存盘。
1.1.4 鸡胚心脏模型的制备 60只麻鸡鸡蛋在38℃、湿度50%的条件下孵育5 d后取出鸡胚，切断胚胎四周的放射状血管，去除其上层的透明薄膜，悬浮于温度维持在30～35℃之间的液态媒质中。镜下可见其跳动的心脏，大致位于胎体中部邻近内侧的弯曲处。
1.1.5 测量位点 采用奥林巴斯IMT-2型倒置显微镜，其目镜和物镜的放大倍数分别为10和4。目镜筒中套装透明微刻度平板测微器，每正方形小格边长200 μm，除以物镜的放大倍数(×4)，即为该物镜下每一小格的实际长度(50 μm)，可用于确定心脏与探查电极之间的距离。鸡胚纵向卧位，其长轴与电极的移动方向垂直或平行。其头尾长度约为1.5 cm，腹背宽度约为0.5 cm。以鸡胚心脏中心为坐标原点，以胚胎的头、尾，背和腹4个方向为假想的相互垂直的坐标轴。以坐标轴所经的鸡胚心脏外缘为零距离测试点，其它4个测试点与该侧心脏外膜的距离分别为250 μm、500μm、1.0 mm、2.0 mm。4个方向共20个测试点。
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1.2 实验方法
先将分离好的鸡胚置于盛有液态媒质的透明平皿中，鸡胚稳定悬浮于液体中的指定位置；再在显微镜下先调整心脏的位置于视野中间，再调整探查电极，到与心脏相应距离的测试位点；而后从显示器上实时观察心电信号的形态，每个测试点采集时间长度为22 s，采集频率定为500 ms–1；最后将每个测试点记录的心电信号作为一个文件，存入硬盘的指定区域。
1.3 统计学处理
所有结果均以均数±标准差(
±s)表示。对相同媒质中相反方向上两个相同距离点的心电图R(r)波振幅进行配对检验，P<0.05为差别有统计学意义。2 结果
鸡胚心脏浸入蒸馏水中，4个方向上不同距离点记录的心电图见图1，相反方向相同距离点上的心电图R(r)波振幅对比见表1。鸡胚心脏浸入生理盐水中，4个方向上不同距离点记录的心电图见图2，相反方向相同距离点上的心电图R(r)波振幅对比见表2。
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表1 蒸馏水中鸡胚心脏4个方向5个不同距离(mm)点R(r)波振幅(μV)比较(
±s, n =30)Tab.1 Comparison of amplitude (μv)of ECGs R (r) wave recorded at 5 points with different distances (mm) in 4 directions from the heart of chick embryo in distilled water (Mean±SD, n =30) Distance
Head
Tail
Abdomen
Back
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0
51.31±4.85
51.98±5.01*
49.12±4.47
49.67±4.48**
0.25
0.51±0.85
30.40±1.10*
29.54±1.37
29.98±1.37**
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23.45±1.21
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23.81±1.24*
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15.38±0.89
15.32±2.56*
15.00±1.15
15.15±1.06**
2.00
6.42±0.37
6.22±0.81*
6.44±0.79
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6.29±0.95**
*P>0.05, tail vs head; **P>0.05, back vs abdomen
表2 生理盐水中鸡胚心脏4个方向5个不同距离(mm)点R(r)波振幅(μV)比较(
±s, n =30)Tab.2 Comparison of amplitude (μv)of ECG R (r) wave recorded at 5 points different distances (mm) in 4 directions from the heart of chick embryo in normal saline water (Mean±SD, n =30) Distance
Head
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Tail
Abdomen
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0
7.99±1.51
8.98±1.67*
7.38±1.55
7.77±1.65**
0.25
0.72±0.2
20.38±0.25*
0.57±0.18
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*P>0.05, tail vs head; **P>0.05, back vs abdomen
从表1、2可以看出，无论是在低电导率蒸馏水，还是在高电导率的生理盐水中，5日龄鸡胚心脏头侧与尾侧，腹侧与背侧各相同距离测试点R(r)波振幅对比都无显著性差异(P>0.05)。记录的鸡胚心电图皆为正立的R(r)波，无宽深的Q波。
鸡胚心脏在蒸馏水中能记录到心电图的范围远大于在生理盐水中能记录到心电图的范围。前者在远离心脏2 mm的测试点上依旧记录到振幅为6 μV左右的R(r)波，而后者在0.25 mm的测试点上仅能记录到小于1 μV的R(r)波。
3 讨论
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从本实验结果可以看出，相反方向上除极形成的心电向量并未进行简单直接的综合。单腔心脏由于其四壁厚薄相当，相对位置上的除极心电向量大小没有差异，仅是方向相反。如果心电向量的综合仅是对侧两向量的简单叠加，则方向相反大小几乎相等的除极向量综合的结果是相互抵销，即相反方向上的测试点都可能无法记录到R(r)波明显的心电图。而实际上却在相反两个方向上都记录到了R(r)波振幅几乎没有差异的心电图。可见，瞬间心电向量的综合可能要受到某种因素的影响。出现上述实验结果的原因可能是心腔内血液对心电向量的衰减作用。推测心脏相对位置的心肌除极向量在进行综合之前，跨越心腔的向量已被高电导率血液衰减。即高电导率的血液使心电源内膜侧(除极向量的负端)的电活动被衰减。只有心电源外膜侧(除极向量的正端)继续向外扩布而最终形成心电图。换言之，心电向量跨越高电导率的心腔内血液进行综合时需要考虑血液对其扩布的衰减作用。
图1 蒸馏水中鸡胚心脏4个方向5个不同距离(mm)点记录的心电图
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Fig.1 ECGs recorded at 5 points with different distance (mm) in 4 directions in distilled water
图 2 生理盐水中鸡胚心脏4个方向5个不同距离(mm)点记录的心电图
Fig.2 ECGs recorded at 5 points with different distance (mm) in 4 directions in normal saline water
从鸡胚心脏在两种不同电导率的液态媒质中可记录到心电图的范围大小，可看出高电导率的血液对心内膜电活动扩布的影响。高电导率的生理盐水对心电扩布的衰减作用远大于低电导率的蒸馏水的作用。因此可以推测某处心肌除极所产生的心电向量在横跨心腔内血液的过程中，其向量的大小被衰减了，衰减的幅度与跨越的距离成正相关。该向量到达对侧心肌时已大大小于该处的心电向量，因而对该处(对侧)心肌除极所产生的心电向量的影响也很小，该处的心电向量基本上按照原来的大小和方向向外扩布。这可能就是鸡胚心脏四周都能记录到R(r)波振幅明显的心电图的原因。
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常规胸导联在正常人左胸体表可记录到R(r)振幅明显的心电图，而在右胸体表却只能记录到宽深Q波或Qs波，即所谓的心电偶极分布现象[1、4]。产生这一现象的原因是常规胸导联的参比点电势过高。由于右胸体表的心电电势偏低甚至低于参比点电势[5]，其结果必然出现右胸心电图记录不到R(r)波而仅出现负波的情况。这不仅给临床心电图对右心疾患的诊断造成了困难，而且反映了“心电偶极现象”实际上是参比点电势过高的结果，并非脱离参比点的客观存在，也非左右心室向量相互抵销的结果。如果能将参比点安置于一个更加接近于零电位的位置，便可完全消除上述的偶极分布现象，为右心疾患的正确诊断创造更好的条件，而左右心室心电向量相互抵销的提法便失去了原有的依据。
作者简介：周 翔(1967-)，男，福建蒲田人，1998年毕业于第一军医大学，博士，讲师
参考文献
1，Burch GE. The history of vectorcardiography[J]. Med Hist, 1985, 5(1): 103～31.
, 百拇医药
2，黄 宛主编. 临床心电图学[M]. 第五版, 北京:人民卫生出版社, 1998. 551～5.
3，尹炳生等. 常规临床心电图学与头胸导联临床心电图学. 中国循环杂志, 1991, 6 (1):75～8.
4，Lu WX, Xia L. Computer simulation of epicardial potentials using a heart-torso model with realistic geometry[J]. IEEE Trans Biomed Eng, 1998, 43(1):2～7.
5，Csatini D, Vitolo E, Ornaghi M et al. Demonstration of the relationship between heart dimensions and QRS voltage amplitude[J]. J Electrocardiol, 1996, 29(2):169～75.
收稿日期：1999-06-04, 百拇医药