摘 要：通过介绍心电图形成、心电信号的特点、心电图机的基本结构及其工作原理，阐述心电图机计量指标检定的必要性以及计量指标的临床意义。
近年来，随着人类对人体科学研究的广泛需求和微电子技术的飞速发展，许多新型的医用电子学仪器大量应用于临床研究、治疗、诊断等各个方面。对人体系统进行电子诊断的主要目的是通过电子诊断技术，获取被查体的各种信息数据和图像，与正常人的数据和图像进行比较分析，以判断被查体的组织结构、生理功能是否正常，并分析出疾病产生的原因。其中，心电图机是描记心脏组织活动所产生的生物电信号的仪器，是国家强制检定的计量器具。了解心电图的形成与心电信号的特点、心电图机的基本工作原理、心电图机计量指标的临床意义，有助于我们自觉地做好心电图机的计量检定工作，保证心电图机的计量性能符合要求，使所记录心电图能够真实地再现输入的心电信号的变化规律，满足临床上对心脏疾病诊断的需要。
1 心电图的形成与心电信号的特点
1 .1 心电图的形成
具有一定体积的整块导电体称为容积导体。人体可以类似为一个均匀的容积导体，心脏处于胸腔体内靠近中心偏左的位置。心脏在周期性活动中，伴随着规律的周期性变化进行心电生理活动。心脏的心电生理活动可以看作一组电偶，这组电偶的大小、方向在每次心动周期中呈现有规律性的变化，电偶的电流流经人体的各个部位，在人体表面任何一点产生一个相应的变化的电位。心电图机就是把人体表面两个不同部位上变化的电位差即心电信号，通过不同的导联拾取下来，再送到放大电路进行放大，然后通过记录器，并在以一定速度运行的记录纸上描记出来的仪器。描记出来的波形就是心电图。
1.2 心电信号的特点
①振幅非常微弱，0.1 mV～4 mV。②频率很低，0.05 Hz～150 Hz。由心电信号的频率响应特性可知，心电图的 P 波、Q波、R 波、S 波、T波及 U 波，都是由各种频率的正弦波组成。其中，P 波、T波和 U波均是低频波，其基波频率仅为几个赫兹左右；而 R 波、Q 波和 S 波在不同的导联组合内，基波频率有时为 20 Hz～30 Hz，有时为 60 Hz 左右；在 R 波的尖锋处的基波频率有时高达 100 Hz，而 P- R 段，S- T段的基波频率不到 1 Hz。
由于心电信号具有这些特点，要求心电图机必须具备高灵敏度、超低频放大器，才能保证心电信号得到有效的描记，并保持不失真。同时由于心电信号的特点，也使得心电信号在记录过程中很容易受到外界同频段信号的影响，从而产生各种干扰现象，使心电图波形淹没在干扰波形中，影响对心电图的正确诊断，常见的干扰现象有基线漂移、噪声、交流电的干扰。所以，心电图机又需具有抗干扰的特殊结构。
2 心电图的导联
将两个电极置于人体表面上不同的两层，通过导线与心电图机相连，就可以描出一种心电图波形。那么所谓的心电图导联，就是指描记心电图时的电极安放位置以及导线与心电图内放大器的连接方式。
2.1 常规 12 导联系统
标准导联：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
单极肢体加压导联：avR，avL，avF
单极胸导联：V1、V2、V3、V4、V5、V6
2.2 附加导联
除常规 12 导联系统外，根据需要增加导联：V3R、V7、V8、V9等。
3 心电图机的基本结构及其工作原理
一台心电图机在结构上必须具有下列各组成部分：导联选择器、前置放大器、主放大器、记录器、走纸传动装置、电源、1 mV定标电压。
心电信号通过电极、导联线，由导联选择器选择后，进入具有高输入阻抗和高共模抑制比的前置放大器；前置放大器主要由差分放大器组成，差分放大器的作用是提高共模抑制比，减少干扰信号，同时放大心电信号，放大为 20 倍左右；前置放大器中设有 1 mV 定标信号发生器。主放大器对心电信号的电压进行进一步放大和功率放大，把心电信号的电压变为驱动电流，驱动记录器，并在以一定速度运行的记录纸上描记出随心电信号变化的波形，即心电图。走纸传动装置使记录纸以一定的速度运行，电源为电路提供各种稳定的工作电压。
4 心电图机计量指标的临床意义
通过以上分析，我们可以看出，人体心脏在周期性活动中，伴随着规律的周期性变化的心电生理活动，心电生理活动是心脏活动的基础。心电生理活动在人体表面产生微弱、低频、变化的电位，这种变化的电位同心脏活动有着密切的联系。我们不能对这种变化的电位进行直接的分析，而是通过心电图机以不同的导联拾取变化的电位差即心电信号，经过放大并在时间轴上展开，形成心电图，对心电图波形进行分析，了解心脏的活动情况，为临床上对心脏疾病的诊断提供重要的依据。只有保证心电图机的计量性能符合要求，才能保障所记录的心电图能够真实地再现输入的心电信号的变化规律，满足临床诊断的需要。
4.1 心电图主要技术参数
心电图的两个主要技术参数是心电图波形的幅度和时间，在心电图记录纸上表示为：横轴代表波形时间，当标准走纸速度为 25 mm/s 时，每 1 mm 代表 0.04 s。纵轴代表波形幅度，当标准灵敏度为 10 mm/mV时，每 l mm代表 0.1 mV。
心电图的典型波形如下图所示：
4.2 心电图的典型波形
P 波：由心房的激动所产生。前一半主要由右心房所产生，后一半主要由左心房所产生。正常 P 波的宽度不超过0.11 s，最高幅度不超过 2.5 mm。
QRS 波群：反映左、右心室的电激动过程，QRS 波群的宽度为 QRS时限，代表全部心室肌激动过程所需要的时间，正常人最高不超过 0.10 s。
T 波：代表心室激动后复原时所产生的电位。在 R 波为主的心电图上，T波不应低于 R 波的 1/10。
U 波：位于 T 波之后，可能是反映心肌激动后电位与时间的变化，人们对它的认识仍在探讨之中。
4.3 心电图的典型间期和典型段
P—R 间期：是从 P 波起点到 QRS 波群起点的时间间隔，代表从心房激动开始到心室开始激动的时间，这间期随着年龄的增长而有加长的趋势。正常 P—R 间期为 0.12 s～0.20 s。
QRS 间期：从 Q 波起点至 S 波终点的时间间隔。代表两侧心室肌（包括心室间隔肌）的电激动过程。
S—T 段：从 QRS 波群的终点到 T 波起点的一段，正常人的 S—T 段是接近基线的，与基线间的距离一般不会超过0.05 mV。
P—R 段：从 P 波终点至 QRS 波群起点。同样，这一段正常人也是接近基线的。
Q—T 间期：从 QRS 波群起点到 T 波终点相隔的时间。它代表心室肌除极和复极的全过程。正常情况下，Q—T间期的时间不大于 0.4 s。
4.4 心电图波形与计量指标的关系
波形幅度准确：电压测量、定标电压、灵敏度；
波形时间准确：时间间隔、时标、记录速度；
波形不失真：幅频特性、过冲、时间常数；
放大器质量优：耐极化电压、噪声、共模抑制比、基线漂移、输入阻抗；
记录器质量优：记录滞后、基线宽度。
4.5 影响波形幅度准确度的指标
电压测量：最大允许相对误差±10（1+U1/Uin）% U=0.1mV
内定标电压：最大允许相对偏差±5％
灵敏度：各挡最大允许相对偏差±5％
其中：内定标电压、灵敏度是电压测量的主要不确定度源。
4.6 影响波形时间准确度的指标
时间间隔：最大允许相对误差±10（1+T1/Tin）% T=0.06 s
时标：最大允许相对偏差±5％
记录速度：最大允许相对偏差±5％
其中：记录速度是时间间隔、时标的主要误差源。
4.7 保证波形不失真的参数
幅频特性：1 Hz～60 Hz，最大允许相对偏差 - 10％～+5%
过冲：不大于 10%
时间常数：不小于 3.2 s
其中：过冲影响幅频特性、高频特性；时间常数影响幅频特性、低频特性。
4.8 反映放大器特性的指标
耐极化电压：幅度（与未加极化电压时相比）最大允许相对偏差±5%
噪声：不大于 35 μV（峰值）
共模抑制比：各导联不小于 2.8×104（89 dB）
基线漂移：60 s 内不大于 5 mm
输入阻抗：不小于 2.5 MΩ
4.9 反映记录器机械特性的指标
记录滞后：记录系统滞后不大于 0.5 mm
基线宽度：心电不大于 1 mm
总之，心电图机计量指标反映并满足了临床诊断上对心电图波形的技术要求。在临床上，心电图对心肌缺血、心肌梗死、心律失常等有着重要的诊断价值。因此，心电图机是急诊必备仪器，必须按照计量检定规程对心电图机定期进行计量检定，检定合格的心电图机方可继续使用。如果使用不合格的心电图机记录心电图，在临床上，可能造成误诊、漏诊，延误病人的治疗，我们必须对此引起高度重视。
参考文献
［1］郭勇. 医学计量[J]. 中国计量出版社，2002（1）.
本文作者：石进平
