[심장] 평균 전기축 (실험내용)

1.     배경 지식

1-1  평균 전기축

1. 각 심장 주기의 전기적 활성은 SA node(주요 심박 조율기)의 탈분극으로 시작한다.

2. 탈분극의 파형은 심방으로 퍼져서 심방근의 수축을 시작하도록 한다. 심방의 탈분극은 ECG의 P wave로 측정된다. 심방의 재분극은 탈분극 즉시 일어나고, ECG의 PR segment로 측정된다.

3. AV node에서는 전기 신호가 느려지는데, 이것은 심방이 완전히 수축하는 데 충분한 시간(그 신호가 AV bundle, 좌우 bundle branches, 심실 심근의 purkinje fibers 까지 전도되기 전에)을 제공한다.

4. 심실의 탈분극은 ECG의 QRS로 기록되고, 심실의 재분극은 T wave로 기록된다.

심장 싸이클동안에, 전류는 특수한 경로를 따라 퍼져서 위에서 요약한 특수한 절차에 따라 그 경로를 탈분극화한다. 그 결과, 전기적 활성화는 방향성(전기적 축에 의해 표현되는 공간적인 방향)을 가진다. 이러한 심장 싸이클동안에 전류의 우세한 방향을 “평균 전기축(mean electrical axis)”이라 부른다.

일반적으로, 성인에서 평균 전기축은 심장의 아래에서 정점까지와 더 낮은 왼쪽 갈비뼈를 가리키는 심실 사이 격막의 왼쪽을 연장하는 선을 따라 놓여있다.

ECG에서 기록되는 전압의 크기는 탈분극되는 세포의 양에 정비례한다. 심장의 대부분의 질량은 심실근으로 이루어져있기 때문에 가장 주되게 기록되는 파형인 QRS complex는 심실들의 탈분극을 나타낸다. 게다가, 좌심실의 질량이 우심실 질량보다 훨씬 더 크기 때문에, 더 많은 QRS complex는 좌심실의 탈분극을 나타낸다. 그리고 평균 전기축의 방향은 심실사이 격막의 왼쪽을 향한다.

 

1-2  전극이 놓이는 위치

몸은 전기 전도성이 있는 이온을 가진 유체를 포함한다. 이것이 피부표면에서 심장 안과 주변의 전기적 활성도를 측정 가능하게 한다. 이것은 또한 다리와 팔이 몸통의 단순한 확장으로 역할을 하도록 한다. 다리에서의 측정은 사타구니에서 일어나는 이것들의 근사치를 내고 팔에서의 측정은 그에 상응하는 어깨에서의 측정의 근차치를 낸다.

이상적으로, 전극은 피실험자의 편의를 위해 발목과 손목, 팔목에 놓는다. ECG 기록계가 적절히 작동하기 위해서는 몸에서 GND 참조점이 필요하다. 이 그라운드는 그 발목의 오른쪽 다리에 놓인 전극에서 얻을 수 있다.

 

1-3  ECG

몸을 삼차원으로 나타내기 위해서, 심전도 검사에서는 세 평면이 정의된다. bipolar limb leads는 frontal 평면에 있는 심장 싸이클의 전기적 활성도를 기록한다. 그리고 bipolar limb leads는 벡터 심전도의 원리를 소개하기 위해서 이번 레쓴에서 사용될 것이다.

ECG lead는 피부에 놓인 전극들에서 검출되는 심장에서 만들어진 전기적 활성을 기록하는 장치이다. 양극성의 두 개의 별개의 전극으로 구성된 한 선을 bipolar lead라고 한다. 선의 막대기를 연결하는 가상의 선은 lead axis라 부른다. 전극이 놓인 위치는 선이 기록하는 방향(음에서 양의 전극 쪽으로 향하는 방향)을 결정한다. ECG 기록계는 양과 음의 전극 사이의 차이를 계산하고, 전압 차이의 변화를 시간과 함께 나타낸다. 표준 임상 ECG는 12 선을 기록하는데, 이것들 중 세 개를 표준 (bipolar) limb leads라 부른다.

표준 bipolar limb leads의 극성과 축은 다음을 따른다.

bipolar limb lead에서 lead 1과 3에서 측정되는 전기적 흐름의 합은 lead2에서 측정되는 전기 흐름의 합과 같다. 이 관계는 Einthoven’s law라고 불리는데, 이것은 수학적으로 다음과 같이 표현된다:

Lead1 + Lead3 = Lead2

그래서 만약 어떤 두 lead의 값을 안다면 다른 세 번째 lead의 값을 계산할 수 있다.

lead의 측정을 나타내는 좋은 수학적 도구는 벡터이다. 벡터는 속도처럼 크기와 방향을 가지는 독립체이다. 심장 싸이클동안의 어떤 순간이든, 한 벡터는 lead를 통해 보여지는 실 전기적 활동성을 나타낼 것이다. 하나의 전기적 벡터는 진폭, 방향, 극성을 가지고 일반적으로 화살표처럼 시각화 된다.

-화살표의 길이는 전기적 흐름의 크기를 나타낸다.

-화살표의 방향은 전류의 방향을 나타낸다.

-화살표의 끝은 전기적 흐름의 양극을 나타낸다.

-화살표의 꼬리는 전기적 흐름의 음극을 나타낸다.

bipolar limb lead 축들은 Einthoven’s triangle이라 불리는 정삼각형을 그리기위해 사용되는데, 그것의 중심에는 심장이 놓여있다.

삼각형의 각 변은 bipolar limb lead들 중의 하나를 나타낸다. 세 bipolar limb lead들의 양의 전극들은 심장의 중심점에서 영의 참조점으로부터 전기적으로 같은 거리에 있다. 그래서 정삼각형의 세 변은 방향의 각도에 변화없이 그것들의 중심점들이 심장의 중심점에서 교차하도록 오른쪽, 왼쪽, 아래로 항상 변환될 수 있다.

 

1-4  평균 전기축을 근사화하는 방법

하나의 벡터는 어떤 즉각적인 때라도 심장의 전기적 활성을 나타낼 수 있다. 심장의 평균 전기적 축은 심장 싸이클에 일어나는 모든 벡터들의 총체이다.

심실의 탈분극에 의해 일어나는 QRS interval은 심장의 주된 전기적 활동을 나타내기 때문에, 이 interval을 관찰 함으로써 평균 전기축을 근사화할 수 있다. (먼저 R wave의 진폭, 그리고 나서 결합된 Q, R, S wave들)

QRS 축이라고 불리는 결과적으로 얻어진 벡터는 심장의 평균 전기축을 근사화한다. frontal 평면에서 평균 전기축의 초기 근사는 Lead1과 Lead3로부터 R wave의 크기를 그림으로써 만들어질 수 있다. 

R wave의 크기는 다음과 같이 표시한다.

1. 벡터들의 끝으로부터 수직선을 그린다.(Lead의 축에 오른쪽 각)

2. 이 두 수직선들의 교차점을 정한다.

3. 0.0점에서부터 교차점까지 새로운 벡터를 그린다.

결과적으로 얻어진 벡터의 방향은 심장의 평균전기축을 근사화한다. 벡터의 길이는 심장의 평균 potential을 근사화한다.

평균 전기축을 근사화하는 더 정확한 방법은 R wave의 크기만을 사용하는 대신, 한 lead에 대한 Q,R,S potential들을 대수적으로 더하는 것이다. 나머지 절차들은 위해서 요약한 것과 같다.

심실의 평균 전기축의 일반적인 범위는 대략 –30~+90이다. 축은 몸의 자체 변화로 살짝 이동될 수 있다. 그리고 이 일반적 범위에서 개인간의 심장의 질량, 흉곽에서 심장의 방향, 몸무게, 심장 전도 시스템의 해부상의 분포로 인해 다양하게 나타날 수 있다.

1-5 평균 전기축의 비정성화

QRS축의 방향이 일반적인 것에서부터 –30 ~ -90 사이의 변화한 것을 left axis deviation(LAD)라고 부른다. Left axis deviation은 비정상적이다.

left axis deviation은 좌심실이 탈분극하는 것을 일반적인 것보다 더 오래 걸리게 할 때 발생한다. 이것의 한 가지 원인은 고혈압과 대동맥 협장과 관련된 좌심실의 비대이다. 또한 left axis deviation은 전도 경로나 좌심실근이 손상되었을 때 일어날 것이다. 그것은 탈분극 신호를 막거나 느리게 만들기 때문이다. 그리고 이것의 일반적인 원인은 관상동맥 혈관 패색과 약물의 남용을 포함한다.

QRS축의 방향이 일반적인 것에서 +90 ~ +180사이로 변화한 것을 right axis deviation(RAD)라고 한다. 길고 좁은 가슴과 수직적인 심장을 가진 젊은 성인인 몇몇 경우에는 right axis deviation은 정상적일 수 있지만 이것 또한 비정상이다.

대부분의 성인에서 right axis deviation은 일반적으로 우심실의 비대나 우심실의 전도 시스템의 손상과 관련이 있다. 두 경우에서 right axis deviation은 우심실의 탈분극 신호가 느려지거나 막힘으로써 일어난다