認識心臟與心電

一、心臟的解剖結構

    一般人心臟位於胸部縱隔腔的中間部位,即在肺臟之間的漿膜囊內,基部位於第二根肋骨深處,心尖則位於第五肋間的高度,是一個中空、椎狀的肌肉性器官,用於推動循環系統中血管的血液流動 (Venes & Thomas, 2009)。正常的心臟是由心內膜 (Endocardium)、心肌膜 (Myocardium)、心外膜 (Epicardium) 組成,分左心房(Left atrium) 、右心房 (Right atrium) 及左心室 (Left ventrical)、右心室 (Right ventrical) 四個腔室,心臟的表面有三條溝,冠狀溝 (Coronary sulci) 在心底處略成環形,是心房和心室的分界線,前室間溝 (Anterior interventricular sulcus)、後室間溝 (Posterior interventricular sulcus) 則是左、右心室在心表面的分界線。

    左心房 (Left atrium)構成心底的大部分,接收來自四條肺靜脈的充氧血,血液自左心房經由二尖瓣 (Mitral valve)而進入左心室 (Left ventrical);左心室形成心尖,心室內的乳頭狀肌特別大,且附著到房室瓣的腱索相較右心室更粗而有力,從左心室流出的血液會經由主動脈半月瓣 (Aortic semilunar valve) 進入主動脈。右心房 (Right atrium) 壁較薄,接收來自三條靜脈的缺氧血及上腔靜脈 (Superior vena cava)、冠狀竇 (Coronary sinus)與下腔靜脈 (Inferior vena cava),血液經由三尖瓣 (Tricuspid valve)流入右心室 (Right ventrical),再經由肺動脈半月瓣 (Pulmonary semilunar valve)進入肺動脈幹,如圖一。

    心臟由肋骨保護,並被心包膜 (Pericardium) 所包圍,幫助心臟固定在橫膈和縱隔壁上,亦有保護的作用,心包膜壁可分泌潤滑的心包液在內層表面,減少與心壁間的摩擦力,使心臟能在液囊與心壁內自由跳動。

圖一 (圖片來源:徐淑媛(2015)。Mader’s人體解剖與生理學)

二、心臟的生理功能

    心臟一次收縮和舒張構成一個機械活動週期,稱為心週期 (Cardiac cycle),包括發生在心跳期間的所有事件,在一次心週期中,心房與心室按照一定的順序收縮及舒張一次。

    心臟收縮的主要目的是泵血,右心房接收上下腔靜脈的血液後,心房收縮迫使血液進入右心室 (心室處於舒張期),接著心室收縮 (心房處於舒張期),血液流入左側與右側肺動脈,進入肺循環,與肺部微血管進行氣體交換,肺泡中的氧氣會送至血液,而靜脈血二氧化碳會送至肺泡中,完成氣體交換的充氧血經由肺靜脈送回左心房 (心房與心室舒張期),左心房收縮使血液進入左心室,心室收縮再將血液送入主動脈,進入體循環,與身體各部位進行氣體交換及養分運輸後,將耗氧血帶回右心房(心房與心室舒張期)。

(圖片來源:http://wan811018.weebly.com/uploads/3/0/3/0/30303013/2464337_orig.jpg)

三、心臟的傳導系統

    心臟的傳導系統 (Conduction system of the heart)是一條可以刺激心房和心室收縮的特化心肌纖維路線,心臟不需外來的神經刺激便可自動跳動,其結構包括竇房結 (Sinoatrial node, SA node)、房室結 (Atrioventricular node, AV node)、房室束 (Atrioventricular bundle, AV bundle)、左右房室束分枝 (Bundle branches)、和蒲金氏纖維 (Purkinje fibers) ,如圖三所示。

    心臟的收縮是由右心房上的竇房結接收中樞神經的節律訊號後,引發每一心動週期而決定心跳的基本速率,但心率仍會受到自律神經系統的神經衝動或血液中之某些化學物質的影響而改變。一般靜止狀態下的心臟細胞是屬於負電性,即極化 (Polarization),當受電刺激會轉為帶正電性,即去極化 (Depolarization),產生心臟收縮。當來自竇房結的神經衝動抵達房室結時,會有些許的延遲以讓心房完成收縮,接著神經衝動迅速經房室束,傳到左、右房室束分枝,最後抵達蒲金氏纖維傳入心室肌肉,造成心室收縮,送出血液,即完成一個心跳週期。

圖三 (圖片來源:Perry Carter (1999). The Cardiovascular System: The Heart. Retrieved.)

四、心電圖的波形和意義

    心肌細胞的電性活動類似電池的作用,極化現象使全身液體內的電荷開始移動,也就代表許多細胞同時興奮所產生的動作電位總和,心電圖 (Electrocardiography, ECG) 便是運用微電極技術記錄心臟微小電脈衝的變化所產生心肌細胞內外的電位差,由儀器放大電活動訊號描繪下的圖形。

    一般心電圖有三個較明顯的波形:P波代表由竇房結起始的衝動傳遍整個心房時,心房的去極化;QRS複合波代表蒲金氏纖維興奮後的心室去極化,心室的心肌隨後進行收縮;T波代表心室的再極化,心室即將進入舒張期;心房的舒張不會單獨顯示在心電圖上,因為其電壓變化會被QRS複合波所覆蓋。

    標準的心電圖波形如圖四所示,其中R-R間期 (RR interval) 為兩相鄰R波之間的距離,用來表示一次心跳所需的時間。

圖四 (圖片來源:Zubieta-Calleja & Paulev (2004). New Human Physiology)