心電図検査における電気軸の測定とその平均値

心臓の動きに伴って生じる電気的変化を測定する心電図。心拍波形の電位差の大きさから心臓の電気軸が求められ、検査中の全心拍の平均を取って平均電気軸が判明します。この電気軸とは何を意味しているものなのでしょうか。心電図の基本に立ち返りながら確認していきたいと思います。

心電図とは

心臓を構成する心筋は活動即ち緊張と弛緩に伴って電気的反応を示します。これを電位差として検知し時間経過と共に記録したものが心電図波形です。

心電図は類似したパターンの波形が間隔を置いて周期的に現れる形で記され、これが心臓の心拍を意味することとなります。心臓に何ら緊張が生じていない状態は基線となり、主に心拍と心拍の間隔に表れます。

そして心拍についての波形は、左右心房の緊張を表すP波、左右心室の緊張を表すQRS波、心室の弛緩を表すT波、1心拍の終了を示すU波の順で構成されます。その中で心電図の縦方向に当たる電位差の値が著しく大きく現れるのは、心臓内で心筋が特に多い心室の緊張を表すQRS波であり、これが電気軸を求める際の主な要素となります。

心電図の検査法

心電図波形は、標準12誘導心電図という方法によって検査を実施することで得られます。
標準12誘導とは、両手足4箇所(うち右足部はアース)および胸部6箇所に電極を取り付け、各々の電極間、もしくは心臓の電気的中心とアースを除く各電極間の計12方向における電位差の変化を測定する方法です。

心臓は3次元的立体物なのでこれに生じる電気反応も3次元的に伝播します。その3次元的な電気の伝わりを、1次元的直線をなす電極間の電位差増減方向計12通りに投影し測定する方法が標準12誘導というわけです。

標準12誘導は、アースを除く両手左足3箇所の電極および心臓の電気的中心から導き出される計6通りからなる四肢誘導と、胸部6箇所の電極と心臓の電気的中心を結ぶ計6通りの胸部誘導に大別されます。

また、四肢誘導は2電極間を結ぶ双極誘導3通りと心臓の電気的中心と各電極を結ぶ単極誘導3通りに区別されます。電気軸を判別する場合には四肢誘導が用いられます。その中で、2電極間を結ぶ四肢誘導に属する誘導は以下の通りです。

・ Ⅰ誘導：右手電極から左手電極への方向を正とする双極誘導。(電気の伝わりが正の方向であれば心電図において電位差が基線から上向きの波形となって表されます。以下も同様)
・ Ⅱ誘導：右手電極から左足電極への方向を正とする双極誘導。
・ Ⅲ誘導：左手電極から左足電極への方向を正とする双極誘導。
・ aVR：心臓の電気的中心から右手電極への方向を正とする単極誘導。
・ aVL：心臓の電気的中心から左手電極への方向を正とする単極誘導。
・ aVF：心臓の電気的中心から左足電極への方向を正とする単極誘導。

心臓の電気軸

心室の緊張を意味するQRS波を四肢誘導に照らし合わせ、心臓を人体正面から見た2次元即ち平面に表した際の電位差の向きが電気軸に当たります。これは心拍によって心室部で電気が伝わる方向について、平均的に捉えたものを表します。

電気軸の値は角度として求められます。これは心臓を人体正面から見てその方向を時計に当てはめて考えた際、3時の方向を0°として、6時方向を90°、0時方向を-90°とした場合の電気軸の方向を数値化したものに相当します。

検査中の各心拍から求められる電気軸の値を平均化し、平均電気軸として検査結果が得られるわけです。平均電気軸の正常値は0～90°とされており、これによって心室が緊張する際の電気反応が伝播する主な方向は正面から見て左下向きになることがわかります。

まとめ

以上の通り、心電図波形は心臓の働きに連動して生じる電位差を時間的変化で捉えた波形であること、心電図検査では各部電極もしくは心臓の電気的中心の2点を結びつけて考えられる12通りの1次元的方向に実際の立体的電気反応を投影させる考え方に基づいて測定していることを踏まえつつ、心臓の電気軸は心室緊張時の電気反応が伝播する主な向きを意味していることを確認してまいりました。