顧春英

Wilson假設(shè)的否定與肯定

顧春英

正常情況下，心室除極順序是從心內(nèi)膜至心外膜，復(fù)極也應(yīng)該從心內(nèi)膜至心外膜，這樣產(chǎn)生的T波是倒置的，因?yàn)樾呐K除極和復(fù)極時(shí)電荷移動(dòng)方向相反，而實(shí)際心電圖QRS波與T波極性一致。為了解釋這一現(xiàn)象，Wilson于1931年提出除極與復(fù)極方向相反的假設(shè)［1］。這一假說(shuō)背后的生物物理原理是首先激動(dòng)的細(xì)胞必須最后復(fù)極才能產(chǎn)生一個(gè)與R波極性相同的T波（圖1）。眾所周知，復(fù)極過(guò)程分1、2、3、4相，1相是復(fù)極的開始，那么按Wilson的假設(shè)內(nèi)膜心肌先除極而后要等待外膜心肌除極完畢再?gòu)?fù)極，這似乎不符合邏輯，很多學(xué)者（包括筆者在內(nèi)）對(duì)外膜心肌后除極但先復(fù)極的假設(shè)提出質(zhì)疑。筆者根據(jù)目前的研究進(jìn)展對(duì)Wilson假設(shè)是否成立做如下論述。

1 Wilson假設(shè)的否定

正常情況下體表心電圖T波與QRS波總是一致，因此后來(lái)提出有關(guān)壓力及溫度等原因?qū)е峦饽ば募『蟪龢O而先復(fù)極的客觀理由來(lái)證實(shí)Wilson這一假設(shè)的成立。研究認(rèn)為心內(nèi)膜下心室肌由于受到射血的反作用力，壓力較高，所以雖然除極最早，但復(fù)極最晚；而心外膜下心室肌由于周圍受脂肪包圍，溫度較高，所以雖然除極開始最晚，復(fù)極卻最早。這樣，就形成了心室的復(fù)極和除極向量一致。這一假設(shè)長(zhǎng)期以來(lái)一直被大多數(shù)學(xué)者所認(rèn)可，但至今缺少實(shí)驗(yàn)依據(jù)。20世紀(jì)80年代，日本的兩個(gè)學(xué)者Higuchi和Nakaya通過(guò)改變心外膜溫度，來(lái)觀察心室壁復(fù)極順序?qū)波極性的影響［2］。他們研究發(fā)現(xiàn)冷卻犬的心外膜，導(dǎo)致外膜的動(dòng)作電位的時(shí)程延長(zhǎng)，產(chǎn)生負(fù)向T波，提高外膜溫度，動(dòng)作電位時(shí)程縮短，T波直立（圖2）。這一結(jié)果似乎也證實(shí)了Wilson的心外膜溫度高先復(fù)極這一假設(shè)。我們仔細(xì)分析這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果不難看出，心外膜不同溫度其實(shí)影響的是復(fù)極速度，而不是復(fù)極開始的先后。讓我們從另一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)看溫度對(duì)復(fù)極的影響。90年代，Yan等［3］在研究J波時(shí)，利用灌注犬的左室楔狀心肌組織塊，同步記錄心外膜和心內(nèi)膜的動(dòng)作電位和跨壁心電圖，觀察溫度及起搏順序?qū)?fù)極波的影響（圖3）。通過(guò)A、B兩圖對(duì)比，可見29℃比36℃時(shí)動(dòng)作電位時(shí)程（APD）明顯延長(zhǎng)；當(dāng)給予心內(nèi)膜起搏，激動(dòng)從內(nèi)膜向心外膜方向傳導(dǎo)，J波出現(xiàn)（圖4A），說(shuō)明外膜后復(fù)極；而給予外膜起搏時(shí)，激動(dòng)從外膜向心內(nèi)膜方向傳導(dǎo)時(shí)J波與QRS重疊，J波消失（圖4B），說(shuō)明外膜先復(fù)極。所以先除極者先復(fù)極， 從而否定了Wilson的假設(shè)。另外該試驗(yàn)還提示我們，內(nèi)膜起搏時(shí)，心電圖QRS波直立，T波也直立（如圖4A）。如果先除極者先復(fù)極的話，T波應(yīng)該倒置，所以先除極者先復(fù)極對(duì)T波直立肯定解釋不通。那么用Wilson的假設(shè)來(lái)解釋似乎成立，可這是離體組織塊，它沒有內(nèi)外膜壓力及溫度等的差異，如何理解QRS與T波同向呢？

圖1 Wilson假設(shè)

圖2 心外膜溫度變化對(duì)T波影響的模式圖

圖3 溫度對(duì)復(fù)極的影響

圖4 分別在內(nèi)外膜起搏對(duì)心室肌復(fù)極的影響

Wilson假設(shè)是在如何解釋T波與QRS波同向而提出的，從單細(xì)胞復(fù)極的過(guò)程看，復(fù)極過(guò)程應(yīng)該是除極的反過(guò)程（圖1B），然而除極時(shí)細(xì)胞內(nèi)外電荷翻轉(zhuǎn)僅需1～2 ms，而復(fù)極時(shí)細(xì)胞內(nèi)外電荷翻轉(zhuǎn)需數(shù)百毫秒，而且參與的離子多且復(fù)雜。所以復(fù)極波產(chǎn)生的機(jī)制不是簡(jiǎn)單的除極過(guò)程的反向推理。首先，全部心肌除極需100 ms完畢。無(wú)論那一部分的心肌從除極開始在100 ms后都相繼進(jìn)入復(fù)極2相平臺(tái)期，此期細(xì)胞表面都帶同種電荷，電位差為零，所以ST段位于等電位線上。毫無(wú)疑問(wèn)T波的形成應(yīng)該是復(fù)極3相心肌表面再度出現(xiàn)電位差。

2 Wilson假設(shè)的肯定

90年代初，Antzelevitch等［4］在犬左心室壁中發(fā)現(xiàn)M細(xì)胞，從而提出了心肌細(xì)胞不均一性的概念，這對(duì)于心室復(fù)極研究具有里程碑式意義。1998年Yan［5］等對(duì)此進(jìn)行了深入研究，他們利用犬楔形左心室壁組織塊，同步記錄內(nèi)中外三層心肌細(xì)胞的動(dòng)作電位和跨壁心電圖，以觀察動(dòng)作電位與心電圖T波的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，如果心電圖記錄電極放在標(biāo)本的首尾兩端，記錄不到T波，如果將記錄電極分別放在近心內(nèi)膜下和心外膜下心室肌處（后者為正），則可以記錄到很好的T波，如果將記錄電極成角度放置，T波變?。▓D5A）。

與此同時(shí)，發(fā)現(xiàn)M細(xì)胞的動(dòng)作電位時(shí)程（APD）最長(zhǎng)，外膜細(xì)胞最短，在2相末進(jìn)入3相時(shí)外膜心肌復(fù)極快先復(fù)極，這樣與M細(xì)胞平臺(tái)間出現(xiàn)電位差，T波開始；隨著復(fù)極過(guò)程中兩者的電位差逐步加大，表現(xiàn)為T波的上升支；當(dāng)外膜復(fù)極完畢，T波達(dá)到頂峰（T peak）；當(dāng)M細(xì)胞復(fù)極完畢，T波也結(jié)束（T end）（圖5B）。進(jìn)而，研究者通過(guò)干預(yù)各層細(xì)胞動(dòng)作電位的時(shí)程和幅度（圖6，圖7）［6］，結(jié)果上述現(xiàn)象仍然符合這一規(guī)律。因此，他們認(rèn)為T波的形成機(jī)制是心肌復(fù)極3相內(nèi)外膜電位差（跨壁離散）。而且T波的極性與內(nèi)外膜心肌3相復(fù)極的先后順序相關(guān)，外膜心肌復(fù)極速度快，先開始復(fù)極，先結(jié)束；而內(nèi)膜心肌復(fù)極慢，后結(jié)束，T波直立（圖6A，7A、7B），如果外膜心肌復(fù)極時(shí)限長(zhǎng)于內(nèi)膜心肌，T波倒置（圖6B，7C、7D）。

圖5 動(dòng)作電位與心電圖T波關(guān)系

圖6 各層心肌細(xì)胞動(dòng)作電位的時(shí)程與T波關(guān)系

圖7 干預(yù)各層細(xì)胞動(dòng)作電位的時(shí)程和幅度與T波變化

目前研究證實(shí)：內(nèi)外膜心肌復(fù)極不同步（跨壁離散）的主要機(jī)制是離子通道在心肌細(xì)胞上分布密度不均，但受溫度影響。T波的形成電位差是在內(nèi)外膜之間，內(nèi)膜電位高，外膜電位低，T向量由內(nèi)膜指向外膜，對(duì)整體心臟而言相當(dāng)于大球套小球。因此T波的極性與內(nèi)外膜心肌復(fù)極3相先后順序相關(guān)，正常情況下外膜復(fù)極在前，內(nèi)膜復(fù)極在后，這就符合了外膜后除極而先復(fù)極的假設(shè)。因此Yan的跨壁離散理論是對(duì)Wilson假設(shè)的肯定。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，外膜先復(fù)極指的是與T波對(duì)應(yīng)的3相，而不是1相。這樣就不至于誤解了。

［1］Wilson FN，Macleod AG，Barker ps，The T deflection of the electrocardiogram，Trans Asson Am Physiccians.1931，46:29-38.

［2］ Higuchi T，Nakaya Y. T wave polarity related to the repolarization process of epicardial and endocardial ventricular surfaces［J］. Am Heart J. 1984，108:290-5.

［3］ Yan GX，Antzelevitch C. Cellular basis for the electrocardiographic J wave［J］. Circulation. 1996，93（2）:372-9.

［4］ Antzelevitch C，Sicouris Liovsky SH，et al. Helerogenety with in the ventricular wall Electrophysiology and phann acology of epicardial endocardial and M cells［J］. CIRE r ES 1991，69（6）:1427-1449.

［5］Yan GX， Antzelevitch C.Cellular basis for the normal T wave and the electrocardiographic manifestations of the long-QT syndrome［J］. Circulation. 1998，98:1928-36.

［6］Zhu TG，Patel C，Martin S，et al. Ventricular transmural repolarization sequence: its relationship with ventricular relaxation and role in ventricular diastolic function［J］. Eur Heart J. 2009，30:372-380.

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2095-4220（2015）03-0156-03

2015-05-21）

（本文編輯：李俊峽）

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