Physiology · 2.2

心電図法とヒトの心電図。

Electrocardiography, the human electrocardiogram.

応用トピック: 周停止期不整脈の診断と治療非ST上昇型急性冠症候群I：病因・症候・診断 ST上昇型急性冠症候群I：病因・病態機序・診断徐脈性不整脈上室性不整脈心房細動電気的および薬理学的カルディオバージョン心室性不整脈ペースメーカーの適応と種類 ICDとCRT：適応と種類急性冠症候群心房細動徐脈患者の鑑別診断と管理頻脈患者の鑑別診断と管理心臓の刺激生成・伝導障害
検査値: QT延長

🧠 ECG（electrocardiogram, 心電図）は「心臓ベクトルheart vector心臓ベクトル（heart vector）heart vector（心臓ベクトル）を、体表の異なる角度から覗き見た投影図の集合」だと捉える。各誘導lead各誘導（lead）lead（各誘導）は同じ1つの心臓ベクトルheart vector心臓ベクトル（heart vector）heart vector（心臓ベクトル）（脱分極・再分極の合成方向と大きさ）を、異なる軸から見ているだけ——だからこそ肢誘導同士（Einthovenの三角形, Einthoven’s triangle）には単純な足し算の関係が成り立ち、胸部誘導precordial lead胸部誘導（precordial lead）precordial lead（胸部誘導）は心臓に近い分だけ「局所」の情報を映す。

ECGの基本原理

体表からの電気信号PSP, postsynaptic potential電気信号（PSP, postsynaptic potential）PSP, postsynaptic potential（電気信号）記録には2条件が必要：①臓器内の多数の細胞が電気活動を行うこと、②それが同期して（synchronously）行われること。ペースメーカー細胞pacemaker cellペースメーカー細胞（pacemaker cell）pacemaker cell（ペースメーカー細胞）（SA・AV結節）自体の信号は微弱すぎて検出できず、ECGの波形は心筋細胞cardiomyocyte (cardiac myocyte)心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)）cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞）の脱分極・再分極に由来する。

事象	陽極positive electrode陽極（positive electrode）positive electrode（陽極）への進行	陰極negative electrode陰極（negative electrode）negative electrode（陰極）への進行
脱分極	陽性の振れ（positive deflection）	陰性の振れ（negative deflection）
再分極	陰性の振れ	陽性の振れ

正味のイオン流net ion fluxイオン流（net ion flux）net ion flux（イオン流）がなければ基線baseline基線（baseline）baseline（基線）（baseline、0mV）。

💡 心室壁では脱分極と再分極が逆方向に伝播する。 脱分極は心内膜下subendocardial心内膜下（subendocardial）subendocardial（心内膜下）→心外膜下subepicardium心外膜下（subepicardium）subepicardium（心外膜下）、再分極は心外膜下subepicardium心外膜下（subepicardium）subepicardium（心外膜下）→心内膜下subendocardial心内膜下（subendocardial）subendocardial（心内膜下）という順序で進む。この非対称性のため、T波はQRS波と同じ極性（陽性）になる。

心臓ベクトル

心臓の電気活動は、各瞬間の心臓ベクトルheart vector心臓ベクトル（heart vector）heart vector（心臓ベクトル）（無数の素ダイポールベクトル elementary dipole vectorの総和field potential総和（field potential）field potential（総和））で近似できる。大きさと方向は「脱分極/再分極している線維の数」と「その伝播方向」で決まる。

flowchart TD
  A["SA結節：<span class='jp-term jp-term-diagram' title='atrial depolarization'>心房脱分極</span>開始"] --> B["AV結節：伝導遅延"]
  B --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='AV bundle (of His)'>His束</span>・脚・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='Purkinje fiber'>プルキンエ線維</span><br>（この間に心房は再分極）"]
  C --> D["心室壁への脱分極伝播（心内膜→<span class='jp-term jp-term-diagram' title='epicardium'>心外膜</span>）"]
  D --> E["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='ventricular repolarization'>心室再分極</span>（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='epicardium'>心外膜</span>→心内膜）"]

前額面での心臓ベクトルの動き

心房脱分極atrial depolarization心房脱分極（atrial depolarization）atrial depolarization（心房脱分極）： SA結節由来、AV結節で伝導遅延（心室はまだ脱分極せず）。
心室脱分極ventricular depolarization心室脱分極（ventricular depolarization）ventricular depolarization（心室脱分極）： ベクトルは心房脱分極atrial depolarization心房脱分極（atrial depolarization）atrial depolarization（心房脱分極）とほぼ逆方向。中隔脱分極時septal depolarization中隔脱分極時（septal depolarization）septal depolarization（中隔脱分極時）に大きなベクトル、心室全体が脱分極し終えるとベクトル＝0。この間に心房は再分極する。
心室再分極ventricular repolarization心室再分極（ventricular repolarization）ventricular repolarization（心室再分極）： 心室脱分極ventricular depolarization心室脱分極（ventricular depolarization）ventricular depolarization（心室脱分極）と逆方向（＝心房脱分極atrial depolarization心房脱分極（atrial depolarization）atrial depolarization（心房脱分極）と同方向）だが、速度も同期性も劣るため、再分極のループは脱分極のループより小さい。

波形	対応する事象
P波	心房脱分極atrial depolarization心房脱分極（atrial depolarization）atrial depolarization（心房脱分極）
QRS群QRS complexQRS群（QRS complex）QRS complex（QRS群）	心室脱分極ventricular depolarization心室脱分極（ventricular depolarization）ventricular depolarization（心室脱分極）
T波	心室再分極ventricular repolarization心室再分極（ventricular repolarization）ventricular repolarization（心室再分極）

ECGの区間・間隔

区間・間隔	意味	持続時間duration持続時間（duration）duration（持続時間）
P波	心房脱分極atrial depolarization心房脱分極（atrial depolarization）atrial depolarization（心房脱分極）	0.08–0.10 s
PR間隔（等電位, isoelectric）	心房→心室の伝導遅延（AV結節）	0.12–0.20 s
QRS群QRS complexQRS群（QRS complex）QRS complex（QRS群）	心室脱分極ventricular depolarization心室脱分極（ventricular depolarization）ventricular depolarization（心室脱分極）	0.06–0.10 s（0.5–2 mV）
ST部分（等電位）	心室脱分極ventricular depolarization心室脱分極（ventricular depolarization）ventricular depolarization（心室脱分極）終了〜再分極開始	最大偏位1〜2小マス
QT間隔QT intervalQT間隔（QT interval）QT interval（QT間隔）	心室脱分極ventricular depolarization心室脱分極（ventricular depolarization）ventricular depolarization（心室脱分極）＋再分極の総持続時間duration持続時間（duration）duration（持続時間）	0.36–0.40 s

誘導の種類

単極誘導unipolar lead単極誘導（unipolar lead）unipolar lead（単極誘導）： ある点の電位を基準点reference point基準点（reference point）reference point（基準点）に対して測定。
双極誘導bipolar leads双極誘導（bipolar leads）bipolar leads（双極誘導）： 2電極間（陽極positive electrode陽極（positive electrode）positive electrode（陽極）・陰極negative electrode陰極（negative electrode）negative electrode（陰極））の電位差potential difference電位差（potential difference）potential difference（電位差）を記録。ベクトルの、電極を結ぶ線への垂直投影成分perpendicular projection垂直投影成分（perpendicular projection）perpendicular projection（垂直投影成分）のみが記録される（ベクトルが線に平行なら電位差potential difference電位差（potential difference）potential difference（電位差）はゼロ）。

Einthovenの三角形

両肩と恥骨部bony part骨部（bony part）bony part（骨部）（実際には両手首wrist手首（wrist）wrist（手首）・左足left leg, LL左足（left leg, LL）left leg, LL（左足））を頂点とする正三角形。心臓ベクトルheart vector心臓ベクトル（heart vector）heart vector（心臓ベクトル）は三角形の中心にあると近似し、前額面coronal plane前額面（coronal plane）coronal plane（前額面）への投影のみを検出する。

誘導	陰極negative electrode陰極（negative electrode）negative electrode（陰極）	陽極positive electrode陽極（positive electrode）positive electrode（陽極）
I	右腕right arm, RA右腕（right arm, RA）right arm, RA（右腕）	左腕left arm, LA左腕（left arm, LA）left arm, LA（左腕）
II	右腕right arm, RA右腕（right arm, RA）right arm, RA（右腕）（RA）	左足left leg, LL左足（left leg, LL）left leg, LL（左足）
III	左足left leg, LL左足（left leg, LL）left leg, LL（左足）（LL）	左腕left arm, LA左腕（left arm, LA）left arm, LA（左腕）（LA）

⭐ アイントーベンEinthovenアイントーベン（Einthoven）Einthoven（アイントーベン）の法則Einthoven's law法則（Einthoven's law）Einthoven's law（法則）：誘導II＝誘導I＋誘導III。極性は「振幅最大のR波がすべての誘導で陽性になる」よう選ばれている。

増高単極肢誘導

Einthovenの三角形内に定義される単極誘導unipolar lead単極誘導（unipolar lead）unipolar lead（単極誘導）で、基準点reference point基準点（reference point）reference point（基準点）は他の2肢の電位平均（実質的に心臓中心付近）。

誘導	電極	軸
aVR	右腕right arm, RA右腕（right arm, RA）right arm, RA（右腕）	−150°
aVL	左腕left arm, LA左腕（left arm, LA）left arm, LA（左腕）	−30°
aVF	左足left leg, LL左足（left leg, LL）left leg, LL（左足）	+90°

💡 aVRと誘導IIの軸は約30°しか離れていないが極性が逆。 そのためaVRの波形は誘導IIの「ほぼ鏡像」になる——正常心電図でaVRが優位に陰性である理由。

単極胸部誘導

基準電極reference electrode基準電極（reference electrode）reference electrode（基準電極）は単極肢誘導aVR, aVL, aVF単極肢誘導（aVR, aVL, aVF）aVR, aVL, aVF（単極肢誘導）と同じだが、探査電極exploring electrode探査電極（exploring electrode）exploring electrode（探査電極）を胸壁上の定点（ほぼ水平面）に置く。心臓に近いため局所的な（localized）心筋情報を反映する。

V1：一般に陰性のR波（R波はV1→V6にかけて次第に陽性化）、P波は二相性bi-phasic二相性（bi-phasic）bi-phasic（二相性）になりうる。
V5, V6：一般に陽性のR波、陽性のP波。

RR間隔と心拍数

隣接するR波間の距離（RR間隔RR intervalRR間隔（RR interval）RR interval（RR間隔）、0.6〜1.0秒）から心拍数を算出できる。

RR間隔RR intervalRR間隔（RR interval）RR interval（RR間隔）	心拍数
0.6 s	100/分
0.8 s	75/分
1.0 s	60/分

頻脈： >100/分。徐脈： <60/分。

呼吸性洞性不整脈

健常者でRR間隔RR intervalRR間隔（RR interval）RR interval（RR間隔）が呼吸相によって変動する生理的現象。

呼吸相	機序	心拍数
吸気	胸腔内圧intrathoracic pressure胸腔内圧（intrathoracic pressure）intrathoracic pressure（胸腔内圧）↓・動脈圧↓→圧受容器baroreceptor圧受容器（baroreceptor）baroreceptor（圧受容器）刺激↓→迷走神経緊張vagal tone迷走神経緊張（vagal tone）vagal tone（迷走神経緊張）↓	↑
呼気	胸腔内圧intrathoracic pressure胸腔内圧（intrathoracic pressure）intrathoracic pressure（胸腔内圧）↑・動脈圧↑→圧受容器baroreceptor圧受容器（baroreceptor）baroreceptor（圧受容器）刺激↑→迷走神経緊張vagal tone迷走神経緊張（vagal tone）vagal tone（迷走神経緊張）が抑制されない	↓

正常洞調律の判定基準

規則的である
60/分 < 心拍数 < 100/分
各QRS群QRS complexQRS群（QRS complex）QRS complex（QRS群）の前に1つのP波がある
P波：II誘導で陽性、aVRで陰性、大きさ正常（<3×3mm）
0.12 s < PR < 0.20 s
0.04 s < QRS < 0.12 s

心臓の電気軸

心臓の電気軸 ≈ 平均QRSベクトル。複数誘導（例：誘導I、II）のQRS群QRS complexQRS群（QRS complex）QRS complex（QRS群）の値（R−Q−S）から幾何学的に算出する。

軸の範囲	判定
0°〜90°	正常（多くは30°〜60°）
α < −30°	左軸偏位left axis deviation, LAD左軸偏位（left axis deviation, LAD）left axis deviation, LAD（左軸偏位）
α > 110°	右軸偏位right axis deviation, RAD右軸偏位（right axis deviation, RAD）right axis deviation, RAD（右軸偏位）

⚠️ 軸偏位axis deviation軸偏位（axis deviation）axis deviation（軸偏位）は解剖学的要因（肥満・妊娠など体格）だけでなく病態生理学的要因（左室/右室肥大right ventricular hypertrophy右室肥大（right ventricular hypertrophy）right ventricular hypertrophy（右室肥大）など）でも生じる。単独の所見では原因を特定できない点に注意。

まとめ

ECG波形は心筋細胞cardiomyocyte (cardiac myocyte)心筋細胞（cardiomyocyte (cardiac myocyte)）cardiomyocyte (cardiac myocyte)（心筋細胞）（結節細胞nodal cell結節細胞（nodal cell）nodal cell（結節細胞）ではない）の同期した脱分極・再分極に由来し、P波＝心房脱分極atrial depolarization心房脱分極（atrial depolarization）atrial depolarization（心房脱分極）、QRS＝心室脱分極ventricular depolarization心室脱分極（ventricular depolarization）ventricular depolarization（心室脱分極）、T波＝心室再分極ventricular repolarization心室再分極（ventricular repolarization）ventricular repolarization（心室再分極）。
双極肢誘導（I, II, III＝Einthovenの三角形）はII＝I＋IIIの関係を持ち、単極肢誘導aVR, aVL, aVF単極肢誘導（aVR, aVL, aVF）aVR, aVL, aVF（単極肢誘導）と胸部誘導precordial lead胸部誘導（precordial lead）precordial lead（胸部誘導）（V1–V6、心臓に近く局所的）が加わる。
RR間隔RR intervalRR間隔（RR interval）RR interval（RR間隔）から心拍数を算出でき、呼吸性洞性sinus (cardiac origin)洞性（sinus (cardiac origin)）sinus (cardiac origin)（洞性）不整脈は自律神経のバランス変動を反映する生理現象。
電気軸は平均QRSベクトルの方向で、正常0〜90°、左軸偏位left axis deviation, LAD左軸偏位（left axis deviation, LAD）left axis deviation, LAD（左軸偏位）<−30°、右軸偏位right axis deviation, RAD右軸偏位（right axis deviation, RAD）right axis deviation, RAD（右軸偏位）>110°。