犬のベク トル心電図の誘導法 につ いて

胴体 模型 に よ る基礎 的検 討

岡山大学医学部第一内科教室(主 任:長 島秀夫教授)

原 岡 昭 一 ・藤 田 興 ・斉 藤 大 治

吉 田 英 紀 ・荻 野 泰 洋 ・楠 原 俊 一

昭和53年14月17日受稿)

第1章　 緒 言

循環器系疾患の研究 には犬が多 く使用 され,と く

に,心 電図の基礎的研究 には犬 の使用は欠 くことの

出来ない ものである.と ころで犬のベ ク トル心電図

の修 正直 交誘 導法 としては, McFee, Parungao

が考案 した ものが ある.し か し,人 については修正

直交誘導法であるFrank誘 導法が現在繁用 されてい

る.と ころで,犬 を用 いてベ ク トル心電 図を記録す

る際には犬のMcFee, Parungao法 を用 いるかわ り

に,人のために考案 されたFrank法 を用いてよいか

どうかが問題 となる.そ こで著者等 は,犬 の第5肋

間の横断面にあわせて中空円筒胴鉢模型 を作製 し,

伝達 インピーダンスの立場 よ り検討 した結果 を発表

した.1)しか しなが ら,こ の模型 は円筒模型 であ り,

第5肋 間付近 のみが犬 の契際の体型 と同 じである.

そこで今回は犬の胴体 の形に忠実 に中空胴体模型を

作製 し,伝 達 インピーダンスの観点か ら検討 した.

第2章　 実 験 方 法

1)犬 の胴体模 型の作製

体重16.2kgの 雄の雑種成犬 を使用 し,静 脈麻酔下

に背臥位 にして,頚 部 か ら腰部 までの石膏の鋳型 を

つ くり,こ れを もとに して,犬 の胴体の形に忠実に

透明硬質塩化 ビニール樹脂で中空胴体模 型を作製 し

た.そ れ は図1の 如 くで,第5肋 間 での胴体横断面

は,前後径19.5cm,左 右14.5cmで,前 面がなだらかな

曲面 を持つ類楕円形である.模 型 の高 さは44.0cm

ある.

2)心 室の中心の決定

犬 の胸部 レン トゲン写真 を撮影 し,そ の前後面お

よび左右側面像 よ り,心 室の中心 は第5肋 間で,胴

体模型の中心 よ り前方2.9cm,左 方へ0.75cmの 点と

した.

3)伝 達 インピー ダンスの測定

既報1)の 如 くで,犬 の中空胴体模型内に0.1%食

塩水 を満た し,心 室存在領域 と考 えられる各位置 に

人工双極子 を順次移動 させた.次 に発振器か ら100

HZ, 4.0mAの 正弦 波電流 をX, Y, Z方 向,す な

わ ち胴体解剖軸の左右,上 下,前 後の方向 に順次通

電 し,胴 体表面の誘導点 とWilsonの 中心電極 との

間の電位差 を交流電 圧計で測定 した.

誘 導法 の検討 は,人 のFrank法2)お よび犬の

McFee, Parungao誘 導法3)で行ない,各 誘 導 法の

X, Y, Z誘 導の電位差 を測定 した.そ の電位差の

1mVを 伝達 インピーダンスの1単 位 とした.さ ら

に,測 定 した伝達 インピーダンスのX成 分 は左方 を

向 くときを, Y成 分 は下方を向 くときを, Z成 分 は

前方 を向 くときをそ れぞれ正 として記録 した.伝 達

イン ピーダ ンスの向 きの決定 は,伝 達 インピーダン

スのX成 分 の測定時 には人工双極子の左側の電極を,

Y成 分の測定時 は下側 の電極 を, Z成 分の測定時 に

は前方の電極 をそれぞれ正側に接続 して,電 子 管刺

激装置 よ り断続的 に直流電流 を通電 し,え がかれ る

矩形波の向 きによった.

4)胴 体表面 の誘導点 および人工双極子 の位置 と

移動の範囲.

第5肋 間の胴体模型中心 よ り前方へ2.9cm,左 方

へ0.75cmを 心中心 としてそ こに人工双極子をおいた.

この心 中心 の横断面 を第6レ ベル とし上方へ5つ の

レベル,下 方へ4つ のレベルの合計10レ ベル を設け

た.各 レベル間の距 離は3cmで ある.さ らに各 レベ

1139

1140 原 岡昭一 ・藤田 興 ・斉藤大治 ・吉田英紀 ・荻野泰洋 ・楠原俊一

ルの 体表 面 誘 導点 は胴体 模 型 の 中心 か らの 角度 で,

10度 毎 に設 けた。

犬 のMcFee, Parungao法 お よびFrank法 の誘

導 点 はそ れ ぞれ の原 法 に したが った 。誘 導 法検 討 の

た めの人 工 双 極子 の移動 は既 報 と同 じ く,左 右,上

下,前 後 に0.5cmづ つ移 動 させ,合 計27点 で行 な い,

それ ぞ れの 位置 で,各 誘 導 法 の電 位 差 を測 定 し,そ

の1mVを その誘 導 の伝 達 イ ン ピー ダ ン スの1単 位

と した。

実 験 成 績

1) Image Surface

Image Surfaceの 前 額面,水 平 面,左 側 面 を それ

ぞ れ図2. 3. 4に 示 し た.図 に示 した番 号 は,胴 体

表 面 の 誘導 点 の 番号 と対 応 して い る. 1は 最 前方,

19が 最 後 方 で時 計方 向 に番 号 をつ け た.ロ ー マ数 字

で あ らわ した番 号 は伝 達 イ ン ピー ダン ス を測 定 した

レベ ル を表 わ して い る.心 中 心 レベ ル はVIで あ り最

上方 はI,最 下 方 はXで あ る.

心 中心 レ ベルでの前 額 面 のImage Surfaceは,

左方 に大 き く,下 方 に わず か に偏位 して お りレベ ル

が上 下 す るにつ れてほぼ 同 じ傾 向 を 示 しなが ら, Image

Surfaceの 大 きさは小 さ くな って ゆ く.し か し,心

中心 レベル に比 較 し レベ ルVII, VIII, IXは 右 方 偏 位 の

面積 が広 い.レ ベルXは 左 右 の 面積 は ほ ぼ 同 じで あ

る.

水平 面 のImage Surfaceは,心 中心 レベルで は,

左 右 に大 き くひ ろが りを も ち,し か も左 前 方 に大 き

図1　 犬胴体模型

図2　 Image Surface(前 額面)

ロー マ数 字 は胴 体表 面電 位 測 定 の レベ ル を示

し,算 用 数字 は電 位 差測 定 点 を示 す. Lead

Vectorは 測 定 して 得 られた電 位 差 の1mVを

1単 位 と表 現 した.

図3　 Image Surface(水 平面) 図4　 Image Surface(左 側 面)

犬のベ クトル心電図の誘導法 について 1141

く偏 位 して い る.さ らに,上 下 の レベ ル に移 動 す る

に したが い,心 中心 レベル とほ ぼ同様 の傾 向 を示 し

なが らImage Surfaceは 小 さ くな って行 く.

左 側 面 のImage Surfaceは,心 中心 レベルでは大

きく前 方 へ偏 位 し,少 し下 方へ 偏 位 して い る.

三平 面 を全体 と して み る と,心 中心 レベル で は大

きく左 前 方へ,少 し下 方 へ 偏位 して お り,形 は水平

面 で は楕 円形,前 額 面 お よ び左 側 面 で は長 楕 円形 で

あ った.

表1　 Frank, McFee-Parungao(犬)の

各 ベ ク トル心 電 図 のLead Vectorの 各成 分 を

示 した もの で,数 値 は人 工双 極 子 を27ケ 所 に移

動 した際 の平 均 値 と標 準 偏差 を示 す.

2)誘 導 法 の検 討

Frank法 と犬 のMcFee, Parungao法 で検 討 し

た.

a)各 誘 導 の 伝達 イン ピー ダン スの 大 き さの変 化.

前 述 の27点 で の平 均 値 お よ び標 準偏 差 を表1に 示

す. McFee Parungao法, Frank法 いづれ もX誘

導 で はX成 分 が, Y誘 導 で はY成 分, Z誘 導 で はZ

成分 が大 きい.表2で 伝 達 イン ピーダ ン スの大 き さ

をみ ると, Frank法 はMcFee, Parungao法 に くら

べ値 が小 さい. McFee, Parungao法 で はY誘 導 が

X, Z誘 導 に比 して小 さい. Frank法 で はX誘 導 に

比 してY, Z誘 導 が小 で あ っ た.

つ いで, McFee, Parungao法, Frank法 ともX

誘 導 の 各成 分 で あ るX成 分, Y成 分, Z成 分 の 絶対

値 の合計 を100%と して あ らわ し, Y, Z誘 導 の 各

成 分 をそ の比 率 に したが って表 示 す る と図5の ご と

くで あ る. McFee, Parungao法 は各 成 分 の 合 計

の和 がX, Z誘 導 に く らべY誘 導 がや や小 さい.

Frank法 はX誘 導 が最 も大 きく, Y, Z誘 導 と小 さ

くな って 行 く.

b)直 交 性

前 額 面,水 平 面,側 面 でX, Y, Z誘 導 で の偏 位

幅 を図 示 す ると図6の 如 くな る.す なわ ち,人 工 心

双 極 子 を27点 で移 動 した 際 の最 小 と最 大 の 角度 の変

化 幅 を示 した. Y軸 お よびZ軸 上 での変 化 幅 はFrank

法 に比 しMcFee, Parungao法 は小 さい. X軸 上 で

のY成 分 に よ る変化 はMcFee, Parungao法 が

Frank法 よりわず か に大 きい.さ らに, X軸 上 で の

表2　 Frank, McFee-Parungao(犬)の

各 ベ ク トル心 電 図 の誘 導 法 のX, Y, Z誘 導 の

Lead Vectorの 大 き さとX, Y, Z誘 導 か ら合

成 され る空 間 のLead Vectorの 大 き さを示 す.

Z成 分 に よ って偏 位 を うけ る程度 はFrank法 と

McFee, Parungao法 はほ ぼ 同様 で あ った.

図5　 Frank, McFee-Parungao(犬)の

各 ベ ク トル心 電 図 の 誘導 法 のX誘 導 のLead

Vectorの 各 成 分 の合 計 を100%と して, Y,

Z誘 導 と比 較 した もの を示 す.

MP: McFee-Parungao(犬)F: Frank

c) McFee, Parungao法 で 両側 面 の誘 導点 を平

行 に前 後 に ず らせ た場 合 の伝 達 イ ン ピー ダ ン スの 検

1142 原 岡昭一 ・藤 田 興 ・斉藤大治 ・吉田英紀 ・荻野泰洋 ・楠原俊一

討.

McFee, Parungao法 は両側胸部の誘導点の位置

は規定 されてい る.こ の位置よ り誘導点 を両側 同時

にかつ平行 に前後 に移動 した場合の伝達 インピーダ

ンスの変化 は表3の 如 くである.表中の3が 規定 の位

置である.それより前方へ1cmづ つ位置 させ たのが表

の2, 1で あり後方 へ1cmづ つ位置 させたのが表 の4,

5で ある.誘 導点 を前方 に移動 させ るに したが って

X誘 導 でX成 分, Z成 分が大 きくなる.後 方に移動

させるとX, Z成 分 は小 さくなる. Y, Z誘 導の各成

分の変動 は著明で はないが,誘 導点が後方に移動 す

るとY誘 導のY成 分が減少す る.

図6　 Frank, McFee-Parungao(犬)の

各 ベ ク トル心電 図 の 誘導 法 のLead Vector

のXY, XZ, ZY成 分 を それ ぞ れ 合成 して

比 較表 示 し,人 工 双 極子 の 移 動 に よ る変 動 幅

を示 す.

考 案

胴体模型 を使用 して,伝 達 インピーダンスの立場

か ら実験 を行なった報告 は多いが,いずれも人体胴体

模型,ま たは楕円柱 を用いた ものであ り,犬 の胴体

模型 を用いた ものは著者等 が検索 した範 囲では例 を

みなか った.伝 達 インピーダンスに影響 を与 える因

子 としては, 1)導体 の形, 2)胴体 内の導体 不均一性,

3)発 電体の位置,す なわち人工双極子の位置等 があ

る4) 5).著者等 は犬の第5肋 間 レベルに出来 るだけ忠

実 な円筒形模型(犬の簡易胴体模型)を作製 し,今回と

同様の検討を行 ない,導 体の形 と発電体の位置 が伝

達 インピーダ ンスに与 える影響 を検討 した.今 回は,

犬 を静脈麻酔下 に背臥位 に してギ ブス固定 し,出 来

るだけ忠実な胴体模 型を作製 した.こ の模型 は,心

中心 レベルでは簡易胴体模型 と同 じ く,左 右径 よ り

も前後径が長 く,前 面がなだ らか な類楕円形 であっ

たが,足 方 に向 うに したがい腹部の周囲径が小 さく

な り,頭 側 に向 うにつれて,形 は心 中心 レベルと

表3　 McFee-Parungao(犬)の ベ ク トル

心電図誘導法のX誘 導の誘導点 の移動によ る

Lead Vectorの 変化を示す. 3が 所定 の位

置 を示 し,そ の時 のX誘 導 の各成分の合計を

100%と して,その他の場所の値 と比較 した.

ほぼ同じで あるが胸囲は増加す る.頚 部 にいたって

急に細 くな る.つ ま り,今 回はか な り複雑 な形状 を

もつ犬 の胴体模型 について,人 工双極子の位置 が伝

達 インピーダンスに与 える影響 を検討 した ことにな

る.

簡易胴体模型 と今回の模型のImage Surfaceを

比較 してみ ると,そ の形状 は きわめて類似 しており,

いずれ も心 中心 レベルでは,大 きく左前方へ偏位 し,

やや下 方へ偏 位 して いた.さ らに,水 平面では左

右にひろが りのある楕円形 を示 した.喜 多6)は 前後

径よりも左右径 の長 い円筒型模型 を使用 して, Image

Surfaceを 描いているが,そ の前後径の変化にかか

わ らずSurfaceの 形状 は前後 に細長 く後方 に洋梨状

に突出 した ものであ る.犬のImage Surfaceに おい

て も,胴 体 の前後径が左右径 よ り大 きい とい う基本

型 を保持す るか ぎり,そ のloopの 形状 はか わらない.

したが って,犬 の簡易模 型 と今回の胴体模型 のImage

Surfaceは 心中心 が同じ位置にあれば類似 のものであ

る. Frankは 修正直交誘導法を作製す る際,人 間の

犬のベ ク トル心電図の誘導 法につ いて 1143

Image Surfaceを 用 いた の で あ るが,犬 のImage

Surfaceが 人 間 の それ と異 な るの で,こ の 点 か ら も

Frank法 を犬 の誘 導法 として用 い る際 に は注意 が必

要 で あ る.

つ いで,人 工双 極 子 を心 中心 よ り,前 後,左 右,

上下 に移 動 させ た場 合 の伝 達 イ ン ピ ー ダ ンス につ い

て検 討 した. Frank法, McFee, Parungao法 と

もにX, Y, Z誘 導 は他 の成 分,す な わ ち誘 導軸 に平

行 で ない 成分 を含 んで い る.し か し,実 際 に誘 導 軸

上 に記 録 され る電 位 はX, Y, Z成 分 の 合 計 と考 え

る と, MaFee, Parungao法 は各 成 分 の和 はX, Z

誘導 に比 しY誘 導 はやや小 さい. Frank法 はX, Y,

Z誘 導 の順 に小 さ くなっていた. Frank法 はMcFee,

Parungao法 に く らべ て正 規性 は悪 い.簡 易模 型 と

今 回 の胴体 模 型 の 場合 を比較 す る と, X誘 導 のX成

分, Y誘 導 のY成 分, Z誘 導 のZ成 分 は,他 の 成分

と比 較 して,い ず れの 誘導 法 もほぼ 同 し比 率 で あ っ

た.胴 体 の形 の違 いが 伝導 イン ピー ダン ス に及 ぼ す

影響 につい て も種 々の検 討 が あ るが, Frank2)は 男

女の体型 の差 は10%以 内 である と述 べ てお り, Okada7)

も胴体 の型 の不 規則 性 の及 ぼ す影 響 の少 な い こ とを

述 べ て い る.さ らに, Frankは 人 工 双極 子 の位置 の

変 化 は誘 導 ベ ク トル の大 き さに ±20%以 内の 変 化 を

与 え る と して い る.

直交 性 につ いて,人 工 心 双極 子 の 移動 に よ る軸 偏

位 の 幅 か ら検 討 した がY軸, Z軸 につ い て その 変動

は小 さい.

以上 よ り,正 規 性,直 交 性 につ いて はMcFee,

Parungao法 がFrank法 よ りす ぐれて い る とい えよ

う.

McFee, Parungao法 についてはX誘 導 の陽極 と

陰極を結ぶ誘導点の位置 は前後径 の前1/3の 点 と規

定 されているが,実 際に犬のベ ク トル心電 図を記録

す る際,そ の誘導点の位置の変化 による誘導 ベ ク ト

ルの変化 について検討 した.そ の際にX誘 導 のX成

分およびZ成 分 が影響を うけることが判明 した.

以上 よ り,犬 のベ ク トル心電図を記録す る際,正

規性,直交性 を問題 とするならばMcFee, Parungao

法がFrank法 に比較 してすぐれているとい えよ う.

これは簡易胴体模型 を使用 して得 た結論 と同 じであ

る.さ らにMcFee, Parungao法 については出来 る

か ぎ り左右の誘導点の位置 を正確 につ けるべ きで あ

ろう.

結 論

体 重16.2kgの 雑 種 成 犬 に忠 実 な 中空 胴体 模 型 を作

製 し以事 の 結 果 を得 た.

1) Image Surface

心 室 中心 の レベ ル で,大 き く左 前 方 に,少 し下 方

に偏 位 して い た.心 室 中心 レベル が上 下 す るに つ れ

て ほぼ 同様 の傾 向 を示 しな が ら小 さ くな った.

2)正 規 性,直 交 性 に つ いて は犬 のMcFee,

Parungao法 がFrank法 よ りす ぐれ て い た.

3) McFee, Parungao法 で両側 胸 部 の 誘 導点 を

規 定 の 位置 よ り前 方 へ 移 動 させ る と伝 達 イ ン ピー ダ

ンス はX誘 導 のX, Z成 分 が大 とな り,後 方 へ移 動

す る とX誘 導 のX, Z成 分 が小 と な る.

(長島秀夫教授 の御校 閲を深謝致 します.)

文 献

1) 藤 田興,斉 藤大治,井 上勝稔,中 川雅博,平 野和博,上 田稔,久 松三生,原 岡昭一:犬 のベク トル心電図

誘導法の基礎的検討(伝 達 インピーダンスの観点 から).岡 山医誌, 87: 915, 1975.

2) Frank, E: An accurate, clinically practical system for spatial vectorcardiography. Circu

lation, 13: 737, 1956.

3) McFee, R. and Parungao, A.: An orthogonal lead system for clinical electrocardiography.

Am. Heart J., 62: 93, 1961.

4) Frank, E.: The image surface of a homogeneous torso. Am. Heart J., 47: 757, 1954.

5) Helm. R. A.: The effect of boundary contour on the distribution of dipole potential in a

volume conductor. Am. Heart J., 52: 768, 1956.

6) 喜 多利 正:胴 体模 型 実 験 に よ る胸 邸 前後 径 変 化 と心 電 図,ベ ク トル心 電 図 の研 究.岡 山 医誌, 87: 373,

1975.

7) Okada, R. H.: The image surface of a circular cyclinder. Am. Heart J., 51: 489, 1956.

1144 原岡昭一 ・藤 田 興 ・斉藤大治 ・吉田英紀 ・荻野泰洋 ・楠原俊一

Experimental studies on corrected orthogonal lead systems

of vectorcardiography with canine homogenous torso model

by

Shoichi HARAOKA, Takashi FUJITA, Daiji SAITO,

Hidenori YOSHIDA, Yasuhiro OGINO and Shunichi KUSUHARA

The First Department of Internal Medicine, Okayama University Medical School,

Okayama, Japan

(Director: Prof. Hideo Nagashima)

The lead vectors determined with Frank's system and McFee-Parungao system for dogs using canine torso model were studied.

The dog which was used for making a torso model has a body weight of 16.2kg. The dimensions of torso model were left to right of 14.0cm, front to back 19.5cm and height of 44.0cm.

The center of ventricular depolarization in the canine heart was determined by the chest X-Ray film.

Its position was 0.75cm to the left, 2.9cm to the front from the body center in the fifth intercostal space.

The artificial heart dipole was placed on the ventricular depolarization center of the torso model filled with 0.1% NaCl solution.

Electrode position on the torso surface were designated by two quantities: the level

(number I through X) and the angle in the transverse plane are each equal to 100. The level are separated by 3cm. The dipole was placed at VI level.

Image Surface was oval and located on left anteriorly and slightly inferiorly from the heart center.

Normality and orthogonality of lead vectors were examined on the torso with Frank's system and McFee-Parungao system for dogs resulting the latter to be better than the former.

The effect of electrode position of transverse level was tested.An anterioly shift of these electrods resulted in a increase in X and Z components of

Lead X, whereas a posterioly shift tended to decrease this dimensions.