Điện tâm đồ là gì? Các công bố nghiên cứu khoa học liên quan

Giới thiệu chung về điện tâm đồ (ECG/EKG)

Điện tâm đồ (Electrocardiogram, viết tắt ECG hoặc EKG) là một phương pháp ghi lại hoạt động điện sinh lý của tim qua thời gian, thông qua các điện cực gắn trên da. Đây là một công cụ chuẩn đoán cơ bản nhưng cực kỳ quan trọng trong thực hành y học, được ứng dụng rộng rãi trong các cơ sở y tế từ cấp cứu, nội khoa đến khám sức khỏe định kỳ.

ECG hoạt động dựa trên nguyên lý rằng mỗi khi cơ tim co bóp, các dòng ion đi qua màng tế bào tạo nên hiệu điện thế. Những hiệu điện thế này lan truyền qua các mô tim và ra đến bề mặt cơ thể. Bằng cách gắn các điện cực tại các vị trí xác định trên cơ thể, ta có thể thu thập tín hiệu điện của tim và biểu diễn nó dưới dạng một biểu đồ điện áp theo thời gian.

Một điện tâm đồ tiêu chuẩn kéo dài khoảng 10 giây có thể cho thấy nhiều thông tin quan trọng: tần số tim, nhịp tim, hướng lan truyền xung điện, bất thường tái cực, cũng như các dấu hiệu của tổn thương cơ tim. Không giống như nhiều xét nghiệm hình ảnh, ECG là phương pháp không xâm lấn, chi phí thấp và cho kết quả gần như tức thời.

Cơ sở sinh lý học của điện tâm đồ

Hoạt động điện của tim bắt đầu từ nút xoang (SA node), nằm ở tâm nhĩ phải, là bộ phát nhịp tự nhiên của tim. Tín hiệu điện từ nút xoang lan qua hai tâm nhĩ, gây ra sự khử cực của tâm nhĩ. Sau đó, xung điện đến nút nhĩ thất (AV node), nơi có thời gian dẫn truyền chậm để đảm bảo tâm nhĩ co xong trước khi tâm thất bắt đầu co.

Từ nút nhĩ thất, xung điện truyền qua bó His và chia thành hai nhánh – nhánh trái và nhánh phải – đi đến mạng lưới Purkinje, nơi lan truyền tín hiệu tới các tế bào cơ tim ở tâm thất. Chuỗi lan truyền điện học này làm tim co bóp đồng bộ và hiệu quả.

Mỗi giai đoạn trong chu trình điện học của tim được thể hiện bằng các sóng cụ thể trên điện tâm đồ. Bảng dưới đây cho thấy mối liên hệ giữa các sóng ECG và quá trình sinh lý tim:

Sóng	Hoạt động sinh lý tương ứng
Sóng P	Khử cực tâm nhĩ
Khoảng PR	Thời gian truyền từ nút xoang đến tâm thất
Phức bộ QRS	Khử cực tâm thất
Sóng T	Tái cực tâm thất

Các thành phần chính trong một điện tâm đồ

Điện tâm đồ tiêu chuẩn bao gồm 12 chuyển đạo, được phân chia thành các nhóm để ghi nhận hoạt động điện của tim từ nhiều góc nhìn khác nhau. Những chuyển đạo này giúp xác định vị trí tổn thương hoặc rối loạn dẫn truyền trong tim.

Các chuyển đạo được phân nhóm như sau:

• Chuyển đạo chi lưỡng cực: I, II, III
• Chuyển đạo chi đơn cực tăng cường: aVR, aVL, aVF
• Chuyển đạo trước tim: V1 đến V6

Mỗi chuyển đạo ghi nhận sự thay đổi điện thế giữa hai điểm hoặc giữa một điểm và điện thế trung bình của cơ thể. Ví dụ, chuyển đạo II ghi giữa chân trái và tay phải, rất hữu ích để theo dõi nhịp xoang. Trong khi đó, chuyển đạo V1 đến V6 ghi lại hoạt động điện từ mặt trước của tim và rất quan trọng trong chẩn đoán nhồi máu cơ tim thành trước.

Nguyên lý hoạt động và thu nhận tín hiệu ECG

Thiết bị ECG hoạt động bằng cách phát hiện hiệu điện thế nhỏ (thường chỉ vài millivolt) giữa các điện cực. Sau khi thu nhận, tín hiệu được khuếch đại và lọc để loại bỏ nhiễu (như nhiễu từ điện lưới 50/60 Hz hoặc chuyển động cơ). Tín hiệu sau xử lý được hiển thị trên màn hình hoặc in ra giấy với tiêu chuẩn 25 mm/s và biên độ 10 mm/mV.

Một điện tâm đồ chuẩn sẽ có các đặc điểm kỹ thuật sau:

• Tốc độ cuộn giấy: 25 mm/s
• Biên độ tiêu chuẩn: 10 mm = 1 mV
• Bộ lọc tần số: 0.05–150 Hz
• Số chuyển đạo: 12

Dưới đây là sơ đồ đơn giản hóa mô tả cách tín hiệu lan truyền và được thu nhận trong hệ thống ECG 12 chuyển đạo:

Vị trí điện cực	Chuyển đạo liên quan
Tay phải	I, II, III, aVR
Tay trái	I, III, aVL
Chân trái	II, III, aVF
Ngực (V1–V6)	Chuyển đạo trước tim

Việc đặt đúng vị trí các điện cực là rất quan trọng, vì đặt sai vị trí có thể dẫn đến hình ảnh ECG sai lệch, dẫn đến chẩn đoán nhầm. Các thiết bị hiện đại ngày nay thường có chỉ dẫn trực quan để hướng dẫn đặt điện cực chính xác hơn.

Ý nghĩa lâm sàng của ECG

Điện tâm đồ là công cụ chẩn đoán đầu tay trong nhiều tình huống cấp cứu và kiểm tra thường quy, giúp phát hiện sớm và theo dõi tiến triển của các bệnh lý tim mạch. Nó cung cấp thông tin về sự hiện diện, vị trí, mức độ và diễn tiến của tổn thương hoặc rối loạn chức năng tim.

Các nhóm bệnh lý có thể được phát hiện qua ECG bao gồm:

• Rối loạn nhịp: như ngoại tâm thu, rung nhĩ, cuồng nhĩ, nhịp nhanh thất, block nhĩ-thất.
• Bệnh thiếu máu cơ tim: gồm nhồi máu cơ tim cấp, thiếu máu cục bộ cơ tim mạn.
• Rối loạn dẫn truyền: block nhánh trái/phải, hội chứng WPW (Wolff-Parkinson-White).
• Dày thành tim: như phì đại thất trái do tăng huyết áp.
• Ảnh hưởng của thuốc hoặc rối loạn chuyển hóa: digitalis, quinidin, tăng hoặc giảm kali/magie.

Một ví dụ điển hình: ECG là xét nghiệm bắt buộc trong chẩn đoán nhồi máu cơ tim ST chênh lên (STEMI). Sự thay đổi đoạn ST, sóng Q bệnh lý và sóng T nghịch đảo là chỉ điểm cho tình trạng thiếu máu cơ tim cấp cần can thiệp khẩn cấp.

Giải thích các thông số cơ bản

ECG gồm nhiều thông số có thể định lượng, mỗi thông số đại diện cho một đặc điểm chức năng cụ thể của tim. Bác sĩ thường dựa trên các giá trị này để xác định sự bất thường.

Thông số	Ý nghĩa	Giá trị bình thường
Tần số tim	Số lần tim đập mỗi phút	60–100 bpm
Khoảng PR	Thời gian dẫn truyền nhĩ–thất	$0.12 - 0.20\,s$
Khoảng QRS	Khử cực tâm thất	$\leq 0.12\,s$
Khoảng QT	Chu kỳ điện học của tâm thất	$\leq 0.44\,s$

Ngoài ra, việc xác định trục điện tim (electrical axis) cũng quan trọng trong việc phát hiện dày thành tim hoặc block nhánh. Một số tình trạng bệnh lý có biểu hiện đặc trưng ở các thông số này như:

• Khoảng PR kéo dài → block nhĩ-thất độ I
• Khoảng QRS rộng → block nhánh hoặc nhịp thất
• QT kéo dài → nguy cơ xoắn đỉnh (Torsades de Pointes)

Các tình trạng bệnh lý phổ biến phát hiện qua ECG

Một số tình trạng bệnh lý phổ biến có thể được phát hiện và phân biệt qua các hình thái sóng điện tâm đồ, với đặc điểm khá điển hình:

• Nhồi máu cơ tim cấp: ST chênh lên ≥ 1 mm ở ≥ 2 chuyển đạo liên tiếp, có thể kèm sóng Q bệnh lý.
• Rung nhĩ: Không có sóng P rõ ràng, khoảng R–R không đều.
• Hội chứng Brugada: ST chênh lên dạng "saddleback" ở V1–V3.
• Tăng kali máu: Sóng T cao nhọn, QRS rộng, có thể dẫn đến ngừng tim.

Những thay đổi này không chỉ giúp chẩn đoán mà còn định hướng xử trí. Ví dụ, trong nhồi máu cơ tim thành dưới (chuyển đạo II, III, aVF), can thiệp tái thông động mạch vành cần thực hiện càng sớm càng tốt để cứu mô cơ tim.

Hạn chế và sai số trong đo điện tâm đồ

Mặc dù ECG là công cụ cực kỳ hữu ích, nó không phải là phương tiện chẩn đoán tuyệt đối. Có nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả, bao gồm yếu tố kỹ thuật, sinh lý học và cả người thực hiện.

• Điện cực đặt sai vị trí làm thay đổi hình dạng sóng
• Nhiễu cơ (artifact) do bệnh nhân vận động hoặc run
• Thiết bị bị nhiễu điện từ hoặc không được hiệu chuẩn

Thêm vào đó, ECG chỉ ghi nhận hoạt động điện của tim tại một thời điểm. Một số rối loạn xảy ra không liên tục (như cơn nhịp nhanh kịch phát trên thất) có thể không được phát hiện nếu không ghi đúng thời điểm. Trong các trường hợp đó, Holter ECG 24–48 giờ hoặc máy ghi sự kiện (event recorder) sẽ được chỉ định để theo dõi liên tục.

Ứng dụng công nghệ hiện đại trong ECG

Sự phát triển của công nghệ số đã giúp mở rộng khả năng ứng dụng và tiếp cận ECG ra ngoài môi trường bệnh viện. Các thiết bị ECG cầm tay, đồng hồ thông minh và phần mềm tích hợp AI đang trở thành xu hướng quan trọng trong y học cá nhân hóa.

Một số nền tảng và thiết bị tiêu biểu:

• Apple Watch Series 4 trở đi: ghi ECG 1 chuyển đạo, phát hiện rung nhĩ.
• Withings Body Scan: tích hợp đo ECG, mỡ nội tạng và hoạt động thần kinh.
• AliveCor Kardia: thiết bị ECG cá nhân, kết nối với điện thoại, được FDA phê duyệt.

Ngoài phần cứng, phần mềm trí tuệ nhân tạo ngày càng đóng vai trò lớn trong phân tích ECG. Nhiều mô hình học sâu đã được phát triển để tự động nhận diện các dạng bất thường với độ chính xác cao, đặc biệt hữu ích trong môi trường thiếu bác sĩ chuyên khoa tim mạch.

Kết luận

Điện tâm đồ là công cụ không thể thiếu trong thực hành y học hiện đại. Nó giúp bác sĩ tiếp cận nhanh chóng, chính xác các tình trạng cấp cứu tim mạch và theo dõi hiệu quả điều trị lâu dài. Dù có giới hạn nhất định, khi được sử dụng đúng cách và kết hợp với lâm sàng, ECG vẫn là "cửa sổ điện học" của trái tim.

Tài liệu tham khảo

1. National Library of Medicine – Electrocardiogram (ECG)
2. American Heart Association – Circulation Journal
3. European Society of Cardiology – ESC Guidelines
4. Cleveland Clinic – ECG Testing
5. UpToDate – Overview of Electrocardiography
6. AliveCor Official Site
7. Apple Health – ECG and Heart Monitoring