心电图产生的基本原理

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1、. .心电图是重要的心脏检查方法之一,对于心律失常、冠心病、洋地黄中毒及电解质紊乱等疾病的诊断有很大价值。心脏的功能是维持正常的心律，泵出血液。心肌规律的收缩使心脏完成泵血功能,维持正常的心律及全身血液循环。心脏收缩引发心脏的电活动,电活动源自于起搏细胞、特殊的传导组织和普通心肌细胞。心电图是通过放置在体表的电极检测和记录到的心脏电活动的图形。每一瞬间记录的心脏电活动，都是整个心脏所产生电流的向量和，按照先后顺序，投照在特定方向上，形成以时间为横坐标的曲线，可根据振幅和宽度进展分析和诊断。心脏的窦房结P细胞自动产生动作电位,并由此产生冲动,通过心脏的传导系统按一定的顺序传到心房和心室的每个心肌

2、细胞, 同时传到体表,利用心电图机从体表记录到每一次电活动的变化,即得到心电图(electrocardiogram,ECG).心肌细胞的五种类型与三种功能 窦房结 房室结 起搏功能 希-浦氏系统 传导功能 心房肌 收缩功能 心室肌 极化膜和极化电位心肌细胞膜分布着不同离子的特殊通道，控制不同时期不同离子的进出。细胞内液K+浓度远高于细胞外液，Na+细胞内液中很低。静息时，钾离子可以外渗而钠离子不能自由渗入，导致心肌细胞的膜内、外两侧存在跨膜电位差，即内负外正的极化状态。一般心肌细胞内的电位大约在-90mv左右，此时胞膜外任何两点间无电位差。心肌细胞处于极化状态时，膜外排列着一定数量的阳离子，膜

3、内排列着一样数量的阴离子，电位为内负外正(极化状态示意图)跨膜电位相当于钾离子的平衡电位除极与复极当极化的细胞膜某一局部受到机械、电流或化学性刺激时，该处的离子通道开放，表现为此处膜的电阻迅速下降。膜外的钠离子迅速渗入膜内，膜内外的电位差突然发生改变，由负电位反跃为+20-+30mv，此过程称为除极状态即动作电位的0时相。【除极图】随后钾离子从细胞外移向外，钠离子渗入速度锐减，细胞内的正电位立即从+30mV下降到零，复极过程开场1位相。当阳离子渗出细胞的数量超出渗入量时，胞膜又逐渐恢复原有状态。一般心肌细胞的除极及复极是占时约300ms的动作电位。【复极图】冲动在心肌细胞内的扩布除极过程从极化

4、膜受冲动开场，迅速向周围扩散，直至整个细胞膜除极完毕。图a表示心肌细胞处于极化状态，极化膜内外分别排列同等数量的阴阳离子，而无电活动。图b当极化膜的左端受到冲动后，该处胞膜的电阻突然降低，瞬时内膜外的大量钠离子进入细胞开场除极，此处的电位随之下降，邻近尚未除极局部，膜外仍保持原有的阳离子，其电位高于已除极局部。这样一条心肌纤维的两端出现了电位差，物理学称之为电偶。已除极的局部即电位较低的局部称作电穴，未除极的局部即电位较高的局部称作电源。电源和电穴组合成电偶。电流由电源流向电穴，这一局部电流可使未复极局部处细胞膜两侧电位减少到达引起兴奋的阈电位水平，该处产生动作电位，使带正电荷的电源局部细胞除

5、极电位下降，成为新的电穴，如此扩展，直到整个心肌细胞乃至周围其他心肌细胞不断产生电穴与电源，除极完毕为止。除极过程扩展，正如一组电偶，沿着细胞膜在向前推进，电源在前，电穴在后。图b、c整个细胞除极完毕后，胞膜内外暂时不再附有带电荷的离子，这种状态成为除极化状态图d、e。心肌各局部之间的电位差消失，不再记录到电流。除极完毕后，心肌细胞耗能将大量阳离子排出细胞，胞膜外又排布正电荷，胞膜内排布负电荷。恢复极化状态。这就是复极过程。心肌细胞复极单个心肌细胞，胞膜最早开场除极的局部首先开场复极，复极局部的膜外重新出现正电荷，该部位的电位高于邻近尚未复极局部的电位，两者之间存在电位差，也就有电流活动。电流

6、由已复极的局部电源流向尚未复极局部电穴。随后，电穴局部也开场复极而成为其前面尚未复极局部的电源，而更前的局部先为临时电穴，随后转为电源，象一对电偶沿着细胞膜在向前推进，而电穴在前，电源在后，与除极过程相反图f、g整个心肌细胞复极过程完毕后，心肌细胞又恢复到原来的极化状态，膜内外重新排列同等数量的正负电荷图h细胞之间的冲动扩布心肌细胞的形状不规那么，相互之间连接的分布不规那么，在电传导能力方面具有各向异性，因而心脏不是一个真正的合胞体。 心肌传导优先沿着与心肌纤维束的纵轴方向传导，速度约40cm/s；横向传导速度较慢，一般为15-20cm/s.由于心肌细胞之间侧-侧连接的分布密度低并且阻抗较高；

7、而纵向之间存在相当数量的润盘，其电传导性能好而且阻抗低。此外，纵向排列的心肌细胞间的胶原间隔也有利于纵向传导。冲动的扩布不单纯局限在细胞内，由于心肌细胞间存在着相互连接，电偶的推进可以跨越细胞界限图3-3。除极是按照细胞膜外表电位上下进展传播。对于整个心脏来说，除极方向是从心内膜到心外膜的。复极对于单个细胞来说，胞膜最早开场除极的局部首先开场复极。整个心脏复极扩布方向是从心外膜到心内膜，恰恰与除极相反。心肌细胞在整个除极过程中，利用电流计所记录到的曲线称为除极波图a 。每一对带有电源和电穴的电偶传播都有一定的方向，是一种向量。根据电学原理,心肌细胞处于静息状态下无电位变化，记录到一段等电位线图

8、a。在整个除极过程中所记录到的曲线称为除极波图b。当细胞的A端受冲动开场除极，并迅速向B端推进，假设探查电极放在细胞A、B两端的中央，那么当除极开场时探查电极面向电偶的电源，首先受到阳性电位的影响，描记出一正向的电流曲线图b。电源到达并刚好通过探查电极时，电极受阳性电位的影响最大，曲线升至最高点即X点。瞬时后，电偶刚好离开探查电极时，受阴性电位的影响最大，电位由最高点突然降至零或负电位，曲线由X点急剧下降Y点图d。电偶继续向B端推进，电容逐渐远离探查电极，受到阴性电位的影响亦逐渐减弱，于是电流曲线又逐渐上升图e。最后除极完毕无电位变化，电流曲线回到等电位线上图f。心肌细胞复极波的形成心肌细胞在

9、整个复极过程中，利用电流计所记录到的曲线称为复极波图a 。每一对带有电源和电穴的电偶传播都有一定的方向，是一种向量。根据电学原理,心肌细胞处于静息状态下无电位变化，记录到一段等电位线图a。在整个复极过程中所记录到的曲线称为复极波图b。根据电学原理，如探查电极放在电穴一端，那么记录到负向波。复极时电穴在前，电源在后，记录的是负正双向型。探查电极与细胞的关系对波形的影响心肌的除极、复极过程就是一对由电源电穴构成的电偶向心脏其他部位扩散的过程，期间产生有方向、大小强弱的电流称为电向量。瞬间内，无数个心肌的电向量综合成一个有方向、有强度大小的综合向量。心脏各部位的心电向量是有顺序的，应用体表电极，就能

10、描记出各个部位的心电波形。心肌除极方向对波形的影响 如果探查电极的位置固定，记录到的除极波形与细胞的除极方向直接有关。留神肌除极的方向面向电极正极放置的部位时，或电偶的运动方向朝向电极时，可描记到正向波。图3-6留神肌除极的方向背向电极时，那么描记到负向波图3-6当除极方向与探查电极的位置成直角时，除极开场的方向面向探查电极，先描记到的是正向心电波。当除极过程到达与电极处于同一平面时，左右正负电量相平衡，记录的心电波回到基线。除极过程继续进展除极方向背向电极，描记到负向波，留神肌全部除极完毕，心电波又回到基线。图3-7图3-7 电极与除极方向成直角形成的心电波形虚线箭头代表除极方向及进展程度，

11、每条图右下框中为所形成的心电波形 A、电极置于中部，先描记到的正向波B、除极波到达电极附近，心电波回到基线C除极方向背向电极，描记波为负向D、心肌除极完毕，心电波回到基线心肌复极时，电极记录到的复极波和除极波相似，但方向相反，复极方向指向电极，心电波呈负向波，复极方向背向电极，心电波呈正向波图3-8整个心脏按顺序出现的心电波，在不同体表部位描记不同的心电图形。心室的除极波如果朝向体表电极的正极，记录到的正向波，;如果除极方向背离电极，记录的是负向波。如果除极方向垂直于此电极，那么描记到双向波图3-9电极位置对波形的影响如果细胞的除极方向不变，探查电极的位置发生变动，描记出的图形也会变化图3-1

12、0。临床心电图中，各导联中波形的差异，是由于各导联的电极位置不同所致。电极与细胞间的距离对波形的影响探查电极距细胞越近，描记出的图形波幅越大，反之，越远那么越小，振幅大小与电极和心脏间距离的平方成反比，但波形一样。这可以解释临床心电图中胸导联的波幅之所以高于肢导联的波幅，是因为电极距离心脏较近的缘故。小儿胸壁较薄，胸导联的波幅比成人高。细胞之间向量叠加对波形的影响心脏冲动过程中的整体电位变化，取决于细胞的多少、大小以及各自的除极方向。多个排列不同的肌纤维同时冲动时，按照合力形成的概念，所产生的电压是各肌纤维电压强度相加的总和，其叠加效果见下列图细胞间除极向量叠加对波形的影响A-F 示单个细胞除

13、极记录的波形B-E图为两细胞产生的除极向量，方向相反而大小相等，理论上应描记出等电位线，但由于电极靠近电源远离电穴，实际上应描记一个正向波，只是波幅低。D图示描记浅小的负向波E图示当除极向量相反且大小不等时，方向与强度大的一样，波幅较单个细胞小。G示细胞不再同一直线的情况，当两细胞除极时，其叠加后的向量可按平行四边形的对角线计算细胞与电极导电介质对波形的影响如果细胞的电向量不变，波形的振幅可因导电介质的性能不同而不同图3-12。临床心电图时，过度肥胖、肺气肿、皮下气肿、全身明显水肿、胸腔积液，以及探查电极与皮肤的接触不良，都可导致心电图波形减低。 心电向量与心电图在心脏除极复极过程中的某一瞬间

14、，会出现无数对电偶，而产生无数方向不同、强弱不等的心电向量。这些向量无论是否在一个平面上，都可以将它综合成为一个向量，表示该一刹那时间总的“向量之和，称为瞬间综合向量。心脏的电位是每个心肌细胞在瞬时间电位的矢量和，所谓矢量，即指有大小和方向。心电图记录的是心肌除、复极过程中总的电位变化，一次投影心电向量图用三组上下、左右、前后的电极，从三个不同平面，即额面、水平面和侧面三个平面描记三个平面向量图，实际上，这是空间向量环在三个不同平面上的投影，称为第一次投影额面记录的是上下、左右的心电向量，水平面即横面记录的时左右、前后的心电向量。侧面即右侧面记录的是上下、前后的向量变化。心脏除极和复极产生的心

15、电向量，有上下、左右、前后的不同方向和不同的量，连接起来的向量是一个立体构型的空间环。二次投影心电图一个平面向量在一个导联轴线上按时间移动，可以理解为这个平面向量在这个导联轴上的投影，即所谓的第二次投影。心电图就是有关平面的心电向量环在相应导联轴上的投影额面及横面各导联记录心电图与心肌除极、复极向量环的对应关系如下页图心电图的导联体系，加压肢体导联及胸前导联，符合额面及水平面向量的导联轴线。6个肢体导联反映了额面心电向量在上下、左右方面的变化。6个胸前导联反映了水平面在前后、左右方向的变化。6个肢体导联的心电图是额面向量环在6个导联上的投影， 6个胸导联的心电图是水平面向量环在6个导联上的投影

16、平面向量反映的是二维变化，纵坐标及横坐标反映的是向量在该方向上强弱，心电变化是一维变化，反映在纵坐标上代表瞬时综合向量在导联方向的强弱，横坐标反映的是时间。心电图各波的形成正常情况下，每个心动周期在心电图上均可记录到一系列波形，依次命名为P波、QRS波、Ta波、T涉及U波。P波即心房除极波，代表心房除极过程的变化；QRS波群即心室除极波，代表心室肌除极过程的电位变化；Ta波即心房复极波，代表心房肌复极过程的电位变化；T波即心室复极波，代表心室肌复极过程的电位变化；U波是T波之后低小的波，其意义尚有争议。这些波形出现的顺序与心脏各局部的冲动顺序一一对应。正常心脏冲动的顺序每次正常的心脏冲动都是先

17、有窦房结启动，电冲动传播按照固定的顺序进展：窦房结结间束 心房先右后左 房室交界区 房室束希氏束右束支普肯耶纤维心室肌。窦房结发出的兴奋先冲动右心房，通过结间束传至左心房，除极向量应先向前、向下偏右、然后转向左上，运行时间均为0.01s。冲动传至房室交界区，下传至束支。首先由左束支的分支除极，自间隔的左上方向右下方传导，电向量先右。向前向下，然后指向心尖部，偏向左侧，最后到达心底部，运行时间为0.10s正常心脏及其电系统各部自律细胞频率正常范围窦房结: 60-100bpm房室交界区: 40-60bpm心室: 20-40bpm窦性冲动经过左右心房间的房间束Bachmann束从右心房传向左心房，并

18、通过心房肌内的前、中、后三条结间束传至房室结，希氏束、左右束支和分支、普肯野纤维、最后到达心室肌除极。正常各导联心房除极波的形成心房除极波即P波的形态取决于探查电极与心房的位置，向量朝向正极的导联均描记出向上的心房波形，即在、aVL、aVF导联，P波均向上。正常情况下，心房肌较薄，又存在三条结间束，所以全部心房壁除极所产生的电位差不大，整个除极过程也比拟短，平均0.1s完成。如3-15示，a处的探查电极背向除极前进的方向，描记出负向波；d处的电极恰好面对除极进展的方向，描记出正向波，b、c 两处的电极情况稍有不同，开场除极时面向除极方向，随后又转向除极方向，所以两处的电极记录的正负双相波。导联

19、定位在+120，几乎垂直于心房的除极向量，因此P波通常常为双相波，aVR导联定位于150，心房电向量背离探查电极，描记出P波为负向波图3-16.水平面即胸前导联V5、V6记录到正向波，V1导联位于右侧，垂直于心房向量，记录为双相波，类似导，V2-4那么不定图3-17。心房较小，产生的波幅也较小，P波的幅度通常不超过0.25mV，导常为正向波，aVR为负向波。心脏在胸腔内的位置可能有所正常的变异，垂悬或横位，使心房波在导可双相或倒置图3-18，心脏在胸腔内的位置垂悬，心房向量垂直于导P波呈双相，如果横位，即心尖向左移位， 导的P波中呈负向波，这些都是正常的。心房复极波-心房除极完毕，立即开场复极

20、而形成Ta波。心房复极的方向与除极方向一致，所以Ta波的方向与P波方向相反。 Ta波振幅小，与P波的方向相反，常常埋没在QRS波群或ST段之中，一般不易识别。但如心率增快时， Ta波可增大，而使心室除极后的基线下移。心室除极波-心室的除极首先是由左束支的间隔支从间隔的左下侧向右上的间隔肌开场的，继而冲动穿过右侧约5ms-10ms，以后通过右束支传来的冲动使心尖部的右侧间隔及小梁肌进展除极，希氏束传来的冲动在室间隔除极后，通过右束支传来的冲动到达心尖部，以后冲动通过左、右束支及其分支以及遍布于两侧心室内膜下的普肯野氏纤维，迅速到达全部左、右心室的内膜面。左右心室壁的除极方向是自内膜向外膜辐射状除

21、极。右心室壁相对较薄，其除极首先到达外膜面完毕。左心室壁较厚，当右心室壁的绝大局部已经除极后，还有相当大的一局部左心室壁进展着除极。一般认为，左心室的后底部或右心室的肺动脉根部锥体部心肌是心室壁中最后除极的局部。心室除极波群中各波的形成最初时，左侧导联的正电极背向室间隔除极方向，首先描记出很小的负向波，称为q波，在、aVL、V5、V6可出现小的负向波即q波，也可能在下壁导联及V3、V4导联上出现图3-20室间隔除极后，大片心肌除极，左侧心肌显著厚于右侧。因此，其平均向量指向左侧，常位于0-+90，在额面导联出现高大的除极波称为R波，主要在左侧及下壁导联。aVR定位于右侧，出现深的负向波，称为S

22、波。图3-21R波自右至左逐渐增高，称为渐增性R波。在胸前导联，QRS从负向波逐渐转换成的正向波，转换区通常在V3、V4，此区可为转换区。V1、V2位于右侧，向量朝向左侧，描记出深的负向波称为S波，V5、V6位于左侧，向量面向电极，描记到高的R波。V3、V4位于左右心室的过度区，记录下双相波，出现R及S波，有时其R、S波幅大小可相似。图3-22心室的复极波心室内复极的扩布与心电向量心室的复极过程相对缓慢，运行时间稍长，约为0.26-0.40s，相当于动作电位曲线的中1 、2、3、4时相。1位相占时很短，膜内外电位改变也很小。2位相期间自细胞外液流向细胞内的Ca2+及小量Na+流都较缓慢而小，同

23、时K+流出的缓慢电流与之平衡，细胞膜内外电位差极小，邻近的细胞之间也不会形成电偶，在心电图上相当于正常ST段。3位相内正在复极的细胞的跨膜电位逐步增加，而尚未复极或正在复极以及完全复极的心肌细胞之间便存在电位差了。在复极过程中，就会产生一系列电偶移动，而形成心电图中的心室复极波即T波心室复极波的形成右心室壁薄，3位相复极时产生的电位活动不如左心室大，其对整个心室复极过程中心电向量的影响小。心室间隔肌大致是自左右两侧同时复极的，所产生的电位活动相互抵消，心室复极向量的形成主要是由于左心室壁肌自外膜面向心腔面3位相复极的作用，向量环 与QRS方向大致接近。图3-23 A 中a、b、c是时间先后不同的几个T向量，其方向主要指向左、前、下方。图3-23 B那么利用一个代表T向量环的综合T向量，与QRS向量环比拟，可见它的方向不完全与QRS一致，但大致一样心室复极从最后的除极处即心外膜下开场，复极前进方向背离电极，描记的复极波T波与除极方向一致，略较低，高度约为R波的2/3，或1/3，并且波形起伏缓慢，不像除极波波形呈高尖状。复极过程中离子转运需要消耗能量，很多因素影响T波的变化，包括心脏或非心脏的因素如内分泌、神经因素等。- 优选