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1、心电图的产生原理,中国医科大学附属第一医院心功能科心电多媒体工作室,心脏活动的主要表现之一是产生电激动，它出现在心脏机械性收缩之前。心肌激动的电流可以从心脏经过身体组织传导至体表，使体表的不同部位产生不同的电位变化。,本图可见窦房结形成起搏后，迅速将冲动通过传导系统传至心脏各部形成心肌整体的电活动，然后心肌形成机械性收缩。,按照心脏激动的时间顺序，将此体表电位的变化记录下来，形成一条连续曲线，即为心电图。在正常情况下，每次心动周期在心电图上均可出现相应的一组波形。,P,Q,R,S,T,P,QRS,T,一组典型的心电图波形是由下列各波和波段所构成：,P,T,P-R,QRS,ST,U,1、P波：反
2、映心房肌除极过程的电位变化；2、P-R间期：代表激动从窦房结通过房室交界区到心室肌 开始除极的时限；3、QRS波群：反映心室肌除极过程的电位变化；4、T波：代表心室肌复极过程所引起的电位变化；5、S-T段：从QRS波群终点到达T波起点间的一段水平线；6、Q-T间期：从QRS波群终点到达T波终点间的时限；7、U波：代表动作电位的后电位。,一、心肌的除极和复极过程：,1、静息膜电位：近年来通过电生理学的研究，用微电极的一端刺入正常静息状态下的单一心肌细胞，把电位计的正极端与此微电极相连，电位计的负极端放在细胞外液中并与地相接，使细胞外液的电位为零。这时所测得的细胞内电位约为-90毫伏，即在静息状态
3、下心肌细胞内电位比细胞外电位低90毫伏，这种静息状态下心肌细胞内外的电位差称为跨膜静息电位，简称静息膜电位。在静息状态下，心肌细胞膜外带有正电荷，膜内带有同等数量的负电荷，称为极化状态。,请看下页,0,-90,在静息状态下，心肌细胞内外各种离子的浓度有很大差别。细胞内钾离子（K+）浓度约为细胞外K+浓度的30余倍；与此相反，细胞外钠离子（Na+）浓度则远高于细胞内Na+浓度。至于阴离子，在细胞内以蛋白阴离子的浓度为高，而在细胞外液以氯离子（阴离子）的浓度为高。,2、动作电位：当心肌细胞膜某点受刺激时，受刺激处的细胞膜对Na+的通透性突然升高，而对K+的通透性却显著降低，因此细胞外液中的大量Na
4、+渗入到细胞内，使细胞内Na+大量增加，细胞内电位由-90毫伏突然升高到+20+30毫伏（跨膜电位逆转）。,请看下页,-90,刺 激,+20,心肌细胞除极，心肌细胞内电位变化,由激动所产生的跨膜电位，称为跨膜动作电位，简称动作电位。心肌细胞激动后，膜表面变为负电位，膜内变为正电位，这种极化状态的消除称为除极。除极在动作电位曲线上表现为一骤升线，称为动作电位0相。0相相当于单极电图或临床心电图的R波。,请看下页,刺 激,0,R波,复极时，细胞膜对Na+的通透性迅速降低，对K+的通透性重新升高，使细胞内K+又开始外渗，因而细胞内正电位迅速下降，接近零电位水平，此时期称为动作电位1相。相当于单极电图
5、或临床心电图的J点。,请看下页,0,R波,J点,1,向内的Na+流与向外的K+流迅速达到平衡，使细胞内电位接近零电位水平，在动作电位曲线上形成一高平线，称为动作电位2相。相当于单极电图或临床心电图的S-T段。,请看下页,0,1,2,R波,ST,2相末时，细胞膜对K+的通透性大大增加，故K+从膜内高浓度处加速外渗，使细胞内电位迅速下降，变为负电位，相当于单极电图或临床心电图的T波。,请看下页,0,1,2,R波,ST,T,3,当细胞内电位终于恢复到-90毫伏并维持在此水平上，即为静息膜电位，这个时期称为4相。4相相当于单极电图或临床心电图T波后的等电位线。,请看下页,0,1,2,R波,ST,T,3
6、,4,从0相开始到4相开始的时间称为动作电位的时限，相当于Q-T间期。,请看下页,0,1,2,R波,ST,T,3,4,二、除极与复极过程的 电偶学说,1、除极的电偶学说：心肌细胞在静息状态时，膜外排列阳离子带正电荷，膜内排列同等比例阴离子带负电荷，保持平衡的极化状态，不产生电位变化。,请看下页,探测电极,当细胞一端的细胞膜受到刺激（阈刺激），其通透性改变，使细胞内外正、负离子的分布发生逆转，受刺激部位的细胞膜出现除极化，使该处细胞膜外的正电荷（钠离子）迅速进入细胞膜内，此时该处细胞膜外呈负性电位，而其前面尚未除极的细胞膜外仍带正电荷，从而形成一对电偶（也称为偶极子）。,请看下页,电源,电源（正
7、电荷）在前，电穴（负电荷）在后。,电穴,也称为偶极子,刺 激,除极时，电流自电源流入电穴，并沿着一定的方向迅速扩展，直到整个心肌细胞除极完毕。,请看下页,此时心肌细胞膜内带正电荷，膜外带负电荷，称为除极状态。由于细胞的代谢作用，使细胞膜又逐渐复原到极化状态，这种恢复过程称为复极过程。复极与除极先后程序一致，即先除极的部位先复极，但复极化的电偶是电穴在前，电源在后，并缓慢向前推进，直至整个细胞全部复极为止。,请看下页,0,复 极,1,2,3,4,就单个细胞而言，在除极时，探测电极对向电源（即面对除极方向）产生向上的波形，若背向电源（即背离除极方向）则产生向下的波形，若探测电极在细胞中部则记录出双
8、向波形。,请看下页,探测电极部位和波形与心肌除极方向的关系,复极过程与除极过程方向相同，但复极化过程的电偶是电穴在前，电源在后，因此记录的复极波方向与除极波相反。,请看下页,在实验的条件下，由于复极与除极的程序相同，即电穴在前电源在后，故在单极电图所记录的复极波(T波)与除极波(QRS波群)方向相反。,T,需要注意，在正常人的心电图中，记录到的复极波方向常与除极波主波方向一致，与单个心肌细胞不同。这是因为正常人心室的除极从心内膜向心外膜，而复极则从心外膜开始，向心内膜方向推进，是因为心外膜下心肌的温度较心内膜下高，心室收缩时，心外膜承受的压力又比心内膜小，故心外膜处心肌复极过程发生较早。,请看
9、下页,本图所显示的就是心内膜和心外膜除极过程：探测电极置于心外膜。除极时，从心内膜开始，然后，心外膜才开始除极，两者除极方向相反。由于内膜先除极，探测电极所记录为正向波。,本图为实验条件下，心肌细胞先除极的部位先复极，故使内膜先复极完毕，T波的方向与QRS波群主波方向相反。,加温,由于心外膜温度升高于心内膜，故交换速度加快，使其复极先于心内膜结束，致使T波主波方向与QRS主波方向一致。这也是正常心肌形成的除极、复极状态。,由体表所采集到的心脏电位强度与下列因素有关：、与心肌细胞数量（心肌厚度）呈正比关系；,请看下页,刺 激,、与探查电极位置和心肌细胞之间的距离呈反比关系；,、与探查电极的方位和
10、心肌除极的方向所构成的角度有关，夹角愈大，心电位在导联上的投影愈小，电位愈弱。,左图为右室心肌的电动力强度右图为左室心肌的电动力强度,0,0,本图红色箭头表示心电动力线，该电力线与各探测电极之间构成不同角度。各探测电极虽然距离相同但角度不同，所以获得的电力强度也不一致。绿色垂线代表电力强度。垂线向上为正；垂线向下为负。,这种既具有强度，有具有方向性的电位幅度称为心电“向量”，通常用箭头表示其方向，而其长度表示电位强度。心脏的电激动过程中产生许多心电向量。由于心脏的解剖结构及其电活动相当错综复杂，致使诸心电向量间的关系亦较复杂，然而一般均按下列原理合成为“心电综合向量”：同一轴的两个心电向量的方
11、向相同者，其幅度相加；方向相反者则相减。两个心电向量的方向构成一定角度者，则可应用“合力”原理将二者按其角度及幅度构成一个平行四边形，而取其对角线为综合向量。可以认为，由体表所采集到的心电变化，乃是全部参与电活动心肌细胞的电位变化按上述原理所综合的结果。,请看下页,+,A,B,C,+,A,B,C,A,B,C,三、心电图各波段的组成和命名,心脏的特殊传导系统由窦房结、结间束（分为前、中、后结间束）、房间束（起自前结间束，称Bachmann束）、房室束、束支（分为左、右束支，左束支又分前分支和后分支）以及普肯耶纤维）构成。心脏的传导系统与每一心动周期顺序出现的心电变化密切相关。,正常心电活动始于窦
12、房结，兴奋心房的同时经结间束传导至房室结（顺序传导在此处延迟0.050.07S），然后循希氏束左、右束支普肯耶纤维顺序传导，最后兴奋心室。这种先后有序的电激动的传播，引起一系列电位改变，形成了心电图上的相应的波段。,窦房结,P波,临床心电学对这些波段规定了统一的名称：、最早出现的幅度较小的P波，反映心房的除极过程；,PR间期（P-Q间期）,、P-R间期（实为P-Q间期，传统称为P-R间期）反映心房除极过程及房室结、希氏束、束支的电活动；P波与P-R段合计为P-R间期，反映自心房开始除极至心室开始除极的时间；,Q,R,S,QRS波群,、幅度最大的QRS波群，反映心室除极的全过程；,、除极完毕后，
13、心室的缓慢和快速复极过程分别形成了ST段和T波；,ST-T,、Q-T间期为心室开始除极至心室复极完毕全过程的时间。,QT间期,QRS波群可因检测电极的位置不同而呈多种形态，已统一命名如下：首先出现的位于参考水平线以上的正向波称为R波；R波之前的负向波称为Q波；S波是R波之后第一个负向波；R波是继S波之后的正向波；R波后再出现负向波称为S；如果QRS波只有负向波，则称为QS波。至于采用Q或q、R或r、S或s表示，应根据其幅度大小而定。,请看下页,R波之前的负向波称为Q波,Q,R波:所有在基线以上出现的正向波称为R波,r,r,r,S,S,R,q,s,R,R,R,R,R,S波:R波之后的负向波称为S
14、波,S,R,q,s,R,r,S,QS,S,q,r,S,正常心室除极始于室间隔中部，自左向右方向除极；随后左右心室游离壁从心内膜朝心外膜方向除极；左室基底部与右室肺动脉圆锥部是心室最后除极部位。心室肌这种规律的除极顺序，对于理解不同电极部位QRS波形态的形成颇为重要。,四、心电图导联体系：,在人体不同部位放置电极，并通过导联线与心电图机电流计的正负极相连，这种记录心电图的电路连接方法称为心电图导联。电极位置和连接方法不同，可组成不同的导联。在长期临床心电图实践中，已形成了一个由Einthoven创设而目前广泛采纳的国际通用导联体系，称为常规12导联体系。,1、肢体导联包括标准导联、及加压单极肢体
15、导联aVR、aVL、aVF。标准导联为双极肢体导联，反映其中两个肢体之间电位差变化。加压单极肢体导联属单极导联，基本上代表检测部位电位变化。肢体导联主要放置于右臂（R）、左臂（L）、左腿（F），连接此三点即成为所谓Einthoven三角。,请看下页,0,+180,+90,请看下页,六轴系统构成示意图,-30,-150,+90,avR,avL,avF,0,请看下页,在每一个标准导联正负极间均可画出一假想的直线，称为导联轴。为便于表明6个导联轴之间的方向关系，将、导联的导联轴平行移动，使之与aVR、aVL、aVF的导联轴一并通过坐标图的轴中心点，便构成额面六轴系统。此坐标系统采用180的角度标志。
16、以左侧为0，顺钟向的角度为正，逆钟向者为负。每个导联从中心点被分为正负两半，每个相邻导联间的夹角为30。对此测定心脏额面心电轴颇有帮助。,请看下页,2、胸导联属单极导联，包括V1V6导联。检测之正电极应安放于胸壁固定的部位，另将肢体导联3个电极各串一5千欧电阻，然后将三者连接起来，构成“无干电极”或称中心电端。如此连接可使该处电位接近零电位且较稳定，故设为导联的负极。胸导联检测电极具体安放的位置为：V1位于胸骨右缘第4肋间；V2位于胸骨左缘第4肋间；V3位于V2与V4两点连线的中点；V4位于左锁骨中线与第五肋间相交处；V5位于左腋前线V4水平处；V6位于左腋中线V4水平处。,请看下页,V1,V
17、1位于胸骨右缘第4肋间,T,P,QRS,V1,V1位于胸骨右缘第4肋间,T,P,QRS,V2,V2位于胸骨左缘第4肋间,V1,V1位于胸骨右缘第4肋间,T,P,QRS,V2位于胸骨左缘第4肋间,V3,V3位于V2与V4两点连线的中点,V4,V1,V1位于胸骨右缘第4肋间,T,P,QRS,V2位于胸骨左缘第4肋间,V3位于V2与V4两点连线的中点,V4位于左锁骨中线与第5肋间相交处,V1,V1位于胸骨右缘第4肋间,T,P,QRS,V2位于胸骨左缘第4肋间,V3位于V2与V4两点连线的中点,V4位于左锁骨中线与第5肋间相交处,V5,V5位于左腋前线V4水平处,V1,V1位于胸骨右缘第4肋间,T,P,QRS,V2位于胸骨左缘第4肋间,V3位于V2与V4两点连线的中点,V4位于左锁骨中线与第5肋间相交处,V5位于左腋前线V4水平处,V6,V6位于左腋中线V4水平处,临床上诊断后壁心肌梗塞还常用V7V9导联；V7位于左腋后线V4水平处；V8位于左肩胛骨线V4水平处；V9位于左脊线V4水平处。小儿心电图或诊断右心病变（例如右室心肌梗塞）有时需要选用V3RV6R导联，电极放置右胸部与V3V6对称处。,再见！我们下期见！,中国医大一院心电多媒体工作室,
