心电图的形成原理Formation of electrocardiogramXp1657 制 作1、心肌细胞极化状态和静息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。（见下页图1-1）一、心肌的除极和复极过程水 槽生理盐水心肌细胞电压表（mv)0 -90图 1-1这时所测得的细胞内电位约为-90 毫伏，即在静息状态下心肌细胞内 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（resting potential）。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。 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。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+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）。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。 （见图 1-2）2、心肌细胞的除极、复极过程和动作电位 ：心肌细胞电压表（mv)-90刺 激+20图 1-2，心肌细胞除极，心肌细胞内电位变化除 极刺 激0+20 0-60-90 (mV)R波0相（去极化期）：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相非常 短暂，仅点1-2ms 。0 相相当于单极电图或临 床心电图的R波。 0+20 0-60-90 (mV)R波J点11相（早期快速复极相）： 复极时，细胞膜对Na+的通透 性迅速降低，细胞膜对K+和Cl -的通透性增大，引起K+的外 流和Cl-的内流，其中K+外流 是主要的，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，约 占5-10ms。相当于单极电图或 临床心电图的J点。0+20 0-60-90 (mV)12R波ST2相（平台期）：为缓慢复极化阶段。表现为膜 内电位下降速度大减，停滞于接 近零电位的等电位状态，形成平 台。此期持续时间较长，约占100 150ms，在膜电位低于-55- 40mV时，膜上的钙通道激活，使 细胞外Ca+缓慢内流，同时又有 少量K+外流，致使膜内电位保持 在零电位附近不变。相当于心电 图的S-T段。 0+20 0-60-90 (mV)12R波STT33相（快速复极末相）： 此期复极过程加速，膜内电 位较快下降至原来的膜电位 水平，主要由于膜对K+的通 透性大大增高，细胞外K+浓 度较低促使K+快速外流。相 当心电图的T波,约占100 150ms 。 0+20 0-60-90 (mV)12R波STT344 相（静息相）：通过细胞膜上的钠- 钾泵活动加强，使细 胞内外的离子浓度差 得到恢复至静息状态 水平。相当于心电图 T波的等电位线。 0+20 0-60-90 (mV)12R波STT34QT间期从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。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。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）。电源除极电源（正电荷）在前，电穴（负电荷）在后。电穴也称为偶极子刺 激 电穴电源除极除极时， 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。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。0复 极1234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 部则记录出双向波形。(+)电源(-)电穴探测电极部位和波形与心肌除极方向的关系除极方向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。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。心 内 膜外 膜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。心 内 膜外 膜本图为实验条件下，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。心 内 膜外 膜加温 由于心外膜温度高于心内膜，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。与心肌细胞数量（心肌厚 度）呈正比关系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2、体表采集到心脏电位强度影响因素刺 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。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。00三、心电向量1、心电向量的概念及计算方法这种既具有强度，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。同一轴的两个心电向量的方向相同者 ，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。2、向量计算方法+ABC+ABCABC3、心脏传导系统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。窦窦 房房 结结AA-VV3、1 窦房结窦房结是个卵圆形的柱体（成人的 窦房结体积约为15mm5mm 1.5mm） ，位于右心房外膜，上腔静脉进入右 房处，由起搏细胞（P细胞）移行细胞 （T细胞）组成。窦房结内含有丰富的 神经纤维，儿茶酚胺含量很高，同时 也存在着高度的抗乙酞胆碱酶活性。 这些都说明窦房结除了自发地除极发 出激动外，其功能必然接受交感及副 交感神经的控制。 窦房结的血液供应由横贯该结中心 的一条窦房结动脉供给，这条动脉 多数人（65 % ）来自右冠状动脉， 而在另一部分人（35 % ) ，此动脉 却来自左冠状动脉的回旋支。此外 ，窦房结的周围还有很多来自左、 右冠状动脉的细小动脉形成左、右 冠状动脉间的吻合，也供给窦房结 以及其边缘组织的血液。 3、2 结间束 前结间束：发自窦房结的顶端，先向 左行，继而分成两支，一支沿房间沟， 通向左心房而散布于左房心肌，并把该 支命名为巴赫曼纤维（Bachmann 纤维） 。另一支通过房间隔，在房室结处与其 它结间束相连，进入房室结。中结间束：发自窦房结的后上缘，绕 过上腔静脉右侧，穿过房间隔与前结间 束相连合，共同进入房室结的顶端。 后结间束:发自窦房结的尾端，沿着右 心房右侧的终末嵴尤氏嵴进入房室结的 右上缘。关于这些结间通路，近年来一些著名 的解剖学工作者由于在研究中实难发现 有特殊分化的传导组织，至今认为此结 间通路仅可能仅是心房组织。换言之， 即不承认有三条分化清晰的结间束” 。但必需承认的是左、右心房之间确实 存在Bachmann纤维，将窦房结的活动（ 自搏性）自右心房传入左心房，使左心 房略后于右心房激动。 3、3 房室结 房室结呈扁平的椭圆形，约有0.5 0.6m长，0.30.4m宽，0,050.lcm 厚，位于冠状静脉窦开口的前下方约 0.5cm处。房室结内有许多过渡细胞 ，只有少数的P细胞散在其间，胶原 纤维支架比窦房结为少，房室结中有 房室结动脉及许多小分支，90%来自 右冠状动脉，10% 来自左冠状动脉旋 支，房室结本身的结区，其上端略呈 扩展形态，为结间束进入房室结的部 分，称为房室结区。 目前常按生理功能把房室结分为三部分 ，即：与心房交接处的AN 区，中段的N 区，与房室束（希氏束）相连的NH区.房 室结具有三项生理功能，是窦性激动在 此结内传导减慢，在这个激动传导稍事 减慢之际，心房中血液得以有足够时间 最后排入心室，而有助于以后心室收缩 时排出更充分的血.其次它又是心房心室 之间的一个功能上的过滤器，以避免心 房扑动、颤动时过多的激动传入心室， 避免了心室的过多的或杂乱的无效收缩 ；第三点便是它作为窦房结以下的第一 个节律性较强的二级节奏点. 3、4 房室束(希氏束) 总房室束为一略呈偏平的束体，约有 12cm长，0.10.3cm宽，内有浦肯 野(Purkinje)细胞，被胶原纤维分隔 ，使每个房室束细胞周围都有胶原纤 维间隔包围。这说明在正常房室束内 有纵行分隔的传导，纤维之间也有少 数交叉联系。胶原纤维是不良导体， 而浦肯野细胞传导很快，这种形态结 构在生理功能上很重要。希氏束很短，它遂即自右向左穿过室间 隔（此处与右侧的三尖瓣叶及左侧的二 尖瓣叶很近），很决的分出宽带的左束 支，而它本身向右下伸延，成为右束支 。希氏束的血液供应主要有两个来源， 一系来自房室结血管丛;另一来源是左 冠状动脉前降支的间隔分支。此外心房 下部及心室上部血管的一些分支也常参 与希氏束的血供。因而希氏束的血液供 应是比较充分的。 右束支是条很明确的希氏束分支，或可看作希 氏束分出左束支后所余纤维束的沿续，它沿室间 隔右侧向前下方向走行.右束支的开始段是在心