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心电图的产生(chnshng)原理,中国医科大学附属(fsh)第一医院心功能科心电多媒体工作室,第一页，共八十一页。,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(t bio)，使体表(t bio)的不同部位产生不同的电位变化。,第二页，共八十一页。,本图可见窦房结形成起搏后，迅速将冲动通过(tnggu)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。,第三页，共八十一页。,按照心脏激动的时间顺序(shnx)，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。,第四页，共八十一页。,P,Q,R,S,T,P,QRS,T,一组典型(dinxng)的心电图波形是由下列各波和波段所构成：,第五页，共八十一页。,P,T,P-R,QRS,ST,U,第六页，共八十一页。,1、P波：反映心房肌除极过程(guchng)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。,第七页，共八十一页。,一、心肌(xnj)的除极和复极过程：,第八页，共八十一页。,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(niwi)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,第九页，共八十一页。,0,-90,第十页，共八十一页。,在静息状态下，心肌细胞内外各种(zhn)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。,第十一页，共八十一页。,2、动作电位：当心肌(xnj)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）。,请看下页,第十二页，共八十一页。,-90,刺 激,+20,心肌细胞除极，心肌细胞内电位(din wi)变化,第十三页，共八十一页。,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(fdin)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,第十四页，共八十一页。,刺 激,0,R波,第十五页，共八十一页。,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(din wi)迅速下降，接近零电位(din wi)水平，此时期称为动作电位(din wi)1相。相当于单极电图或临床心电图的J点。,请看下页,第十六页，共八十一页。,0,R波,J点,1,第十七页，共八十一页。,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(o pn)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,第十八页，共八十一页。,0,1,2,R波,ST,第十九页，共八十一页。,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(fdin)位，相当于单极电图或临床心电图的T波。,请看下页,第二十页，共八十一页。,0,1,2,R波,ST,T,3,第二十一页，共八十一页。,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(chn wi)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,第二十二页，共八十一页。,0,1,2,R波,ST,T,3,4,第二十三页，共八十一页。,从0相开始(kish)到4相开始(kish)的时间称为动作电位的时限，相当于Q-T间期。,请看下页,第二十四页，共八十一页。,0,1,2,R波,ST,T,3,4,第二十五页，共八十一页。,二、除极与复极过程(guchng)的 电偶学说,第二十六页，共八十一页。,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(din wi)变化。,请看下页,第二十七页，共八十一页。,探测(tnc)电极,第二十八页，共八十一页。,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(y du)电偶（也称为偶极子）。,请看下页,第二十九页，共八十一页。,电源(dinyun),电源(dinyun)（正电荷）在前，电穴（负电荷）在后。,电穴,也称为(chn wi)偶极子,第三十页，共八十一页。,刺 激,第三十一页，共八十一页。,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(zhngg)心肌细胞除极完毕。,请看下页,第三十二页，共八十一页。,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(yuy)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,第三十三页，共八十一页。,0,复 极,1,2,3,4,第三十四页，共八十一页。,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(chnshng)向上的波形，若背向电源（即背离除极方向）则产生(chnshng)向下的波形，若探测电极在细胞中部则记录出双向波形。,请看下页,第三十五页，共八十一页。,探测电极部位(bwi)和波形与心肌除极方向的关系,第三十六页，共八十一页。,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(jl)的复极波方向与除极波相反。,请看下页,第三十七页，共八十一页。,在实验的条件下，由于复极与除极的程序(chngx)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,第三十八页，共八十一页。,需要注意，在正常人的心电图中，记录(jl)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。,请看下页,第三十九页，共八十一页。,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(jl)为正向波。,第四十页，共八十一页。,本图为实验条件(tiojin)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。,第四十一页，共八十一页。,加温(ji wn),由于心外膜温度升高于心内膜，故交换(jiohun)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。,第四十二页，共八十一页。,由体表所采集到的心脏电位强度与下列因素有关：、与心肌(xnj)细胞数量（心肌(xnj)厚度）呈正比关系；,请看下页,第四十三页，共八十一页。,刺 激,、与探查电极位置和心肌细胞之间的距离(jl)呈反比关系；,第四十四页，共八十一页。,、与探查电极的方位和心肌(xnj)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。,第四十五页，共八十一页。,左图为右室心肌(xnj)的电动力强度右图为左室心肌的电动力强度,第四十六页，共八十一页。,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(dinj)之间构成不同角度。各探测电极(dinj)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。,第四十七页，共八十一页。,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(hchng)为“心电综合向量”：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。,请看下页,第四十八页，共八十一页。,+,A,B,C,+,A,B,C,A,B,C,第四十九页，共八十一页。,三、心电图各波段(bdun)的组成和命名,第五十页，共八十一页。,心脏的特殊传导(chundo)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(chundo)系统与每一心动周期顺序出现的心电变化密切相关。,第五十一页，共八十一页。,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(xinwi)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。,第五十二页，共八十一页。,窦房结,第五十三页，共八十一页。,P波,临床心电学对这些波段规定了统一(tngy)的名称：、最早出现的幅度较小的P波，反映心房的除极过程；,第五十四页，共八十一页。,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(hu dng)；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；,第五十五页，共八十一页。,Q,R,S,QRS波群,、幅度(fd)最大的QRS波群，反映心室除极的全过程；,第五十六页，共八十一页。,、除极完毕(wnb)后，心室的缓慢和快速复极过程分别形成了ST段和T波；,ST-T,第五十七页，共八十一页。,、Q-T间期为心室开始(kish)除极至心室复极完毕全过程的时间。,QT间期,第五十八页，共八十一页。,QRS波群可因检测电极的位置不同而呈多种形态，已统一(tngy)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,第五十九页，共八十一页。,R波之前(zhqin)的负向波称为Q波,Q,第六十页，共八十一页。,R波:所有在基线以上(yshng)出现的正向波称为