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心电图的形成原理FormationofelectrocardiogramXp1657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（restingpotential）。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+200-60-90(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+200-60-90(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+200-60-90(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+200-60-90(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+200-60-90(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+200-60-90(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。①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②与探查电极位置和心肌细胞之间的距离呈反比关系③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0.05～0.07S），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。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15mm×5mm×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，0.3～0.4m宽，0,05～0.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1～2cm长，0.1～0.3cm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室间隔右侧的心内膜下，中段(肌内段)自内膜下穿入间隔右壁的三分之一，第三段又穿出间隔肌层而位于间隔右侧内膜下。值得提出的是，右束支末段直到心尖与三尖瓣前乳头肌的心室部分处才开始分支，这才开始把激动传入右室壁。它的血液供应来自房室结动脉，但更主要的是来自左冠状动脉前降支的间隔分支，其远端分支的血供完全由前隔支动脉供应口。3、4、1右束支3、4、2左束支左束支为扁平形，自房室束分出后在右冠瓣和无冠瓣之间由心室间隔膜部后方穿过。在室间隔左侧心内膜深面下行一段距离后分成前支和后支。前支达心尖部，分成许多细支，吻合成心内膜下浦氏纤维网，它从心尖达左心室前乳头肌;后支达后乳头肌。约60％的人中除上述二大分支外另一个中心支，向下沿行至间隔中部，因此名为间隔支.左束支的前分支及间隔支纤维血供主要来自冠状动脉的前降支，而其近端部分约有50％人中来自房室结动脉丛.至于那些后分支的血供，其近端多由房室结