心电图产生的基本原理资料

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1、心电图产生的基本原理 富平县医院 张百胜 概念 心脏机械收缩之前，先产生电激动，心房和心室的电激动 可经人体组织传到体表。 心电图指的是心脏在每个心动周期中，由起搏点、心房、 心室相继兴奋，伴随着心电图生物电的变化，通过心电描 记器从体表引出多种形式的电位变化的图形（简称ECG） 。心电图是心脏兴奋的发生、传播及恢复过程的客观指标 。 心电图（ECG）是利用心电图机从体表记录心脏每 一心动周期所产生电活动变化的曲线图形。 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 ，细胞膜在静息时称为极化膜。膜内外不产生电位差称极 化电位也称静息电位。不

2、产生电位变化。 心肌细胞在静息状态下，细胞膜外带正电荷，膜内带同等 数量的负电荷，这种电荷稳定的分布状态称为极化状态。 通过实验，测得极化状态的单一心肌细胞内电位为-90mV ，膜外为零。这种静息状态下细胞内外的电位差称为静息 电位这种稳恒状态就称极化状态。 极化状态时静息电位的恒定，有赖于细胞的代谢活动，细胞内外钾离 子及钠离子浓度的比值以及细胞膜对钾、钠、钙、蛋白质、氯离子等 具有不同的通透性。在静息状态下，细胞内钾离子浓度约为细胞外钾 离子浓度的30倍，相反细胞外钠离子浓度约为细胞内钠离子浓度的15 倍。至于阴离子，细胞内液以蛋白阴离子的浓度为高，而在细胞外液 则以氯离子浓度为高。由于细

3、胞膜对钾离子的通透性远超超过对钠离 子和通透性，细胞内钾离子浓度又高于细胞外数十倍，钾离子便会不 断地从细胞内向细胞外渗出。当钾离子外渗时，氯离子亦随之外渗， 但因细胞膜本身带有负电荷，氯离子渗出受阻，就使较多的钾离子渗 出到膜外，而未能渗出的游离型阴离子（主要是蛋白阴离子，其次是 氯离子）留在膜内，使膜内电位显著低于膜外。膜内负电位的大小和 静息时钾离子外渗的多少有密切关系，钾离子外渗越多，留在膜内的 阴离子也越多，因而膜内负电位也越大，同时由于膜内带负电荷的阴 离子越来越多，吸引着膜内钾离子（静电力作用），使膜内钾离子逐 渐不能再向外转移，因而使膜内电位维持在-90mV的水平上，形成了 静

4、息电位。 当细胞一端的细胞膜受到刺激（阈刺激），其通透性发生 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，使该处细胞膜外正电荷消失而其 前面尚未除极的细胞膜外仍带正电荷，从而形成一对电偶 。电源（正电荷）在前，电穴（负电荷）在后，电流自电 深流入电穴，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。 嗣后，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，但复极化的电偶是电穴在前，电源在后，并较缓 慢向前推进，直至整个细胞全部复极为止 当心肌细胞受到

5、刺激（或自发地）而兴奋时，细 胞膜内外的电位迅速变化。细胞膜内外的电位差 在瞬间消失,细胞内的电位由-90mV迅速变为0mV, 乃至+20+30mV。也就是说极化状态消失，这 过程称为除极过程。以心室肌为例，膜电位从静 息时的-80-90mV降至-60-70mV的阈电位水 平，即迅速开始除极。随后细胞内又逐渐恢复其 负电位，这过程称为复极。由除极至复极，膜内 电位由负变正及又回至静息电位的一系列电位变 化称为跨膜动作电位。可画成一条曲线,分成为5 个时相。 动作电位与心电图.及离子活动的关系图解 心肌细胞除极复极时电位变 化与离子活动心电图关系示 意图 A.心肌细胞除极与复极过程 中的电位曲线

6、； a.零电位线 b.静息电位 c.动作电位开始 B.相应的心电图 0位相：相当于心电图的R 波； 1位相：相当于心电图的J 点 2位相：相当于心电图的S T段； 3位相：相当于心电图的T 波 4位相：相当于心电图T波 后的静息电位 C.心肌细胞膜内外在不同位 相时的离子变化 心肌细胞除极复极时电位变化与离子活动心电图 关系示意图 A.心肌细胞除极与复极过程中的电位曲线；a.零 电位线b.静息电位c.动作电位开始 B.相应的心电图 0位相：相当于心电图的R波；1位相：相当于心 电图的J点 2位相：相当于心电图的S T段；3位相：相当于 心电图的T波 4位相：相当于心电图T波后的静息电位 C.心

7、肌细胞膜内外在不同位相时的离子变化 1、2及 3位相是代谢过程，此阶段膜内电位恢复 到-90mV,这一过程称为复极，但此时膜内外离子 分布尚未恢复到静息状态水平，最后钠钾泵的 转移作用使内外各种离子又恢复到静息状态。在 4倍相非自律性细胞稳定于静息状态水平，其动作 电位呈水平线；而具有自律性的心肌细胞Ca2+慢 通道开放，Ca2+稳定地内流，使膜电位逐渐移向 正电位水平，其动作电位呈向上的斜线，这又称4 位相自发性除极,当达到阈电位时,便激发Ca2+慢 通道开放，Ca2+迅速内流而致0位相除极。此即 心脏自律性的机制,由于窦房结的4位相相除极速 度最快，故正常人窦房结发放冲动激动心脏。 穿膜动

8、作电位 复极时，细胞膜对钠离子的通透性迅速降 低，对钾离子的通透性重新升高，使细胞 内钾离子又开始外渗，因而细胞内正电位 迅速降低，接近零电位水平，约占时5 10ms，此时期称动作电位1位相，相当于 心电图的J点。 内向的钠电流与外向的钾电流迅速达到平 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（平台区）， 约占时100150ms,称为动作电位2相。相 当于心电图上的S-T段。 2位相末，细胞膜对钾离子的通透性大大增 加，故钾离子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，约 占时100150ms, 动作电位3位相，相当于 单极电图或心电图的T波。 通过细胞

9、膜上钠-钾泵的活动加强，使细胞 内电位终于恢复到-90mv并维持在此水平上 ，即为静息膜电位，这个时期称为动作电 位4相。4相相当于临床心电图T波后的等电 位线。 从O位相开始到4位相开始的时间称作动作 电位时限，相当于Q-T间期。 就单个细胞而言，在除极时，检测电极对向电源 （即面对除极方向）产生向上的波形，背向电源 （即背离除极方向）产生向下的波形，在细胞中 部则记录出双向波形。复极过程与除极过程方向 相同，但因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 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

10、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，其机制 尚不清楚。可能因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。 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； 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。 这种既其有强度，又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，而其长度表示其电位强度。 心脏的电激动过程中产生许多心电向量。

11、 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。 综合向量与二次投影 心脏是一个立体结构，心肌纤维纵横交错，在除 极.复极过程中的某一瞬间有无数对电偶，产出无 数方向不同，强弱不等的心电向量。在任一平面 上可综合成一个瞬间的向量。 第

12、一次投影：心脏所产生的心电向量，有上下 .左右.前后的不同的向量，按除极的程序连接起来 就是一个立体构型的空间向量环，直接记录三维 空间的向量环在也应用上还有困难，人们用三组 上下.左右.前后的电极，从三个不同平面，即额面 .水平面（又称横面）.侧面，记录下三个平面向量 图，也就是空间向量环在三个不同平面上 的投影 称为第一次投影。 第二次投影：心电图上所记录的电位变化是一系列瞬间 心电综合向量在不同导联轴上的反映，也就是平面向量环 在有关导联轴上的再投影（二次投影）。投影所得电位的 大小决定于瞬间心电综合向量本身的大小及其与导联轴的 夹角关系。投影的方向和导联轴方向一致时得正电位，相 反时为

13、负电位。用一定速度移行的记录纸对这些投影加以 连续描记，得到的就是心电图的波形。（体变面，面变线 ，线为图。） 心电图波形在基线（等电位线）上下的升降，同向量环运 行的方向有关。和导联轴方向一致时，在心电图上投影得 上升支，相反时得下降支。向量环上零点的投影即心电图 上的等电位线，该线的延长线将向量环分成两个部分，它 们分别投影为正波和负波。因此，心电图与心向量图有非 常密切的关系。心电图的长处是可以从不同平面的不同角 度，利用比较简单的波形、线段对复杂的立体心电向量环 ，就其投影加以定量和进行时程上的分析。而心电向量图 学理论上的发展又进一步丰富了心电图学的内容并使之更 易理解。 心电图记录

14、方法 心电图描记方法在体表任何两处安放电极板，用导线接到心电图机的正负两 极，即形成导联，可借以记录人体两处的心电电位差。常规用12个导联。标 准导联又称双极导联,由W.爱因托芬于19051906年首创，在三个肢体上安 置电极，并假设这三点在同一平面上形成一个等边三角形，而心脏产生的综 合电力是一个位于此等边三角形中心的电偶。单极肢导是威尔逊于1930 1940年代所创，即把三个肢体互相连通构成中心电端，在肢体通向中心电端 间加一个5000的电阻，中心电端电位接近于零，因此被看作无干电极，探 查电极分别置各肢体形成单极肢导。但由于所描记波幅太小，故戈德伯格又 将其改良成加压单极肢体导联,即描记

15、某一肢体的单极导联心电图时，将该肢 体与中心电端的连接截断，这样其电压高出50。威尔逊所创单极心前导联 是将中心电端与电流计的阴极相连，探查电极置胸前各位置。 电图记录为印有间距1mm的纵横细线的小方格;其横向距离代表时间，一 般记录纸速为每秒25mm，故每小格为0.04秒,纵向距离代表电压。常规投照 标准电压1mV=10mm(图10)特殊需要时纸速可调至每秒50、100或200mm。 电压1mV=20或5mm。 正常心电图由一系列波组成。典型的心电图包括P.QRS.T波。各波需要 测量时间、电压以及观察形态和方向及各波之间的相互关系。 普通心电图应用范围 1、对心律失常和传导障碍具有重要的诊断价值。 2、对心肌梗塞的诊断有很高的准确性，它不仅能确 定有无心肌梗塞，而且还可确定梗塞的病变期部位范围以 及演变过程。 3、对房室肌大、心肌炎、心肌病、冠状动脉供血不 足和心包炎的诊断有较大的帮助。 4、能够帮助了解某些药物（如洋地黄、奎尼丁）和 电解质紊乱对心肌的作用。 5、心电图作为一种心电信息的时间标志，常为心音 图、超声心动图、阻抗血流图等心功能测定以及其他心脏 电生理研究同步描纪，以利于确定时间。 6、心电监护已广泛应用于手术、麻醉、用药观察、 航天、体育等的心电监测以及危重病人的抢救。 做心电图检查时应注意什么