心電圖的形成原理

1、1 2 心臟活動的主要表現(xiàn)之一是產(chǎn)生電激動， 它出現(xiàn)在心臟機械性收縮之前。心肌激動的電 流可以從心臟經(jīng)過身體組織傳導(dǎo)至體表，使體 表的不同部位產(chǎn)生不同的電位變化。 3 本圖可見竇房結(jié)形 成起搏后，迅速將 沖動通過傳導(dǎo)系統(tǒng) 傳至心臟各部形成 心肌整體的電活動， 然后心肌形成機械 性收縮。 4 按照心臟激動的時間順序，將此體 表電位的變化記錄下來，形成一條連續(xù) 曲線，即為心電圖。在正常情況下，每 次心動周期在心電圖上均可出現(xiàn)相應(yīng)的 一組波形。 5 6 P Q R S T 一組典型的心一組典型的心 電圖波形是由下列電圖波形是由下列 各波和波段所構(gòu)成：各波和波段所構(gòu)成： 7 心臟除極、復(fù)極與心電圖各波

2、段的關(guān)系心臟除極、復(fù)極與心電圖各波段的關(guān)系 心心 室室 復(fù)復(fù) 極極 點點 波波PRPR段段 T T QRSQRSSTST段段T T波波 P-RP-R間期間期Q-TQ-T間期間期 竇竇 房房 結(jié)結(jié) 心心 房房 除除 極極 結(jié)結(jié) 區(qū)區(qū) 希希 氏氏 束束 束束 支支 蒲氏纖維蒲氏纖維 8 1、P波：反映心房肌除極過程的電位變化； 2、P-R間期：代表激動從竇房結(jié)通過房室交界區(qū)到心 室肌開始除極的時限； 3、QRS波群：反映心室肌除極過程的電位變化； 5、S-T段：從QRS波群終點到達T波起點間的一段水 平線； 4、T波：代表心室肌復(fù)極過程所引起的電位變化； 6、Q-T間期：從QRS波群起點到達T波終

3、點間的時 限； 7、U波：代表動作電位的后電位。 9 心電圖electrocardiogram（ECG）是通過 人體體表記錄出來的反映每個心動周期中心臟 興奮的產(chǎn)生，傳導(dǎo)和恢復(fù)過程中所伴有的生物 電變化。所以，要對ECG有更深刻的了解，首先 必須對細胞生物電的產(chǎn)生機理和變化規(guī)律有所 了解。細胞生物電的產(chǎn)生依賴於細胞膜的特殊 結(jié)構(gòu)和功能。 10 一、心肌的除極和復(fù)極過程 11 1、靜息膜電位： 近年來通過電生理學(xué)的研究，用微電極的一 端刺入正常靜息狀態(tài)下的單一心肌細胞，把電位 計的正極端與此微電極相連，電位計的負極端放 在細胞外液中并與地相接，使細胞外液的電位為 零。這時所測得的細胞內(nèi)電位約為-

4、90毫伏，即 在靜息狀態(tài)下心肌細胞內(nèi)電位比細胞外電位低90 毫伏，這種靜息狀態(tài)下心肌細胞內(nèi)外的電位差稱 為跨膜靜息電位，簡稱靜息膜電位。在靜息狀態(tài) 下，心肌細胞膜外帶有正電荷，膜內(nèi)帶有同等數(shù) 量的負電荷，稱為極化狀態(tài)。 12 水 槽 生理鹽水 心肌細胞 電壓表（mv) 0 -90 13 在靜息狀態(tài)下，心肌細胞內(nèi)外各種離子的 濃度有很大差別。細胞內(nèi)鉀離子（K+）濃度 約為細胞外K+ 濃度的30余倍；與此相反，細 胞外鈉離子（Na+）濃度則遠高于細胞內(nèi)Na+ 濃度。至于陰離子，在細胞內(nèi)以蛋白陰離子 的濃度為高，而在細胞外液以氯離子（陰離 子）的濃度為高。 14 2、動作電位： 當(dāng)心肌細胞膜某點受刺

5、激時，受刺激處 的細胞膜對Na+ 的通透性突然升高，而對K+ 的通透性卻顯著降低，因此細胞外液中的大 量Na+滲入到細胞內(nèi)，使細胞內(nèi)Na+ 大量增加， 細胞內(nèi)電位由-90毫伏突然升高到+20+30毫 伏（跨膜電位逆轉(zhuǎn)）。 15 心肌細胞 電壓表（mv) -90 刺 激 +20 心肌細胞除極，心肌細胞內(nèi)電位變化 16 由激動所產(chǎn)生的跨膜電位，稱為跨膜動作 電位，簡稱動作電位。心肌細胞激動后，膜表 面變?yōu)樨撾娢?，膜?nèi)變?yōu)檎娢?，這種極化狀 態(tài)的消除稱為除極。 除極在動作電位曲線上表現(xiàn)為一驟升線， 稱為動作電位0相。0相相當(dāng)于單極電圖或臨床 心電圖的R波。 17 除除 極極 刺刺 激激 0 +20

6、0 -60 -90 (mV) R波 18 心肌細胞 電壓表（mv) 心肌細胞復(fù)極，心肌細胞內(nèi)電位變化 -90 19 復(fù)極時，細胞膜 對Na+ 的通透性迅速 降低，對K + 的通透 性重新升高，使細胞 內(nèi)K + 又開始外滲， 因而細胞內(nèi)正電位迅 速下降，接近零電位 水平，此時期稱為動 作電位1相。相當(dāng)于 單極電圖或臨床心電 圖的J點。 0 +20 0 -60 -90 (mV) R波 J點 1 20 向內(nèi)的Na + 流與向外的K+ 流 迅速達到平衡， 使細胞內(nèi)電位接 近零電位水平， 在動作電位曲線 上形成一高平線， 稱為動作電位2 相。相當(dāng)于單極 電圖或臨床心電 圖的S-T段。 0 1 2 R波

7、ST +20 0 -60 -90 (mV) 21 2相末時， 細胞膜對K + 的 通透性大大增加， 故K + 從膜內(nèi)高 濃度處加速外滲， 使細胞內(nèi)電位迅 速下降，變?yōu)樨?電位，相當(dāng)于單 極電圖或臨床心 電圖的T波。 0 1 2 R波 ST T 3 +20 0 -60 -90 (mV) 22 當(dāng)細胞內(nèi) 電位終于恢復(fù) 到-90毫伏并 維持在此水平 上，即為靜息 膜電位，這個 時期稱為4相。 4相相當(dāng)于單 極電圖或臨床 心電圖T波后 的等電位線。 0 1 2 R波 ST T 3 4 +20 0 -60 -90 (mV) 23 從0相 開始到4相 開始的時間 稱為動作電 位的時限， 相當(dāng)于Q-T 間期

8、。 0 1 2 R波 ST T 3 4 QT間期 +20 0 -60 -90 (mV) 24 二、除極與復(fù)極過程的 電偶學(xué)說 25 1、除極的電偶學(xué)說： 心肌細胞在靜息狀態(tài)時，膜外排列陽離子 帶正電荷，膜內(nèi)排列同等比例陰離子帶負電荷， 保持平衡的極化狀態(tài)，不產(chǎn)生電位變化。 26 探測電極 27 當(dāng)細胞一端的細胞膜受到刺激（閾刺激）， 其通透性改變，使細胞內(nèi)外正、負離子的分布 發(fā)生逆轉(zhuǎn)，受刺激部位的細胞膜出現(xiàn)除極化， 使該處細胞膜外的正電荷（鈉離子）迅速進入 細胞膜內(nèi)，此時該處細胞膜外呈負性電位，而 其前面尚未除極的細胞膜外仍帶正電荷，從而 形成一對電偶（也稱為偶極子）。 28 電偶是由一對強弱

9、相等、距離很近的正負 電荷所組成。正電荷叫做電偶的電源，負電荷 叫做電偶的電穴，二者的假想連線稱為電偶軸。 生理學(xué)上的電偶是指細胞極化膜兩側(cè)的電荷排 列，以及激動過程中細胞膜上的電荷運動現(xiàn)象。 心肌細胞的除極、復(fù)極過程，就是細胞膜上一 系列電偶的移動過程，由此產(chǎn)生了心肌電動力， 并形成心電向量。 29 電源 除極 電源（正電荷）在前，電源（正電荷）在前， 電穴（負電荷）在后。電穴（負電荷）在后。 電穴 也稱為偶極子 30 心肌細胞除極時，除極點的細胞膜表面失 去了正電荷而成為電穴，其前方尚未除極的膜 上因具有相對高的電位而成為電源，這樣就組 成了一個電偶。電源在前，電穴在后。由于電 偶兩極間存

10、在著電位差，于是產(chǎn)生電流。電源 的正電荷不斷地流入電穴，其電位則隨之下降， 當(dāng)降到一定程度后，該處細胞膜發(fā)生除極，形 成了新的電穴，于是電偶隨著除極波的擴展而 向前移動，直至除極完畢為止。 31 刺激刺激 電穴電穴電源電源 除極除極 除極時， 電流自電源流 入電穴，并沿 著一定的方向 迅速擴展，直 到整個心肌細 胞除極完畢。 32 此時心肌細胞膜內(nèi)帶正電荷，膜外帶負 電荷，稱為除極狀態(tài)。由于細胞的代謝作用， 使細胞膜又逐漸復(fù)原到極化狀態(tài)，這種恢復(fù) 過程稱為復(fù)極過程。 復(fù)極與除極先后程序一致，即先除極的 部位先復(fù)極，但復(fù)極化的電偶是電穴在前， 電源在后，并緩慢向前推進，直至整個細胞 全部復(fù)極為止

11、。 33 0 復(fù)復(fù) 極極 1 2 3 4 單個心肌細胞的復(fù)極 過程同樣也是一系列電偶 的移動過程，即先復(fù)極的 細胞膜上是正電位，其前 方尚未復(fù)極的膜上呈負電 位，構(gòu)成電穴在前、電源 在后的電偶，沿著復(fù)極方 向而向前移動，直至復(fù)極 完畢為正。單個心肌細胞 復(fù)極過程的電位變化恰與 除極過程相反。 34 就單個細胞而言，在除極時，探測電極 對向電源（即面對除極方向）產(chǎn)生向上的波 形，若背向電源（即背離除極方向）則產(chǎn)生 向下的波形，若探測電極在細胞中部則記錄 出雙向波形。 35 (+) 電源 (-) 電穴 探測電極部位和波形與心肌除極方向的關(guān)系 除極方向 36 復(fù)極過程與除極過程方向相同，但復(fù)極化 過

12、程的電偶是電穴在前，電源在后，因此記錄 的復(fù)極波方向與除極波相反。 37 在實驗的條件下， 由于復(fù)極與除極的程序 相同，電穴在前電源在 后，故在單極電圖所記 錄的復(fù)極波(T波)與除極 波(QRS波群)方向相反。 T 38 需要注意，在正常人的心電圖中，記錄到 的復(fù)極波方向常與除極波主波方向一致，與單 個心肌細胞不同。這是因為正常人心室的除極 從心內(nèi)膜向心外膜，而復(fù)極則從心外膜開始， 向心內(nèi)膜方向推進，是因為心外膜下心肌的溫 度較心內(nèi)膜下高，心室收縮時，心外膜承受的 壓力又比心內(nèi)膜小，故心外膜處心肌復(fù)極過程 發(fā)生較早。 39 心電向量形成的基本知識心電向量形成的基本知識 40 單個心肌細胞在激動

13、過程中產(chǎn)生的電動力是 有大小和方向的。其大小取決于電偶的強度，即 細胞極化膜極化電壓的大??；其方向則是電偶移 動的方向，也就是激動波推進的方向。這種既有 大小又有一定方向的心肌電動力，稱為心電向量 ，通常以一個帶有箭頭的線段表示之。線段的長 度代表心電向量的大小，箭頭所指的方向代表心 電向量的方向，線段的頭端代表正電荷，尾端代 表負電荷。 41 如果把上述過程簡化，可以認為單個心肌細 胞在激動過程中形成一個簡單電偶，產(chǎn)生一個心 電向量。一塊心肌有若干個心肌細胞，激動時所 產(chǎn)生的電偶數(shù)即為該塊心肌細胞數(shù)的總和，將所 產(chǎn)生的心電向量加在一起，即為該塊心肌的綜合 向量。由于心肌細胞的排列各不相同，因

14、而產(chǎn)生 的心電向量的方向也就不同，各占一定的空間位 置。這些方向不同的心電向量在空間綜合成為一 個總的向量，稱為空間綜合向量。 42 由于心臟的解剖結(jié)構(gòu)及其電活動相當(dāng)錯綜復(fù)雜， 致使諸心電向量間的關(guān)系亦較復(fù)雜，然而一般均按下 列原理合成為“心電綜合向量”：同一軸的兩個心電 向量的方向相同者，其幅度相加；方向相反者則相減。 兩個心電向量的方向構(gòu)成一定角度者，則可應(yīng)用“合 力”原理將二者按其角度及幅度構(gòu)成一個平行四邊形， 而取其對角線為綜合向量?？梢哉J為，由體表所采集 到的心電變化，乃是全部參與電活動心肌細胞的電位 變化按上述原理所綜合的結(jié)果。 43 + AB C + A B C A B C 44

15、 心臟是由幾個部分心肌組成的，除極時，是不同方向的電偶向量同時活 動，各自產(chǎn)生不同方向的電動力，把幾個不同方向的心電向量綜合成一個向 量，就代表整個心臟的綜合心電向量。下面以上圖為例說明左右心室同時除 極時的綜合向量。A代表左室的除極向量，指向左偏后，因左室壁較厚，除極 電勢大，所以箭桿較長；B代表右室除極向量，指向右前，因右室壁較薄，除 極電勢小，故箭桿較短。將A；B各為平行四邊形的一邊，并交點于C，平行四 邊形ABCD的對角線CD即為二者的綜合向量（指向左后） A B A C B D 心室綜合向量 45 a a c c d d b c d b b a a 厚度不等的空心圓錐體示意圖 a a

16、 b a c b b c c 綜合向量綜合向量 綜合向量綜合向量 46 由體表所采集到的心臟電位強度與下列因 素有關(guān)：、與心肌細胞數(shù)量（心肌厚度）呈 正比關(guān)系； 47 左圖為右室心肌的電動力強度 右圖為左室心肌的電動力強度 48 刺激刺激 、與探查電極位置和心肌細胞之間的 距離呈反比關(guān)系； 49 、與探查電極的方位和心肌除極的方向所構(gòu) 成的角度有關(guān)，夾角愈大，心電位在導(dǎo)聯(lián)上的 投影愈小，電位愈弱。 50 0 0 本圖紅色箭頭表示心電動力線，該電力線與各探 測電極之間構(gòu)成不同角度。各探測電極雖然距離相同 但角度不同，所以獲得的電力強度也不一致。綠色垂 線代表電力強度。垂線向上為正；垂線向下為負。

17、 51 (+) 電源 (-) 電穴 探測電極部位和波形與心肌除極方向的關(guān)系 除極方向 52 光線垂直照射某一物體上，在平面上所 形成的影象稱為投影。 光線光線 環(huán)線環(huán)線 投影投影 53 額面額面 右側(cè)面右側(cè)面 橫面橫面 空間心電向量環(huán)在三個平面上的投影 54 合理的心向量導(dǎo)聯(lián) 體系應(yīng)精確性高，操作 方便，適于臨床普遍應(yīng) 用，弗蘭克（Frank） 體系為既合適又被世界 普遍采用的體系。 55 心電向量圖的導(dǎo)聯(lián)體系必須組成三個貫穿軀體的導(dǎo) 聯(lián)軸，即橫軸X軸和縱軸Y軸，前后軸Z軸。 56 任何物體都有三個面（額面，水平面，側(cè) 面），一個物體經(jīng)過照射可以得到 3 個平面上 的圖像，在不同的平面上，導(dǎo)出

18、的導(dǎo)聯(lián)軸的方 向各不相同。心臟在激動過程中產(chǎn)生的綜合向 量與導(dǎo)聯(lián)軸之間的關(guān)系是： 57 向量投影在該導(dǎo)聯(lián)軸正側(cè)，出現(xiàn)正向波，平 行于該導(dǎo)聯(lián)軸正側(cè)時，正向波振幅最大，如果向量 與該導(dǎo)聯(lián)軸正側(cè)形成銳角，其角度愈大，投影愈小。 向量垂直于某一導(dǎo)聯(lián)，在該導(dǎo)聯(lián)軸上投影為 一點，無波形出現(xiàn)。 若向量投影在某一導(dǎo)聯(lián)軸負側(cè)，是相互平行， 則出現(xiàn)波幅較大的負向波，如果與該導(dǎo)聯(lián)軸負側(cè)成 為銳角，其角愈大，負向波愈小。 58 BB AA A A B B AABB0 0 X X A A Y Y B B AA0 0 X X B B Y Y A A BB e e C C Y Y AA BB A A B B 0 0P P

19、額面心電向量在額面心電向量在X X、Y Y座標軸上的投影座標軸上的投影 X X 59 1 3 4 2 SA node AV node 60 1 3 4 2 2 3 不同部位記錄電極的電位 1 4 61 1 2 3 4 62 1 2 3 4 63 1 4 2 3 64 1 4 2 3 65 向量環(huán)和QRS波群 綜合向量的大小和方向隨心動周期時刻 都在變化，某一瞬間的綜合向量稱瞬間綜合 向量，簡稱瞬間向量，如果按時間順序?qū)⒏?瞬間向量的箭頭頂點連接起來，便形成一環(huán) 狀曲線，即為心電向量環(huán)。例如QRS環(huán)。 66 67 68 69 70 71 相同的向量環(huán)可以獲得不同的 心電圖圖形。此圖形取決于電極的

20、 位置。 72 P T QRS 73 實際上，心電圖是向量環(huán)在導(dǎo) 聯(lián)（電極）上的投影。 74 立體心向量環(huán) 實際上，心臟的向量環(huán)是立體向量環(huán)。 心電圖是立體向量環(huán)的二次投影。此立體 向量環(huán)首先投影到身體的切面上。這就是 平面向量環(huán)。然后，這個切面的向量環(huán)投 影至導(dǎo)聯(lián)，便為此導(dǎo)聯(lián)的心電圖。 75 三、心電圖各波段的 組成和命名 76 心臟的特殊傳導(dǎo)系統(tǒng)由竇房結(jié)、結(jié)間束 （分為前、中、后結(jié)間束）、房間束（起自 前結(jié)間束，稱Bachmann束）、房室束、束支 （分為左、右束支，左束支又分前分支和后 分支）以及普肯耶纖維構(gòu)成。心臟的傳導(dǎo)系 統(tǒng)與每一心動周期順序出現(xiàn)的心電變化密切 相關(guān)。 77 78 正

21、常心電活動始于竇房結(jié)，興奮心房的同 時經(jīng)結(jié)間束傳導(dǎo)至房室結(jié)（順序傳導(dǎo)在此處延 遲0.050.07秒），然后循希氏束左、右束 支普肯耶纖維順序傳導(dǎo)，最后興奮心室。這 種先后有序的電激動的傳播，引起一系列電位 改變，形成了心電圖上的相應(yīng)的波段。 79 A A- -V V 80 P波 臨床心電學(xué)對這些波段規(guī)定了統(tǒng)一的名稱： 1、最早出現(xiàn)的幅度較小的P波，反映心房的除 極過程； 81 P-R間期 （P-Q間期） 2、P-R間期（實為P-Q間期，傳統(tǒng)稱為P-R間期）反映心房除 極過程及房室結(jié)、希氏束、束支的電活動；P波與P-R段合計 為P-R間期，反映自心房開始除極至心室開始除極的時間； 82 Q R

22、S QRS波群 3、幅度最大的QRS波群，反映心室除極的全 過程； 83 4、除極完畢后，心室的緩慢和快速復(fù)極過程分 別形成了ST段和T波； ST-T 84 5、Q-T間期為心室開始除極至心室復(fù)極完畢 全過程的時間。 Q-T間期 85 QRS波群可因檢測電極的位置不同而呈多 種形態(tài)，已統(tǒng)一命名如下：首先出現(xiàn)的位于參 考水平線以上的正向波稱為R波；R波之前的 負向波稱為Q波；S波是R波之后第一個負向波； R波是繼S波之后的正向波；R波后再出現(xiàn)負 向波稱為S；如果QRS波只有負向波，則稱為 QS波。至于采用Q或q、R或r、S或s表示，應(yīng) 根據(jù)其幅度大小而定。 86 R波之前的負向波稱為Q波 Q Q

23、 RRR Q q q r 87 R波:所有在基線以上出現(xiàn)的正向波稱為R波 r rr SS R qs RRRRR 88 S波: R波之后的負向波稱為S波 S R q s R r SQS S q r S 89 正常心室除極始于室間隔中部，自左向右 方向除極；隨后左右心室游離壁從心內(nèi)膜朝心 外膜方向除極；左室基底部與右室肺動脈圓錐 部是心室最后除極部位。心室肌這種規(guī)律的除 極順序，對于理解不同電極部位QRS波形態(tài)的 形成頗為重要。 90 四、心電圖導(dǎo)聯(lián)體系 91 在人體不同部位放置電極，并通過導(dǎo)聯(lián)線 與心電圖機電流計的正負極相連，這種記錄心 電圖的電路連接方法稱為心電圖導(dǎo)聯(lián)。電極位 置和連接方法不同

24、，可組成不同的導(dǎo)聯(lián)。在長 期 臨 床 心 電 圖 實 踐 中 ， 已 形 成 了 一 個 由 Einthoven創(chuàng)設(shè)而目前廣泛采納的國際通用導(dǎo)聯(lián) 體系，稱為常規(guī)12導(dǎo)聯(lián)體系。 92 心電圖的導(dǎo)聯(lián)線 93 1、肢體導(dǎo)聯(lián)包括標準導(dǎo)聯(lián)、及 加壓單極肢體導(dǎo)聯(lián)aVR、aVL、aVF。標準導(dǎo)聯(lián) 為雙極肢體導(dǎo)聯(lián)，反映其中兩個肢體之間電位 差變化。加壓單極肢體導(dǎo)聯(lián)屬單極導(dǎo)聯(lián)，基本 上代表檢測部位電位變化。肢體導(dǎo)聯(lián)主要放置 于右臂（R）、左臂（L）、左腿（F），連接 此三點即成為所謂Einthoven三角。 94 95 肢體導(dǎo)聯(lián) 雙雙 極極 肢肢 體體 導(dǎo)導(dǎo) 聯(lián)聯(lián) 單單 極極 肢肢 體體 導(dǎo)導(dǎo) 聯(lián)聯(lián) 96 在每

25、一個標準導(dǎo)聯(lián)正負極間均可畫出一假 想的直線，稱為導(dǎo)聯(lián)軸。為便于表明6個導(dǎo)聯(lián)軸 之間的方向關(guān)系，將、導(dǎo)聯(lián)的導(dǎo)聯(lián)軸 平行移動，使之與aVR、aVL、aVF的導(dǎo)聯(lián)軸一 并通過坐標圖的軸中心點，便構(gòu)成額面六軸系 統(tǒng)。此坐標系統(tǒng)采用180的角度標志。以左 側(cè)為0，順鐘向的角度為正，逆鐘向者為負。 每個導(dǎo)聯(lián)從中心點被分為正負兩半，每個相鄰 導(dǎo)聯(lián)間的夾角為30。對此測定心臟額面心電 軸頗有幫助。 97 0 +180 +90 R L F 六軸系統(tǒng)構(gòu)成示意圖 98 -30-150 +90 aVRaVL aVF 0 99 -30 aVL -150 aVR 0+180 +120 aVF +90 +60 100 +30 + +aVF + +aVR -150 +aVL -30 -60 +90 +60 0 +120 +150 -180 -120 -90 + 101 2、胸導(dǎo)聯(lián)屬單極導(dǎo)聯(lián)，包括V1V6導(dǎo)聯(lián)。 檢測之正電極應(yīng)安放于胸壁固定的部位，另將肢 體導(dǎo)聯(lián)3個電極各串一5千歐電阻，然后將三者連 接起來，構(gòu)成“無干電極”或稱中心電端。如此 連接可使該處電位接近零電