心電圖的產(chǎn)生原理(一)

心電圖的產(chǎn)生原理北京大學(xué)人民醫(yī)院王立群精品課件一、心肌細(xì)胞的除極與復(fù)極心臟是一個肌肉泵，在其產(chǎn)生機(jī)械收縮前，心肌細(xì)胞先產(chǎn)生電激動。電激動來源于細(xì)胞膜內(nèi)外帶電離子的流動心肌細(xì)胞發(fā)生“極化狀態(tài)”、

“除極”、“復(fù)極”等

生理變化。精品課件Na+K+Na+Na+K+---------------------------++++++++++++++++++++++++靜息時，K+可以外滲，而Na+不能自由滲入。細(xì)胞膜外排列一定數(shù)量的陽離子，而膜內(nèi)則排列相同數(shù)量的陰離子細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)存在跨膜電位差，即處于內(nèi)負(fù)外正的極化狀態(tài)。細(xì)胞膜外任兩點(diǎn)間無電位差1.靜息時心肌細(xì)胞膜處于極化狀態(tài)++++精品課件2.細(xì)胞在受到刺激時產(chǎn)生動作電位心肌細(xì)胞都具有興奮性，在受到刺激后即可產(chǎn)生動作電位動作電位閾電位靜息電位精品課件動作電位是膜內(nèi)外電位變化細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)精品課件除極部分與未除極部分存在膜外電位差當(dāng)心肌細(xì)胞受到刺激發(fā)生除極而興奮時，它的表面就帶有負(fù)電荷，與仍處于靜息狀態(tài)的細(xì)胞表面（帶正電荷）之間出現(xiàn)電位差。注意：

電位差存在

方向性精品課件3.興奮的傳導(dǎo)形成除極波已除極的心肌細(xì)胞膜與仍處于靜息狀態(tài)的細(xì)胞膜（帶正電荷）之間有電位差，就會引起局部電流，從而觸發(fā)鄰近細(xì)胞膜除極產(chǎn)生動作電位。——即興奮的傳導(dǎo)通過閏盤，已除極細(xì)胞與鄰近靜息細(xì)胞之間亦存在電傳導(dǎo)。精品課件單個細(xì)胞除極復(fù)極過程中記錄到的電位變化波形探查電極參考電極刺激刺激當(dāng)心肌細(xì)胞處于靜息狀態(tài)時，細(xì)胞膜外均為正電荷，探查電極與參考電極之間無電位差，故記錄出一條等電位線精品課件單個細(xì)胞除極復(fù)極過程中記錄到的電位變化波形探查電極參考電極刺激刺激細(xì)胞左側(cè)受到刺激開始除極并迅速向右側(cè)推進(jìn)已除極的細(xì)胞膜外帶負(fù)電荷，未除極的細(xì)胞膜外帶正電荷故探查電極正對除極傳導(dǎo)方向時，可描記到一正向電流曲線而探查電極背離除極傳導(dǎo)方向時，則描記到一負(fù)向電流曲線精品課件單個細(xì)胞除極復(fù)極過程中記錄到的電位變化波形探查電極參考電極刺激刺激用電流計連續(xù)記錄下心肌細(xì)胞表面在除極過程中的電位變化，由此記錄得到的曲線稱為除極波。精品課件單個細(xì)胞除極復(fù)極過程中記錄到的電位變化波形探查電極參考電極刺激刺激當(dāng)心肌細(xì)胞全部除極完畢時，細(xì)胞膜外均為負(fù)電荷，探查電極與參考電極之間無電位差，故記錄出一條等電位線精品課件單個細(xì)胞除極復(fù)極過程中記錄到的電位變化波形探查電極參考電極刺激刺激單個心肌細(xì)胞先除極部分先復(fù)極，所以復(fù)極從左側(cè)開始向右推進(jìn)已復(fù)極的細(xì)胞膜外帶正電荷，未復(fù)極的細(xì)胞膜外帶負(fù)電荷故探查電極正對復(fù)極傳導(dǎo)方向時，可描記到一負(fù)向電流曲線而探查電極背離復(fù)極傳導(dǎo)方向時，則描記到一正向電流曲線精品課件單個細(xì)胞除極復(fù)極過程中記錄到的電位變化波形探查電極參考電極刺激刺激用電流計連續(xù)記錄下心肌細(xì)胞表面在復(fù)極過程中的電位變化，由此記錄得到的曲線稱為復(fù)極波。精品課件單個細(xì)胞除極復(fù)極過程中記錄到的電位變化波形探查電極參考電極刺激刺激當(dāng)心肌細(xì)胞全部復(fù)極恢復(fù)極化狀態(tài)，細(xì)胞膜外均為正電荷，探查電極與參考電極之間無電位差，故記錄出一條等電位線精品課件探查電極靜息細(xì)胞除極細(xì)胞復(fù)極細(xì)胞多個細(xì)胞除極復(fù)極的電位變化波形精品課件已除極部分與緊鄰的未除極部分形成一個所謂的電偶極子（簡稱電偶），除極波傳導(dǎo)的過程就是電偶移動的過程。已復(fù)極部分與緊鄰的未復(fù)極部分亦構(gòu)成電偶。4.電偶極子精品課件定義：一對距離很近的電量相等、電性相反的電荷+q與-q，其總體稱為電偶極子（雙極體），簡稱電偶電偶的正端稱“電源”，電偶的負(fù)端稱“電穴”。物理學(xué)中證明電偶極子P的電場中任一點(diǎn)r的電勢是：偶極子的性質(zhì)可以用偶極矩描述。電偶極矩的方向由負(fù)電荷指向正電荷，大小等于正電荷量乘以正負(fù)電荷之間的距離。

（1）

電偶極子的定義精品課件（2）

電偶電場的電位分布圖中虛線代表零電位面，在該平面上各點(diǎn)與電偶的正負(fù)電荷距離相等，因此零電位面上任何一點(diǎn)電位為0零電位面把電偶電場分為兩個區(qū)，靠近正電荷一側(cè)為正電位區(qū)，靠近負(fù)電荷一側(cè)為負(fù)電位區(qū)越靠近電偶正電荷的等電位面其電位越高，越靠近負(fù)電荷的等電位面電位越低在電偶電量大小與位置變化時，等電位面也必然隨之改變精品課件(3)除極(復(fù)極)擴(kuò)布→電偶移動(電場變化)刺激靜息狀態(tài)除極完畢除極過程復(fù)極過程靜息狀態(tài)未除極部位為電源，已除極部位為電穴除極擴(kuò)布為電源在前、電穴在后的電偶前移精品課件(3)除極(復(fù)極)擴(kuò)布→電偶移動(電場變化)刺激靜息狀態(tài)除極完畢除極過程復(fù)極過程靜息狀態(tài)已復(fù)極部位為電源，未復(fù)極部位為電穴復(fù)極過程為電穴在前、電源在后的電偶前移精品課件5.除極波與復(fù)極波的主要區(qū)別除極過程電源在前、電穴在后，探查電極正對除極傳導(dǎo)方向記錄的是正向波，復(fù)極過程電穴在前，電源在后探查電極正對復(fù)極傳導(dǎo)方向記錄的是負(fù)向波。除極速度比復(fù)極速度快，在時間上，復(fù)極時間是除極過程的2~7倍，因此，除極波起伏陡峭，波型高尖復(fù)極波起伏遲緩、振幅較低。精品課件當(dāng)探查電極位于細(xì)胞的中部時，除極傳導(dǎo)過程中當(dāng)電源剛好通過探查電極時，電極受正性電位影響最大，瞬時后，電源離開而電穴到達(dá)并通過探查復(fù)極波時，受負(fù)性電位影響最大，電位由最高點(diǎn)突然降到負(fù)電位，這個驟然轉(zhuǎn)折稱為“本位轉(zhuǎn)折”（或內(nèi)部轉(zhuǎn)折）。而復(fù)極波無本位轉(zhuǎn)折，從復(fù)極波形態(tài)上不能識別復(fù)極過程到達(dá)探查電極所在部位。復(fù)極過程是耗能過程，與細(xì)胞的新陳代謝、生化變化等有密切關(guān)系，且易受其影響而發(fā)生改變。5.除極波與復(fù)極波的主要區(qū)別精品課件臨床描記心電圖不可能把電極直接聯(lián)接在心肌上，而是從體表上來間接測定心肌的電激動情況。人體中含有大量的體液和電解質(zhì)具有一定的導(dǎo)電性，是一個容積導(dǎo)體。容積導(dǎo)電是電學(xué)上的一種導(dǎo)電方式。凡是具有一定體積的整塊導(dǎo)電體均稱為“容積導(dǎo)體”。二、ECG形成的容積導(dǎo)體原理

+-_+0+-一個電偶的電源和電穴可以看作電池的陽極和陰極，若將其放置在稀釋的食鹽溶液中，必然有電流由陽極流向陰極，整個容積內(nèi)的溶液布滿了電流這種導(dǎo)電方式稱——“容積導(dǎo)電”食鹽溶液即為“容積導(dǎo)體”精品課件0正電位區(qū)負(fù)電位區(qū)容積導(dǎo)體中各處都有不同強(qiáng)度的電流在流動，其電位也不同，在容積導(dǎo)體內(nèi)與電池陰陽兩極等距離的垂直平面上各處的電位都是“0”靠近陽極的一側(cè)都呈正電位且愈近陽極電位越高靠近陰極的一側(cè)都呈負(fù)電位且愈近陰極電位負(fù)值越大1.容積導(dǎo)體內(nèi)電偶的電位場分布V=E(cos/r2)ABr

V各點(diǎn)電位與它到電偶中心的距離的平方呈反比關(guān)系，與電偶軸的夾角也呈反比關(guān)系。精品課件2.容積導(dǎo)體各點(diǎn)電位的投影表示法除了用公式來計算容積導(dǎo)體中或表面上各點(diǎn)電位外，也可用幾何學(xué)的方法來說明各點(diǎn)的電位強(qiáng)弱，即“投影法”應(yīng)用投影法時，首先要考慮距離問題例如：電偶本身的電位強(qiáng)度（E）4mVx點(diǎn)與電偶中心的距離為2個單位其電位降低的與距離平方呈反比

E'=4×1/22=1mV

經(jīng)x點(diǎn)畫一條與電偶軸（AB線）平行且長度為E'（1mV）的線

該線在ox線的投影(E'×cosα)

——即為x點(diǎn)的電位VxADBCxoyEE′E'E′E''E''E''VxVy精品課件3.人體實(shí)際與實(shí)驗(yàn)中容積導(dǎo)體的區(qū)別心肌激動產(chǎn)生的電偶不僅有方向及強(qiáng)度變化，并且位置也不是始終固定在軀體的中心，除此，心室肌除極的方向變動迅速，同時又具有多方向性——單個電偶可否代表？在實(shí)驗(yàn)室中，容積導(dǎo)體內(nèi)各部分的導(dǎo)電性均勻一致，心肌及周圍組織導(dǎo)電性能并不均勻相等容積導(dǎo)電的原理僅適用于一個電偶處于一無限大的容積中，而軀體對心臟來說容積不足夠大，且其外周的皮膚電阻高導(dǎo)電性差。精品課件同時存在的電偶可綜合看似一個電偶心臟電活動的規(guī)律變化可以看成一個方向和強(qiáng)度規(guī)律變化的電偶空間心電向量環(huán)也可看成固定在原點(diǎn)的電偶矩的依次變化通過體表的電極可以記錄心臟綜合電偶運(yùn)動變化的規(guī)律。精品課件三、心電向量的綜合與投影除(復(fù))極波的傳導(dǎo)是有方向和大小的，所以它是一種矢量（即向量），心電生理學(xué)上把這種矢量稱為“心電向量”。向量（vector)是物理學(xué)中的一個專用名詞，其代表同時具有方向和大小的變量，如機(jī)械力、電流等。通常：箭頭代表向量的方向箭桿長短代表向量的大小精品課件1.綜合向量a、b的綜合向量a、b的綜合向量單純向量——單純向一個方向前進(jìn)的向量綜合向量——將同時存在的幾個向量疊加綜合成一個向量（1）兩個向量方向相同時，疊加的結(jié)果是：方向與原來方向相同，大小為兩個向量數(shù)值之和（2）兩個向量方向相反時，疊加的結(jié)果是：方向與數(shù)值大者方向相同，大小為兩個向量數(shù)值之差精品課件aba、b的綜合向量1.綜合向量（3）兩個向量方向成角度時，則用平行四邊形法進(jìn)行疊加：用兩個向量作為平行四邊形的相鄰兩邊，該平行四邊形的對角線就是其綜合向量。（4）同時存在多個向量時，可按照上述原則，先取兩個向量疊加，把得到的綜合向量與第3個向量疊加，再把第2次得到的綜合向量與第4個向量疊加……

依次進(jìn)行下去去，最終都可合成一個綜合向量。精品課件2.心電向量的綜合心肌纖維形態(tài)走向各異，不同方向傳導(dǎo)電激動的綜合效果符合向量的疊加。注意：只有同時發(fā)生的向量才能進(jìn)行綜合。精品課件3.瞬間綜合向量與空間向量環(huán)心臟電活動發(fā)生在機(jī)械運(yùn)動之前，按順序除極和復(fù)極，每一瞬間中包含著不同部位心肌電活動，可以用一個綜合向量來代表——即瞬間綜合心電向量如果將心動周期中各瞬間綜合心電向量運(yùn)行軌跡依次連接起來——即空間心電向量環(huán)額面?zhèn)让嫠矫婷看涡呐K搏動包括心房和心室的順序機(jī)械收縮和舒張，稱為一個心動周期。精品課件4.平面心電向量圖心臟各房室電激動過程中形成的是立體空間向量。當(dāng)我們進(jìn)行觀察和描繪的時候，不論是利用示波器屏幕、照片或是圖紙都不可能顯示立體心電向量。所以采用該向量分別在三個互相垂直的平面上的投影來表示。額面水平面?zhèn)让婢氛n件投影的概念所謂投影就是光線垂直于某一平面照射在物體上，物體在該平面上所形成的影像。例如，一個封閉的QRS環(huán)在水平面上的投影為Q'R'S'。QRSQ'R'S'精品課件4.平面心電向量圖把投影在每一平面的形態(tài)，繪成平面圖，其圖形就是平面心電向量圖。額面水平面?zhèn)让婢氛n件心臟順序激動形成的心電向量環(huán)的按時間變化投影在導(dǎo)聯(lián)軸上即形成臨床心電圖。（二次投影）5.心電圖的產(chǎn)生精品課件四、心電圖各波段的形成肺靜脈浦肯野纖維竇房結(jié)房室結(jié)希氏束右束支左束支竇房結(jié)心房肌心房優(yōu)勢傳導(dǎo)束房室結(jié)希氏束左、右束支左、右心房浦肯野纖維網(wǎng)左、右心室Bachman束精品課件P波——心房除極波QRS波——心室除極波Ta波——心房復(fù)極波T波——心室復(fù)極波U波——T波之后，機(jī)械電反饋引起的后電位變化1.心電圖各波段的定義精品課件1、心電圖各波段的定義PR段——自P波終點(diǎn)到QRS波群起點(diǎn)，代表激動通過房室結(jié)及希氏束的時間ST段——自QRS波群終點(diǎn)至T波起點(diǎn)，代表心室除極結(jié)束到心室快速復(fù)極開始PR間期——自P波起點(diǎn)到QRS波群起點(diǎn)，代表心房開始除極至激動傳到心室肌并開始除極QT間期——自QRS波群起點(diǎn)到

T波終點(diǎn)，代表心室一次除極和復(fù)極過程的全部時間精品課件心肌順序激動的疊加形成心電圖竇房結(jié)心臟部位時間(ms)心電圖竇房結(jié)右心房左心房房室結(jié)希氏束束支浦氏纖維心內(nèi)膜間隔左室心外膜左室右室心外膜左右室心內(nèi)膜左室058550125130145150除極175190225250復(fù)極400600P波(前)P波(后)PR段QRS波T波精品課件竇房結(jié)心房肌心肌順序激動的疊加形成心電圖心臟部位時間(ms)心電圖竇房結(jié)右心房左心房房室結(jié)希氏束束支浦氏纖維心內(nèi)膜間隔左室心外膜左室右室心外膜左右室心內(nèi)膜左室058550125130145150除極175190225250復(fù)極400600P波(前)P波(后)PR段QRS波T波精品課件竇房結(jié)心房肌房室結(jié)心肌順序激動的疊加形成心電圖心臟部位時間(ms)心電圖竇房結(jié)右心房左心房房室結(jié)希氏束束支浦氏纖維心內(nèi)膜間隔左室心外膜左室右室心外膜左右室心內(nèi)膜左室058550125130145150除極175190225250復(fù)極400600P波(前)P波(后)PR段QRS波T波精品課件竇房結(jié)心房肌房室結(jié)希氏束心肌順序激動的疊加形成心電圖心臟部位時間(ms)心電圖竇房結(jié)右心房左心房房室結(jié)希氏束束支浦氏纖維心內(nèi)膜間隔左室心外膜左室右室心外膜左右室心內(nèi)膜左室058550125130145150除極175190225250復(fù)極400600P波(前)P波(后)PR段QRS波T波精品課件竇房結(jié)心房肌房室結(jié)希氏束束支心肌順序激動的疊加形成心電圖心臟部位時間(ms)心電圖竇房結(jié)右心房左心房房室結(jié)希氏束束支浦氏纖維心內(nèi)膜間隔左室心外膜左室右室心外膜左右室心內(nèi)膜左室058550125130145150除極175190225250復(fù)極400600P波(前)P波(后)PR段QRS波T波精品課件竇房結(jié)心房肌房室結(jié)希氏束束支浦氏纖維心肌順序激動的疊加形成心電圖心臟部位時間(ms)心電圖竇房結(jié)右心房左心房房室結(jié)希氏束束支浦氏纖維心內(nèi)膜間隔左室心外膜左室右室心外膜左右室心內(nèi)膜左室058550125130145150除極175190225250復(fù)極400600P波(前)P波(后)PR段QRS波T波精品課件竇房結(jié)心房肌房室結(jié)希氏束束支浦氏纖維心室肌心肌順序激動的疊加形成心電圖心臟部位時間(ms)心電圖竇房結(jié)右心房左心房房室結(jié)希氏束束支浦氏纖維心內(nèi)膜間隔左室心外膜左室右室心外膜左右室心內(nèi)膜左室058550125130145150除極175190225250復(fù)極400600P波(前)P波(后)PR段QRS波T波精品課件竇房結(jié)心房肌房室結(jié)希氏束束支浦氏纖維心室肌心肌順序激動的疊加形成心電圖心臟部位時間(ms)心電圖竇房結(jié)右心房左心房房室結(jié)希氏束束支浦氏纖維心內(nèi)膜間隔左室心外膜左室右室心外膜左右室心內(nèi)膜左室058550125130145150除極175190225250復(fù)極400600P波(前)P波(后)PR段QRS波T波精品課件竇房結(jié)房室結(jié)希氏束左右束支利用連接在體表的電極即可描記出心電圖精品課件正常心臟的激動起源于右房外膜下、上腔靜脈入口處的“竇房結(jié)”，除了通過三條結(jié)間束下傳至房室結(jié)外，還有一條Bachman氏纖維從右心房（右前方）傳導(dǎo)到左心房。2.P波的形成竇房結(jié)激動從右房房壁自上而下地傳布，Bachman纖維使左房房壁自右向左的除極，所需時間較右心房除極時間更長些。精品課件立體心電向量的P環(huán)先是指向右下方，然后轉(zhuǎn)向左后方，最終回到零點(diǎn)。P環(huán)雖然是立體的，但基本與額面平行，因而額面心電向量圖P環(huán)最清晰，反映額面向量環(huán)的心電圖導(dǎo)聯(lián)P波最清晰。2.P波的形成正常情況下，P環(huán)的前后方向略指向前，因而胸導(dǎo)聯(lián)P波多為直立，但不高。精品課件心電圖中P波的形態(tài)、方向和大小，取決于各導(dǎo)聯(lián)軸與心電向量環(huán)的方向與角度，如心電向量方向指向?qū)?lián)軸正側(cè)且與導(dǎo)聯(lián)軸平行，P波為正向，且波幅較高；如垂直于導(dǎo)聯(lián)軸，則P波波幅極小或者無P波出現(xiàn)；如方向指向?qū)?lián)軸負(fù)側(cè)，則為負(fù)向P波。2.P波的形成精品課件正常情況下，由于心房存在三條結(jié)間束且心房肌壁較薄，所以Ｐ環(huán)有下列特點(diǎn)：全部心房壁除極所產(chǎn)生的電位差并不大，Ｐ環(huán)較?。协h(huán)所歷時間也較短，平均僅用0.10s即完畢。2.P波的形成精品課件心房復(fù)極的順序：先除極的心房肌先復(fù)極，后除極的心房肌后復(fù)極。復(fù)極時產(chǎn)生的一系列電偶為：電穴在前，電源在后，與除極時相反。Ta波幅很小，常重疊在PR段或QRS波群中，不易辯認(rèn)。一度或二度以上房室阻滯時，P波高大的導(dǎo)聯(lián)可見Ta波。心動過速時，偶可落入ST段而使其移位。3.心房肌復(fù)極與Ta波的形成精品課件把心室（包括心室