心电图产生的基本原理

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1、心电图是重要的心脏检查方法之一,对于心律失常、冠心病、洋地黄中毒及电解质紊乱等疾病的诊断有很大价值。心脏的功能是维持正常的心律，泵出血液。心肌规律的收缩使心脏完成泵血功能,维持正常的心律及全身血液循环。心脏收缩引发心脏的电活动,电活动源自于起搏细胞、特殊的传导组织和普通心肌细胞。心电图是通过放置在体表的电极检测和记录到的心脏电活动的图形。每一瞬间记录的心脏电活动，都是整个心脏所产生电流的向量和，按照先后顺序，投照在特定方向上，形成以时间为横坐标的曲线，可根据振幅和宽度进行分析和诊断。心脏的窦房结P细胞自动产生动作电位,并由此产生激动,通过心脏的传导系统按一定的顺序传到心房和心室的每个

2、心肌细胞,同时传到体表,利用心电图机从体表记录到每一次电活动的变化,即得到心电图(electrocardiogram,ECG).心肌细胞的五种类型与三种功能窦房结房室结起搏功能希-浦氏系统传导功能心房肌收缩功能心室肌极化膜和极化电位心肌细胞膜分布着不同离子的特殊通道，控制不同时期不同离子的进出。细胞内液K+浓度远高于细胞外液，Na+细胞内液中很低。静息时，钾离子可以外渗而钠离子不能自由渗入，导致心肌细胞的膜内、外两侧存在跨膜电位差，即内负外正的极化状态。一般心肌细胞内的电位大约在-90mv左右，此时胞膜外任何两点间无电位差。心肌细胞处于极化状态时，膜外排列着一定数量的阳离子，

3、膜内排列着相同数量的阴离子，电位为内负外正(极化状态示意图)跨膜电位相当于钾离子的平衡电位除极与复极当极化的细胞膜某一部分受到机械、电流或化学性刺激时，该处的离子通道开放，表现为此处膜的电阻迅速下降。膜外的钠离子迅速渗入膜内，膜内外的电位差突然发生改变，由负电位反跃为+20-+30mv，此过程称为除极状态（即动作电位的0时相）。【除极图】随后钾离子从细胞外移向外，钠离子渗入速度锐减，细胞内的正电位立即从+30mV下降到零，复极过程开始（1位相）。当阳离子渗出细胞的数量超出渗入量时，胞膜又逐渐恢复原有状态。一般心肌细胞的除极及复极是占时约300ms的动作电位。【复极图】激动在心肌细胞内

4、的扩布除极过程从极化膜受激动开始，迅速向周围扩散，直至整个细胞膜除极完毕。图a表示心肌细胞处于极化状态，极化膜内外分别排列同等数量的阴阳离子，而无电活动。图b当极化膜的左端受到激动后，该处胞膜的电阻突然降低，瞬时内膜外的大量钠离子进入细胞开始除极，此处的电位随之下降，邻近尚未除极部分，膜外仍保持原有的阳离子，其电位高于已除极部分。这样一条心肌纤维的两端出现了电位差，物理学称之为电偶。已除极的部分即电位较低的部分称作电穴，未除极的部分即电位较高的部分称作电源。电源和电穴组合成电偶。电流由电源流向电穴，这一局部电流可使未复极部分处细胞膜两侧电位减少达到引起兴奋的阈电位水平，该处产生动作电

5、位，使带正电荷的电源部分细胞除极电位下降，成为新的电穴，如此扩展，直到整个心肌细胞乃至周围其他心肌细胞不断产生电穴与电源，除极结束为止。除极过程扩展，正如一组电偶，沿着细胞膜在向前推进，电源在前，电穴在后。（图b、c）整个细胞除极结束后，胞膜内外暂时不再附有带电荷的离子，这种状态成为除极化状态（图d、e）。心肌各部分之间的电位差消失，不再记录到电流。除极结束后，心肌细胞耗能将大量阳离子排出细胞，胞膜外又排布正电荷，胞膜内排布负电荷。恢复极化状态。这就是复极过程。心肌细胞复极单个心肌细胞，胞膜最早开始除极的部分首先开始复极，复极部分的膜外重新出现正电荷，该部位的电位高于邻近尚未复极部分

6、的电位，两者之间存在电位差，也就有电流活动。电流由已复极的部分（电源）流向尚未复极部分（电穴）。随后，电穴部分也开始复极而成为其前面尚未复极部分的电源，而更前的部分先为临时电穴，随后转为电源，象一对电偶沿着细胞膜在向前推进，而电穴在前，电源在后，与除极过程相反（图f、g）整个心肌细胞复极过程结束后，心肌细胞又恢复到原来的极化状态，膜内外重新排列同等数量的正负电荷（图h）细胞之间的激动扩布心肌细胞的形状不规则，相互之间连接的分布不规则，在电传导能力方面具有各向异性，因而心脏不是一个真正的合胞体。心肌传导优先沿着与心肌纤维束的纵轴方向传导，速度约40cm/s；横向传导速度较慢，一般为15

7、-20cm/s.由于心肌细胞之间侧-侧连接的分布密度低并且阻抗较高；而纵向之间存在相当数量的润盘，其电传导性能好而且阻抗低。此外，纵向排列的心肌细胞间的胶原间隔也有利于纵向传导。激动的扩布不单纯局限在细胞内，由于心肌细胞间存在着相互连接，电偶的推进可以跨越细胞界限（图3-3）。除极是按照细胞膜表面电位高低进行传播。对于整个心脏来说，除极方向是从心内膜到心外膜的。复极对于单个细胞来说，胞膜最早开始除极的部分首先开始复极。整个心脏复极扩布方向是从心外膜到心内膜