物理診斷學(xué):第一節(jié)　心電圖基本知識(shí)

心臟機(jī)械性收縮之前，心肌先發(fā)生電激動(dòng)。心肌的電激動(dòng)傳布全身，在身體不同部位的表面發(fā)生電位差。通過(guò)心電圖機(jī)把不斷變化的電位連續(xù)描記成的曲線，即心電圖。臨床心電圖學(xué)就是把身體表面變動(dòng)的電位記錄下來(lái)，結(jié)合其他臨床資料，給以適當(dāng)解釋?zhuān)�以輔助臨床診斷的一門(mén)科學(xué)。

一、典型心電圖

心電圖由一系列不相同的“波組”構(gòu)成。一個(gè)典型的心電圖包括下述各波及波段（圖14-1-1)

圖14-1-1心電圖各波和波段示意圖

P波（P wave)：反映左右心房的電激動(dòng)過(guò)程電位和時(shí)間的變化。

P-R間期（P-r interval)：代表心房開(kāi)始除極至心室開(kāi)始除極的時(shí)間。

P-R段（P-R segment)：代表心房激動(dòng)通過(guò)房室交界區(qū)下傳至心室的時(shí)間。

QRS波群（QRS Complex)：反映左右心室除極過(guò)程電位和時(shí)間的變化，典型的QRS波 群包括三個(gè)相連的波。第一個(gè)向下的波為“Q”波；繼之向上的波為“R”波；繼R波之后的向下波為“S”波。

S-T段（S-T segment)：從QRS波群終點(diǎn)到T波起點(diǎn)的線段，反映心室早期復(fù)極過(guò)程電位和時(shí)間的變化。

T波（T wave)反映晚期心室復(fù)極過(guò)程電位的變化。

U波（U wave)：代表心肌活動(dòng)的“激后電位”（after potential).

Q－T 間期（Q-t interval)：從QRS波群起點(diǎn)到T波終點(diǎn)的時(shí)間；反映心室除極和復(fù)極的總時(shí)間。

二、心電產(chǎn)生的原理

（一)心肌細(xì)胞的極化狀態(tài)和靜息電位

心肌細(xì)胞在靜息狀態(tài)下，細(xì)胞膜外帶正電荷，膜內(nèi)帶同等數(shù)量的負(fù)電荷，這種電荷穩(wěn)定的分布狀態(tài)稱(chēng)為極化狀態(tài)（圖14-1-2)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，測(cè)得極化狀態(tài)的單一心肌細(xì)胞內(nèi)電位為-90mV，膜外為零。這種靜息狀態(tài)下細(xì)胞內(nèi)外的電位差稱(chēng)為靜息電位（restingpotential)這種穩(wěn)恒狀態(tài)就稱(chēng)極化狀態(tài)。

圖14－1－2　極化狀態(tài)圖

極化狀態(tài)時(shí)靜息電位的恒定，有賴(lài)于細(xì)胞的代謝活動(dòng)，細(xì)胞內(nèi)外鉀離子及鈉離子濃度的比值以及細(xì)胞膜對(duì)鉀、鈉、鈣、蛋白質(zhì)、氯離子等具有不同的通透性。在靜息狀態(tài)下，細(xì)胞內(nèi)鉀離子濃度約為細(xì)胞外鉀離子濃度的30倍，相反細(xì)胞外鈉離子濃度約為細(xì)胞內(nèi)鈉離子濃度的15倍。至于陰離子，細(xì)胞內(nèi)液以蛋白陰離子的濃度為高，而在細(xì)胞外液則以氯離子濃度為高。由于細(xì)胞膜對(duì)鉀離子的通透性遠(yuǎn)超超過(guò)對(duì)鈉離子和通透性，細(xì)胞內(nèi)鉀離子濃度又高于細(xì)胞外數(shù)十倍，鉀離子便會(huì)不斷地從細(xì)胞內(nèi)向細(xì)胞外滲出。當(dāng)鉀離子外滲時(shí)，氯離子亦隨之外滲，但因細(xì)胞膜本身帶有負(fù)電荷，氯離子滲出受阻，就使較多的鉀離子滲出到膜外，而未能滲出的游離型陰離子（主要是蛋白陰離子，其次是氯離子)留在膜內(nèi)，使膜內(nèi)電位顯著低于膜外。膜內(nèi)負(fù)電位的大小和靜息時(shí)鉀離子外滲的多少有密切關(guān)系，鉀離子外滲越多，留在膜內(nèi)的陰離子也越多，因而膜內(nèi)負(fù)電位也越大，同時(shí)由于膜內(nèi)帶負(fù)電荷的陰離子越來(lái)越多，吸引著膜內(nèi)鉀離子（靜電力作用)，使膜內(nèi)鉀離子逐漸不能再向外轉(zhuǎn)移，因而使膜內(nèi)電位維持在-90mV的水平上，形成了靜息電位。

（二)心肌細(xì)胞的除極、復(fù)極過(guò)程和動(dòng)作電位心肌細(xì)胞在興奮時(shí)所發(fā)生的電位變化稱(chēng)為動(dòng)作電位，即心肌細(xì)胞的除極和復(fù)極過(guò)程（圖14-1-3)。分為去極化的0相和復(fù)極化的1、2和3相。4相為靜息期。

1.0相（去極化期)：心肌細(xì)胞受刺激時(shí)鈉通道開(kāi)放，細(xì)胞膜對(duì)Na⁺的通透性急驟升高，使細(xì)胞外液中的大量Na⁺滲入細(xì)胞內(nèi)，膜內(nèi)電位從靜息狀態(tài)的-90mV迅速上升到+30mV，形成動(dòng)作電位的上升支即0相，0相非常短暫，僅點(diǎn)1-2ms。這種極化狀態(tài)的消除稱(chēng)為除極（depolarization)。相當(dāng)于心電圖QRS波群的前半。

2.1 相（早期快速?gòu)?fù)極相)：心肌細(xì)胞經(jīng)過(guò)除極后，又逐漸恢復(fù)負(fù)電位稱(chēng)為復(fù)極，動(dòng)作電位到達(dá)頂峰后，立即開(kāi)始復(fù)極，在復(fù)極開(kāi)始到達(dá)零電位形成1相。因?yàn)榇藭r(shí)Na⁺的內(nèi)流已銳減，細(xì)胞膜對(duì)K⁺和Cl^-的通透性增大，引起K⁺的外流和Cl^-的內(nèi)流，其中K⁺外流是主要的，使膜內(nèi)電痊快速自+20mV下降至0線形成1相。約占10ms。相當(dāng)心電圖QRS波群的后半部。

3.2相（平臺(tái)期)：為緩慢復(fù)極化階段。表現(xiàn)為膜內(nèi)電位下降速度大減，停滯于接近零電位的等電位狀態(tài)，形成平臺(tái)。此期持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，約占100～150ms，在膜電位低于-55～-40mV時(shí)，膜上的鈣通道激活，使細(xì)胞外Ca⁺⁺緩慢內(nèi)流，同時(shí)又有少量K⁺外流，致使膜內(nèi)電位保持在零電位附近不變。相當(dāng)于心電圖的S-T段。

4.3 相（快速?gòu)?fù)極末相)：此期復(fù)極過(guò)程加速，膜內(nèi)電位較快下降至原來(lái)的膜電位水平，主要由于膜對(duì)K⁺的通透性大大增高，細(xì)胞外K⁺濃度較低促使K⁺快速外流。相當(dāng)心電圖的T流。

5.4 相（靜息相)：通過(guò)細(xì)胞膜上的鈉-鉀泵活動(dòng)加強(qiáng)，使細(xì)胞內(nèi)外的離子濃度差得到恢復(fù)至靜息狀態(tài)水平。相當(dāng)于心電圖T波的等電位線。

4 相的開(kāi)始相當(dāng)于復(fù)極過(guò)程完畢，心室舒張期由此開(kāi)始。

圖14-1-3心肌細(xì)胞除極復(fù)極時(shí)電位變化與離子活動(dòng)心電圖關(guān)系示意圖

A.心肌細(xì)胞除極與復(fù)極過(guò)程中的電位曲線；a.零電位線b.靜息電位c.動(dòng)作電位開(kāi)始

B.相應(yīng)的心電圖

0位相：相當(dāng)于心電圖的R波；1位相：相當(dāng)于心電圖的J點(diǎn)

2位相：相當(dāng)于心電圖的S T段；3位相：相當(dāng)于心電圖的T波

4位相：相當(dāng)于心電圖T波后的靜息電位

C.心肌細(xì)胞膜內(nèi)外在不同位相時(shí)的離子變化

（三)容積導(dǎo)電與電偶學(xué)說(shuō)

心肌細(xì)胞除極與復(fù)極過(guò)程在臨床心電圖上通常用電偶學(xué)說(shuō)來(lái)說(shuō)明。由兩個(gè)電量相等，距離很近的正負(fù)電荷所組成的一個(gè)總體，稱(chēng)為電偶。正電荷稱(chēng)做電偶的電源，負(fù)電荷稱(chēng)為電偶的電穴，其連線稱(chēng)為電偶軸，電偶軸的方向是由電穴指向電源，兩極間連線的中點(diǎn)稱(chēng)為電偶中心。當(dāng)一個(gè)心肌細(xì)胞的甲端受刺激而首先除極，由于Na⁺的內(nèi)流使此處膜內(nèi)變?yōu)檎�電位，膜外變�(yōu)樨?fù)電位（圖14-1-4B)，乙端仍保持膜外為正電位、膜內(nèi)負(fù)電位的極化狀態(tài)，使同一個(gè)細(xì)胞膜外的甲乙兩端出現(xiàn)了電位的差別。甲端為負(fù)電荷（電穴)，乙端為正電荷（電源)，二者形成電偶，產(chǎn)生電流。電流的方向由電源流向電穴。若在乙端（面對(duì)電源)置一探查電極，即可描記出向上的波，反之，在甲端則描記出向下的波。隨著除極波的擴(kuò)展，整個(gè)心肌細(xì)胞全部除極，細(xì)胞膜內(nèi)外分別均勻地聚集正、負(fù)電荷，細(xì)胞膜外的電位差消失，無(wú)電流存在，則記錄為一平線（圖14-1-4 C)。心肌細(xì)胞復(fù)極時(shí)，先除極的甲端首先復(fù)極，恢復(fù)到極化水平，其膜外聚集正電荷，未復(fù)極的乙端膜外仍聚集負(fù)電荷，復(fù)極端為電極，恢復(fù)到極化水平，其膜外聚集正電荷，未復(fù)極的乙端膜外仍聚集負(fù)電荷，復(fù)極端為電源，未復(fù)極端為電穴，二者再次形成電偶，產(chǎn)生電流，電流方向仍為電源流向電穴，與除極時(shí)方向相反，甲端電極描記為正波，乙端描記為負(fù)波（圖14-1-4 C)。整個(gè)心肌細(xì)胞恢復(fù)極化狀態(tài)后，電偶消失，無(wú)電流產(chǎn)生，再次描記為一平線（圖14-1-4 E)。

心肌細(xì)胞在除極與復(fù)極的過(guò)程中，形成電偶，產(chǎn)生電流，在每一瞬間都將傳播到整個(gè)體液內(nèi)（圖14-1-5)。這種現(xiàn)象和一束肌纖維放在巨盆鹽水內(nèi)，不斷產(chǎn)生電偶作用于周?chē)�的情況完全相似，這種導(dǎo)電的方式稱(chēng)為容積導(dǎo)電。人體亦可看作是容積導(dǎo)體，心臟處于這一導(dǎo)體之中。

圖14-1-4心肌細(xì)胞除極與復(fù)極時(shí)電偶的形成

圖14-1-5電位在容積導(dǎo)電體內(nèi)的正負(fù)電場(chǎng)示意圖

在容積導(dǎo)體中各處都有強(qiáng)弱不同的電流在流動(dòng)著，因而導(dǎo)體中各點(diǎn)存在著不同的電位差（圖14-1-6)，通過(guò)電偶中心可作一垂直平面，因面上各點(diǎn)與正負(fù)兩極距離相等，故在此平面上各點(diǎn)的電位均等于零，稱(chēng)為電偶電場(chǎng)的零電位面，零電位面把電偶的電場(chǎng)分為正、負(fù)兩個(gè)半?yún)^(qū)。

圖14-1-6電位在容積導(dǎo)體中產(chǎn)生的電位分布示意圖

容積導(dǎo)體中任一點(diǎn)的電位與以下三個(gè)因素有關(guān)。

1.某點(diǎn)的電位和電偶的動(dòng)勢(shì)成正比。電偶的電動(dòng)勢(shì)越大，該點(diǎn)的電位越高。

2.某點(diǎn)的電位和該點(diǎn)與電偶中心距離的平方成反比。距離越遠(yuǎn)，電位的絕對(duì)值越低。

3.某點(diǎn)的電位與該點(diǎn)方位角θ的余弦成正比。角度越大，電位越低，角度越小，電位越高。

上述三個(gè)因素可以用下列公式表示

V=E.cosθ/r²

V代表容積導(dǎo)體中任一點(diǎn)電位，E代表電偶電動(dòng)勢(shì)，r代表該點(diǎn)到電偶中心的距離，cosθ是方位角θ的余弦（圖14-1-7)。

圖14-1-7容積導(dǎo)體中某點(diǎn)電位與方位角的關(guān)系示意圖

a 當(dāng)θ=0°時(shí)，cosθ=1，此時(shí) a點(diǎn)電位為＋E.波形向上,電位最高;　b θ= 30°時(shí), cos 30°= 0.866, b點(diǎn)電位為 +0.866E。波形向上，電位稍低；cθ=60°時(shí)， cos60=0.500， c點(diǎn)電位為 +0.5E； dθ=90°時(shí)， cos90 =0， d點(diǎn)電位為零。同理，e、 f、 g 各點(diǎn)的電位分別為-0.5E、 -0.zxtf.net.cn/pharm/866E及 -E