心电图的形成原理.ppt

心电图的形成原理心电图的形成原理 心脏活动的主要表现之一是产生电激动，它出现在心脏机械性收缩之前。心肌激动的电流可以从心脏经过身体组织传导至体表，使体表的不同部位产生不同的电位变化。本图可见窦房结形成起搏后，迅速将冲动通过传导系统传至心脏各部形成心肌整体的电活动，然后心肌形成机械性收缩。按照心脏激动的时间顺序，将此体表电位的变化记录下来，形成一条连续曲线，即为心电图。在正常情况下，每次心动周期在心电图上均可出现相应的一组波形。PQRST 一组典型的心一组典型的心电图波形是由下列电图波形是由下列各波和波段所构成：各波和波段所构成：心脏除极、复极与心电图各波段的关系心脏除极、复极与心电图各波段的关系心心 室室 复复 极极点点波波PRPR段段T TQRSQRSSTST段段T T波波P-RP-R间期间期Q-TQ-T间期间期窦窦 房房 结结心心 房房除除 极极结结 区区希希 氏氏 束束束束 支支蒲蒲氏氏纤纤维维1、P波：反映心房肌除极过程的电位变化；2、P-R间期：代表激动从窦房结通过房室交界区到心 室肌开始除极的时限；3、QRS波群：反映心室肌除极过程的电位变化；5、S-T段：从QRS波群终点到达T波起点间的一段水 平线；4、T波：代表心室肌复极过程所引起的电位变化；6、Q-T间期：从QRS波群起点到达T波终点间的时 限；7、U波：代表动作电位的后电位。心电图electrocardiogram（ECG）是通过人体体表记录出来的反映每个心动周期中心脏兴奋的产生，传导和恢复过程中所伴有的生物电变化。所以，要对ECG有更深刻的了解，首先必须对细胞生物电的产生机理和变化规律有所了解。细胞生物电的产生依赖於细胞膜的特殊结构和功能。一、心肌的除极和复极过程1、静息膜电位：近年来通过电生理学的研究，用微电极的一端刺入正常静息状态下的单一心肌细胞，把电位计的正极端与此微电极相连，电位计的负极端放在细胞外液中并与地相接，使细胞外液的电位为零。这时所测得的细胞内电位约为-90毫伏，即在静息状态下心肌细胞内电位比细胞外电位低90毫伏，这种静息状态下心肌细胞内外的电位差称为跨膜静息电位，简称静息膜电位在静息状态下，心肌细胞膜外带有正电荷，膜内带有同等数量的负电荷，称为极化状态。水 槽生理盐水心肌细胞电压表（mv)0-90 在静息状态下，心肌细胞内外各种离子的浓度有很大差别。细胞内钾离子（K+）浓度约为细胞外K+浓度的30余倍；与此相反，细胞外钠离子（Na+）浓度则远高于细胞内Na+浓度。至于阴离子，在细胞内以蛋白阴离子的浓度为高，而在细胞外液以氯离子（阴离子）的浓度为高。2、动作电位：当心肌细胞膜某点受刺激时，受刺激处的细胞膜对Na+的通透性突然升高，而对K+的通透性却显著降低，因此细胞外液中的大量Na+渗入到细胞内，使细胞内Na+大量增加，细胞内电位由-90毫伏突然升高到+20+30毫伏（跨膜电位逆转）。心肌细胞电压表（mv)-90刺 激+20心肌细胞除极，心肌细胞内电位变化 由激动所产生的跨膜电位，称为跨膜动作电位，简称动作电位。心肌细胞激动后，膜表面变为负电位，膜内变为正电位，这种极化状态的消除称为除极。除极在动作电位曲线上表现为一骤升线，称为动作电位0相。0相相当于单极电图或临床心电图的R波。除除 极极刺刺 激激0+200-60-90(mV)R波心肌细胞电压表（mv)心肌细胞复极，心肌细胞内电位变化-90 复极时，细胞膜对Na+的通透性迅速降低，对K+的通透性重新升高，使细胞内K+又开始外渗，因而细胞内正电位迅速下降，接近零电位水平，此时期称为动作电位1相。相当于单极电图或临床心电图的J点。0+200-60-90(mV)R波J点1 向 内 的 Na+流与向外的K+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，称为动作电位2相。相当于单极电图或临床心电图的S-T段。012R波ST+200-60-90(mV)2相末时，细胞膜对K+的通透性大大增加，故K+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，相当于单极电图或临床心电图的T波。012R波STT3+200-60-90(mV)当细胞内电位终于恢复到-90毫伏 并维持在此水平上，即为静息膜电位，这个时期称为4相。4相相当于单极电图或临床心电图T波后的等电位线。012R波STT34+200-60-90(mV)从0相开始到4相开始的时间称为动作电位的时限，相当于Q-T间期。012R波STT34QT间期+200-60-90(mV)二、除极与复极过程的 电偶学说1、除极的电偶学说：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，不产生电位变化。探测电极 当细胞一端的细胞膜受到刺激（阈刺激），其通透性改变，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，使该处细胞膜外的正电荷（钠离子）迅速进入细胞膜内，此时该处细胞膜外呈负性电位，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（也称为偶极子）。电偶是由一对强弱相等、距离很近的正负电荷所组成。正电荷叫做电偶的电源，负电荷叫做电偶的电穴，二者的假想连线称为电偶轴。生理学上的电偶是指细胞极化膜两侧的电荷排列，以及激动过程中细胞膜上的电荷运动现象。心肌细胞的除极、复极过程，就是细胞膜上一系列电偶的移动过程，由此产生了心肌电动力，并形成心电向量。电源除极电源（正电荷）在前，电源（正电荷）在前，电穴（负电荷）在后。电穴（负电荷）在后。电穴也称为偶极子 心肌细胞除极时，除极点的细胞膜表面失去了正电荷而成为电穴，其前方尚未除极的膜上因具有相对高的电位而成为电源，这样就组成了一个电偶。电源在前，电穴在后。由于电偶两极间存在着电位差，于是产生电流。电源的正电荷不断地流入电穴，其电位则随之下降，当降到一定程度后，该处细胞膜发生除极，形成了新的电穴，于是电偶随着除极波的扩展而向前移动，直至除极完毕为止。刺刺激激电穴电穴电源电源除极除极 除极时，电流自电源流入电穴，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。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，即先除极的部位先复极，但复极化的电偶是电穴在前，电源在后，并缓慢向前推进，直至整个细胞全部复极为止。0复复 极极1234 单个心肌细胞的复极过程同样也是一系列电偶的移动过程，即先复极的细胞膜上是正电位，其前方尚未复极的膜上呈负电位，构成电穴在前、电源在后的电偶，沿着复极方向而向前移动，直至复极完毕为正。单个心肌细胞复极过程的电位变化恰与除极过程相反。就单个细胞而言，在除极时，探测电极对向电源（即面对除极方向）产生向上的波形，若背向电源（即背离除极方向）则产生向下的波形，若探测电极在细胞中部则记录出双向波形。(+)电源(-)电穴探测电极部位和波形与心肌除极方向的关系除极方向 复极过程与除极过程方向相同，但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。在实验的条件下，由于复极与除极的程序相同，电穴在前电源在后，故在单极电图所记录的复极波(T波)与除极波QRS波群)方向相反。T 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，是因为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。心电向量形成的基本知识心电向量形成的基本知识 单个心肌细胞在激动过程中产生的电动力是有大小和方向的。其大小取决于电偶的强度，即细胞极化膜极化电压的大小；其方向则是电偶移动的方向，也就是激动波推进的方向。这种既有大小又有一定方向的心肌电动力，称为心电向量，通常以一个带有箭头的线段表示之。线段的长度代表心电向量的大小，箭头所指的方向代表心电向量的方向，线段的头端代表正电荷，尾端代表负电荷。如果把上述过程简化，可以认为单个心肌细胞在激动过程中形成一个简单电偶，产生一个心电向量。一块心肌有若干个心肌细胞，激动时所产生的电偶数即为该块心肌细胞数的总和，将所产生的心电向量加在一起，即为该块心肌的综合向量。由于心肌细胞的排列各不相同，因而产生的心电向量的方向也就不同，各占一定的空间位置。这些方向不同的心电向量在空间综合成为一个总的向量，称为空间综合向量。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。+ABC+ABCABC 心脏是由几个部分心肌组成的，除极时，是不同方向的电偶向量同时活动，各自产生不同方向的电动力，把几个不同方向的心电向量综合成一个向量，就代表整个心脏的综合心电向量。下面以上图为例说明左右心室同时除极时的综合向量。A代表左室的除极向量，指向左偏后，因左室壁较厚，除极电势大，所以箭杆较长；B代表右室除极向量，指向右前，因右室壁较薄，除极电势小，故箭杆较短。将A；B各为平行四边形的一边，并交点于C，平行四边形ABCD的对角线CD即为二者的综合向量（指向左后）ABACBD心室综合向量a a a ac c c cd d d dbbccddb b b ba a a a 厚度不等的空心圆锥体示意图厚度不等的空心圆锥体示意图A AB BC Ca a a abba a ccb b b bc c c c综合向量综合向量综合向量综合向量综合向量综合向量综合向量综合向量 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；左图为右室心肌的电动力强度右图为左室心肌的电动力强度刺刺激激、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。00本图红色箭头表示心电动力线，该电力线与各探测电极之间构成不同角度。各探测电极虽然距离相同但角度不同，所以获得的电力强度也不一致。绿色垂线代表电力强度。垂线向上为正；垂线向下为负。(+)电源(-)电穴探测电极部位和波形与心肌除极方向的关系除极方向 光线垂直照射某一物体上，在平面上所形成的影象称为投影。光线光线环线环线投影投影额面额面右侧面右侧面横面横面空间心电向量环在三个平面上的投影 合理的心向量导联体系应精确性高，操作方便，适于临床普遍应用，弗兰克（Frank）体系为既合适又被世界普遍采用的体系。心电向量图的导联体系必须组成三个贯穿躯体的导联轴，即横轴X轴和纵轴Y轴，前后轴Z轴。任何物体都有三个面（额面，水平面，侧面），一个物体经过照射可以得到 3 个平面上的图像，在不同的平面上，导出的导联轴的方向各不相同。心脏在激动过程中产生的综合向量与导联轴之间的关系是：向量投影在该导联轴正侧，出现正向波，平行于该导联轴正侧时，正向波振幅最大，如果向量与该导联轴正侧形成锐角，其角度愈大，投影愈小。向量垂直于某一导联，在该导联轴上投影为一点，无波形出现。若向量投影在某一导联轴负侧，是相互平行，则出现波幅较大的负向波，如果与该导联轴负侧成为锐角，其角愈大，负向波愈小BBAAA AB BAABB0 0X XA AY YB BAA0 0X XB BY YA ABBe eC CY YAABBA AB B0 0P P额面心电向量在额面心电向量在X X、Y Y座标轴上的投影座标轴上的投影X X1342SA nodeAV node134223不同部位记录电极的电位141234123414231423向量环和QRS波群 综合向量的大小和方向随心动周期时刻都在变化，某一瞬间的综合向量称瞬间综合向量，简称瞬间向量，如果按时间顺序将各瞬间向量的箭头顶点连接起来，便形成一环状曲线，即为心电向量环。例如QRS环。相同的向量环可以获得不同的心电图图形。此图形取决于电极的位置。PTQRS 实际上，心电图是向量环在导联（电极）上的投影。立体心向量环 实际上，心脏的向量环是立体向量环。心电图是立体向量环的二次投影。此立体向量环首先投影到身体的切面上。这就是平面向量环。然后，这个切面的向量环投影至导联，便为此导联的心电图。三、心电图各波段的 组成和命名 心脏的特殊传导系统由窦房结、结间束（分为前、中、后结间束）、房间束（起自前结间束，称Bachmann束）、房室束、束支（分为左、右束支，左束支又分前分支和后分支）以及普肯耶纤维构成。心脏的传导系统与每一心动周期顺序出现的心电变化密切相关。正常心电活动始于窦房结，兴奋心房的同时经结间束传导至房室结（顺序传导在此处延迟0.05007秒），然后循希氏束左、右束支普肯耶纤维顺序传导，最后兴奋心室。这种先后有序的电激动的传播，引起一系列电位改变，形成了心电图上的相应的波段。窦窦房房结结AA-VVP波 临床心电学对这些波段规定了统一的名称：1、最早出现的幅度较小的P波，反映心房的除极过程；P-R间期 （P-Q间期）2、P-R间期（实为P-Q间期，传统称为P-R间期）反映心房除极过程及房室结、希氏束、束支的电活动；P波与P-R段合计为P-R间期，反映自心房开始除极至心室开始除极的时间；QRSQRS波群3、幅度最大的QRS波群，反映心室除极的全过程；4、除极完毕后，心室的缓慢和快速复极过程分别形成了ST段和T波；ST-T5、QT间期为心室开始除极至心室复极完毕全过程的时间。Q-T间期 QRS波群可因检测电极的位置不同而呈多种形态，已统一命名如下：首先出现的位于参考水平线以上的正向波称为R波；R波之前的负向波称为Q波；S波是R波之后第一个负向波；R波是继S波之后的正向波；R波后再出现负向波称为S；如果QRS波只有负向波，则称为QS波。至于采用Q或q、R或r、S或s表示，应根据其幅度大小而定。R波之前的负向波称为Q波QQRRRQqqrR波:所有在基线以上出现的正向波称为R波rrrSSRqsRRRRRS波:R波之后的负向波称为S波SRqsRrSQSSqrS 正常心室除极始于室间隔中部，自左向右方向除极；随后左右心室游离壁从心内膜朝心外膜方向除极；左室基底部与右室肺动脉圆锥部是心室最后除极部位。心室肌这种规律的除极顺序，对于理解不同电极部位QRS波形态的形成颇为重要。四、心电图导联体系 在人体不同部位放置电极，并通过导联线与心电图机电流计的正负极相连，这种记录心电图的电路连接方法称为心电图导联。电极位置和连接方法不同，可组成不同的导联。在长期 临 床 心 电 图 实 践 中，已 形 成 了 一 个 由Einthoven创设而目前广泛采纳的国际通用导联体系，称为常规12导联体系。心电图的导联线 1、肢体导联包括标准导联、及加压单极肢体导联aVR、aVL、aVF。标准导联为双极肢体导联，反映其中两个肢体之间电位差变化。加压单极肢体导联属单极导联，基本上代表检测部位电位变化。肢体导联主要放置于右臂（R）、左臂（L）、左腿（F），连接此三点即成为所谓Einthoven三角。肢体导联双双极极肢肢体体导导联联单单极极肢肢体体导导联联 在每一个标准导联正负极间均可画出一假想的直线，称为导联轴。为便于表明6个导联轴之间的方向关系，将、导联的导联轴平行移动，使之与aVR、aVL、aVF的导联轴一并通过坐标图的轴中心点，便构成额面六轴系统。此坐标系统采用180的角度标志。以左侧为0，顺钟向的角度为正，逆钟向者为负。每个导联从中心点被分为正负两半，每个相邻导联间的夹角为30。对此测定心脏额面心电轴颇有帮助。0+180+90RLF六轴系统构成示意图-30-150+90aVRaVLaVF0-30aVL-150aVR0+180+120aVF+90+60+30+aVF +aVR -150 +aVL -30-60+90+600+120+150-180-120-90+2、胸导联属单极导联，包括V1V6导联。检测之正电极应安放于胸壁固定的部位，另将肢体导联3个电极各串一5千欧电阻，然后将三者连接起来，构成“无干电极”或称中心电端。如此连接可使该处电位接近零电位且较稳定，故设为导联的负极。胸导联检测电极具体安放的位置为：V1位于胸骨右缘第4肋间；V2位于胸骨左缘第4肋间；V3位于V2与V4两点连线的中点；V4位于左锁骨中线与第五肋间相交处；V5位于左腋前线V4水平处；V6位于左腋中线V4水平处。胸前导联导联位置(正极)V1胸骨右缘4肋间隙V2胸骨左缘4肋间隙V3V2与V4的中点V4左锁骨中线与第5肋间隙交点V5V4水平与腋前线交点V6V4水平与腋中线交点电路连接方式电路连接方式V1V1位于胸骨右缘第4肋间 T TP PQRSQRSV1V1位于胸骨右缘第4肋间 T TP PQRSQRSV2V2位于胸骨左缘第4肋间 V1V1位于胸骨右缘第4肋间 T TP PQRSQRSV2V2位于胸骨左缘第4肋间 V3V3位于V2与V4两点连线的中点 V4V1V1位于胸骨右缘第4肋间 T TP PQRSQRSV2V2位于胸骨左缘第4肋间 V3V4位于左锁骨中线与第5肋间相交处 V3位于V2与V4两点连线的中点 V1V1位于胸骨右缘第4肋间 T TP PQRSQRSV2V2位于胸骨左缘第4肋间 V3V4V5V5位于左腋前线V4水平处 V3位于V2与V4两点连线的中点 V4位于左锁骨中线与第5肋间相交处 V1V1位于胸骨右缘第4肋间 T TP PQRSQRSV2V2位于胸骨左缘第4肋间 V3V3位于V2与V4两点连线的中点 V4V5V6V6位于左腋中线V4水平处 V5位于左腋前线V4水平处 V4位于左锁骨中线与第5肋间相交处 临床上诊断后壁心肌梗塞还常用V7V9导联；V7位于左腋后线V4水平处；V8位于左肩胛骨线V4水平处；V9位于左脊线V4水平处。小儿心电图或诊断右心病变（例如右室心肌梗塞）有时需要选用V3RV6R导联，电极放置右胸部与V3V6对称处。