心肌細胞的電位差與心向量的關系

心肌細胞的電位差與心向量的關系

心向量圖和心電圖從不同方面解釋了心臟的電運動，但它們具有相同的原則。確切地說,心向量知識是心電圖的基礎,要說心電產(chǎn)生原理,就要說到心向量的概念。因此,要學好心電圖,理解心電圖波形的產(chǎn)生機制,就要掌握一定的心向量知識。1心形向量周期的起源1.1外在電位差心肌細胞在未受刺激情況下,存在于細胞膜內(nèi)外的電位差稱為靜息電位(圖1、圖2),此刻細胞膜內(nèi)外電位處于內(nèi)負外正狀態(tài),稱為極化狀態(tài)。心肌細胞的靜息電位約為-90mV。1.2細胞外電位的變化當細胞受到一定強度的刺激時,細胞內(nèi)電位則會升高。當達到某一高度(閾值或閾電位)時,細胞內(nèi)電位就會急劇升高并超過細胞外,膜內(nèi)外電位由內(nèi)負外正轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)正外負(圖3),此過程稱為除極化。隨后細胞內(nèi)電位很快下降,再恢復到極化狀態(tài)。此過程稱為復極化。當心肌細胞受到刺激時,細胞內(nèi)電位產(chǎn)生的這一短暫而具有特征性的電位波動,稱為動作電位(圖4)。根據(jù)動作電位曲線的變化,將動作電位分為5個相:0相、1相、2相、3相、4相。動作電位的產(chǎn)生即是心肌細胞興奮的標志。1.3偶像計算和向量的概念1.3.1電偶電偶是指兩個距離很近且電量相等的正負電荷。其正電荷稱為“電源”,負電荷稱為“電穴”。1.3.2復極過程對膜的影響向量是指既有數(shù)量大小,又有方向性的物理量。通常用一帶箭頭的線段來表示,箭頭代表向量的方向,線段的長度代表向量的大小。心向量則是指心臟在除極與復極過程中所產(chǎn)生的有方向與大小的心電向量。當細胞膜處于極化狀態(tài)或全部處于去極化狀態(tài)時,膜表面各處電位相等,沒有電偶也無向量;當細胞受刺激而興奮時,膜表面已除極部分與鄰近未除極部分的交界處,就形成了電位差,一端電位高相對為正,一端電位低相對為負(圖5)。交界面上形成的一對對正負電荷,有如一對對電偶。電偶有方向、有電量,因此我們可以把一對電偶看作是一個單位的心電向量。其方向由電穴指向電源,與激動擴布方向一致。1.4各高校內(nèi)綜合心電向量的相互關系無論是心房還是心室,其除極時間都很短,一般只有0.06～0.10秒。但如果用瞬間去劃分,則可以分為無數(shù)個瞬間。在心房或心室除極的同一瞬間里,由于參加除極的心肌細胞可位于心臟的不同部位,數(shù)量也不一樣,故產(chǎn)生的心電向量的方向和大小各不一致。其相互影響的結(jié)果是:方向相同的,向量得到增強;方向相反的,向量相抵減;方向成夾角的,其平行四邊形的對角線即是兩者的綜合向量或稱為平均向量(圖6)。那么,這一瞬間所有的心電向量相互作用,其總的結(jié)果即是這一瞬間的瞬間綜合心電向量(圖7)。以心室除極為例,正常人心室除極總時間多在0.08秒左右。在心室除極的不同瞬間,由于參加除極的心室部位和心肌細胞數(shù)量在不斷改變,因而產(chǎn)生的各瞬間綜合心電向量的大小和方向也隨之變化。把心室除極每一瞬間產(chǎn)生的瞬間綜合心電向量的尖端依次連接起來(圖7),或把它們變化的軌跡記錄出來,則是一條連續(xù)的曲線,一個占有三維空間的環(huán)——空間向量環(huán)(QRS向量環(huán))(圖8)。同理,心房除極可產(chǎn)生P向量環(huán),心室復極可得到T向量環(huán)(圖9)。2電子表格-要輸入2.1心電圖連接目前臨床上應用的常規(guī)12導聯(lián)系統(tǒng)由3個雙極肢體導聯(lián)、3個加壓單極肢體導聯(lián)及6個胸導聯(lián)組成。2.2額面六軸系統(tǒng)某一導聯(lián)正負極間的連線稱為導聯(lián)軸。導聯(lián)軸具有方向,由該導聯(lián)的負極指向正極。由于肢體導聯(lián)的電極都連接于人體四肢,因此6個肢體導聯(lián)導聯(lián)軸都平行于人體額面。組合在一起被稱為六軸系統(tǒng),其構(gòu)成的平面因平行于人體額面,故被稱為額面六軸系統(tǒng)(圖10)。在這個平面上,可以觀察心電活動在人體額面上(上下、左右)的變化情況。胸導聯(lián)6個導聯(lián)的正極都接于心臟的前側(cè)方,負極接于“中心電端”。因此6個胸導聯(lián)導聯(lián)軸幾乎平行于人體橫面,由胸導聯(lián)6根導聯(lián)軸組成的平面亦近似于人體的橫面(圖11)。在此平面上,可以觀察心電活動在心臟橫面上(前后、左右)的變化情況。3心向量圖與心電圖的關系網(wǎng)絡心電圖與心向量環(huán)都是心臟除極與復極過程中電位變化的反映,兩者之間有著必然的聯(lián)系。3.1人體面的平面向量環(huán)如前所述,空間向量環(huán)是一個占有三維空間的環(huán)形結(jié)構(gòu)。如果將空間向量環(huán)向某一平面做垂直投影,就可得到這個平面的平面向量環(huán)。以心室除極所產(chǎn)生的QRS空間向量環(huán)為例,將其向人體額面、橫面及側(cè)面做垂直投影,就可得到這三個面的平面向量環(huán),即:額面QRS環(huán)、橫面QRS環(huán)和側(cè)面QRS環(huán)(圖8)。心向量圖機所描記的心向量圖就是空間向量環(huán)在這3個平面的投影記錄。3.2心向非人體導聯(lián)的心電圖仍以心室除極為例。如前所述,QRS向量環(huán)是將心室除極每一瞬間所產(chǎn)生的瞬間綜合心電向量的尖端依次連接的結(jié)果。反過來說,向量環(huán)是由許多點組成,向量環(huán)上的每一點和原點的連線,即是每一瞬間瞬間綜合向量的大小和方向。將額面QRS向量環(huán)上的某一點(即這一時刻瞬間綜合向量)向六軸系統(tǒng)中某一導聯(lián)軸垂直投影(圖12),若投影的結(jié)果(即投影向量)指向這個導聯(lián)的正極,則得到一個正電位(在基線的上方),投影向量越大,電位數(shù)值就越大;若投影向量背向這個導聯(lián)正極或者說指向該導聯(lián)的負極,則得到一個負電位(在基線的下方),投影向量越大,電位數(shù)值就越小。那么,如果將構(gòu)成QRS向量環(huán)的每一點(即每個瞬間綜合向量),依次向這一導聯(lián)軸垂直投影,則可得到一個連續(xù)的曲線,此連續(xù)的曲線就是這個導聯(lián)的QRS心電波形(圖13)。將額面QRS向量環(huán)上的每一點分別向6個肢體導聯(lián)的每根導聯(lián)軸依次垂直投影,就可得到6個肢體導聯(lián)的QRS波形。同理,如將橫面QRS向量環(huán)上的每一點分別向6個胸導聯(lián)每根導聯(lián)軸依次垂直投影,就可得到6個胸導聯(lián)的QRS波形(圖14)。因此可以說,心電圖是空間心電向量環(huán)經(jīng)過2次投影所得到的圖形:將空間向量環(huán)向人體額面、橫面及側(cè)面分別投影可得到3個平面向量環(huán)。將額面向量環(huán)向6個肢體導聯(lián)導聯(lián)軸分別投影,則可得到6個肢體導聯(lián)的心電圖;將橫面向量環(huán)向6個胸導聯(lián)導聯(lián)軸分別投影,則可得到6個胸導聯(lián)的心電圖。從上述心電圖與心向量環(huán)的投影關系可以看出,一次心室除極產(chǎn)生的QRS向量環(huán)(或P環(huán)、或T環(huán))向不同導聯(lián)投影所得到的心電圖,其波形和波幅的大小卻不一樣。其向量環(huán)的運行方向(指向量環(huán)呈順鐘向運行或呈逆鐘向運行)和在坐標中所處的方位對投影的波形產(chǎn)生影響;向量環(huán)中的最大向量與導聯(lián)軸之間的夾角對投影的波幅產(chǎn)生影響。對于后者,若向量環(huán)環(huán)體與該導聯(lián)軸接近平行,投影在該導聯(lián)軸上的投影