醫(yī)院培訓(xùn)課件：《心肌電生理與心電圖基本原理》

心肌電生理與心電圖基本原理

1.竇房結(jié)2.結(jié)間束3.房室結(jié)4.房室束5.左右束支6.蒲肯野纖維7.旁路束

JamesKentMahaim

心臟起搏和傳導(dǎo)系統(tǒng)心肌細胞分類工作細胞(普通心肌細胞):

心房肌和心室肌自律細胞(特殊傳導(dǎo)系統(tǒng)心肌細胞):

竇房結(jié)、房室結(jié)、希氏束、束支、浦肯野氏纖維1.心肌細胞的電激動過程：極化、除極和復(fù)極

心電發(fā)生原理2.單個心肌細胞除極與復(fù)極的心電波形3.心室壁除極與復(fù)極特點與

心電圖的關(guān)系

心肌細胞膜內(nèi)外離子分布特點膜外膜內(nèi)

K+5K+150Na+145Na+15Cl-120Cl-6Ca++2Ca++<10-4

心肌細胞電生理心室肌細胞動作電位分期

0期：(去極化/除極化)：Na+快速內(nèi)流

1期(恢復(fù)初期)：K+外流。

2期(緩復(fù)期/平臺期)Ca＋＋↑↑，K＋外流↑。

3期(恢復(fù)末期)：K＋外流↑↑。

4期(靜息期)：靜息狀態(tài)下,離子跨膜運動仍存在。心室肌的除極和復(fù)極過程

1、靜息膜電位：近年來通過電生理學(xué)的研究，用微電極的一端刺入正常靜息狀態(tài)下的單一心肌細胞，把電位計的正極端與此微電極相連，電位計的負極端放在細胞外液中并與地相接，使細胞外液的電位為零。這時所測得的細胞內(nèi)電位約為-90毫伏，即在靜息狀態(tài)下心肌細胞內(nèi)電位比細胞外電位低90毫伏，這種靜息狀態(tài)下心肌細胞內(nèi)外的電位差稱為跨膜靜息電位，簡稱靜息膜電位。在靜息狀態(tài)下，心肌細胞膜外帶有正電荷，膜內(nèi)帶有同等數(shù)量的負電荷，稱為極化狀態(tài)。

水槽生理鹽水心肌細胞電壓表（mv)0-90

在靜息狀態(tài)下，心肌細胞內(nèi)外各種離子的濃度有很大差別。細胞內(nèi)鉀離子（K+）濃度約為細胞外K+

濃度的30余倍；與此相反，細胞外鈉離子（Na+）濃度則遠高于細胞內(nèi)Na+濃度。至于陰離子，在細胞內(nèi)以蛋白陰離子的濃度為高，而在細胞外液以氯離子（陰離子）的濃度為高。

動作電位：當心肌細胞膜某點受刺激時，受刺激處的細胞膜對Na+

的通透性突然升高，而對K+的通透性卻顯著降低，因此細胞外液中的大量Na+滲入到細胞內(nèi)，使細胞內(nèi)Na+

大量增加，細胞內(nèi)電位由-90毫伏突然升高到+20～+30毫伏（跨膜電位逆轉(zhuǎn)）。心肌細胞電壓表（mv)-90刺激+20心肌細胞除極，心肌細胞內(nèi)電位變化

由激動所產(chǎn)生的跨膜電位，稱為跨膜動作電位，簡稱動作電位。心肌細胞激動后，膜表面變?yōu)樨撾娢?，膜?nèi)變?yōu)檎娢?，這種極化狀態(tài)的消除稱為除極。除極在動作電位曲線上表現(xiàn)為一驟升線，稱為動作電位0相。0相相當于單極電圖或臨床心電圖的R波。除極刺激0+200-60-90(mV)R波

復(fù)極時，細胞膜對Na+的通透性迅速降低，對K+

的通透性重新升高，使細胞內(nèi)K+又開始外滲，因而細胞內(nèi)正電位迅速下降，接近零電位水平，此時期稱為動作電位1相。相當于單極電圖或臨床心電圖的J點。0+200-60-90(mV)R波J點1

向內(nèi)的Na+

流與向外的K+流迅速達到平衡，使細胞內(nèi)電位接近零電位水平，在動作電位曲線上形成一高平線，稱為動作電位2相。相當于單極電圖或臨床心電圖的S-T段。0+200-60-90(mV)12R波ST

2相末時，細胞膜對K+

的通透性大大增加，故K+

從膜內(nèi)高濃度處加速外滲，使細胞內(nèi)電位迅速下降，變?yōu)樨撾娢?，相當于單極電圖或臨床心電圖的T波。0+200-60-90(mV)12R波STT3

當細胞內(nèi)電位終于恢復(fù)到-90毫伏并維持在此水平上，即為靜息膜電位，這個時期稱為4相。4相相當于單極電圖或臨床心電圖T波后的等電位線。

0+200-60-90(mV)12R波STT34

從0相開始到4相開始的時間稱為動作電位的時限，相當于Q-T間期。0+200-60-90(mV)12R波STT34QT間期

除極與復(fù)極過程的電偶學(xué)說

除極的電偶學(xué)說：心肌細胞在靜息狀態(tài)時，膜外排列陽離子帶正電荷，膜內(nèi)排列同等比例陰離子帶負電荷，保持平衡的極化狀態(tài)，不產(chǎn)生電位變化。探測電極

當細胞一端的細胞膜受到刺激（閾刺激），其通透性改變，使細胞內(nèi)外正、負離子的分布發(fā)生逆轉(zhuǎn)，受刺激部位的細胞膜出現(xiàn)除極化，使該處細胞膜外的正電荷（鈉離子）迅速進入細胞膜內(nèi)，此時該處細胞膜外呈負性電位，而其前面尚未除極的細胞膜外仍帶正電荷，從而形成一對電偶（也稱為偶極子）。電源除極電源（正電荷）在前，電穴（負電荷）在后。電穴也稱為偶極子刺激－＋電穴電源除極

除極時，電流自電源流入電穴，并沿著一定的方向迅速擴展，直到整個心肌細胞除極完畢。

此時心肌細胞膜內(nèi)帶正電荷，膜外帶負電荷，稱為除極狀態(tài)。由于細胞的代謝作用，使細胞膜又逐漸復(fù)原到極化狀態(tài)，這種恢復(fù)過程稱為復(fù)極過程。復(fù)極與除極先后程序一致，即先除極的部位先復(fù)極，但復(fù)極化的電偶是電穴在前，電源在后，并緩慢向前推進，直至整個細胞全部復(fù)極為止。0復(fù)極1234

就單個細胞而言，在除極時，探測電極對向電源（即面對除極方向）產(chǎn)生向上的波形，若背向電源（即背離除極方向）則產(chǎn)生向下的波形，若探測電極在細胞中部則記錄出雙向波形。(+)電源(-)電穴探測電極部位和波形與心肌除極方向的關(guān)系除極方向

復(fù)極過程與除極過程方向相同，但復(fù)極化過程的電偶是電穴在前，電源在后，因此記錄的復(fù)極波方向與除極波相反。

在實驗的條件下，由于復(fù)極與除極的程序相同，即電穴在前電源在后，故在單極電圖所記錄的復(fù)極波(T波)與除極波(QRS波群)方向相反。T

需要注意，在正常人的心電圖中，記錄到的復(fù)極波方向常與除極波主波方向一致，與單個心肌細胞不同。這是因為正常人心室的除極從心內(nèi)膜向心外膜，而復(fù)極則從心外膜開始，向心內(nèi)膜方向推進，是因為心外膜下心肌的溫度較心內(nèi)膜下高，心室收縮時，心外膜承受的壓力又比心內(nèi)膜小，故心外膜處心肌復(fù)極過程發(fā)生較早。心內(nèi)膜外膜本圖所顯示的就是心內(nèi)膜和心外膜除極過程：探測電極置于心外膜。除極時，從心內(nèi)膜開始，然后，心外膜才開始除極，兩者除極方向相反。由于內(nèi)膜先除極，探測電極所記錄為正向波。心內(nèi)膜外膜本圖為實驗條件下，心肌細胞先除極的部位先復(fù)極，故使內(nèi)膜先復(fù)極完畢，T波的方向與QRS波群主波方向相反。心內(nèi)膜外膜加溫加壓由于心外膜溫度升高于心內(nèi)膜，故交換速度加快，使其復(fù)極先于心內(nèi)膜結(jié)束，致使T波主波方向與QRS主波方向一致。這也是正常心肌形成的除極、復(fù)極狀態(tài)。

由體表所采集到的心臟電位強度與下列因素有關(guān)：①、與心肌細胞數(shù)量（心肌厚度）呈正比關(guān)系；刺激②、與探查電極位置和心肌細胞之間的距離呈反比關(guān)系；

與探查電極的方位和心肌除極的方向所構(gòu)成的角度有關(guān)，夾角愈大，心電位在導(dǎo)聯(lián)上的投影愈小，電位愈弱。左圖為右室心肌的電動力強度右圖為左室心肌的電動力強度心室肌纖維(快反應(yīng)細胞)的AP的離子機制總結(jié)0期Na+內(nèi)流(快Na+通道)1期K+外流(Ito通道)2期Ca2+內(nèi)流(慢Ca2+通道)K+外流(IK,IK1通道)3期K+外流(IK,IK1通道)4期Na+-K+交換(Na+-K+泵)Na-Ca2+交換(Na-Ca2+交換體)

心肌細胞的類型1、根據(jù)組織學(xué)和電生理學(xué)特點：工作細胞自律細胞2、根據(jù)心肌動作電位去極快慢：快反應(yīng)細胞慢反應(yīng)細胞

自律細胞的跨膜電位和形成機制與工作細胞的區(qū)別：4期自動去極化。0期（去極化過程）：Ca2+內(nèi)流（L型鈣通道）慢反應(yīng)動作電位。3期（復(fù)極化過程）：K+外流4期(自動去極化過程）：①K+通道關(guān)閉②Na+內(nèi)流（作用較弱）③Ca2+內(nèi)流（T型鈣通道）可被（NiCl)阻斷

心肌的生理特性（一）興奮性（Excitability）（二）自動節(jié)律性（Autorhythmicity）（三）傳導(dǎo)性（Conductivity）（四）收縮性（Contractibility）興奮性⑴有效不應(yīng)期(ERP)⑵相對不應(yīng)期(RRP)⑶超常期(SNP)有效不應(yīng)期(ERP)

絕對不應(yīng)期：Na+通道完全失活，興奮性為零。

局部反應(yīng)期：Na+通道極少數(shù)復(fù)活，興奮性極低，給予強刺激局部興奮，無Ap。

在ERP內(nèi)任何刺激均不能產(chǎn)生動作電位。

閾上刺激才能引AP，大部分Na+通道已經(jīng)復(fù)活，興奮性已逐漸恢復(fù)，但仍低于正常。相對不應(yīng)期(RRP)

閾下刺激即能引起AP，興奮性超過正常。

Na+通道已復(fù)活；且膜電位到達閾電位的差距較小，所以較易興奮。超常期(SNP)興奮性1、興奮性的周期性變化⑴有效不應(yīng)期(ERP)⑵相對不應(yīng)期(RRP)⑶超常期(SNP)期前收縮：心室在有效不應(yīng)期之后，下一竇房結(jié)興奮到達前，受到人為或病理性刺激，可提前產(chǎn)生一次興奮和收縮代償間歇：在一次期前收縮之后，往往有一段較長的心臟舒張期，稱為代償間歇。生理意義：不會產(chǎn)生強直收縮，有利于心臟的泵血。傳導(dǎo)性1、心臟內(nèi)興奮傳播的途徑和特點①機制：局部電流；閏盤（功能性的合胞體）興奮在心內(nèi)的傳導(dǎo)途徑竇房結(jié)左右心房(優(yōu)勢傳導(dǎo)通路)

房室交界區(qū)房室束末梢浦肯野細胞

心室肌(內(nèi)膜側(cè)

外膜側(cè))。

單向有序傳導(dǎo)

不等速傳導(dǎo)房室延擱：

心室內(nèi)快速傳導(dǎo)左右心同步意義：心房收縮后心室收縮充分充盈①結(jié)構(gòu)因素：影響心肌傳導(dǎo)性的因素心肌細胞的直徑：細胞直徑與細胞內(nèi)電阻呈反比，直徑越大，傳導(dǎo)速度越快；細胞間縫隙連接的數(shù)量和開放狀態(tài)有關(guān)：房室交界區(qū)細胞間縫隙連接的數(shù)量較少，則傳導(dǎo)速度慢。

動作電位0期除極速度和幅度

鄰近部位膜的興奮性

②生理因素：0期除極幅度大(興奮和未興奮部位之間)

電位差大局部電流強，擴布距離大，使下游更遠處興奮興奮傳導(dǎo)快動作電位0期除極速度和幅度0期除極速度快臨近未興奮膜局部電流形成快達到閾電位快興奮傳導(dǎo)快膜電位水平靜息電位與閾電位的差距擴大興奮性降低達閾電位所需時間長傳導(dǎo)速度減慢升支緩慢、幅度小的動作電位興奮不能引起興奮傳導(dǎo)阻滯傳導(dǎo)減慢相對不應(yīng)期有效不應(yīng)期自律性心臟的起搏點心肌各部位自律性的特點部位竇房結(jié)房室結(jié)Purkinje頻率（次/分）1005025起搏點正常起搏點潛在起搏點（pacemaker（latentpacemaker）心律竇性心律異位心律竇房結(jié)對潛在起搏點的控制搶先占領(lǐng)（preoccuppation）超速驅(qū)動壓抑（overdrivesuppression）

原因：“被動”頻率>“自動”頻率超速驅(qū)動壓抑：

特點：頻率差別愈大，壓抑效應(yīng)愈強；驅(qū)動中斷后，停搏時間愈長

機制：生電性鈉泵活動增強，使細胞膜超極化

意義：人工起搏器需暫停時應(yīng)避免發(fā)生心搏暫停。

決定和影響自律性的因素⑴4期自動除極的速度⑵最大舒張電位與閾電之間的差距速度愈快，自律性愈高差距愈小，自律性愈高1、同步收縮2、不發(fā)生強直收縮3、對細胞外Ca2+依賴性收縮性快、慢反應(yīng)細胞動作電位特點比較心肌細胞電生理

動作電位與心電圖的區(qū)別

動作電位心電圖記錄方法細胞內(nèi)電極體表電極生物電變化單個心肌細胞整個心臟

曲線圖形固定隨部位變化心電圖竇房結(jié)興奮按一定途徑使整個心臟興奮心臟各部分電變化方向、次序有一定規(guī)律心臟生物電變化經(jīng)導(dǎo)電組織反映到體表從體表測量電極記錄的心臟電變化曲線反映心臟興奮產(chǎn)生、傳導(dǎo)和恢復(fù)的電變化心電圖的概念（ECG）

用心電記錄儀所描記的人體心肌電活動的曲線圖，稱心電圖(electrocardiogram,ECG)PTP-RQRSSTU

心臟的特殊傳導(dǎo)系統(tǒng)由竇房結(jié)、結(jié)間束（分為前、中、后結(jié)間束）、房間束（起自前結(jié)間束，稱Bachmann束）、房室束、束支（分為左、右束支，左束支又分前分支和后分支）以及普肯耶纖維）構(gòu)成。心臟的傳導(dǎo)系統(tǒng)與每一心動周期順序出現(xiàn)的心電變化密切相關(guān)。

正常心電活動始于竇房結(jié)，興奮心房的同時經(jīng)結(jié)間束傳導(dǎo)至房室結(jié)（順序傳導(dǎo)在此處延遲0.05～0.07S），然后循希氏束→左、右束支→普肯耶纖維順序傳導(dǎo)，最后興奮心室。這種先后有序的電激動的傳播，引起一系列電位改變，形成了心電圖上的相應(yīng)的波段。

心電圖各波段的組成和命名

1、P波：反映心房肌除極過程的電位變化；2、P-R間期：代表激動從竇房結(jié)通過房室交界區(qū)到心室肌開始除極的時限；3、QRS波群：反映心室肌除極過程的電位變化；4、T波：代表心室肌復(fù)極過程所引起的電位變化；5、S-T段：從QRS波群終點到達T波起點間的一段水平線；6、Q-T間期：從QRS波群終點到達T波終點間的時限；7、U波：代表動作電位的后電位。ⅡP波

臨床心電學(xué)對這些波段規(guī)定了統(tǒng)一的名稱：①、最早出現(xiàn)的幅度較小的P波，反映心房的除極過程；ⅡPR間期（P-Q間期）②、P-R間期（實為P-Q間期，傳統(tǒng)稱為P-R間期）反映心房除極過程及房室結(jié)、希氏束、束支的電活動；P波與P-R段合計為P-R間期，反映自心房開始除極至心室開始除極的時間；QRSQRS波群③、幅度最大的QRS波群，反映心室除極的全過程；④、除極完畢后，心室的緩慢和快速復(fù)極過程分別形成了ST段和T波；ST-T⑤、Q-T間期為心室開始除極至心室復(fù)極完畢全過程的時間。QT間期

QRS波群可因檢測電極的位置不同而呈多種形態(tài)，已統(tǒng)一命名如下：首先出現(xiàn)的位于參考水平線以上的正向波稱為R波；R波之前的負向波稱為Q波；S波是R波之后第一個負向波；R′波是繼S波之后的正向波；R′波后再出現(xiàn)負向波稱為S′；如果QRS波只有負向波，則稱為QS波。至于采用Q或q、R或r、S或s表示，應(yīng)根據(jù)其幅度大小而定。

正常心室除極始于室間隔中部，自左向右方向除極；隨后左右心室游離壁從心內(nèi)膜朝心外膜方向除極；左室基底部與右室肺動脈圓錐部是心室最后除極部位。心室肌這種規(guī)律的除極順序，對于理解不同電極部位QRS波形態(tài)的形成頗為重要。心電圖導(dǎo)聯(lián)體系

在人體不同部位放置電極，并通過導(dǎo)聯(lián)線與心電圖機電流計的正負極相連，這種記錄心電圖的電路連接方法稱為心電圖導(dǎo)聯(lián)。電極位置和連接方法不同，可組成不同的導(dǎo)聯(lián)。在長期臨床心電圖實踐中，已形成了一個由Einthoven創(chuàng)設(shè)而目前廣泛采納的國際通用導(dǎo)聯(lián)體系，稱為常規(guī)12導(dǎo)聯(lián)體系。

1、肢體導(dǎo)聯(lián)包括標準導(dǎo)聯(lián)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ及加壓單極肢體導(dǎo)聯(lián)aVR、aVL、aVF。標準導(dǎo)聯(lián)為雙極肢體導(dǎo)聯(lián)，反映其中兩個肢體之間電位差變化。加壓單極肢體導(dǎo)聯(lián)屬單極導(dǎo)聯(lián)，基本上代表檢測部位電位變化。肢體導(dǎo)聯(lián)主要放置于右臂（R）、左臂（L）、左腿（F），連接此三點即成為所謂Einthoven三角。

導(dǎo)聯(lián)的聯(lián)接方式1.標準導(dǎo)聯(lián)(standardleads)：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ2.加壓單極肢體導(dǎo)聯(lián)：aVR、aVL、aVF（一）肢體導(dǎo)聯(lián)(limbleads)（二）胸導(dǎo)聯(lián)(chestleads)

標準導(dǎo)聯(lián)的連接方式IIIⅢ

加壓單極肢體導(dǎo)聯(lián)的連接方式aVRaVLaVF心前區(qū)導(dǎo)聯(lián)的連接方式V1：胸骨右緣第4肋間V2：胸骨左緣第4肋間V3：V2與V4連線的中點V4：左鎖骨中線與第5肋間相交處V5：左腋前線V4水平處V6：左腋中線V4水平處Ⅰ0°+180°Ⅱ+90°ⅢRLF六軸系統(tǒng)構(gòu)成示意圖-30°-150°+90°avRavLavF0-30°avL-150°avRⅠ0°+180°+120°ⅢavF+90°Ⅱ+60°

在每一個標準導(dǎo)聯(lián)正負極間均可畫出一假想的直線，稱為導(dǎo)聯(lián)軸。為便于表明6個導(dǎo)聯(lián)軸之間的方向關(guān)系，將Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ導(dǎo)聯(lián)的導(dǎo)聯(lián)軸平行移動，使之與aVR、aVL、aVF的導(dǎo)聯(lián)軸一并通過坐標圖的軸中心點，便構(gòu)成額面六軸系統(tǒng)。此坐標系統(tǒng)采用±180°的角度標志。以左側(cè)為0°，順鐘向的角度為正，逆鐘向者為負。每個導(dǎo)聯(lián)從中心點被分為正負兩半，每個相鄰導(dǎo)聯(lián)間的夾角為30°。對此測定心臟額面心電軸頗有幫助。+30°+Ⅰ+aVF+Ⅱ+aVR-150°+aVL-30°-60°+90°+60°0°+120°+150°-180°-120°-90°+Ⅲ

2、胸導(dǎo)聯(lián)屬單極導(dǎo)聯(lián)，包括V1～V6導(dǎo)聯(lián)。檢測之正電極應(yīng)安放于胸壁固