1、心电图产生的基本原理,富平县医院 张百胜,概念,心脏机械收缩之前，先产生电激动，心房和心室的电激动可经人体组织传到体表。心电图指的是心脏在每个心动周期中，由起搏点、心房、心室相继兴奋，伴随着心电图生物电的变化，通过心电描记器从体表引出多种形式的电位变化的图形（简称ECG）。心电图是心脏兴奋的发生、传播及恢复过程的客观指标。心电图（ECG）是利用心电图机从体表记录心脏每一心动周期所产生电活动变化的曲线图形。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，细胞膜在静息时称为极化膜。膜内外不产生电位差称极化电位也称静息电位。不产生电位变化。心肌细胞在
2、静息状态下，细胞膜外带正电荷，膜内带同等数量的负电荷，这种电荷稳定的分布状态称为极化状态。通过实验，测得极化状态的单一心肌细胞内电位为-90mV，膜外为零。这种静息状态下细胞内外的电位差称为静息电位这种稳恒状态就称极化状态。,极化状态时静息电位的恒定，有赖于细胞的代谢活动，细胞内外钾离子及钠离子浓度的比值以及细胞膜对钾、钠、钙、蛋白质、氯离子等具有不同的通透性。在静息状态下，细胞内钾离子浓度约为细胞外钾离子浓度的30倍，相反细胞外钠离子浓度约为细胞内钠离子浓度的15倍。至于阴离子，细胞内液以蛋白阴离子的浓度为高，而在细胞外液则以氯离子浓度为高。由于细胞膜对钾离子的通透性远超超过对钠离子和通透性
3、，细胞内钾离子浓度又高于细胞外数十倍，钾离子便会不断地从细胞内向细胞外渗出。当钾离子外渗时，氯离子亦随之外渗，但因细胞膜本身带有负电荷，氯离子渗出受阻，就使较多的钾离子渗出到膜外，而未能渗出的游离型阴离子（主要是蛋白阴离子，其次是氯离子）留在膜内，使膜内电位显著低于膜外。膜内负电位的大小和静息时钾离子外渗的多少有密切关系，钾离子外渗越多，留在膜内的阴离子也越多，因而膜内负电位也越大，同时由于膜内带负电荷的阴离子越来越多，吸引着膜内钾离子（静电力作用），使膜内钾离子逐渐不能再向外转移，因而使膜内电位维持在-90mV的水平上，形成了静息电位。,当细胞一端的细胞膜受到刺激（阈刺激），其通透性发生改变
4、，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，使该处细胞膜外正电荷消失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。电源（正电荷）在前，电穴（负电荷）在后，电流自电深流入电穴，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。 嗣后，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，但复极化的电偶是电穴在前，电源在后，并较缓慢向前推进，直至整个细胞全部复极为止,当心肌细胞受到刺激（或自发地）而兴奋时，细胞膜内外的电位迅速变化。细胞膜内外的电位差在瞬间消失,细
5、胞内的电位由-90mV迅速变为0mV,乃至+20+30mV。也就是说极化状态消失，这过程称为除极过程。以心室肌为例，膜电位从静息时的-80-90mV降至-60-70mV的阈电位水平，即迅速开始除极。随后细胞内又逐渐恢复其负电位，这过程称为复极。由除极至复极，膜内电位由负变正及又回至静息电位的一系列电位变化称为跨膜动作电位。可画成一条曲线,分成为5个时相。,动作电位与心电图.及离子活动的关系图解,心肌细胞除极复极时电位变化与离子活动心电图关系示意图A.心肌细胞除极与复极过程中的电位曲线； a.零电位线 b.静息电位 c.动作电位开始B.相应的心电图 0位相：相当于心电图的R波； 1位相：相当于心
6、电图的J点 2位相：相当于心电图的S T段； 3位相：相当于心电图的T波 4位相：相当于心电图T波后的静息电位C.心肌细胞膜内外在不同位相时的离子变化,心肌细胞除极复极时电位变化与离子活动心电图关系示意图A.心肌细胞除极与复极过程中的电位曲线；a.零电位线b.静息电位c.动作电位开始B.相应的心电图0位相：相当于心电图的R波；1位相：相当于心电图的J点2位相：相当于心电图的S T段；3位相：相当于心电图的T波4位相：相当于心电图T波后的静息电位C.心肌细胞膜内外在不同位相时的离子变化,1、2及 3位相是代谢过程，此阶段膜内电位恢复到-90mV,这一过程称为复极，但此时膜内外离子分布尚未恢复到静
7、息状态水平，最后钠钾泵的转移作用使内外各种离子又恢复到静息状态。在 4倍相非自律性细胞稳定于静息状态水平，其动作电位呈水平线；而具有自律性的心肌细胞Ca2+慢通道开放，Ca2+稳定地内流，使膜电位逐渐移向正电位水平，其动作电位呈向上的斜线，这又称4位相自发性除极,当达到阈电位时,便激发Ca2+慢通道开放，Ca2+迅速内流而致0位相除极。此即心脏自律性的机制,由于窦房结的4位相相除极速度最快，故正常人窦房结发放冲动激动心脏。,穿膜动作电位,复极时，细胞膜对钠离子的通透性迅速降低，对钾离子的通透性重新升高，使细胞内钾离子又开始外渗，因而细胞内正电位迅速降低，接近零电位水平，约占时510ms，此时期
8、称动作电位1位相，相当于心电图的J点。,内向的钠电流与外向的钾电流迅速达到平衡，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（平台区），约占时100150ms,称为动作电位2相。相当于心电图上的S-T段。,2位相末，细胞膜对钾离子的通透性大大增加，故钾离子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，约占时100150ms, 动作电位3位相，相当于单极电图或心电图的T波。,通过细胞膜上钠-钾泵的活动加强，使细胞内电位终于恢复到-90mv并维持在此水平上，即为静息膜电位，这个时期称为动作电位4相。4相相当于临床心电图T波后的等电位线。,从O位相开始到4位相开始的时间称作动
9、作电位时限，相当于Q-T间期。,就单个细胞而言，在除极时，检测电极对向电源（即面对除极方向）产生向上的波形，背向电源（即背离除极方向）产生向下的波形，在细胞中部则记录出双向波形。复极过程与除极过程方向相同，但因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,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，其机制尚不清楚。可能因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。,由体表所采集到
10、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； 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。,这种既其有强度，又具有方向性的电位幅度称为心电“向量” ，通常用箭头表示其方向，而其长度表示其电位强度。心脏的电激动过程中产生许多心电向量。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
11、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。,综合向量与二次投影,心脏是一个立体结构，心肌纤维纵横交错，在除极.复极过程中的某一瞬间有无数对电偶，产出无数方向不同，强弱不等的心电向量。在任一平面上可综合成一个瞬间的向量。 第一次投影：心脏所产生的心电向量，有上下.左右.前后的不同的向量，按除极的程序连接起来就是一个立体构型的空间向量环，直接记录三维空间的向量环在也应用上还有困难，人们用三组上下.左右.前后的电极，从三个不同平面，即额面.水平面（又称横面）.侧面，记录下三个平面向量图，
12、也就是空间向量环在三个不同平面上 的投影称为第一次投影。,第二次投影：心电图上所记录的电位变化是一系列瞬间心电综合向量在不同导联轴上的反映，也就是平面向量环在有关导联轴上的再投影（二次投影）。投影所得电位的大小决定于瞬间心电综合向量本身的大小及其与导联轴的夹角关系。投影的方向和导联轴方向一致时得正电位，相反时为负电位。用一定速度移行的记录纸对这些投影加以连续描记，得到的就是心电图的波形。（体变面，面变线，线为图。）心电图波形在基线（等电位线）上下的升降，同向量环运行的方向有关。和导联轴方向一致时，在心电图上投影得上升支，相反时得下降支。向量环上零点的投影即心电图上的等电位线，该线的延长线将向量
13、环分成两个部分，它们分别投影为正波和负波。因此，心电图与心向量图有非常密切的关系。心电图的长处是可以从不同平面的不同角度，利用比较简单的波形、线段对复杂的立体心电向量环，就其投影加以定量和进行时程上的分析。而心电向量图学理论上的发展又进一步丰富了心电图学的内容并使之更易理解。,心电图记录方法,心电图描记方法在体表任何两处安放电极板，用导线接到心电图机的正负两极，即形成导联，可借以记录人体两处的心电电位差。常规用12个导联。标准导联又称双极导联,由W.爱因托芬于19051906年首创，在三个肢体上安置电极，并假设这三点在同一平面上形成一个等边三角形，而心脏产生的综合电力是一个位于此等边三角形中心
14、的电偶。单极肢导是威尔逊于19301940年代所创，即把三个肢体互相连通构成中心电端，在肢体通向中心电端间加一个5000的电阻，中心电端电位接近于零，因此被看作无干电极，探查电极分别置各肢体形成单极肢导。但由于所描记波幅太小，故戈德伯格又将其改良成加压单极肢体导联,即描记某一肢体的单极导联心电图时，将该肢体与中心电端的连接截断，这样其电压高出50。威尔逊所创单极心前导联是将中心电端与电流计的阴极相连，探查电极置胸前各位置。 电图记录为印有间距1mm的纵横细线的小方格;其横向距离代表时间，一般记录纸速为每秒25mm，故每小格为0.04秒,纵向距离代表电压。常规投照标准电压1mV=10mm(图10
15、)特殊需要时纸速可调至每秒50、100或200mm。电压1mV=20或5mm。 正常心电图由一系列波组成。典型的心电图包括P.QRS.T波。各波需要测量时间、电压以及观察形态和方向及各波之间的相互关系。,普通心电图应用范围,1、对心律失常和传导障碍具有重要的诊断价值。 2、对心肌梗塞的诊断有很高的准确性，它不仅能确定有无心肌梗塞，而且还可确定梗塞的病变期部位范围以及演变过程。 3、对房室肌大、心肌炎、心肌病、冠状动脉供血不足和心包炎的诊断有较大的帮助。 4、能够帮助了解某些药物（如洋地黄、奎尼丁）和电解质紊乱对心肌的作用。 5、心电图作为一种心电信息的时间标志，常为心音图、超声心动图、阻抗血流
16、图等心功能测定以及其他心脏电生理研究同步描纪，以利于确定时间。 6、心电监护已广泛应用于手术、麻醉、用药观察、航天、体育等的心电监测以及危重病人的抢救。,做心电图检查时应注意什么?,心电图是一种迅速、简便、安全、有效的无操作性检查方法，凡病人感到胸闷，心悸、心慌、头昏、眼花、心前区不适或疼痛等症状时都应做心电图检查。目前心电图已普遍地被医生们广泛应用。做心电图时病人应注意哪些问题呢？ 1、不要有恐惧感做心电图时医生要在病人的胸前、脚脖上、手腕上接上花花绿绿的电线，有些人非常害怕，生怕会触电，心电图机还未开，心里就扑通、扑通直跳。实际上这些电线只是把心脏的生物电引出来，不会向人体输入什么东西，正
17、像拍照只是把人体的形象如实地记录下那样，所以不要有恐惧感。 2、检查安静时进行因肌肉活动都会产生生物电，当啼哭、深呼吸、四肢乱动时，均会影响心电图的结果。所以应在小儿安静时进行。必要时可先给病儿吃些镇静药，以防止因其他肌肉活动而引起的干扰。 3、避免药物影响有些药物直接或间接地影响心电图的结果，例如洋地黄、奎尼西等。由于药物影响心肌的代谢，因而影响心电图的图形。所以，家长应向医生讲明病儿最近服过哪些药物，以免误诊。 4、结果仅作参考和其他检查方法一样，心电图也不是万能的，因为它仅是在体表记录心脏的电活动，正如有望远镜跳望远处景色一样，不一定都能看得十分清楚。譬如，左、右心室增大时，由于相反方向
18、的两股电流可以相互抵消，这时记录到的心电图反而可能是正常的。,做心电图诊断需要注意的几点,(1)心电图诊断：很多心电图从其他心电图的角度来看虽属异常，但未必有临床心脏器质性改变，此时可直接写出其心电图诊断，如偶发室性期前收缩、低电压、非特异性S-T、T改变等。以便临床医师结合临床表现判断是否有病理意义。 (2)符合临床诊断：对一些综合性心电图改变能与临床诊断相符合者应加以说明。 (3)综合临床诊断：心电图诊断必须密切结合临床资料，特别是有的心电图本身无特异性者需要结合临床资料。此外，药物与电解质紊乱对心肌的损害也必须结合临床资料加以判断。 (4)追踪观察心电图改变：例如急性心肌梗塞的心电图必须
19、反复进行心电图检查方可确诊，有时参考过去的心电图依据其动态演变观察才较为准确。,心电监护,心电是最基本的监护参数，几乎所有的监护仪都有心电监护。心电监护最基本的项目有心率显示、心率上下限报警、心电波形的实时显示。心电监护仪通常还有以下被选功能：心律不齐检测、S-T段分析、回忆波形显示、趋势图分析、电极脱落报警、电源故障处理、数据储存和传送等。可以有多个通道同时记录多个导联。24小时动态分析的专用监护系统。,心电监护仪的使用程序:1.核对病人，解释目的。2.安置舒适体位。3.链接监护仪电源，打开主机开关。4.无创血压监测：.选择合适的部位，绑血压计袖带;有标志的箭头指向肱动脉处。.按测量键（TI
20、ME INTERVAL）。.设定测量间隔时间（TIME INTERVAL）。5.心电监测：.暴露胸部，正确定位，粘贴电极片；.链接心电导联线;.选择P.QRS.T波较清晰的导联;.调节振幅。,6.监测SpO2：将SpO2传感器安放在病人的合适部位。红点照指甲，与血压计袖带相反。7.其他监测：呼吸.体温等。8.根据病人情况，设定各报警限（ALARM），打开报警系统。9.调至主屏。监测异常心电图记录。10.停止监护：.向病人解释;.关闭监护仪;撤除导联线及电极.血压计袖带等;.清洁皮肤，安置别人。11.终末处理。,正确安放电极位置：（1）三电极（综合导联）负极（红）：右锁骨中点下缘；正极（黄）：左
21、腋前线第四肋间；接地电极（黑）：剑突下偏右。（2）五电极右上（RA）：胸骨右缘锁骨中线第一肋间；左上（LA）：胸骨左缘锁骨中线第一肋间；右下（RL）：右锁骨中线剑突水平处；左下（LL）：左锁骨中线剑突水平处；胸导（C）：胸骨左缘第四肋间。选择P、QRS、T波显示较清晰的导联；,心电监护时的注意事项:1.取出心电导联线，将导联线的插头凸面对准主机前面板上的“心电”插孔的凹槽，插入即可2心电导联线带有5个电极头的另一端与被测人体进行连接，正确连接的步骤有： a将人体的5个具体位置用电极片上的砂片擦试，然后用75%的乙醇进行测量部位表面清洁，目的清除人体皮肤上的角质层和汗渍，防止电极片接触不良。 b将心电导联线的电极头与5个电极片上电极扣扣好。 c乙醇挥发干净后，将5个电极片贴到清洁后的具体位置上使其接触可靠，不致脱落。 d将导联线上的衣襟夹夹在病床固定好。并叮嘱病人和医护人员不要扯拉电极线和导联线。 3、请务必连接好地线，这将对波形的正常显示起到非常重要的作用。,心灵的桃花园,谢谢,
