《臨床心電圖診斷與應(yīng)用》：
　　第一篇 臨床心電學(xué)基礎(chǔ)知識
　　第一章 心電學(xué)基礎(chǔ)知識
　　第一節(jié) 心電的產(chǎn)生原理
　　心臟在機械收縮之前，首先產(chǎn)生電激動，其所產(chǎn)生的微小電流在體表的不同部位產(chǎn)生不同的電位，將體表兩點間的電位差記錄下來就形成了心電圖（electrocardiogram，ECG），其實質(zhì)是心房肌細胞和心室肌細胞在除極和復(fù)極過程中形成的動作電位在體表的一種反映，因此體表心電圖與心肌細胞的動作電位密切相關(guān)。
　　一、心肌細胞的靜息電位與極化狀態(tài)
　　心肌細胞在靜息狀態(tài)下，細胞膜外排列陽離子帶有正電荷，細胞膜內(nèi)排列同等比例陰離子帶負電荷，這種分布狀態(tài)稱為極化狀態(tài)。此時存在于細胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電位差即是靜息電位，若以細胞外側(cè)電位為 0，則細胞內(nèi)電位約為?90mV，其機制是由于細胞膜內(nèi)外的離子分布不均及細胞膜對不同離子的通透性各異所致（表 1-1）。在靜息狀態(tài)下細胞外鈉離子的濃度雖然遠高于細胞內(nèi)鈉離子濃度，但細胞膜對鈉離子的通透性很低，極少滲入膜內(nèi)；而細胞內(nèi)鉀離子的濃度遠高于細胞外鉀離子的濃度約35倍之多，且細胞膜對鉀離子的通透性很高。因此鉀離子便順其濃度梯度持續(xù)向細胞外滲透，當鉀離子外滲時，膜內(nèi)的負離子亦尾隨其后，但由于細胞膜對負離子的通透性很差，結(jié)果使膜外形成一層正離子，膜內(nèi)形成一層同等數(shù)量的負離子，形成極化狀態(tài)；隨著鉀離子外滲越多，則留在膜內(nèi)的負離子也越多，因而膜內(nèi)負電位也越大，即形成電梯度。由于膜內(nèi)負離子越來越多，便吸引帶正電荷的鉀離子，使鉀離子逐漸不能外滲，當此電位差的作用力與鉀離子濃度差的作用力均衡時，鉀離子便不再向膜外擴散，膜內(nèi)負電位便維持在恒定的?90mV左右的水平上，這樣就形成了靜息電位。
　　表1-1 心肌細胞內(nèi)外幾種主要離子濃度及平衡電位
　　離子 細胞內(nèi)液（mmol/L） 細胞外液（mmol/L） 膜內(nèi)/膜外 平衡電位（mV）
　　Na+ 30 140 1∶4.6 +41
　　K+ 140 4 35∶1 ?94
　　Ca2+ 10?4 2 1∶20000 +132
　　Cl? 30
　　104 1∶3.5 ?33
　　二、心肌細胞的動作電位
　　在靜息電位的基礎(chǔ)上，心肌細胞受到一個適當?shù)耐鈦泶碳せ騼?nèi)在變化而興奮，其膜電位可發(fā)生迅速且可擴布性的極性倒轉(zhuǎn)和復(fù)原，膜電位的這種波動稱為動作電位，主要由除極過程和復(fù)極過程來完成。
　�。ㄒ唬� 除極與復(fù)極
　　以心室肌細胞為例，其動作電位可分為5個時相：0位相為除極，1、2、3位相為復(fù)極，4位相為靜息期（圖 1-1）。
　　圖1-1 心室肌細胞除極和復(fù)極的動作電位與電離子活動示意圖
　　A. 動作電位曲線；B. 單個細胞電記錄圖曲線（復(fù)極為倒置虛線）或左心室電記錄圖曲線（正常心電圖曲線為直立實線）
　　1. 除極 細胞外鈉離子的濃度比細胞內(nèi)高得多，它有從細胞外向細胞內(nèi)擴散的趨勢，但鈉離子能否進入細胞是由細胞膜上鈉通道的狀態(tài)來決定的。當心肌細胞受到一定強度的刺激時，原來的極化狀態(tài)被破壞，少量興奮性較高的鈉通道開放，鈉離子順濃度差進入細胞，膜內(nèi)電位輕度升高，致使膜兩側(cè)的電位差減小，產(chǎn)生一定程度的去極化。當膜電位升高到鈉通道閾電位（約?70mV）水平時，就會引起細胞膜上大量的鈉通道同時開放，此時鈉離子在濃度梯度和電位梯度（內(nèi)負外正）的雙重作用下，大量地內(nèi)流，導(dǎo)致細胞內(nèi)正電荷迅速增加，電位急劇上升，由靜息狀態(tài)的?90mV升高至+30mV左右（極化狀態(tài)逆轉(zhuǎn)），形成動作電位的0位相，此時細胞膜內(nèi)為正電位，膜外為負電位，這種極化狀態(tài)的消除過程，稱為除極。
　　2. 復(fù)極 當膜內(nèi)的正電位增大到足以阻止鈉離子的進一步內(nèi)流時，也就是鈉離子的平衡電位時，鈉離子停止內(nèi)流，并且鈉通道因失活而關(guān)閉。此時鉀通道被激活而開放，鉀離子順著濃度梯度從細胞內(nèi)流向細胞外，大量的陽離子外流導(dǎo)致細胞膜內(nèi)電位迅速下降，恢復(fù)至極化狀態(tài)，形成了動作電位的下降支，這一過程則稱為復(fù)極。但復(fù)極化的過程較緩慢，包括動作電位的1位相、2位相和3位相。1位相主要是鉀離子外流；2位相為平臺期，是鉀離子外流和鈣離子內(nèi)流處于相對平衡的結(jié)果；隨著鈣通道的失活和鉀通道的進一步開放進入3位相，復(fù)極化過程加快，最終使膜電位恢復(fù)至原來的水平而進入4位相，此時細胞膜電位雖然基本恢復(fù)到靜息電位的水平，但是由去極化流入的鈉離子和復(fù)極化流出鉀離子并未各自復(fù)位，因此通過鈉鉀泵的耗能運載將流入的鈉離子泵出并將流出的鉀離子泵入，恢復(fù)動作電位之前細胞膜兩側(cè)這兩種離子的不均衡分布，為下一次興奮做好準備。
　　（二） 心室肌細胞的動作電位與心電波形的關(guān)系
　　以心室肌細胞為例（圖1-2），其與心電波形的對應(yīng)關(guān)系是：0位相相當于QRS波群的前半部分（約從QRS波群的起點到R波峰），1位相相當于QRS波群的后半部分（約從R波峰到J點），0位相與1位相相當于QRS波群，2位相相當于ST段，3位相相當于T波，4位相相當于等電位線，0位相起點至4位相起點相當于Q-T間期。
　　圖1-2 心室肌細胞的動作電位曲線（A）及其與心電圖（B）的關(guān)系
　　（三） 除極、復(fù)極過程中細胞膜外的電偶形成及電位變化
　　動作電位記錄的是單個心肌細胞在除極與復(fù)極過程中細胞膜內(nèi)的電位變化，但與此同時，膜外電位也發(fā)生很大變化。臨床心電學(xué)通常用電偶來說明，凡是電量相等且距離相近的一對正負電荷均稱為電偶，正電荷稱為電源，負電荷稱為電穴。由于正電荷流動的方向就是電流方向，因此，電流自電源（正電荷、正極）流向電穴（負電荷、負極）。如果把一對電偶連線，則連線的中點稱為電偶中點，其電位為零。
　　當心肌細胞處于靜息狀態(tài)（極化狀態(tài)）時，細胞膜內(nèi)外存在一定的電位差，但在膜表面任意兩點電位相等者，沒有電位差，也不存在電偶，無電流產(chǎn)生。
　　當心肌細胞的一側(cè)受刺激開始除極時，已除極的部分呈“內(nèi)正外負”的除極化狀態(tài)，而鄰近未除極的部分仍處于“內(nèi)負外正”的極化狀態(tài)，兩者之間在膜內(nèi)或膜外均產(chǎn)生電位差和電流。此時無論在膜內(nèi)或膜外，電流均由高電位流向低電位，結(jié)果使鄰近尚未除極細胞膜的膜內(nèi)外電位差降低，膜內(nèi)電位升高。當該膜內(nèi)電位升高達到閾電位時，即可引起該部位產(chǎn)生動作電位而除極，相對于它前方尚未除極的鄰近部分又形成新的電偶，即在膜外又形成新的電位差。如此，除極不斷向前擴展，電偶不斷向前移動，直到整個細胞完全除極為止，此時，整個細胞呈極化逆轉(zhuǎn)狀態(tài)，即“內(nèi)正外負”狀態(tài)，膜外任何兩點之間無電位差，不形成電偶，無電流產(chǎn)生。
　　復(fù)極開始時，先除極一側(cè)先復(fù)極，該部分首先呈“內(nèi)負外正”的極化狀態(tài)，與尚未復(fù)極的鄰近部分又形成電偶，隨著復(fù)極的不斷擴展，電偶不斷向前緩慢推進，直到整個細胞完全復(fù)極為止。此時，膜外任何兩點之間無電位差，不形成電偶，無電流產(chǎn)生（圖1-3）。
　　圖1-3 單個心肌細胞的除極和復(fù)極過程以及所產(chǎn)生的電偶變化
　　心肌纖維是由一系列的心肌細胞組成的，當單個心肌細胞發(fā)生除極（或復(fù)極）時，勢必影響與它相鄰的細胞。以同樣的方式，通過心肌表面電偶的移動，完成全部心肌細胞的除極（或復(fù)極）過程（圖1-4）。在除極過程中，沿著除極的方向看，電源在前（＋），電穴在后（?）；在復(fù)極過程中，沿著復(fù)極方向看，電穴在前（?），電源在后（＋）。
　　圖1-4 一系列心肌細胞除極和復(fù)極過程以及所產(chǎn)生的電偶移動
　　三、單個心肌細胞除極波與復(fù)極波的形成
　　（一） 電位計檢測原理
　　電位計檢測原理 電偶形成后，即可在其周圍形成電場，如果將電位計（電流計）的負極（無關(guān)電極）與電偶中心（0電位點）相接，把電位計的正極（探查電極）放在電場中任何一點，即可測得電場中任何一點的電位。此法可測得電偶正極的電位最高，為正電位，記錄到正向波；電偶負極的電位最低，為負電位，記錄到負向波；電偶中心是零電位，記錄到等電位線。
　　一般來說，電偶的電動勢越大，則電場中某點電位的絕對值越高；該點與電偶中心的距離越遠，則其電位的絕對值越低；該點越靠近電偶軸，則其電位的絕對值越高；該點越靠近零電位面，則其電位的絕對值越低。
　　（二） 單個心肌細胞除極波與復(fù)極波的形成
　　將電位計的負極接“0”電位，正極作為探查電極置于心肌細胞的某個部位，在心肌細胞經(jīng)歷一次完整的除極與復(fù)極過程時，電位計可先后記錄到該部位相應(yīng)的除極波和復(fù)極波。但由于探查電極位置的不同，可形成不同的波形。
　　1. 電極置于心肌細胞的兩端時，形成單向波（圖 1-5） 當心肌細胞處于靜息狀態(tài)時（極化狀態(tài)），膜表面不形成電偶，任何兩點之間不存在電位差，此時電位計記錄下來的是一條直線，為等電位線。
　　當除極開始時，出現(xiàn)電位差，在細胞膜外形成了許多電偶，此時位于電源一側(cè)的電極，描記出正向波，并隨著電偶逐漸靠近電極，形成逐漸升高的正向波上升支。當除極結(jié)束時，電偶消失，即刻形成正向波的下降支，并迅速回至基線；而位于電穴側(cè)的電極，除極的最初時刻由于電極距離電穴最近，便迅速描記出最深的負向波，隨著電穴逐漸遠離探查電極，形成負向波的上升支并逐漸變小，在除極結(jié)束時，回至基線。在整個心肌細胞除極完畢時，細胞膜表面全都處于除極化狀態(tài)，膜表面各處電位相等，電偶消失，電位計記錄到等電位線。
　　當復(fù)極開始時，波形的形成原理同上，但由于復(fù)極時間較除極時間長，故描記到的復(fù)極波相對低小；同時復(fù)極時形成的電偶方向與除極時相反，故復(fù)極波方向也與除極波方向相反。當復(fù)極結(jié)束時，膜外電位差及電偶消失，電位計記錄到等電位線。
　　圖1-5 單個心肌細胞除極和復(fù)極過程中膜外電偶移動與單向波形成關(guān)系示意圖
　　2. 電極置于心肌細胞的中段某個位置時，形成雙向波 心肌細胞除極或復(fù)極過程中，當探查電極置于電偶的電源側(cè)時，描記出正向波上升支，并且隨著電源的逐漸靠近，上升支也逐漸增大（圖 1-6 A）；當電偶移動至探查電極所在部位，電源剛好通過探查電極時，電極受正向電位的影響最大，描記出最高的正向波（圖 1-6 B）；緊接著，當電穴到達并通過探查電極時，電極受負向電位的影響最大，電位由最高點迅速降至最低點，同時描記出正向波的下降支并延續(xù)出負向波的最深下降支（圖 1-6 C）；隨后，電偶繼續(xù)向前移動，此時由于探查電極位于電偶的電穴側(cè)，且電穴逐漸遠離，故形成逐漸變淺的負向波上升支，最后回至基線（圖 1-6 D）。因此，電偶朝某一方向移動時，如果電源首先面對電極，之后電穴面對電極，則形成先正后負雙向波；反之，則形成先負后正雙向波。
　　當心電圖形出現(xiàn)由最高點降至最低點的曲折時稱為本位曲折，其本質(zhì)反映了電偶到達并完全經(jīng)過探查電極時的瞬間。因此從正向波起始至本位曲折出現(xiàn)，可反映心肌細胞除極時形成的電偶到達探查電極的時間。臨床采用的胸壁電極與心臟有一段距離，故其發(fā)生的曲折稱為類本位曲折（intrinsicoid deflection，ID）。如果將心臟的除極過程視為一對電偶的移動過程，那么，自QRS波群起始至ID，反映激動自心室內(nèi)膜傳至心室外膜所用的時間，稱為室壁激動時間（ventricular activation time，VAT）（圖 1-7）。
　　圖1-6 單個心肌細胞除極過程中膜外電偶移動
　　與雙向波形成關(guān)系示意圖 圖1-7 類本位曲折和室壁激動時間
　　ID：類本位曲折；VAT：室壁激動時間
　　四、體表心電圖的形成
　　心肌細胞在除極和復(fù)極過程中，細胞膜內(nèi)外均可發(fā)生明顯的電位變化。單個心肌細胞的膜內(nèi)電位變化可用動作電位表示（圖 1-8 A）；單個心肌細胞的膜外電位變化可用除極波和復(fù)極波表示（圖 1-8 B）；全部心肌細胞（整個心臟）除極和復(fù)極時在體表（相當于膜外）的綜合電位變化可用體表心電圖表示（圖 1-8 C）。
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