生物电形成机制与心电图解读

1、 生物电形成机制与心电图解读生物电是有生命生物体内生物化学反响造成的体内带电粒子数量、极性、位置等改变引起其本身电磁场变化的一种物理现象。心肌等可兴奋的细胞兴奋时会引发相邻的可兴奋的细胞兴奋，这种兴奋状态的依次发生叫兴奋传递。心电是心肌兴奋产生的生物电，而心电图是心电等作用于测量回路两个测量点形成的电位差在时间轴上的表达，可以用数学公式描述。心电图存在盲区，消除盲区获得的时域指标有重要的生理含义。游走型心电高频成分是局部心肌代谢障碍严重的表达。自从人类发现自然界电和电磁现象并了解和掌握其根本规律以来，一场以电为主要媒介的各领域革命迅速席卷全球，极大地推动了人类社会的进步与开展，在当今社会中 “

2、电已成为与“空气和“水一样重要的不可或缺的资源。然而，一直以来人们对发生在生命体内的生物电研究与运用却显得严重滞后，这种滞后严重地影响了生理学和临床医学相关领域的开展，例如人们在脑及神经系统、心脏及循环系统的工作机制研究方面，就是因为在生物电形成机制认识上的偏差而难以向前推进。在本文中，笔者试图通过物理学的相关理论来解释生物电的形成机制，以及应用这种机制解读心电图原理及其生理学意义。一、生物电的形成机制探微一、生物电的定义、性质与特点所谓的生物电现象是指：在有生命的生物体中存在的，由生物体自身的器官和或组织发生的生物化学反响以下简称生化反响引起的包括生物体内的体液等物质传输、流动，以及外力造成

3、的体内物质的物理变化等引起的生物体内部的带电粒子数量、极性、位置等的改变，由此造成的生物体本身电磁场变化的物理现象。生物电的本质是：有生命的生物体内部的带电粒子数量、极性、所处位置发生变化引起的电磁场变化。与通常意义上的“电如我们日常使用的直流电、交流电不同的是：1、形成生物电的最根本单元带电粒子是分布在生物体中的不同位置，从而导致生物电有空间概念；2、生物体内的导电特性因随生物体内的生物化学和物理变化而变化，而生物体本身的生物化学和物理变化随时都在发生，从而导致生物体内的导电特性复杂。基于这两点的不同，又由于形成生物电的最根本单元与构成测量回路的导体都处于同一空间，使用通常的测量电的方法测量

4、生物电，就显现出其不同特点，即生物体中任意空间的两点间电位差、电流是不同的，且随生物体内的生物化学和物理变化而变化。而对通常的电路的测量而言，在由同一电源引伸出的两根导线间的电位差是相等的，与导线距电源间的导线长度无关；在同一电流回路中的电流强度是相同的，与这一回路中不同位置所串联的电阻数量及阻值无关。尽管生物电在测量结果上似乎与通常的电有着根本的不同，但是，从电的形本钱质上，二者没有区别。因此，电学的根本原理、定理、法那么规律等，对生物电同样有效。我们可以将生物电看作是一个由众多提供不同电压和频率的电站电源，由众多复杂的用电单元，由复杂的导线网连接所形成的一个异常复杂的电网。在这个电网中，电

5、站的数量是变化的，供电的极性、电压、频率是变化的，用电单元的数量和方式如电阻、电容、电感等是变化的，网络连接方式是变化的。当然，如果真要建立一个这样的电网，那么在这样一个电网中任意选择两个测量点测量其电位差、电流、频率等，即使是在同一时刻，在不同测量点指跨根本回路选择的测量点间测得的值也不可能相同不包括概率极低的巧合。因此，在生物体中任意两点测得的电位差，是这个复杂的电网综合作用所形成的。所以，在生物体中构成的测量回路，是可以用等效电路来表达的。严格意义上讲，在任何有生命的生物体中，只要生物组织实施其自身功能并有新陈代谢发生，就必然存在生物电现象。因为生命的存续要求各组织和器官必须实施其自身功

6、能并进行新陈代谢，而这些过程的最主要形式是围绕着生化反响进行的。所以，生化反响在有生命特征的生物体中随时随地都在发生，而在生化反响的过程中，势必造成反响区域及其周边的带电粒子数量、极性及其所处位置的变化，这种变化势必造成对前一时态下带电粒子所形成的电磁场的改变，从而导致一个变化的电磁场的形成，这就是生物电形成的根本机制。能够完成生化反响的条件比拟苛刻，特别是对温度的要求比拟严格，不同的生化反响都有一个适合温度范围，反响的剧烈程度会随温度偏离这个范围的程度而降低，直至反响停止。所以冷冻状态下的生物或组织是不会表现出生物电现象的。除了温度之外，新陈代谢条件对是否能够促成生化反响发生也是十分重要的，

7、只有当生物体内通往反响区域的代谢途径畅通，反响区域内参与反响的物质浓度到达反响条件，生化反响才有可能进行。生化反响必要代谢物质的有效输送是促成和维系生化反响进行的重要前提。引发代谢物质位移的动力形式多种多样，不同的生物组织因其功能及其发生的生化反响特性而需要不同形式的代谢动力。光照、热振动、化学键力、分子键力、电磁力、生化反响引起生物组织舒缩产生的机械力，以及外界作用于生物组织的机械力等，都可能成为代谢物质位移的动力。生物体内的离子数量、极性和位置的变化，通常是伴随着生化反响过程的进行发生的，而这种变化的结果造成了这一区域电磁场的变化，这种电磁场变化就是生物电现象。因此，生物电是生物体在进行生

8、化反响过程中所派生出来的一种物理现象。生物体内的生化反响多种多样，越高等的物种，其体内的生化反响种类越多，越复杂。一般而言，越复杂的生化反响其反响的条件越苛刻。温度是制约生化反响的重要条件之一，目前食品行业常用的冷藏、冷冻保鲜方法，就是利用降温来停止生化反响，或降低鲜活食品体内的生化反响速度。因此，在没有生化反响的有生命的生物体中，如低温快速冷冻的活鱼，虽然它在适宜的方法解冻后仍然能够成活，但在冷冻状态下，在它的身体上是检测不到生物电的。因此，生物电的存在必须符合两个条件，这就是：这些生物组织必须是有生命的，在这些有生命的组织中必须有生化反响发生。在生化反响过程中还伴随有热能的释放或吸收现象的

9、发生，因此，反响区域还会出现因生化反响造成的温度变化以及光的辐射或吸收等现象。由于人类最早是从人体和哺乳动物身上发现生物电现象的，而且这些生物电都是来自心脏、大脑、神经和骨骼肌等有着快速生化反响能力的组织，且是在发生生化反响过程中引发的，因此，与植物和一些生化反响速度较慢的动物组织相比拟，这种生物电的电位变化幅度较大，频率较高，使用当时的一些通用的电工仪表中很容易被发现，于是就有了心电、脑电、神经电脉冲、肌电等名词和概念。由于对生物电本质的认识上的缺乏，一直以来人们不会认为在有生命的植物体内也会存在生物电现象，而笔者认为，只要符合上述生物电形成条件，任何生物组织都会发生生物电现象，无论它属于动

10、物、植物甚至微生物。由于植物组织在实施其自身功能与维系生命的新陈代谢过程中，其生化反响的速度一般都比拟慢，反响过程中造成的离子变化程度比拟小，因此所发生的生物电的频率较低，电位差较小。如果要检测这样一种生物电，那么需要有低频、高信噪比、高增益的仪器，还要创造一个屏蔽空间电磁场和适合植物组织实施其自身功能与新陈代谢的环境，以便将测量环境的噪声干扰降到低于生物电水平，并使植物组织的生化反响能够顺利进行。二、生物电的传播与兴奋的传递1、生物电的传播及特点前文已经阐释了生物电与通常的电的性质是相同的，生物电的传播同样遵循所有的电学的根本原理、定理、法那么及规律等，其传播速度当然也是30万千米/秒。生物

11、电的特点在前文中也已经阐释，这里需要强调的是，在生物体中形成生物电根本单元和生物体中导电特性，都受制于生物体的结构及其电学特性，受制于生物体实施其自身功能所引发的生化反响，和生物体内新陈代谢过程所产生的理化变化。因此，无论是体内的生物电还是外界的电在生物体内传播，都会发生电阻、电容、电感等现象，这些由生物组织形成的电学元件效应与通常电学元件的功能相同，并可以用等效元件表达。同理，生物体内形成的生物电同样可以用等效电源表达。基于以认识，生物电电流在其体内传播时，会受到变化的生物电阻、电容、电感等的影响，受变化的生物电源的影响。因此，在测量生物体中生物电时，在不同的测量回路中测得的数值是不同的，即

12、使在同一时刻测得的数值也会不同；在同一测量回路中，不同时刻测得的数值也会不同。总之，生物电电源是个变化的，有空间概念的供电系统。生物电是通过生物体本身向外界传播的，而生物体可以看作是一个涵盖复杂的可变的生物电阻、电容、电感等元件组成的电路系统。尽管这种电源电路十分复杂，但是我们仍能用等效电路进行电路分析。2、细胞的兴奋和兴奋传递心肌、神经纤维、骨骼肌、平滑肌等组织，与其它类别的生物组织有所不同，因为它们都存在两种状态，即兴奋状态和静息状态，并交替在这两种状态中转变。所谓的细胞兴奋，是指细胞到达一种剧烈的生化反响条件，并进入到这个剧烈的生化反响过程；所谓的细胞静息，是指细胞完成上述的剧烈的生化反

13、响过程后，进入到一种相对很平缓的生化反响过程。本文所涉及的“细胞的兴奋概念，是专指此类细胞自发或受激由静息状态，转变成兴奋状态的过程。可以兴奋的细胞在兴奋状态和静息状态下形成的生物电有着明显的不同。在兴奋状态下，这些组织处在一种剧烈的生化反响过程中，在这种剧烈的生化反响状态下，离子带电粒子数量、极性和位置的变化剧烈，引发的生物电变化表现为较高频率的波动；在静息状态下，这些组织处在一种相对平缓的生化反响过程中，相应地在这种平缓的生化反响中，离子带电粒子数量、极性和位置的变化很微弱，所引发的生物电变化就表现为相对较低频率的波动。因此，在可以兴奋的细胞中发生的生化反响不是单一的形式。事实上，人们在心

14、肌细胞、神经细胞等可以兴奋的细胞研究方面已经进入到细胞和分子的层面，人们通过实验发现这些细胞即使在兴奋状态下也存在两种生化反响过程，一种是去极化生化反响过程即去极化过程或称除极，一种是复极化生化反响过程即复极化过程或称复极。去极化过程是一种剧烈的生化反响过程，这一过程一般持续时间较短；去极化过程完成之后，细胞就进入复极化状态，这一过程一般持续时间较长，是一种生化反响相对平缓的过程。当细胞完成复极化过程之后，就重新进入到极化状态，细胞的兴奋就此完成，并进入到静息状态。如果这种极化状态的细胞受激或自身到达剧烈生化反响条件时，剧烈的生化反响将随之发生，细胞的兴奋再次开始。细胞的兴奋一旦发生一般无法停

15、下来，即去极化反响完成后，复极化反响随即发生，在二者的衔接上没有停顿，反响条件的变化只能影响到复极反响完成的时间。细胞进入极化状态后，需等待去极化反响条件的来临。在外界环境条件不变的情况下，组织内部的代谢条件和代谢物质的状况，决定去极化反响条件到来的迟早，即决定细胞兴奋到来的迟早。由相邻细胞的兴奋和或外力包括机械力、化学力、电力、磁力等的作用等引发，细胞到达去极化反响条件而引发细胞兴奋，称作受激兴奋；在没有外来刺激和外力的作用下，仅由组织内正常的代谢途径这种方式，导致细胞到达去极化反响条件而引发的细胞兴奋，称作自发兴奋，这种细胞通常称作自律细胞。我们将可以交替进行去极化反响和复极化反响的细胞称

16、作可以兴奋的细胞，这种细胞在复极化反响尚未到达一定的极化状态之前，去极化反响不会发生。我们将从去极化反响开始后的一段不能够发生去极化反响时期，称作该细胞兴奋的不应期。不应期的长短主要由细胞的特性决定，也与生物组织的代谢状况、外界环境条件如温度等有关，因为代谢物质和环境温度等，直接影响去极化反响和复极化反响的速度，进而影响不应期的长度。需要说明的是，到达极化状态并不意味着复极化反响的结束，在各种条件不变的情况下，去极化反响和复极化反响所用的时间总是大于不应期长度。为了表达方便，以下把细胞去极化过程的生化反响简称为除极反响，将复极化过程的生化反响称为复极反响。任何化学反响都有条件，到达反响条件反响

17、才会发生，生化反响也不例外。因此，对于可以兴奋的细胞而言，无论它被人们定义为自律细胞还是非自律细胞，无论是外力作用的，还是自身的代谢途径使细胞到达除极反响条件，除极反响都会发生，细胞都会兴奋。自律细胞和非自律细胞都是可以传递兴奋的。可以传递兴奋的条件是，细胞间不存在阻隔兴奋的不能兴奋的细胞和组织，包括正处在不应期内暂时不能兴奋的可兴奋细胞和组织。细胞兴奋传递的机制是：当某个细胞兴奋时，剧烈的除极反响会引发反响区域及周围的代谢物质迅速位移扩散和或集聚，包括新的物质形成和旧的物质消失，以及此区域环境温度等的改变，从而造成相邻处于极化状态的细胞到达除极反响条件而开始兴奋，依次类推，使这种兴奋状态由近

18、及远地下传给所有处于极化状态的细胞。引发细胞代谢物质迅速位移的能量主要源自除极反响，这能量是各种物理能和化学能的综合。兴奋传递是一种状态的传递，它的传递方式可以用一种多米诺骨牌游戏来形象地表达，整齐竖直排列的多米诺骨牌如同处于极化状态的细胞，当其中一块骨牌倒下并砸到与它相邻的骨牌时，导致其也倒下并推倒与它相邻的骨牌，依次类推导致所有骨牌全部倒下。多米诺骨牌在倒下过程中传递的是一种“使骨牌倒下的过程，而兴奋传递的是一种“除极反响的过程。与多米诺骨牌不同的是，常见的多米诺骨牌游戏都是二维的排列，它传递“倒下的方向是一维的，即只能朝着一个方向倒，而兴奋的传递是三维的，它传递除极反响的方向也是三维的，

19、即朝向空间的各个方向。如果有骨牌倒下没能推倒它的相邻骨牌，那么传递“倒下状态的过程就此中止，因此推倒相邻骨牌的能力，就成了多米诺骨牌能否将“倒下状态下传的必要条件。与多米诺骨牌相类似的是，当兴奋下传到相邻的细胞和或组织时，如果该细胞和或组织不能兴奋，或仍处在不应期内，暂时不能兴奋，兴奋传递只能绕过不能兴奋的组织继续下传，如果兴奋传递遇上完全隔断的不能兴奋的细胞和组织时，这个“兴奋传递过程只能就此中止。3、兴奋的传播与生物电的传播兴奋的传播是通过相邻的可以兴奋的细胞间进行的，也就说细胞的除极反响引发了相邻的细胞的除极反响，使细胞的这种兴奋状态传播开来。而在除极反响过程中，一方面造成周围带电粒子变

20、化，从而派生出生物电，另一方面除极反响产生的吸、放热等现象带来的环境温度等的变化，以及在此期间新物质的生成和旧物质的消失或远离，以及新环境下的各种物质间的各种物理力和化学力的作用，共同促成了相邻细胞到达除极反响条件，而使其受激兴奋。因此，兴奋的传播是通过已兴奋的细胞的除极反响，引发相邻处于极化状态的细胞发生除极反响完成的，即细胞是通过传递的方式，将其兴奋的状态传播给所有到达极化状态而未兴奋的细胞的。所以，兴奋传播的必要条件是：在兴奋传播的区域内，相邻的细胞都是可以兴奋的细胞；所有的相邻细胞在兴奋传递到达时都处于极化状态；兴奋的细胞的除极反响必须能引发相邻细胞发生除极反响。细胞间兴奋传递的性质与

21、导火索中火药的燃烧相同，火药的燃烧是一种化学反响过程，这种化学反响过程伴随着带电粒子的变化和发光放热等过程的发生，而放热过程那么引发相邻尚未发生化学反响的火药到达反响条件开始反响，依次类推由火药引发的化学反响就在导火索中传递完成。生物体是一种导电特性复杂的导体，它的导电特性与生物体本身的结构和体内带电粒子数量、分布状况及其变化相关；生物电是在生物体发生生化反响，引发体内带电粒子数量、位置、极性等改变而派生出来的一种物理现象，它的物理特性与人们普遍应用的电没有区别。因此，生物电在生物体内的传播如同在均匀的金属导体中传播没有本质上的区别，它的传播速度等同于光速，并且仅仅是带电粒子状态的传播，而并不

22、是带电粒子的长程位移。与在金属导体中传播不同的是，无论是生物电还是非生物电在生命体中传播，都同样受到变化的生物电阻、电容、电感等的作用，加之生命体本身结构复杂，和导电特性受控于生物体内部的物理变化和生化反响，这就造成了电流在体内传播的复杂性。这种复杂性表现为体内的电流、电压、电阻、电容、电感等，随测量点位置的变化而变化，随时间的不同而不同。从对以上两种传播方式的原理与特点的单独阐述不难发现，“生物电引发兴奋传导学说存在诸多与实际情况不符的问题，首先是兴奋传递速度远远小于生物电传播速度问题，其次是生物电传播能跨越导电的不能兴奋的生物组织下传。二、心肌细胞引发的生物电特点及心电图的解读人们最早发现

23、生物电现象并从事相关研究最多的生物电，就是可以兴奋的细胞引发的生物电，具体地说，就是由心肌、神经组织等引发的生物电。前文已经阐释了可以兴奋的细胞存在两种不同的生化反响，即除极反响和复极反响，并存在一种极化状态。由于不同的生化反响引发的生物电有所不同，不同的细胞引发的电变化规律有所不同，相同的细胞间的兴奋存在着时差，而人们在生物体上记录的生物电就是这些处于不同位置、不同种类的细胞、不同生化反响时期的所有引发生物电变化的细胞的综合作用，这就构成了这种生物电的复杂性。为了便于理清楚这种生物电的引发与现有的记录手段记录到的生物电波形之间的关系，这里就心肌引发的生物电特点进行解析，并希望以此能给研究其它

24、种类生物电的人员提供一些启示。一、心电与心电图心肌细胞是众多可以兴奋的生物细胞中的一类，在此类细胞中包括心房肌细胞、心室肌细胞、窦房结细胞、房室结细胞、以及各种兴奋传递组织细胞，如浦肯野氏纤维细胞等。由心肌细胞兴奋引发的生物电称为心电。心电是众多生物电中的一种，从特性上讲与其他生物电在本质上没有区别。心脏的解剖学结构、不同心肌及其分布状况及特点，以及心脏本身的代谢状况等，决定心脏的兴奋和兴奋传递的路径、速度及完成时间。心肌有序的兴奋是为了完成心房、心室的有序的主动收缩与主动舒张，进而完成心房、心室的有序充盈和射血，最终完成心脏的泵血功能。不同心肌在整个心脏中具有不同的功能。窦房结：具有引发心房

25、肌按身体所需节律兴奋的功能，窦房结有规律的兴奋是保障心脏有序兴奋并实现心肌有节律舒缩的必要条件。心房肌：具有两项功能，即 使心房肌沿心肌纤维轴向完成主动收缩和主动舒张功能， 传递兴奋的功能。房室结及房室交界区兴奋传递组织：具有两项功能，即 整合由心房传递来的兴奋，并通过希氏束和左、右束支适时地将兴奋传递给心室的功能； 自发兴奋功能。如果窦房结自律性兴奋失常造成兴奋间隔延长、或兴奋在窦房连接组织或心房肌中的传递时间显著延长或无法下传，房室交界区的某些有自律性的细胞就会自发兴奋，并将兴奋上传心房下传心室。房室交界区的自律细胞其自律兴奋周期长于窦房结细胞。心室肌：具有两项功能，即 使心室肌沿心肌纤维

26、轴向完成主动收缩和主动舒张功能， 传递兴奋的功能。分布在心室肌内的浦肯野氏纤维等：具有两项功能，即 迅速将兴奋传递并扩散给不同区域的心室肌； 如果来自房室结的兴奋未能及时传到，或不能下传，浦肯野氏纤维就会自发兴奋，并把兴奋传递给所有心室肌细胞。浦肯野氏纤维传递兴奋的速度快于心室肌细胞。浦肯野氏纤维的自律兴奋周期长于房室交界区的有自律性细胞。不同的心肌组织及其细胞有着不同的结构，它们的代谢途径及能力也因此不同。正是这些不同造成了它们在兴奋及传递兴奋、细胞体形变能力等方面的差异，造成了它们的生化反响各具特点。从事心肌细胞电生理的研究者们，已经将这些细胞的电活动曲线记录了下来。由于生化反响的剧烈程度

27、与其引发生物电变化的梯度呈正相关，因此，从这些心肌细胞的电活动曲线的变化上，就能准确地了解其生化反响的特点。任何心肌组织及其细胞的解剖结构的改变，以及它们的代谢途径及能力的改变，都会造成它们的生化反响特点的变化，进而影响到它们的功能。心肌细胞的生物电活动曲线能准确反映它们的生化反响状况。自从心电图创造以来，人们记录心电图的原理没有本质的变化。即，在体表或体内安放两个或两个以上电极，将这些电极用导线和一个电阻网络分别连接成两个测量端，并规定其正负极性。将两个测量端分别连接到一个测量电路输入端，然后测量出两个测量端的电位差，并以横向X轴为时间轴，以纵向Y轴为电压电位差轴建立坐标系，将测量电路测得的

28、电位差沿时间轴描记到坐标纸上或显示到显示器上，从而获得一条有坐标参照的曲线，这就是心电图。心电图是两个测量端间的电位差在时间轴上的表达。造成两个测量端电位变化的是体内所有生物电变化的结果。由于人们在标准记录心电图时已经比拟充分地考虑了电极的安放位置、人体的姿态等因素所带来的非心电成分的影响，所以在记录到的心电图中非心电成分的影响轻微。但是，对于心电图中某些低频率的波动，是否是非心电成分造成的结果，还需深入探讨和认识，比方U波的形成，笔者就认为可能与大动脉平滑肌主动收缩引发的生物电有关。二、心电图波形变化的影响因素分析影响心电图波形振幅变化的主要因素有两个，一个与心电图测量方法有关，另一个与处于

29、电活动期即，心肌细胞从除极开始到复极结束的总时程心肌细胞的总数量及其电位梯度变化有关，前者是外在因素的影响，是可以通过一定的手段发现其影响，以防止在解读心电图时引起误判断，后者那么是引发心电图波形振幅变化的内在因素，下面分别针对这两种因素进行讨论。1、心电图盲区及其对波形振幅的影响由于在躯体上任意两点安放电极并连接到测量回路中，就可以记录到一条心电图曲线，而任意的电极位置和测量电路获得的心电图图形是不同的，人们无法对其进行参比。为了标准心电图的记录，使其能在不同人、不同时间记录的心电图波形有较好的参比性，强行规定了电极在躯体上安放的位置和测量电路的连接方式，于是便有了导联的概念，即：将强行规定

30、的某一种电极在躯体上安放的个数、位置，及其与心电图测量电路的连接方式称作某导联。应当强调的是，心电图表达的是两个测量点间的电位差变化，而在整个测量回路中，拾取心电电位的电极与引发心电的心肌组织同处在一个机体中，心肌细胞产生的任何一个带电粒子，都会影响所有电极处的电位值，如果拾取心电电位的电极是两个如标准肢体导联，某处心肌产生的带电粒子作用于两个电极上引起电位的改变正好相等，那么这个带电粒子对心电图波形的奉献正好相抵，从而在心电图上无法感知到这个带电粒子对心电图波形的作用。因此，笔者将这种对心电图波形变化不产生影响的区域，称作该心电图导联的“盲区。每个导联都存在自己的盲区，不同的导联其盲区不同，

31、如果躯体及体位发生改变，其盲区也随之发生相应的改变。下面以标准肢体II导联的测量电路为例进行心电图的电路分析：图1 标准肢体II导联测量电路图图中 E，为心电总电动势；VII ，电压计；RRA ，为心电总电动势E到右上肢电极处的等效电阻；RLL ，为心电总电动势E到左下肢电极处的等效电阻；R ，为测量电路规定串联的威尔逊网络电阻。从图1中可得：VII IR+ RLL IR+ RRA IRLL RRA 1根据欧姆定律得：I E RRA + RLL + 2R 2将式2代入式1得：VII ERLL RRA RRA +RLL +2R 3分析式3知： 当RLL RRA 时，VII 0，此时即使心肌有心电

32、产生，也无法通过该导联心电图图形进行表达。因此，在心脏中，通往使两个测量点间的等效电阻值相等的任何区域都是该导联的盲区。 VII 永远小于E，只有当RLL 的电阻值远远大于RRA ，且取消串联在测量电路中的电阻R时，VII 的值才可能接近E 。因此，测量电路的负极越接近于零，该导联的盲区越小。还需说明的是，由于心脏在人体中的位置是随时都在变化的，心脏自身的搏动、呼吸运动、体位的改变、血液及体液的流动等，都会引起心电在体内传播路径及导电特性的变化，从而引起心电图盲区的变化。所以，心电图的盲区因导联变化而变化，因体位和时间等的变化而变化。从以上的分析可知，目前临床上应用的所有心电图导联都不同程度存

33、在着盲区，由两个电极作为测量点的导联其盲区最大，如常规十二导联心电图中的标准肢体导联的盲区最大，单极加压肢体导联的次之，胸导联的盲区最小。盲区存在的弊端有二，一是，直接影响到心电图波形的振幅，盲区的空间越大对心电图波形振幅的衰减程度越大，反之那么越小，因此，盲区较大的导联无法准确判读心电的强弱。二是，无法从单一导联心电图中准确定位兴奋在心脏某一组织中传递的起止时限，因此，由目前临床上通用的单一导联心电图中测得的时域指标并不准确。2、心肌细胞电活动对心电图振幅的影响正常的心脏兴奋及其传递顺序是：由窦房结自发兴奋，并传递给左、右心房肌，兴奋经过在所有心房肌中的传递后到达房室结，兴奋经过房室结传递到

34、希氏束，再由希氏束传递给左、右束支，兴奋通过左、右束支分别传递到左、右心室，再由心室肌及其室内兴奋传递组织，将兴奋传递给所有的心室肌。根据这一传递顺序产生的心电形成的心电图，可以通过图2进行图解，通过图解能较容易理解兴奋的心肌细胞数量及其心肌细胞电位梯度变化，与心电图波形振幅的关系。图2 心电图与兴奋的心肌细胞数量及其动作电位电位梯度曲线间的关系图解注：A、在图2中最先最后兴奋的心房心室肌细胞动作电位曲线中间，本应有与兴奋的细胞等量的动作电位曲线存在，这些曲线本应按其发生的时序排列其间，为了便于读者观察图中没有绘出。B、图2中的心电图图形是按照没有盲区的导联绘制出来的模拟图形，即在这个测量回路

35、中作为负极的测量点电位始终为零。C、因为数量较少且对心电图波形影响很微弱的原因，图2中未将窦房结、房室结及兴奋传递组织的各组曲线列入其中。从图2中可以看出，任一时刻所有处于电活动期的心肌细胞产生的总电动势E等于每个细胞单位时间内产生电位差的代数和。用数学式表达为：E V1 + V2 + +Vn Vn 4式中：E，某时刻单位时间内处于电活动期所有心肌细胞产生的总电动势；Vn，某时刻第n个心肌细胞单位时间产生的电位差，即心电电位梯度；式中n的取值从1开始直到该时刻处于电活动期的所有心肌细胞总的个数。在图2的心电图中可以看到，最早出现的波动是P波，由于该波主要是心房肌除极产生的心电形成的，所以称为心

36、房除极波，或称为心房波；P波后出现的一组剧烈的波动称为QRS综合波，由于该波主要是心室肌除极产生的心电形成的，所以称为心室除极波，或称为心室波；在QRS综合波后形成的一个波动平缓的波是T波，由于该波是心室肌复极产生的心电形成的，所以称为心室复极波。从人们记录到的心肌细胞动作电位曲线的特点可知，细胞的除极只有12毫秒时间，并在这么短的时间里使电位变化到达100多毫伏，而紧接着进入的复极阶段，在经历了数百毫秒后才使电位恢复到除极前的水平。而兴奋在心肌中的传递过程中兴奋的细胞数量又是由少到多再由多到少的变化。因此，在心电图的P波起点12毫秒后，到T波结束这段时间里，都有心肌细胞复极电位变化的作用，这

37、种作用可以形成心电图的低频波动，对于心房肌细胞复极形成低频波动的影响，可涉及到P波、PR段及QRS综合涉及T波的前段，并由P波开始影响由小变大再由大变小；对于心室肌细胞复极形成低频波的影响，可涉及到QRS综合波和T波，并由QRS综合波开始影响由小变大，在T波的波峰处到达最大，再由大变小直至消失在T波的结束处。根据波动叠加原理，我们可以把心电图的波动理解为心房肌、心室肌等除极电位梯度变化剧烈形成的高频波，与由这些心肌复极形成的低频波，及其它兴奋传递组织形成的波动叠加形成的波形。分析图2和式4可以得出以下结论： 不同时刻心肌细胞兴奋产生的电位梯度极性与数值是不同的。不同时刻的心电总电动势E其极性取

38、决于所有心肌细胞电位梯度代数和的正负，其数值等于所有心肌细胞电位梯度代数和的绝对值。 心肌细胞在除极过程中产生的电位梯度最大。因此，心电图中较高频率波动，如P波和QRS综合波，其振幅及振动方向的变化，由当前时刻所有除极的心肌细胞电位梯度代数和的变化决定。一般而言，处于除极状态的心肌细胞数量越多，总电动势E就越大，在不考虑盲区作用的前提下，心电图的振幅就越高，反之那么相反。 造成心电图高频波振动方向骤然转变的原因有二：一是，除极状态的心肌细胞数量的急剧变化；二是，除极结束前后其电位梯度的极性急剧转变引起的总电动势E极性急剧转变。 心肌细胞复极过程产生的电位梯度很小，由此引发的心电图波形的振动只能

39、是低频的，这个低频波的振幅由处于复极状态的心肌细胞数量和其电位梯度及极性决定。 心电图波形主要是由心肌细胞除极产生的电位变化形成的高频波与复极产生的电位变化形成的低频波叠加而成的，因此，高频波的作用集中于P波和QRS综合波两个时段内，而低频波的作用，从第一个细胞除极结束到最后一个细胞复极结束，几乎贯穿心脏电活动期的始终。3、除极锋面与心电图振幅的关系在心脏中，一旦第一个心肌细胞开始兴奋，就会引发相邻的细胞兴奋，处于兴奋状态的细胞就会形成一个三维曲面向着尚未兴奋的细胞推进，笔者将这种处于除极状态的心肌细胞形成的三维曲面称作“除极锋面。由于除极锋面是除极反响引发心电变化最剧烈的区域，因此，除极锋面

40、面积的大小、空间形态及其变化直接影响心电图波形的振动方向和振幅。在测量条件不变的情况下，除极锋面的变化，是由心电引发心电图波形高频振动的根本原因。心脏结构的复杂性、兴奋传递组织在心脏中分布的特殊性、不同心肌在传递兴奋的速度上的差异、以及兴奋在细胞的轴向和径向传递的差异等，构成了除极锋面在推进过程中的多变性。除极锋面面积的突然增减或消失，锋面形态的急剧变化，是心电图波形振幅急剧变化和转折的根本原因之一。除极锋面在推进过程中，遇上心肌中某处不能或暂时不能传递兴奋的组织时，会造成锋面的分裂，导致除极锋面面积和形态发生急剧的变化。造成除极锋面分裂的主要原因有二，一是遇上心肌组织中固有的不能传递兴奋的膜

41、、纤维组织、结缔组织等；二是遇上了因代谢障碍造成的尚未完成复极过程，暂时无法兴奋的心肌组织。较大面积的除极锋面突然消失是造成心电图波形急剧转折的重要原因。造成除极锋面突然消失的主要原因有三，一是，锋面向前推进到与锋面形状相同或相近，且平行或近似平行的兴奋阻隔面；二是，两个或两个以上除极锋面，或同一除极锋面的两局部的相遇；三是，两局部锋面在同一局部心肌中相向推进，最后相遇。后一种情况一般发生在多兴奋点的异常起搏中，这种情况有可能会造成两锋面相遇地方的心肌自我拉伤。4、非心电原因造成的心电图波形改变及解决方法在测量并记录心电图时，必须将身体通过电极和导联线等与心电图记录仪器连接成一个测量回路才能进

42、行。在这个测量回路中，无论在身体上安放多少个电极，在经过规定的电路连接后，都会聚集到规定极性的两个测量点上，并按规定的极性接入到仪器的测量电路中。虽然我们希望通过这样的测量电路获得的波形全部都是心电变化的所为，但是，测量环境和测量回路中影响心电图波形的因素很多，这些影响因素都会以不同的形式改变着波形的形态，而任何非心电原因造成的心电图波形改变都会影响到对心电图的判读。非心电原因改变心电图的情况大致可分为两类，一类是外界因素对心电图测量回路造成的波形改变，另一类是测量回路内部因素造成的波形改变。外界因素的影响主要是以改变测量电路中两个测量点间电位为特征的。此类干扰因素较多，如周围环境电磁场作用于

43、测量电路形成的电噪声干扰，仪器外接交流电时，交流电工频波对仪器形成的干扰，身体与衣物等磨擦形成的静电干扰、电极片与皮肤间因接触不良或产生的极化电压形成的干扰等，都可能成为记录心电图时的干扰源。解决此类干扰的方法主要有三个方面，一是，将整个测量回路的连接点连接可靠；二是，将导联线、仪器及其仪器内的交流电源等进行可靠的屏蔽，并将记录仪器进行可靠的接地；三是，不要让身体及皮肤接触导电物质，以防止外界干扰通过人体传入测量回路。此外，在解决因电极片与皮肤间因接触产生的极化电压干扰问题上，选择极化电压小的电极也是重要的手段，特别对记录信号较低的心电高频成分时尤其重要。交流电的工频干扰可以通过改良电路及电路

44、板的设计实现，亦可用陷波器消除。影响心电图波形的另一类因素来自测量回路本身，如源自体内骨骼肌、平滑肌、神经纤维等的兴奋产生的生物电干扰，测量仪器中滤波器、放大器、波形处理软件等造成的波形形态改变，以及机械式波形记录仪器的机械惯性和阻尼等作用造成的波形变形。体内非心电性生物电因素造成的心电图波形改变，在不损失心电对心电图波形作用的前提下，理论上无法完全消除，但可通过一些其它途径加以解决，例如，让受测者的身体和大脑最大限度地放松，尽可能地防止或减少骨骼肌、神经纤维等的兴奋，从源头上消除或减少这些高频成分的干扰；认识并识别不同组织和器官中平滑肌的兴奋规律及其在心电图中的表现形式，以防止这些平滑肌兴奋

45、形成的低频波影响造成的误判读。测量仪器中滤波器、放大器、波形处理软件等对心电图波形造成的负面影响不容无视，如高频滤波器虽然能滤掉骨骼肌、神经纤维等兴奋产生的高频成分，使心电图的波形光滑清晰，使各波波形易于识别，但是，同时也滤掉了心电的高频成分，而心电的某些高频成分恰恰是反映心脏代谢状况变化的重要信息和佐证。因此，根据需要选择高频滤波器就显得十分重要。对于低频滤波器而言，它虽然能较好地改善心电图波形的基线飘移问题，但是在一定程度上还会造成心电图中某些局部波形的改变，如ST段的改变，而ST段的改变会影响到判别ST段抬升或压低数值，从而容易造成相关的误判读。因此，根据需要选择低频滤波器也很重要。对于

46、测量电路中放大器的选择和放大器使用范围的限制等，也是一个重要的因素，线性不好的放大器或未在线性较好的区域内使用，都会造成测量精度的问题，最终影响到心电图波形的准确性。这是一个仪器设计和制造过程中产生的问题，也是使用者如何正确选择适合自己工作需求的仪器问题。在有些数字化心电图记录仪器中，采用了数字化滤波方式，这种方法能对有规律的波动通过数字处理将其作用消除，使波形变得平滑或拉回到基线附近。但是无论是数字滤波还是电路滤波都不可能做到只滤掉干扰信号而保存心电信号，因此，记录心电图的仪器应当根据使用目的合理选择滤波器。对于早期的模拟信号心电图记录仪器而言，描记笔的机械惯性和阻尼作用，会使描记的波形产生

47、形变，此类形变主要发生在波形急剧变化的区域，且形变程度与急剧变化的程度呈正相关。此类仪器已经逐渐从临床使用中退出，如遇此类仪器记录的心电图图形，需考虑上述因素的影响。图片点击可在新窗口翻开查看 支持(0) 中立(0) 反对(0) 单帖管理举报帖子| 引用 | 回复 回到顶部帅哥哟，离线，有人找我吗？hawkkids小大 3楼 个性首页 | 信息 | 搜索 | 邮箱 | 主页 | UC加好友 发短信等级：技师 帖子：53 积分：296 威望：0 精华：0 注册：2021-4-1 22:00:00 发帖心情 Post By：2021-4-1 22:41:00三、常规心电图的解读心电图仍然是目前临床

48、常规检查和心血管疾病诊断的重要手段之一。一直以来人们都是基于传统的生物电形成机制和心电图原理来解读心电图，因此无法从深层次上理解心电图本身携带的重要的生理信息，解读心电图仅停留在经验积累的层面上。本节试图依据笔者对生物电和心电图的理解，用理论推导的方法解读常规心电图所包含的一些生理学信息。1、克服盲区影响的多导联心电图测量方法利用多导联同步心电图获得不同心肌兴奋和兴奋结束的起止位置的方法是，选择盲区互补的多个心电图导联，并同步描记其波形，在同一心动周期的这些导联中找出最早出现的P 波起点，即为心房肌兴奋的起始点；找出最早出现的QRS综合波起点，即为心室肌兴奋的起始点；找出最迟结束的P波终点，即

49、为兴奋在心房中传递结束点；找出最迟结束的QRS综合波的终点，即为兴奋在心室中传递结束点；找出最迟结束的T波终点，即为所有心室肌细胞的兴奋全部结束即，复极结束点。这种方法可由图3表示。图3 多导同步ECG时域指标测量方法图示图3中的三个导联心电图，是盲区互补的心电图，最早发生P波的起点为A1 和A3，选择该点为P波的起始点AE；最迟结束的P波终点为B2，选择该点为P波的结束点BL；最早发生QRS波起点为Q2，选择该点为QRS综合波的起点QE；最迟结束的QRS综合波终点为S1，选择该点为QRS综合波的终点SL；最迟结束的T波的是T1，选择该点为T波终点TL。以上的心电图测量方法可以消除因心电图盲区

50、导致的判断兴奋及电活动的起止限的误差。由这种方法获得的时域指标，不仅其生理学意义明确，而且通过相应的推演还可得到与心脏功能与状况有关的更深层意义。因此对这些时域指标进行比拟与分析，有助于了解心脏的状况，发现存在的问题。附 图3中新时域指标的生理学含义：Pt：兴奋在心房中传递时间；PR：兴奋在房室间传递时间；QRS：兴奋在心室中传递时间；J-T：最后兴奋的心室肌细胞平均动作电位时间；P-R：心房兴奋与心室兴奋的时间差；Q-T：心室的电活动期；P-T：即P-R+Q-T心脏的电活动期；T- P：即T波结束到下个心动周期的P波开始时段心脏的电静息期。2、P波与P波时间Pt正常的心脏兴奋从窦房结的兴奋开

51、始，并由窦房结传递给心房肌，使兴奋得以在心房肌中传播。由于心房肌细胞的除极过程只有12ms，最先兴奋的心房肌细胞在完成除极后就进入到电位变化较为平缓的复极阶段，且这个阶段可以延伸到心室兴奋之后。所以，形成P波的心电成分主要有：所有窦房结、心房肌的除极成分，局部窦房结和心房肌的复极成分。由于心房肌细胞在除极期间电位梯度远大于其复极电位梯度，因此，P波波形是所有处于除极状态的心房肌细胞除极电位梯度叠加所致，而心房肌细胞复极成分形成的低频波成分，会使P波抬高或压低，这种抬高压低作用是随着进入复极状态的心房肌细胞数量增多才逐渐明显的。不过，在常规心电图机上记录的心电图波形，因其精度所限，很难明显地观察

52、到这种由细胞复极产生的心电造成的波形抬高或压低。正常情况下兴奋从窦房结先传递进入右心房后进入左心房，两个心房几乎同时兴奋，由两个心房内的除极锋面产生的心电叠加在一起形成P波波形的根本轮廓，一般在多数导联中都表现为单峰波形，不过当兴奋传递发生异常，特别是当两个心房内的兴奋传递不同步，即除极锋面在两个心房内推进的路径、速度、形态发生改变时，那么会造成P波形态的复杂化。起源于房室交界区的逆传P波有可能会叠加到心室波内，使心室波形态复杂化。逆传P波成分的波形形态，因其传递路径、方向与正常传递路径、方向及导联的不同而不同。逆传P波可位于QRS 波之前、之中或之后，当逆传P波位于QRS波之中时，会因二者振

53、幅的悬殊差异而难以观察到P波造成对QRS综合波的影响。心脏正常的兴奋从窦房结开始，窦房结细胞兴奋产生的动作电位曲线，与其它心肌细胞有较大的不同，特别是除极过程经历的时间较长，其电位梯度变化远不如其它心肌细胞那么剧烈，且窦房结细胞的数量相对较少。因此，在以拾取体表心电信号的心电图中，一般是无法显示出窦房结产生的心电变化。所以，只要有正常的P波，一般都认为是窦房结起搏的窦性心律。Pt的时程起于兴奋在心房内传递开始点，止于兴奋在心房内传递结束点。是兴奋在心房内的传递时间。兴奋在心房内传递异常时，Pt长度会相应发生改变。3、QRS综合波与QRS时间形成QRS综合波的心电成分有：全部心室肌细胞的除极成分

54、和局部心室肌细胞的复极成分、局部心房肌的复极成分、局部房室结的复极成分、全部房室束的除极成分和局部房室束复极成分。由于心室肌细胞在除极过程中产生的电位梯度很大，除极过程持续时间很短，只有12ms，而进入复极阶段后电位梯度迅速变得很小，且持续时间相对非常的长，其时程远远超过兴奋在心室中的传递时间，又由于心室肌细胞的数量远远多于其它心肌细胞，且心室肌的空间分布远比心房复杂得多，加之在心室中存在一个密布于整个心室肌中的兴奋传递网络，兴奋传递到心室后会通过这个网络迅速传给所有的心室肌细胞，从而引起处于除极状态的心室肌细胞数量发生迅速的变化，所以在心电图中就形成了振幅最大，频率最高的一个波群。所以，QR

55、S综合波的高振幅局部是由心室肌细胞的除极锋面处产生的心电形成的。由于心肌细胞除极结束后紧接着就进入电位梯度很小的复极过程，而在QRS时间内的所有处于复极过程心肌细胞产生的心电，那么因其电位梯度很小而只能形成振幅很低的低频波。QRS综合波就是由所有处于除极过程的心室肌细胞形成的频率较高的高振幅波，与所有处于复极过程的各种心肌细胞形成的低频低振幅波叠加而成的。以不考虑导联盲区影响为前提，心电图高频波振动梯度的大小是兴奋的心肌细胞数量变化程度的表达。心肌复极形成的低频波在QRS综合波中仅表现为波形的轻微向上或下位移，及轻微的扭曲。QRS 波群各波的形成与除极锋面的变化直接相关，造成除极锋面变化的原因

56、在二二3、章节中已有详细的论述，在此不再复述。4、QRS时程对心室主动舒缩能力影响的解析兴奋在心室内传递顺序决定心室主动舒缩的顺应性；兴奋在心室肌中传递速度的快慢，决定心室肌主动舒缩能力的大小和心室肌细胞做功产生内耗的多少。心脏在发育过程中逐渐形成的兴奋传递路径，是心室主动舒缩顺应性最正确路径，主动舒缩的顺应性的好坏直接影响心室的主动舒缩能力，直接影响心肌主动舒缩产生的能量能否最大限度地用于改变心室腔的容积上。比拟同一人不同时期相同导联QRS综合波形态及时程，能够明确发现心室主动舒缩顺应性的变化。不同人的同一导联QRS综合波的比拟也有一定的价值。图片点击可在新窗口翻开查看支持(0) 中立(0)

57、 反对(0) 单帖管理举报帖子| 引用 | 回复 回到顶部帅哥哟，离线，有人找我吗？hawkkids小大 4楼 个性首页 | 信息 | 搜索 | 邮箱 | 主页 | UC加好友 发短信等级：技师 帖子：53 积分：296 威望：0 精华：0 注册：2021-4-1 22:00:00 发帖心情 Post By：2021-4-1 22:43:00图3 多导同步ECG时域指标测量方法图示图片点击可在新窗口翻开查看 兴奋在心室肌中传递速度的快慢，与心室腔主动舒缩能力，与改变心室腔容积的能力，与心肌做功产生的内耗等的关系，可以通过图4进行相应的解析。图4 兴奋传递时间对心室肌舒缩能力及腔容积的影响图解图片点击可在新窗口翻开查看注：图4中，在最先兴奋和最后兴奋的收缩曲线和动作电位曲线之间，还应有与心肌细胞相同数量的相应曲线，按其发生和结束的顺序排列其间，改用收缩、舒张细胞数量曲线图取而代之，以便使图解方式更容易看懂。在图4中，点A为最先兴奋收缩的细胞开始兴奋收缩的起始点；点B为最后兴奋收缩的细胞开始兴奋收缩的起始点；点 C为最先兴奋收缩的