生理学教学课件：第九章 心肌的生物电活动

1、第九章 心肌的生物电活动Chapter 9. Electrophysiology of myocardium 血液循环的功能1. 物质运输2. 维持内环境稳态3. 调节体温 4. 内分泌功能心脏的构成心肌工作心肌（无自律性）特殊兴奋传导组织（有自律性）供血和支持细胞冠脉成纤维细胞和纤维支配心脏的神经传出神经交感神经副交感神经（在心脏是迷走神经传出纤维）传入神经：心脏感觉神经心包脏层，壁层图9-2. 心脏特殊传导组织、各部位心肌细胞动作电位图形特点及其与心电图波形的关系图中数字表示窦房结的兴奋冲动传至心脏不同部位时所需要的时间（秒）第一节 心肌细胞的分类及各类心肌细胞的电活动特点一、心肌细胞分类

2、 快反应非自律细胞 （fast response non-autorhythmic cell） 工作心肌细胞（心房肌、心室肌细胞） 快反应自律细胞（fast response autorhythmic cell） 浦肯野细胞 慢反应自律细胞（slow response autorhythmic cell） 窦房结起搏细胞（P 细胞） 房室结区自律细胞房室结区的慢反应细胞具有自律性以前的研究显示，房室结标本不表现自律性。但经过深入研究发现，游离的单个房室结慢反应细胞具有和窦房结细胞相似的自律性。在整体和组织水平上房室结不表现自律性的原因，一是房室结区细胞和房结区细胞与普通心房肌细胞之间的电耦联程

3、度高，一是心房肌细胞的静息电位（8090 mV）远负于房室交界区的最大舒张电位（6070 mV），因而前者对后者的电紧张影响阻碍了后者的舒张期去极化，致使在体及组织水平的房室结细胞不表现自律性，而仅发挥从心房到心室的的传导作用。正确的概念应该是：房室结区的慢反应细胞具有自律性，但在整体和组织水平，这种自律性不表现出来。二、工作心肌细胞的电活动特点（一）内向整流钾通道（IK1）与静息电位 (inward rectifier K+ channel, Kir channel, IK1 channel) 静息电位产生的两个关键条件： 1. 细胞膜内外具有明显K+浓度差； 2. 静息时膜对K+有通透性。

4、表9-1 心肌细胞内、外几种主要离子的浓度及其平衡电位- 浓度（mmol/L） 离子 - 平衡电位（mV） 细胞内液 细胞外液- Na+ 10 145 +67 K+ 150 4 94 Ca2+ 10-4 1.8 +130 Cl 20 120 47-注：表中Ca2+浓度指胞浆内游离Ca2+浓度。图9-3. 豚鼠心室肌细胞内向整流钾电流IK1上：不同超极化和去极化脉冲引起的IK1离子流（基线以下为内向电流，以上为外向电流）。下： IK1的电流-电压曲线。Em：膜电位。Eth：阈电位（注意去极化时曲线的内向移位）“整流”的概念 “整流”（rectification）一词来源于电子学，如人们熟知的二极

5、管的整流作用，可将交流电变为直流电。欧姆定律：I = V/R。当电阻不变时，电流与电压呈正比（直线关系）。如果这种关系不成直线而呈曲线，即为整流。内向整流（inward rectification）：随着电压的增大而电流的增加量比按直线关系的预期值减少（电流-电压关系曲线向下弯曲。外向整流（outward rectification）：随着电压的增大而电流的增加量比预期增大（电流-电压关系曲线向上弯曲。欧姆定律：I=V/R， I随V按比例增大(线性)。若V，I不是按比例(线性)增大，即为整流。若V，I增大幅度(较线性)减小，I-V曲线向下弯曲，则为内向整流，如IK1若V，I增大幅度(较线性)增

6、加，I-V曲线向上弯曲，则为外向整流。内向整流与外向整流0以上为外向电流反转电位0以下为内向电流0外向整流和内向整流电流-电压（I-V）曲线在电压箝实验时，以纵坐标为通道电流值（从下至上为内流（负值）到外流（正值），以横坐标为膜电位（从左到右为逐渐由负变正），以一系列膜电位值所对应的电流值作图，所得的I-V曲线图。I (nA)IK1的原始I-V图IK1统计的I-V曲线反转电位在一定的生理范围内，或在电压箝条件下，某一种离子流并不总是单向的，而可以是双向的；离子流的方向取决于浓度势能和电位势能的代数和。反转电位是离子通道的离子流方向发生反转（由内向转为外向，或由外向转为内向）时的膜电位值。下图所

7、示，IK1通道的反转电位约为90 mV。不同的离子电流有不同的反转电位。Ik1维持心肌细胞静息电位的原理当膜电位小于反转电位（比静息电位略正）（去极化）时，K+外流，促使膜电位复极化至静息电位；2. 当膜电位大于反转电位（比静息电位略负）时，K+内流，促使膜电位向静息电位方向变化。Ik1内向整流特性的产生机制不是由门控活动引起；2. 是由去极化时细胞内的镁离子或多胺移向IK1通道口，导致通道堵塞 所致。如设法去除细胞内的镁离子或多胺，则内流整流特性几乎消 失，电压电流曲线趋近直线。静息期细胞膜的电活动 钠背景电流（Na+ background current）：部分抵消了细胞内的负电荷，可能是

8、静息电位实测值低于理论值的重要原因之一。 钠-钾泵（sodium-potassium pump）活动：钠-钾泵活动时，通过耗能将细胞内多余的Na+驱出细胞，将部分动作电位期间流到细胞外的K+泵入细胞内。钠-钾泵活动时泵出的Na+数多于泵入的K+数，于是形成一个外向电流，称为泵电流（pump current, Ipump），这种泵电流使膜电位发生一定程度的超极化，但一般不超过10 mV。钠-钙交换：由钠-钙交换体（Na+-Ca2+ exchanger）介导，是3个Na+和1个Ca2+的跨膜交换，因而也是一种电荷不对称性交换，具有生电性。 （二）工作心肌细胞的动作电位 分0、1、2、3、4期 去极

9、相（0期） 复极相（1、2、3、4期） 具有较长的平台期和有效不应期，因此心肌不会发生强直 收缩，动作电位时程（action potential duration, APD） 可达200 ms以上。 动作电位振幅（action potential amplitude，APA） （可达120 mV），超射（overshoot）约30 mV.图9-4. 心肌细胞动作电位模式图A：窦房结；B ：心房肌；C ：心室肌。横轴：B的扫描速度为A、C的一半。（引自Hoffman BF, Cranefield PF, Electrophysiology of the heart, 1960)不同心肌细胞动作电

10、位形态的差异图9-5. 人右心室心外膜下（A）、中层（B）和心内膜下（C）心肌细胞动作电位可见各层心肌的动作电位形态有差异，且动作电位时程随刺激频率（Hz）的加快而缩短。（引自Li GR et al：Am J Physiol Heart Circ Physiol 1998; 44:H369-H377) 注：1. APD与心率有关，心率越慢，APD越长；反之，心率越快，APD越短。 2. 中层心肌细胞称为“M cell”，APD最长，在心律失常发生中起重要作用。 3. 不应期离散：APD决定ERP，不同部位ERP的差异称为不应期离散。图9-2. 心脏特殊传导组织、各部位心肌细胞动作电位图形特点及

11、其与心电图波形的关系图中数字表示窦房结的兴奋冲动传至心脏不同部位时所需要的时间（秒）（3）去极化和快钠离子流： 电压门控钠通道（voltage-gated Na+ channel，INa通道）开 放，Na+快速流入细胞 阈电位（threshold potential）约为70 mV 钠通道的三种功能状态：备用（静息）：通道关闭，但受到刺激可以开放。包括复 活（reactivation）状态。激活：开放状态失活：通道处于不仅关闭、而且受到刺激也不能开放。 失活的快钠通道的再度开启，去极化达40 mV时失活 钠通道阻滞剂：河豚毒（TTX）（剧烈），I类抗心律失常药 （温和，代表药物：利多卡因）图9

12、-6. 小鼠心室肌细胞快钠电流图示不同的去极化箝制电压引起不同大小的快钠内流（引自Hakim P, et al. Prog Biophys Mol Biol 2008; 98: 251266) 钠电流的鉴别（膜片钳实验）1. 钠电流为内向电流，对TTX敏感（1M TTX即可完全阻断钠电流），如果TTX可阻断该电流，可反证所记录的电流为钠电流。2. 将膜电位箝制在40 mV及以下（例如30mV）时，钠通道即完全失活，钠电流消失。3. 钠电流的激活、失活速度极快，约在5ms左右即可完成。4. 电压依赖性Ca2+电流由于电流幅度通常较小并且与Na+电流在激活时程上有一定差异因而其影响基本可以忽略。晚

13、钠电流 (Late sodium current）在生理情况下，少数的钠通道激活后不完全失活，引起钠通道关闭不全而出现持续的那内流，这种峰钠电流后的持续性内向钠流称为晚钠电流。其特点是电流很小（仅为峰钠电流的0.1%）但持续时间很长（10-100ms），对动作电位的影响不大。在病理情况下，晚钠电流可增大及时间延长，是心肌细胞后去极化、触发活动乃至心动过速/室颤/猝死的重要机制之一。 Sodium Channel Types: Voltage-gated Non-voltage-gated Voltage-gated Na+ channels Structure: Often a b1b2 he

14、terotrimer a subunitsSCN1A (a1; I) : Nav1.1 SCN2A1 (a2; II) : Nav1.2 SCN2A2 SCN3A (a3; III) : Nav1.3 SCN4A (m1) : Nav1.4SCN5A : Nav1.5 Long QT syndrome 3 Progressive cardiac conduction defect (PCCD2) Congenital non-progressive heart blockSCN7A : Nax Disease: med mouse SCN9A (PN1) : Nav1.7 SCN10A (PN

15、3; SNS) : Nav1.8 SCN11A (NaN) : Nav1.9 Non-voltage-gated Na+ channels Functions Control Na+ resorption Role in taste perception Heterotrimer: abg or dbg Structure: 2 transmembrane domains Blockade: Amiloride Subunits SCNN1A (a) : Pseudohypoaldosteronism I SCNN1B (b) : Pseudohypoaldosteronism (Liddle

16、 syndrome) SCNN1D (d) SCN1G (g) : Pseudohypoaldosteronism (Liddle syndrome)作用于快钠通道的毒素及其作用机理和效应（海葵毒素）作用于快钠通道的抗心律失常药物药物名称作用机理药理作用备注利多卡因lidocaine抑制钠内流抑制自律性、兴奋性和传导性，主要用于频繁室性早搏和室性心动过速临床常用药普鲁卡因酰胺procainamide同上与上类似临床常用药奎尼丁quinidine同上与上类似毒性大，临床已停用启示：钠通道阻滞剂-膜稳定剂-可治疗膜不稳定性疾病（如癫痫、心律失常、哮喘等）举例：苯妥英钠，可治疗癫痫、心律失常、哮喘（

17、肺宝三效片，主要成分是苯妥英钠）现有的抗心律失常药物分类第类：膜稳定剂（抑制钠内流）Ia类：延长动作电位（APD）时间：如奎尼丁、普鲁卡因酰胺Ib类：缩短APD时间：如利多卡因、苯妥因钠Ic类：不改变APD时间：如氟卞胺、普罗帕酮第类：受体阻滞剂，如阿替洛尔、倍他乐克、心得安第类：钾通道阻滞剂，延长APD和ERP，如胺碘酮、溴卞胺第类：钙通道阻滞剂，如维拉帕米、地尔硫卓、异搏定、络活喜（4）复极化及其离子流机制：1）1期（phase 1）复极化： 主要由一过性外向离子流（transient outward current，Ito）， Ito的载荷离子主要是K+。 INa通道的失活和Ito通道的

18、激活共同形成了1期。 Ito通道也具有激活门和失活门，通道在激活后很快就失活关 闭，故名“瞬时性”通道。 图9-7. 大鼠心室肌细胞的Ito电流图示不同的去极化箝制电压引起不同水平的Ito电流，其中Ito2成分已被消除（引自He J. et al. Am J Physiol Heart Circ Physiol 2003; 285: H661-H668) Ito通道亚型：Ito1（Ito-f）：是上述Ito的快成分和主要成分，其选择性阻断剂是4-氨基吡啶（4-aminopyridine，4-AP）。Ito1通道由Kv4.2或/和Kv4.3蛋白构成通道孔洞（亚单位）。Kv：Voltage-gat

19、ed K+ channelIto2（Ito-s）：是Ito的慢成分，Ito2通道是一种钙激活氯通道，即由细胞内Ca2+浓度增加而激活的Cl流（ICl-Ca），可被氯通道阻断剂阻断。Ito2的电流微弱且短暂，可能和1期与2期的切迹形成有关。但在细胞内钙超载时，Ito2幅值增大，使动作电位时程缩短，从而减少L-型钙离子流内流的时间，从而减少Ca2+内流量。这可能是缓冲胞内钙超载的一种负反馈机制。 Ito电流的动力学特点：（1）快速激活和失活（2）有明显的时间依赖性衰减（rundown）现象（3）Ito在去极化条件下激活，其激活电位约在60mV左右 （4）Ito对4-AP敏感，而IK对4-AP不敏感

20、2）2期复极化：很缓慢，形成平台（plateau），也称为平台期（plateau phase）。 主要离子流： L型钙电流（long-lasting Ca2+ current，L-type Ca2+ current，ICaL）：Ca2+内流 IK1：由于IK1通道的内向整流特性，阻止了K+的进一步外流，从而使动作电位2期内少量的Ca2+内流就使膜电位保持在去极化状态的平台，甚或向上隆起形成圆顶。随着动作电位复极化到接近静息电位时，内向整流现象解除，K+又可经IK1通道外流而加速最后的复极化过程。 延迟整流钾电流（delayed rectifier K+ current, IK） 图9-9. 心

21、室肌细胞动作电位时程中ICa-L幅值的变化（引自Linz KW, Meyer R: Pflugers Archiv 2000） 图9-8. 心室肌细胞动作电位时程中IK1幅值的变化注：由于内向整流特性，从动作电位去极化到平台期， IK1幅值锐减；在3期后期，内向整流现象消除，而驱使IK1外流的动力大于静息状态，所以IK1幅值暂时超过正常。（引自Zaza A, Rosen MR: An Introduction to Cardiac Cellular Electrophysiology, 2000) 3）3期复极化： 约需100150 ms 3期复极化主要是由于Ca2+内流逐渐停止和K+外流逐渐

22、增加所致。 延迟整流钾通道（delayed rectifier K+ channel，IK通道）是3期K+外流的主要通道。 图. 延迟整流K+电流（IK)。逐级去极化脉冲从-70mV到+60mV，产生一系列外向K+电流。IK通道亚型： 快速延迟整流钾通道（rapidly delayed rectifier K+ channel，IKr通道）：IKr通道蛋白中组成通道孔洞的亚基（亚基）由HERG基因编码，HERG基因突变可导致型长QT综合症。 IKr的选择性阻断剂是E-4031。2. 缓慢延迟整流钾通道（slow delayed rectifier K+ channel，IKs通道）：人类IKs

23、通道的亚基由KvLQT1基因编码，而辅助亚基由Mink基因编码；KvLQT1基因的某种突变会导致I型长QT综合症；Mink基因突变可导致V型长QT综合症。 IKr通道和IKs通道是完全不同的两种通道，因二者在启闭动力学上有某种重叠，因而如果不用选择性阻断剂加以区分，可记录到一个IKr和IKs的混合电流。IKr的电流幅值远大于IKs，且二者的激活速率快慢有差别。图9-10. 狗心室肌细胞动作电位复极化过程中延迟整流钾电流IKr和IKs幅值的变化（引自Varro A, et al: J Physiol 2000; 523 Pt I:67-81） 为何称为“延迟整流”？IK通道的动力学特点是其激活门

24、开启（激活）和关闭（去激活）都很慢，它们的时间常数都长达数百毫秒，在快反应细胞AP的2期后半期才充分激活，故称“延迟”；2. 在不同的膜电位水平，发现IK通道的电压-电流关系并非直线，而是和IK1通道的电压-电流曲线相似，呈现一定程度的内向整流现象，故称“整流”；3. 鉴于上述两个特点，将IK通道命名为延迟整流钾通道。4）4期（静息期）此时膜电位复极化至静息电位并稳定在此电位水平。 离子泵（特别是钠-钾泵和钙泵）： 离子交换体（如钠-钾交换体，钠-钙交换体等）：将Na+移出，并将流至膜外的K+移入，将胞质内升高的Ca2+移出细胞或/和移入肌质网的钙池，使胞质内的离子水平恢复到高钾、低钠和低钙的

25、静息正常水平。图9-11 心室肌细胞跨膜电位形成的离子流基础示意图注：在基线以下的离子流为内向电流，在在基线以上的离子流为外向电流；INa/Ca基本上是内向电流，只有在动作电位去极化时反转，成为一过性外向电流。（引自Carmediet E, Vereecke J: Cardiac Cellular Electropgysiology, 2002） 三、自律心肌细胞的电活动（一）自律心肌细胞的舒张期自动去极化活动 If通道与快反应自律细胞的舒张期自动去极化最大舒张电位（maximal diastolic potential）普肯野细胞的舒张期自动去极化机制：现在认为是If（内向电流）和IK（外向

26、电流）共同作用的结果，但以If为主。If通道：在超极化时激活，是一种超极化激活的阳离子通道(hyperpolarization-activated cation channel, Ih channel),允许Na+和K+通过，因此If电流是一种内向Na+流和外向K+流的混合离子流，但以Na+内流为主。 图9-12 普肯野细胞起搏原理示意图 上：普肯野细胞跨膜电位 下：A代表If的离子电导；B代表IK的钾电导图9-13 人窦房结起搏细胞的If离子流A：上为阶梯式箝制电压，下为记录到的If电流。B：If的电流-电压曲线，Istep为阶梯式电压刺激引起的If电流，Itail为尾流。（引自Verker

27、k AO, et al. Eur Heart J 2007; 28:2472-2478）2. 慢反应自律细胞的舒张期自动去极化机制 至少与IK、If和ICa-L三种离子流有关： （1）IK电流的去激活衰减：外向电流 （2）If离子流的激活： Na+内流为主，K+外流为辅。 P细胞的If电流幅值远小于普肯野细胞 （3）ICa-T离子流（transient Ca2+ current，T-type Ca2+ current，ICa-T） ：ICa-T通道的激活电 位约为50 mV，ICa-T通道开放后形成一个短 暂、微弱的内向Ca2+电流，可能参与P细胞的 起搏活动。 阻断剂： Ni2+和miber

28、fradil （4）窦房结起搏的时空原理：未阐明。 图9-14 窦房结P细胞舒张期去极化和动作电位发生原理示意图（引自姚泰：生理学第一版，北京，人民卫生出版社，2005） 第二节 心肌的电生理学特性兴奋性 (excitability) 传导性 (conductivity) 自律性 (autorhythmicity) 机械特性：收缩性 (contractility)电生理学特性 一、心肌的兴奋性（一）心肌的兴奋性取决于: 1. 离子通道的性状 2. 静息电位（或最大舒张电位）和阈电位之间的差值 （二）心肌的兴奋性在整个动作电位过程中呈现规律性的变化绝对不应期（absolute refractor

29、y period, ARP）有效不应期（effective refractory period, ERP） 相对不应期（relative refractory period, RRP） 超常期（supernormal period, SNP） 图9-15 心室肌细胞动作电位过程中兴奋性的变化及其与机械收缩的关系A：动作电位；B：机械收缩；ARP：绝对不应期；ERP：有效不应期；LRP：局部反应期；RRP：相对不应期；SNP：超长期（三）心肌有效不应期长的生理学意义 1. 心肌不发生强直收缩 2. 期前收缩和代偿间歇 期前收缩（premature systole），简称早搏。室性早搏（prema

30、ture ventricular contraction, PVC）房性早搏（premature atrial contraction, PAC）交界性早搏（junctional extrasystole） 代偿性间歇（compensatory pause）室性早搏图9-16 期前收缩和代偿间歇额外刺激a、b、c落在有效不应期内，不引起反应；额外刺激d落在相对不应期内，引起期前收缩和代偿间歇（四）心肌的兴奋性的影响因素 1. 细胞外液电解质浓度（1）钾离子：细胞外高钾：轻度高钾：兴奋性增高（轻度去极化） 重度高钾：兴奋性降低甚至丧失（重度 去极化，钠通道失活） 细胞外低钾：IK1通道对K+的通

31、透性降低，K+循IK1通道外流减少，膜电位去极化，兴奋性升高。APD延长，Q-T间期延长，T波低平。（2）钙离子：细胞外高钙：Ca2+对快钠通道的屏障作用加强，使阈电位水平上移，静息电位与阈电位之间的距离增大，故心肌的兴奋性降低。 细胞外低钙：轻、中度低钙：阈电位水平下移，静息电位与阈电位之间的距离减小，故心肌的兴奋性增高。重度低钙：在静息膜电位水平快钠通道已有部分失活，因而心肌的兴奋性反而降低。 2. pH值改变对心肌兴奋性的影响 细胞外液pH值降低：可抑制快钠通道，使阈电位水平上移，细胞的兴奋性降低。细胞内液pH值降低：可抑制IK1通道，使膜电位去极化，从而使快钠通道发生一定程度的失活；另

32、一方面又可降低快钠通道的开放概率，故快反应细胞的兴奋性降低。 3. 复极后不应性 是一种异常心脏电生理现象。正常时心肌细胞的有效不应期（ERP）在动作电位III期中后期结束。异常情况下（如心肌缺血），即使动作电位完全复极化至静息电位水平，ERP仍没有结束，因而对刺激无响应（不能发生动作电位），称为复极后不应性，是形成功能性传导阻滞的主要原因之一。二、心肌的传导性（conductivity）（一）心肌是功能合胞体（functional syncytium） ，动作 电位可通过闰盘（缝隙连接）在细胞之间进行传递。房室交界区（atrioventricular junction）是心房肌和心室肌之间唯

33、一的兴奋传导通道。如出现房室交界区的完全性传导阻滞（complete AV block)，则会导致房室分离（atrio-ventricular dissociation）. 犬正常心肌connexin43免疫组化染色显示润盘犬陈旧性心肌梗死灶边缘带润盘的“遗迹”（nest）（箭头所示）（二）心脏的特殊兴奋传导组织是特化了的心肌，传导性增强，收缩性丧失。有以下结构： 窦房结：主导起搏点（dominant pacemaker） 房室交界：包括房结区、结区、结希区、希氏束 房间束（巴氏束，优势传导通路） 结间束：前结间束：分出巴氏束（Bachmann bundle） 中结间束 后结间束 房室束（希氏

34、束，His bundle） 左、右束支 普肯野氏纤维：与普通心肌细胞形成缝隙连接 图9-2. 心脏特殊传导组织、各部位心肌细胞动作电位图形特点及其与心电图波形的关系图中数字表示窦房结的兴奋冲动传至心脏不同部位时所需要的时间（秒） （三）房室交界区1. 房室交界区的结构特点房室交界区包括四个区域： 房-结区（atrio-nodal zone, AN区） 房室结区（即固有房室结，结区，nodal zone, N区） 结-希区 (nodal-His zone, NH区) 希氏束（His bundle）图9-17 房室交界区结构示意图atrial-nodal zonenodal zonenodal-H

35、is zoneHis bundleinternodal pathwaysAV junctionThe structure of AV junction2. 房室交界区的兴奋传导特点 心脏不同部位兴奋的传导速率（conduction velocity，CV）大致为：窦房结： 0.05 m/s心房肌：0.4 m/s心房内优势传导通路：1.01.2 m/s房室交界区：0.02 m/s 兴奋通过房室交界区耗时约0.1 s，这意味着心房和心室的兴奋存 在0.1 s的时间差，即房室延搁（atrioventricular delay），它保 证了心室的收缩发生在心房收缩完毕之后，故有利于心室的充盈和 射血。

36、房室传导阻滞（atrio-ventricular conduction block, A-V block） 房室束、束支和普肯野氏纤维： 24 m/s心室肌： 0.40.5 m/s预激综合症（pre-excitation syndrome，Wolf-Parkinson-White syndrome, WPW syndrome）的形态学基础：少数人的附加传导束：Kent束（肯氏束）：是在纤维环浅面出现的连接心房肌和心室肌的肌束，一般为一条，有时为两条或多条。James旁路束（杰氏束）：后结间束的大部分纤维和前、中结间束的小部分纤维，可绕过房室结的中上部，直接进入房室结下部或房室束的近侧部。 Ma

37、haim纤维（马氏束）：由房室结、房室束或束支主干发出的纤维直接至室间隔心肌。 预激是一种房室传导的异常现象，冲动经附加通道下传，提早兴奋心室的一部分或全部，引起部分心室肌提前激动。有预激现象者称为预激综合征，常合并室上性阵发性心动过速发作。现已公认，预激的病因是正常房室传导系统以外的先天性房室附加通道（简称旁路）存在。患者大多无器质性心脏病。也见于某些先天性心脏病和后天性心脏病，如三尖瓣下移、梗阻型心肌病等。 由于旁路的传导速度快，心房冲动部分经旁路快速下传，提前到达旁路的心室端，激动邻近心肌，从而造成心室提前激动和改变心室肌正常兴奋顺序，其结果是心电图上QRS波群畸形，起始部分有预激波（波

38、）。心房冲动的其余部分可沿正常途径下传，与旁路引起的心室激动合并形成心室融合波。心室融合波的形态由正常与旁路的不应期长短决定。正常通路不应期长，或冲动大部沿旁路传导，则QRS畸形明显；旁路不应期长，则心室融合波接近正常。1 2 3 4 5 6 7 8 间歇性预激综合征心电图第1、3、5、7 QRS波群为预激，第2、4、6、8 QRS波群为窦性 心肌兴奋的传导的测定及心肌兴奋传导的特点 标测技术（mapping) 心肌兴奋传导的特点 兴奋波阵面（波前，wavefront） 功能性传导阻滞（functional conduction block) 折返（reentry） 兴奋波分裂（wavebre

39、ak） 室颤（ventricular fibrillation, VF）1. Electrical mapping (点阵电极标测技术） Multi-electrode array2. Optical mapping Voltage-sensitive fluorescence dye di-2-ANEPEQdi-4-ANEPPSdi-3-ANEPPDHQdi-4-AN(F)EPPTEAdi-2-AN(F)EPPTEAdi-2-ANEPPTEA（Cardiovasc Res (2013) 99 (3): 576-585）ApexRVLVLADSock Electrode Array (125

40、bipolar electrodes)2D3DRVLVApexEarly site Isochronal map (Global Epicardium)ApexRVLVLADSock electrode arrayGlobal epicardial mapping of VT3.2 cm3.8 cmPlague Electrode Array (480 bipolar electrodes)Dog heartComputerized Electrical Mapping showing the propagation of cardiac activationB (3882)C (3902)E

41、 (3942)A (3867)D (3917)F(fiber orientation)SeptumRVRVLVG (1342)A (1252)H (1432)B (1272)D (1297)E (1307)C (1292)I(fiber orientation)SeptumRVLVF (1322)Conduction block, wavebreak, and the initiation of VF during rapid pacing图9-19 心室快速起搏引起的大鼠室颤心外膜电图记录，利用快速起搏模拟室性心动过速（VT），起搏刺激间隔为100ms（引自 Ren C, et al. Au

42、ton Neurosci Basic Clin 2008；144：2229)窦性心律快速起搏室颤（VF）1 secCardiac Wedge Preparation Mapping areaEpiEarly site Optical Map (Transmural Section) EndoOptical mapping of the origin of ventricular automaticity a. 0 msb. 3 msc. 8 msd. 11 msPMendo1 cmepie. 21 msf. 51 msg. 71 msh. 91 msxy300 msxy标测技术在实验研究和临床

43、方面的应用 实验研究：损伤性可以较大 可暴露心脏，甚至心脏离体，心肌组织，心肌细胞 临床应用：多用于寻找心律失常的起源（source） 1. 开胸手术时，用点阵电极寻找心律失常起源 2. 射频消融（radiofrequency ablation）：以射频（即高频电磁波）为治疗源，运用电磁波的热效应，通过病灶中的分子、离子高速运动，产生生物高热效应，使病灶细胞脱水凝固，达到消除病灶的目的。 3. 心导管，心内膜mapping 4. 三维心脏电解剖标测系统（Carto） Cartographer 用Carto标测房颤使用CARTO对心房进行三维电解剖标测 （四）心肌传导性的影响因素 结构因素（1）

44、心肌细胞的细胞内电阻：取决于细胞直径（2）闰盘的密度 2. 生理因素 （1）心肌细胞的电生理学特性对心肌传导性的影响：1）心肌动作电位0期最大去极化速度和幅度 膜反应曲线（membrane responsiveness curve）2）邻近未兴奋部位心肌的兴奋性 3）静息期的长短 心肌电周期（cardiac electric cycle） 动作电位时程和心肌激动传导速率的回馈特性（restitution property) 图9-18 膜反应曲线（2）电解质浓度及自主神经对心肌传导性的影响和调节1）电解质浓度对心肌传导性的影响：细胞外高钾：可使静息电位向去极化方向变动，可使快钠通道部分或全部失

45、活，导致传导速度减慢或传导阻滞。细胞外低钾：由于静息时膜对K+的通透性降低，K+外流减少，也使静息电位向去极化方向变动，因此也使传导性降低。2）自主神经对心肌传导性的调节：交感神经：其递质NE具有加快房室交界区传导的作用，称为正性变传导作用（positive dromotropic action）。NE激动受体，使ICa-L通道开放，Ca2+内流增加，故房室交界区的慢反应细胞动作电位0期去极化速度和幅度增加，因而传导加快。迷走神经：其递质乙酰胆碱具有减慢房室交界区传导的作用，称为负性变传导作用（negative dromotropic action）。迷走神经递质乙酰胆碱可使ICa-L通道开放

46、概率降低，ICa-L幅值减小，故房室交界区的慢反应细胞动作电位0期去极化速度和幅度降低，因而传导减慢。迷走神经强烈兴奋时，可出现房室传导阻滞。 三、心肌细胞的自律性高低决定心率的快慢定义：在生理情况下，心脏特殊传导系统的心肌细胞在没有外来刺激的条件下能自动发生节律性兴奋，这种特性或能力称为自动节律性（autorhythmicity），简称自律性。一些概念：心律（heart rhythm）和心率（heart rate, HR）主导起搏点（dominant pacemaker）潜在起搏点（latent pacemaker）被动性异位心律，也称逸搏节律（escape rhythm）异位起搏点（ect

47、opic pacemaker）（一）正常情况下窦房结是心脏的主导起搏点不同部位自律组织的发放频率：窦房结P细胞的自然发放频率最高可达100次/min，因而成为了心脏的主导起搏点。其余自律细胞的发放频率（次/min）为：房室交界区50，房室束40，末梢普肯野细胞25。 窦房结成为心脏主导起搏点的原理： （1）抢先占领（capture）：指窦房结P细胞的自律性高于其它各潜在起搏点的自律性，当潜在起搏点的4期自动去极化尚未达到其本身的阈电位时，已经被窦房结传来的窦性节律性冲动所激动而产生动作电位，因此其本身的自律性不能表现出来。（2）超速驱动压抑（overdrive suppression） ：自律

48、细胞在受到高于其自身固有频率的节律性刺激时发生的节律性兴奋，称为超速驱动。超速驱动停止时，该自律细胞自身固有的自律活动不能立即恢复，需要经过一段时间后才能表现出来。这种在超速驱动后自身固有的自律活动暂时受到压抑的现象，称为超速驱动压抑。（二）自律性的高低取决于： 1. 舒张期自动去极化的速率以及最大 2. 舒张电位和阈电位之间的距离（三）心肌细胞的自律性的调节因素 1. K+浓度对心肌自律性的影响 细胞外K+离子浓度变化对窦房结P细胞的自律性没有明显影响，但对普肯野细胞的自律性有明显影响。细胞外高钾：可使普肯野细胞的最大舒张电位的负值减小（即向去极化方向变化），从而使If的激活程度降低，同时使

49、IK1通道对K+离子的通透性增高，K+离子外流增加，这部分电流可部分地抵消If的内向电流，使浦肯野细胞的自律性降低。细胞外低钾：可使普肯野细胞的自律性增高。 2. 自主神经递质对心肌自律性的影响 自主神经通过释放其递质可改变心肌细胞的自律性从而调节心率，称为变时作用（chronotropic action）。交感神经递质NE作用于心肌细胞膜上的受体，可增高心肌细胞的自律性，使心率加快，称为正性变时作用（positive chronotropic action）。副交感神经递质乙酰胆碱可通过激动窦房结P细胞的M2受体，使IK-Ach通道开放，K+外流增加，引起超极化，从而降低P细胞的自律性，使心

50、率减慢，称为负性变时作用（negative chronotropic action）。后去极化和触发活动 后去极化（after-depolarization），是指膜电位在动作电位0期去极化之后的异常去极化震荡现象，可分为两类：早期后去极化（early after-depolarization, EAD），指在动作电位复极化阶段（特别是在2期或/和3期）发生的再次去极化的现象。延迟后去极化（delayed after-depolarization, DAD），指在动作电位4期发生的自发异常去极化现象，多由细胞内钙超载引起。触发活动（triggered activity）：延迟后去极化如果达到阈

51、电位水平，可提早引发一个或数个动作电位，称为触发活动，可表现为早搏或心动过速，称为触发性心律失常（triggered arrhythmia）。图9-20 早期后去极（平台震荡）示意图图9-21 延迟后去极化和触发活动A：延迟后去极，无出发活动；B：由延迟后去极引起的三个触发活动（早搏）心脏起搏 在某些病理情况下，窦房结本身的发放冲动功能异常，或由于传导阻滞致使窦房结的兴奋冲动不能很好到达心室，导致心室率很慢，影响心功能，需要进行心脏起搏。心脏起搏器（cardiac pacemaker）植入式心脏复律除颤器（implantable cardioverter defibrillator, ICD)

52、第三节 体表心电图把两个记录电极分别放在体表的一定部位，在心电图仪可记录到心肌电周期中的电场变化在体表所引起的电位变化。用这样的方法记录到的图形，称为体表心电图（surface electrocardiogram，surface ECG），简称心电图（electrocardiogram, ECG）。 图9-22 正常人体表心电图的模式图ECG各波所反映的意义： P wave: Atrial (left and right) activation Amplitude: 0.25 mV; Duration: 0.08-0.11 sec P-R interval: Atrial activation

53、 time + A-V conduction time Duration: 0.12-0.20 sec QRS complex: ventricular depolarization S-T segment: all the ventricular cells are activated. T wave: ventricular repolarization Ta wave (atrial T wave): atrial repolarization merged in QRS Q-T interval: ventricular activation time (depol + repol)

54、U wave: mechanism and significance unknown二、心电图导联 两种基本连接方法：单级，双极（一）标准导联（双极肢体导联，bipolar limb leads） ：反映心电活动在两个肢体之间呈现出的电位差。导联：左上肢接心电图机的正极，右上肢接心电图机的负极。导联：左下肢接心电图机的正极，右上肢接心电图机的负极。导联：左下肢接心电图机的正极，左上肢接心电图机的负极。 图9-23 标准导联示意图中心电端（central reference point）：将两上肢及左下肢各通过一个5000电阻连接到一点，这一点的实际电位为零。中心电端与心电图机的负极相连。正极连

55、接到相应肢体上。(二) 单极肢体导联（Unipolar limb leads）（现已不用） measure the true potential of a point on the body surface (the potential difference between the measured point and the central reference point), include: VRVLVF去掉电阻（二）加压单极肢体导联（augmented unipolar limb leads）反映心电活动在某一个肢体呈现的电位变化加压单极肢体导联：在描记某一肢体导联的心电图时，将该肢体与

56、中心电端的联线断开。 右上肢、左上肢及左下肢分别连接心电图机的正极。这样就分别构成了：加压单极右上肢导联（aVR）加压单极左上肢导联（aVL）加压单极左下肢导联（aVF）图9-24 加压单级肢体导联示意图（三）胸导联（chest leads，precordial leads） 将中心电端与心电图机负极相连，探查电极与心电图机正极相连，放在胸前不同部位，构成不同的单极胸导联，通常称为胸导联。图9-25 胸导联电极放置的位置（四）导联轴及六轴系统导联轴（lead axis） ：某一导联正、负极间假想的连线，称导联轴。为该导联的导联轴接心电图机正极端的为导联轴的正极端，接心电图机负极端的为导联轴的负

57、极端。额面导联轴： 又称Bailey六轴系统。、标准肢体导联在额面的平面上围成了一个三角形，称为Einthoven三角（Einthovens triangle）。如将其近似地看作是一个等边三角形，则每一条边分别为、导联的导联轴。自三角形的三个顶点分别向对边做垂线，形成的三条线段则分别代表aVR、aVL、aVF的导联轴。图9-26 额面导联轴及轴参考系统组成示意图RA：右臂；LA：左臂；RL：右腿；LL：左腿。Lead：导联 水平面导联轴 即横断面导联轴，或称横面导联轴。由于胸导联探查电极放置的位置基本在同一水平面（胸部横断面）上，按上述方法也可作出胸导联的导联轴，0点为电偶的中心，以V6导联为

58、0，其它胸导联轴经过0点，分别与V6导联轴形成不同程度的夹角。二、心电图形成的两种学说（一）膜极化学说（membrane polarization hypothesis of ECG interpretation）又称电偶学说。在物理学上，由两个距离很近的正、负电荷所组成的体系，称为电偶（electric dipole）或电偶极子，其中正电荷称为电源（source），负电荷称为电穴（sink）。 膜极化学说类似于局部电流学说图9-27 心电图形成的膜极化学说示意图（二）容积导体原理容积导体（volume conductor）的概念： 通常把能导电的物体称为导体（conductor）。人体组织和

59、体液也能够导电，是具有三维空间、立体形状的导体，称为容积导体。心脏的电变化经容积导体传播到体表，因而在人体表面可以记录到心脏的电变化。容积导体的导电规律 V = E (cos /r2)The body acts as a conductor of the electrical currents generated by the heart, it is possible to place electrodes on the body surface and measure cardiac potentials. By convention, a wave of depolarization h

60、eading toward the positive electrode is recorded as a positive voltage (upward deflection in the recording).Volume Conductor Principles of ECG Interpretation（ECG形成的容积导体原理）Cardiac tissue at resting state Cardiac tissue partially excited 图9-28 容积导体及其导电规律示意图左：假想的球状容积导体，其中心有一个水平放置的小电池。右：容积导体内某点电位的计算方法示意