心肌细胞的电位差与心向量的关系

心肌细胞的电位差与心向量的关系

心向量图和心电图从不同方面解释了心脏的电运动，但它们具有相同的原则。确切地说,心向量知识是心电图的基础,要说心电产生原理,就要说到心向量的概念。因此,要学好心电图,理解心电图波形的产生机制,就要掌握一定的心向量知识。1心形向量周期的起源1.1外在电位差心肌细胞在未受刺激情况下,存在于细胞膜内外的电位差称为静息电位(图1、图2),此刻细胞膜内外电位处于内负外正状态,称为极化状态。心肌细胞的静息电位约为-90mV。1.2细胞外电位的变化当细胞受到一定强度的刺激时,细胞内电位则会升高。当达到某一高度(阈值或阈电位)时,细胞内电位就会急剧升高并超过细胞外,膜内外电位由内负外正转变为内正外负(图3),此过程称为除极化。随后细胞内电位很快下降,再恢复到极化状态。此过程称为复极化。当心肌细胞受到刺激时,细胞内电位产生的这一短暂而具有特征性的电位波动,称为动作电位(图4)。根据动作电位曲线的变化,将动作电位分为5个相:0相、1相、2相、3相、4相。动作电位的产生即是心肌细胞兴奋的标志。1.3偶像计算和向量的概念1.3.1电偶电偶是指两个距离很近且电量相等的正负电荷。其正电荷称为“电源”,负电荷称为“电穴”。1.3.2复极过程对膜的影响向量是指既有数量大小,又有方向性的物理量。通常用一带箭头的线段来表示,箭头代表向量的方向,线段的长度代表向量的大小。心向量则是指心脏在除极与复极过程中所产生的有方向与大小的心电向量。当细胞膜处于极化状态或全部处于去极化状态时,膜表面各处电位相等,没有电偶也无向量;当细胞受刺激而兴奋时,膜表面已除极部分与邻近未除极部分的交界处,就形成了电位差,一端电位高相对为正,一端电位低相对为负(图5)。交界面上形成的一对对正负电荷,有如一对对电偶。电偶有方向、有电量,因此我们可以把一对电偶看作是一个单位的心电向量。其方向由电穴指向电源,与激动扩布方向一致。1.4各高校内综合心电向量的相互关系无论是心房还是心室,其除极时间都很短,一般只有0.06～0.10秒。但如果用瞬间去划分,则可以分为无数个瞬间。在心房或心室除极的同一瞬间里,由于参加除极的心肌细胞可位于心脏的不同部位,数量也不一样,故产生的心电向量的方向和大小各不一致。其相互影响的结果是:方向相同的,向量得到增强;方向相反的,向量相抵减;方向成夹角的,其平行四边形的对角线即是两者的综合向量或称为平均向量(图6)。那么,这一瞬间所有的心电向量相互作用,其总的结果即是这一瞬间的瞬间综合心电向量(图7)。以心室除极为例,正常人心室除极总时间多在0.08秒左右。在心室除极的不同瞬间,由于参加除极的心室部位和心肌细胞数量在不断改变,因而产生的各瞬间综合心电向量的大小和方向也随之变化。把心室除极每一瞬间产生的瞬间综合心电向量的尖端依次连接起来(图7),或把它们变化的轨迹记录出来,则是一条连续的曲线,一个占有三维空间的环——空间向量环(QRS向量环)(图8)。同理,心房除极可产生P向量环,心室复极可得到T向量环(图9)。2电子表格-要输入2.1心电图连接目前临床上应用的常规12导联系统由3个双极肢体导联、3个加压单极肢体导联及6个胸导联组成。2.2额面六轴系统某一导联正负极间的连线称为导联轴。导联轴具有方向,由该导联的负极指向正极。由于肢体导联的电极都连接于人体四肢,因此6个肢体导联导联轴都平行于人体额面。组合在一起被称为六轴系统,其构成的平面因平行于人体额面,故被称为额面六轴系统(图10)。在这个平面上,可以观察心电活动在人体额面上(上下、左右)的变化情况。胸导联6个导联的正极都接于心脏的前侧方,负极接于“中心电端”。因此6个胸导联导联轴几乎平行于人体横面,由胸导联6根导联轴组成的平面亦近似于人体的横面(图11)。在此平面上,可以观察心电活动在心脏横面上(前后、左右)的变化情况。3心向量图与心电图的关系网络心电图与心向量环都是心脏除极与复极过程中电位变化的反映,两者之间有着必然的联系。3.1人体面的平面向量环如前所述,空间向量环是一个占有三维空间的环形结构。如果将空间向量环向某一平面做垂直投影,就可得到这个平面的平面向量环。以心室除极所产生的QRS空间向量环为例,将其向人体额面、横面及侧面做垂直投影,就可得到这三个面的平面向量环,即:额面QRS环、横面QRS环和侧面QRS环(图8)。心向量图机所描记的心向量图就是空间向量环在这3个平面的投影记录。3.2心向非人体导联的心电图仍以心室除极为例。如前所述,QRS向量环是将心室除极每一瞬间所产生的瞬间综合心电向量的尖端依次连接的结果。反过来说,向量环是由许多点组成,向量环上的每一点和原点的连线,即是每一瞬间瞬间综合向量的大小和方向。将额面QRS向量环上的某一点(即这一时刻瞬间综合向量)向六轴系统中某一导联轴垂直投影(图12),若投影的结果(即投影向量)指向这个导联的正极,则得到一个正电位(在基线的上方),投影向量越大,电位数值就越大;若投影向量背向这个导联正极或者说指向该导联的负极,则得到一个负电位(在基线的下方),投影向量越大,电位数值就越小。那么,如果将构成QRS向量环的每一点(即每个瞬间综合向量),依次向这一导联轴垂直投影,则可得到一个连续的曲线,此连续的曲线就是这个导联的QRS心电波形(图13)。将额面QRS向量环上的每一点分别向6个肢体导联的每根导联轴依次垂直投影,就可得到6个肢体导联的QRS波形。同理,如将横面QRS向量环上的每一点分别向6个胸导联每根导联轴依次垂直投影,就可得到6个胸导联的QRS波形(图14)。因此可以说,心电图是空间心电向量环经过2次投影所得到的图形:将空间向量环向人体额面、横面及侧面分别投影可得到3个平面向量环。将额面向量环向6个肢体导联导联轴分别投影,则可得到6个肢体导联的心电图;将横面向量环向6个胸导联导联轴分别投影,则可得到6个胸导联的心电图。从上述心电图与心向量环的投影关系可以看出,一次心室除极产生的QRS向量环(或P环、或T环)向不同导联投影所得到的心电图,其波形和波幅的大小却不一样。其向量环的运行方向(指向量环呈顺钟向运行或呈逆钟向运行)和在坐标中所处的方位对投影的波形产生影响;向量环中的最大向量与导联轴之间的夹角对投影的波幅产生影响。对于后者,若向量环环体与该导联轴接近平行,投影在该导联轴上的投影