医院培训课件：《心肌电生理与心电图基本原理》

心肌电生理与心电图基本原理

1.窦房结2.结间束3.房室结4.房室束5.左右束支6.蒲肯野纤维7.旁路束

JamesKentMahaim

心脏起搏和传导系统心肌细胞分类工作细胞(普通心肌细胞):

心房肌和心室肌自律细胞(特殊传导系统心肌细胞):

窦房结、房室结、希氏束、束支、浦肯野氏纤维1.心肌细胞的电激动过程：极化、除极和复极

心电发生原理2.单个心肌细胞除极与复极的心电波形3.心室壁除极与复极特点与

心电图的关系

心肌细胞膜内外离子分布特点膜外膜内

K+5K+150Na+145Na+15Cl-120Cl-6Ca++2Ca++<10-4

心肌细胞电生理心室肌细胞动作电位分期

0期：(去极化/除极化)：Na+快速内流

1期(恢复初期)：K+外流。

2期(缓复期/平台期)Ca＋＋↑↑，K＋外流↑。

3期(恢复末期)：K＋外流↑↑。

4期(静息期)：静息状态下,离子跨膜运动仍存在。心室肌的除极和复极过程

1、静息膜电位：近年来通过电生理学的研究，用微电极的一端刺入正常静息状态下的单一心肌细胞，把电位计的正极端与此微电极相连，电位计的负极端放在细胞外液中并与地相接，使细胞外液的电位为零。这时所测得的细胞内电位约为-90毫伏，即在静息状态下心肌细胞内电位比细胞外电位低90毫伏，这种静息状态下心肌细胞内外的电位差称为跨膜静息电位，简称静息膜电位。在静息状态下，心肌细胞膜外带有正电荷，膜内带有同等数量的负电荷，称为极化状态。

水槽生理盐水心肌细胞电压表（mv)0-90

在静息状态下，心肌细胞内外各种离子的浓度有很大差别。细胞内钾离子（K+）浓度约为细胞外K+

浓度的30余倍；与此相反，细胞外钠离子（Na+）浓度则远高于细胞内Na+浓度。至于阴离子，在细胞内以蛋白阴离子的浓度为高，而在细胞外液以氯离子（阴离子）的浓度为高。

动作电位：当心肌细胞膜某点受刺激时，受刺激处的细胞膜对Na+

的通透性突然升高，而对K+的通透性却显著降低，因此细胞外液中的大量Na+渗入到细胞内，使细胞内Na+

大量增加，细胞内电位由-90毫伏突然升高到+20～+30毫伏（跨膜电位逆转）。心肌细胞电压表（mv)-90刺激+20心肌细胞除极，心肌细胞内电位变化

由激动所产生的跨膜电位，称为跨膜动作电位，简称动作电位。心肌细胞激动后，膜表面变为负电位，膜内变为正电位，这种极化状态的消除称为除极。除极在动作电位曲线上表现为一骤升线，称为动作电位0相。0相相当于单极电图或临床心电图的R波。除极刺激0+200-60-90(mV)R波

复极时，细胞膜对Na+的通透性迅速降低，对K+

的通透性重新升高，使细胞内K+又开始外渗，因而细胞内正电位迅速下降，接近零电位水平，此时期称为动作电位1相。相当于单极电图或临床心电图的J点。0+200-60-90(mV)R波J点1

向内的Na+

流与向外的K+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，称为动作电位2相。相当于单极电图或临床心电图的S-T段。0+200-60-90(mV)12R波ST

2相末时，细胞膜对K+

的通透性大大增加，故K+

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，相当于单极电图或临床心电图的T波。0+200-60-90(mV)12R波STT3

当细胞内电位终于恢复到-90毫伏并维持在此水平上，即为静息膜电位，这个时期称为4相。4相相当于单极电图或临床心电图T波后的等电位线。

0+200-60-90(mV)12R波STT34

从0相开始到4相开始的时间称为动作电位的时限，相当于Q-T间期。0+200-60-90(mV)12R波STT34QT间期

除极与复极过程的电偶学说

除极的电偶学说：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，不产生电位变化。探测电极

当细胞一端的细胞膜受到刺激（阈刺激），其通透性改变，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，使该处细胞膜外的正电荷（钠离子）迅速进入细胞膜内，此时该处细胞膜外呈负性电位，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（也称为偶极子）。电源除极电源（正电荷）在前，电穴（负电荷）在后。电穴也称为偶极子刺激－＋电穴电源除极

除极时，电流自电源流入电穴，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。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，即先除极的部位先复极，但复极化的电偶是电穴在前，电源在后，并缓慢向前推进，直至整个细胞全部复极为止。0复极1234

就单个细胞而言，在除极时，探测电极对向电源（即面对除极方向）产生向上的波形，若背向电源（即背离除极方向）则产生向下的波形，若探测电极在细胞中部则记录出双向波形。(+)电源(-)电穴探测电极部位和波形与心肌除极方向的关系除极方向

复极过程与除极过程方向相同，但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。

在实验的条件下，由于复极与除极的程序相同，即电穴在前电源在后，故在单极电图所记录的复极波(T波)与除极波(QRS波群)方向相反。T

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，是因为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。心内膜外膜本图所显示的就是心内膜和心外膜除极过程：探测电极置于心外膜。除极时，从心内膜开始，然后，心外膜才开始除极，两者除极方向相反。由于内膜先除极，探测电极所记录为正向波。心内膜外膜本图为实验条件下，心肌细胞先除极的部位先复极，故使内膜先复极完毕，T波的方向与QRS波群主波方向相反。心内膜外膜加温加压由于心外膜温度升高于心内膜，故交换速度加快，使其复极先于心内膜结束，致使T波主波方向与QRS主波方向一致。这也是正常心肌形成的除极、复极状态。

由体表所采集到的心脏电位强度与下列因素有关：①、与心肌细胞数量（心肌厚度）呈正比关系；刺激②、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。左图为右室心肌的电动力强度右图为左室心肌的电动力强度心室肌纤维(快反应细胞)的AP的离子机制总结0期Na+内流(快Na+通道)1期K+外流(Ito通道)2期Ca2+内流(慢Ca2+通道)K+外流(IK,IK1通道)3期K+外流(IK,IK1通道)4期Na+-K+交换(Na+-K+泵)Na-Ca2+交换(Na-Ca2+交换体)

心肌细胞的类型1、根据组织学和电生理学特点：工作细胞自律细胞2、根据心肌动作电位去极快慢：快反应细胞慢反应细胞

自律细胞的跨膜电位和形成机制与工作细胞的区别：4期自动去极化。0期（去极化过程）：Ca2+内流（L型钙通道）慢反应动作电位。3期（复极化过程）：K+外流4期(自动去极化过程）：①K+通道关闭②Na+内流（作用较弱）③Ca2+内流（T型钙通道）可被（NiCl)阻断

心肌的生理特性（一）兴奋性（Excitability）（二）自动节律性（Autorhythmicity）（三）传导性（Conductivity）（四）收缩性（Contractibility）兴奋性⑴有效不应期(ERP)⑵相对不应期(RRP)⑶超常期(SNP)有效不应期(ERP)

绝对不应期：Na+通道完全失活，兴奋性为零。

局部反应期：Na+通道极少数复活，兴奋性极低，给予强刺激局部兴奋，无Ap。

在ERP内任何刺激均不能产生动作电位。

阈上刺激才能引AP，大部分Na+通道已经复活，兴奋性已逐渐恢复，但仍低于正常。相对不应期(RRP)

阈下刺激即能引起AP，兴奋性超过正常。

Na+通道已复活；且膜电位到达阈电位的差距较小，所以较易兴奋。超常期(SNP)兴奋性1、兴奋性的周期性变化⑴有效不应期(ERP)⑵相对不应期(RRP)⑶超常期(SNP)期前收缩：心室在有效不应期之后，下一窦房结兴奋到达前，受到人为或病理性刺激，可提前产生一次兴奋和收缩代偿间歇：在一次期前收缩之后，往往有一段较长的心脏舒张期，称为代偿间歇。生理意义：不会产生强直收缩，有利于心脏的泵血。传导性1、心脏内兴奋传播的途径和特点①机制：局部电流；闰盘（功能性的合胞体）兴奋在心内的传导途径窦房结左右心房(优势传导通路)

房室交界区房室束末梢浦肯野细胞

心室肌(内膜侧

外膜侧)。

单向有序传导

不等速传导房室延搁：

心室内快速传导左右心同步意义：心房收缩后心室收缩充分充盈①结构因素：影响心肌传导性的因素心肌细胞的直径：细胞直径与细胞内电阻呈反比，直径越大，传导速度越快；细胞间缝隙连接的数量和开放状态有关：房室交界区细胞间缝隙连接的数量较少，则传导速度慢。

动作电位0期除极速度和幅度

邻近部位膜的兴奋性

②生理因素：0期除极幅度大(兴奋和未兴奋部位之间)

电位差大局部电流强，扩布距离大，使下游更远处兴奋兴奋传导快动作电位0期除极速度和幅度0期除极速度快临近未兴奋膜局部电流形成快达到阈电位快兴奋传导快膜电位水平静息电位与阈电位的差距扩大兴奋性降低达阈电位所需时间长传导速度减慢升支缓慢、幅度小的动作电位兴奋不能引起兴奋传导阻滞传导减慢相对不应期有效不应期自律性心脏的起搏点心肌各部位自律性的特点部位窦房结房室结Purkinje频率（次/分）1005025起搏点正常起搏点潜在起搏点（pacemaker（latentpacemaker）心律窦性心律异位心律窦房结对潜在起搏点的控制抢先占领（preoccuppation）超速驱动压抑（overdrivesuppression）

原因：“被动”频率>“自动”频率超速驱动压抑：

特点：频率差别愈大，压抑效应愈强；驱动中断后，停搏时间愈长

机制：生电性钠泵活动增强，使细胞膜超极化

意义：人工起搏器需暂停时应避免发生心搏暂停。

决定和影响自律性的因素⑴4期自动除极的速度⑵最大舒张电位与阈电之间的差距速度愈快，自律性愈高差距愈小，自律性愈高1、同步收缩2、不发生强直收缩3、对细胞外Ca2+依赖性收缩性快、慢反应细胞动作电位特点比较心肌细胞电生理

动作电位与心电图的区别

动作电位心电图记录方法细胞内电极体表电极生物电变化单个心肌细胞整个心脏

曲线图形固定随部位变化心电图窦房结兴奋按一定途径使整个心脏兴奋心脏各部分电变化方向、次序有一定规律心脏生物电变化经导电组织反映到体表从体表测量电极记录的心脏电变化曲线反映心脏兴奋产生、传导和恢复的电变化心电图的概念（ECG）

用心电记录仪所描记的人体心肌电活动的曲线图，称心电图(electrocardiogram,ECG)PTP-RQRSSTU

心脏的特殊传导系统由窦房结、结间束（分为前、中、后结间束）、房间束（起自前结间束，称Bachmann束）、房室束、束支（分为左、右束支，左束支又分前分支和后分支）以及普肯耶纤维）构成。心脏的传导系统与每一心动周期顺序出现的心电变化密切相关。

正常心电活动始于窦房结，兴奋心房的同时经结间束传导至房室结（顺序传导在此处延迟0.05～0.07S），然后循希氏束→左、右束支→普肯耶纤维顺序传导，最后兴奋心室。这种先后有序的电激动的传播，引起一系列电位改变，形成了心电图上的相应的波段。

心电图各波段的组成和命名

1、P波：反映心房肌除极过程的电位变化；2、P-R间期：代表激动从窦房结通过房室交界区到心室肌开始除极的时限；3、QRS波群：反映心室肌除极过程的电位变化；4、T波：代表心室肌复极过程所引起的电位变化；5、S-T段：从QRS波群终点到达T波起点间的一段水平线；6、Q-T间期：从QRS波群终点到达T波终点间的时限；7、U波：代表动作电位的后电位。ⅡP波

临床心电学对这些波段规定了统一的名称：①、最早出现的幅度较小的P波，反映心房的除极过程；ⅡPR间期（P-Q间期）②、P-R间期（实为P-Q间期，传统称为P-R间期）反映心房除极过程及房室结、希氏束、束支的电活动；P波与P-R段合计为P-R间期，反映自心房开始除极至心室开始除极的时间；QRSQRS波群③、幅度最大的QRS波群，反映心室除极的全过程；④、除极完毕后，心室的缓慢和快速复极过程分别形成了ST段和T波；ST-T⑤、Q-T间期为心室开始除极至心室复极完毕全过程的时间。QT间期

QRS波群可因检测电极的位置不同而呈多种形态，已统一命名如下：首先出现的位于参考水平线以上的正向波称为R波；R波之前的负向波称为Q波；S波是R波之后第一个负向波；R′波是继S波之后的正向波；R′波后再出现负向波称为S′；如果QRS波只有负向波，则称为QS波。至于采用Q或q、R或r、S或s表示，应根据其幅度大小而定。

正常心室除极始于室间隔中部，自左向右方向除极；随后左右心室游离壁从心内膜朝心外膜方向除极；左室基底部与右室肺动脉圆锥部是心室最后除极部位。心室肌这种规律的除极顺序，对于理解不同电极部位QRS波形态的形成颇为重要。心电图导联体系

在人体不同部位放置电极，并通过导联线与心电图机电流计的正负极相连，这种记录心电图的电路连接方法称为心电图导联。电极位置和连接方法不同，可组成不同的导联。在长期临床心电图实践中，已形成了一个由Einthoven创设而目前广泛采纳的国际通用导联体系，称为常规12导联体系。

1、肢体导联包括标准导联Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ及加压单极肢体导联aVR、aVL、aVF。标准导联为双极肢体导联，反映其中两个肢体之间电位差变化。加压单极肢体导联属单极导联，基本上代表检测部位电位变化。肢体导联主要放置于右臂（R）、左臂（L）、左腿（F），连接此三点即成为所谓Einthoven三角。

导联的联接方式1.标准导联(standardleads)：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ2.加压单极肢体导联：aVR、aVL、aVF（一）肢体导联(limbleads)（二）胸导联(chestleads)

标准导联的连接方式IIIⅢ

加压单极肢体导联的连接方式aVRaVLaVF心前区导联的连接方式V1：胸骨右缘第4肋间V2：胸骨左缘第4肋间V3：V2与V4连线的中点V4：左锁骨中线与第5肋间相交处V5：左腋前线V4水平处V6：左腋中线V4水平处Ⅰ0°+180°Ⅱ+90°ⅢRLF六轴系统构成示意图-30°-150°+90°avRavLavF0-30°avL-150°avRⅠ0°+180°+120°ⅢavF+90°Ⅱ+60°

在每一个标准导联正负极间均可画出一假想的直线，称为导联轴。为便于表明6个导联轴之间的方向关系，将Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ导联的导联轴平行移动，使之与aVR、aVL、aVF的导联轴一并通过坐标图的轴中心点，便构成额面六轴系统。此坐标系统采用±180°的角度标志。以左侧为0°，顺钟向的角度为正，逆钟向者为负。每个导联从中心点被分为正负两半，每个相邻导联间的夹角为30°。对此测定心脏额面心电轴颇有帮助。+30°+Ⅰ+aVF+Ⅱ+aVR-150°+aVL-30°-60°+90°+60°0°+120°+150°-180°-120°-90°+Ⅲ

2、胸导联属单极导联，包括V1～V6导联。检测之正电极应安放于胸壁固