第二章 心电图基础知识

Struggle

第二章　心电图基础知识


第一节 心电产生原理与心向量概念
一、 心肌细胞的除极与复极　
静息状态时，细胞膜外排列着一定数量的阳离子，细胞膜内则附着同等数量的阴离子，膜内外保持着一定的电位差，而膜外各点阳离子分布均匀，不产生电位差，也无电流产生，这种状态称为极化状态。此时探查电极仅记录出一水平线（等电位线）。
当心肌细胞的左侧受到刺激，使细胞膜对离子的通透性发生变化，即开始除极过程。刚开始除极的一点与其邻近尚未除极部分之间存在电位差，因而有电流产生，形成电偶。电偶由电源与电穴组成，除极过程犹如一组电偶在沿着心肌细胞膜向前推进，电源在前，电穴在后。当电源对着探查电极时，描记出向上的波(正向波)。
当除极结束后，细胞膜外排列一层负电荷，膜内排列同等数量的正电荷，心肌细胞处于除极状态。此时，细胞膜外左右两端无电流产生，探查电极描记的曲线又回到等电位线。心肌细胞的复极化过程，与除极时的情况恰好相反，复极过程电穴在前，电源在后。由于电源背离探查电极，故描记出向下的波(负向波)。复极结束后恢复到极化状态时的细胞膜外显示一层正电荷，膜内附有同等数量的负电荷，细胞膜外没有电位差，探查电极描记的曲线又回到等电位线（图2-1-1、2-1-2）。

图2-1-1 单个心肌细胞除极和复极过程所产生的电偶变化

图2-1-2 单个心肌细胞的除极和复极过程

　　对单个心肌细胞而言，先除极的部分先开始复极。除极和复极的扩展有如一对电偶在移动。除极时电源在前，电穴在后，除极方向与除极电偶移动的方向相同；而复极时电源在后，电穴在前，复极方向与复极电偶移动的方向相反。由于单个心肌细胞除极与复极过程进行的方向相同，但电偶轴方向相反，故复极波与除极波方向相反。
正常心脏的除极与复极和单个心肌细胞的除极与复极的过程是不同的。心脏的除极自心内膜开始向心外膜扩散，心外膜最后除极。而复极则是从最后除极的心外膜开始向心内膜扩散，心内膜最后复极。由于心脏除极与复极过程进行的方向相反，但电偶轴方向相同，所以心室复极波（T波）与除极波（QRS波）主波方向一致（图2-1-3）。

图2-1-3 左、右心室外膜面除极与复极

　　心脏的除极和复极的机制尚未完全明了，传统的观点认为心外膜的温度较心内膜高，导致复极先从温度高的心外膜开始。而当心室收缩时，心内膜压力高于心外膜，也是导致心外膜先复极的可能原因。



二、心向量的基本概念
心肌细胞除极或复极过程中产生的电力(电偶)，除了有一定的方向和极性外，还有大小，这个既有大小又有方向的量称为心向量。心向量通常用一带箭头的线段(箭矢)表示，箭头的方向反映向量的方向，箭矢的长度反映向量的大小，箭矢前端代表正电荷(电源在前)，箭矢尾端代表负电荷(电穴在后)，电流的方向由负到正。
1、向量的综合
心脏电活动进行的某个瞬间，必定有许多心肌细胞同时发生除极或复极，产生许多方向各异、大小不同、相对较小的心向量。如果按力学综合法则可以将它们综合成—个总的心向量。
综合法则如下：
（1）方向相同的向量相加。
（2）方向相反的向量相减。
（3）方向成角度的向量按平行四边形法则综合（图2-1-4）。
最后形成总的综合心向量。

图2-1-4 综合向量示意图

2 、瞬间综合心向量
心脏是一个立体脏器，在发生电活动的各个瞬间，许多厚薄与位置不相同的心肌细胞同时发生除极或复极。按照心向量的综合法则，可以将它们综合成该瞬间的一个总的心向量，这个总的心向量就是该瞬间的瞬间综合心向量。如果把心房、心室除极或复极过程中，产生的许多方向、大小不同的瞬时综合向量综合起来，就形成一个总向量(平均综合心向量)，分别称为心房除极向量(P向量)、心室除极向量(QRS向量)和心室复极向量(T向量)。
心房除极的每个瞬间的综合心向量都可用箭头表示，按发生的顺序将箭头顶点移动的轨迹连接起来，就可形成一个空间环状曲线，称为P向量环（图2-1-5）。将心室除极的每个瞬间综合心向量箭头顶点移动的轨迹连接起来，同样可获得一个空间环状曲线，称为QRS向量环（图2-1-6）。而将心室复极过程的各瞬间综合向量箭头顶点移动的轨迹连接起来也是一个空间环状曲线，称为T向量环。

图2-1-5 P向量环示意图

图2-1-6 QRS向量环示意图

第二节 心电图各波的形成
一、心电图常用导联
　　将电极置于体表任何两点，再用导线与心电图机的正负两极相连，就可构成电路，此种连接方式和装置称为导联。目前临床常用的导联有肢体导联和胸导联。肢体导联的电极分别置于左上肢、右上肢和左下肢、右下肢。
肢体导联实际上反映肢体与躯干连接部位的电位变化，左右上肢反映左右肩部，而左下肢反映左大腿。肢体导联属于额面导联，因其反映上下和左右方位的心电变化。
而胸导联属于横面导联，因其反映前后及左右方位的心电变化。肢体导联进一步又分为双极肢体导联(标准导联)和单极加压肢体导联。
1、标准导联
标准导联是最早采用的导联，是一种双极导联，即测定的为两个电极之间的电位差。其连接方式分为以下3类。
（1）Ⅰ导联 (标准第一导联)。
左上肢连接心电图机导线的正极，右上肢连接负极，所测得电位是两上肢电位之差。当左上肢的电位高于右上肢，描记出向上的波形。反之，则
描记出向下的波形。
（2）Ⅱ导联 (标准第二导联)。
左下肢接正极，右上肢接负极。如左下肢电位高于右上肢，描记出向上的波形。反之，则描记出向下的波形。
（3）Ⅲ导联(标准第三导联)。
左下肢接正极，左上肢接负极。如左下肢电位高于左上肢，描记出向上的波。反之，则描记出向下的波。
根据Einthoven方程式I＝VL—VR，Ⅱ＝VF—VR，Ⅲ＝VF—VL。I+Ⅲ＝VL—VR+ VF—VL＝VF—VR＝Ⅱ。
　　由此可知，I导联的波形，包括P波、QRS波群和T波，加上Ⅲ导联相应波形的代数和应等于Ⅱ导联。在观察三个标准导联心电图时，比较一下三个导联各波的振幅(一般选用QRS波群)。如果Ⅱ导联的QRS波群不等于I导联与Ⅲ导联QRS波群的代数和，则说明电极安放有错误或标记错误。
2、加压肢体导联　
加压肢体导联为单极导联，所测定的为探查电极所在部位心脏的电位变化。将双上肢和左下肢三点连接到中心点(中心电端)，此中心电端的电位接近于零，可看作无关电极。将心电图的正极连接探查的肢体，负极与中心电端相连，就构成单极肢体导联，设法将所描记的波形增大50％，就成为加压单极肢体导联(aVR、aVL、aVF)。
（1）加压单极右上肢导联(aVR)。探查电极置于右上肢，负极与中心电端相连。
（2）加压单极左上肢导联(aVL)。探查电极置于左上肢，负极与中心电端相连。
（3）加压单极左下肢导联(aVF)。探查电极置于左下肢，负极与中心电端相连。
在分析心电图时，对比三个加压单极肢体导联波形，如三个导联QRS波群的代数和不等于零，也说明电极安放不当或标记错误。
3、胸导联　　
将探查电极置于胸壁不同部位，负极与中心电端相连，就构成胸导联。胸导联也为加压单极导联。胸导联电极安放的部位如下。
（1）V1导联。电极置于胸骨右缘第4肋间。
（2）V2导联。电极置于胸骨左缘第4肋间。
（3）V3导联。电极置于V2与V4连线的中点。
（4）V4导联。电极置于第5肋间左锁骨中线上。
（5）V5导联。电极置于V4导联同一水平左腋前线处。
（6）V6导联。电极置于V4导联同一水平左腋中线处。
　　常规心电图采用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、aVR、aVL、aVF、V1—V6等12个导联。必要时可加做V3R、V4R、V5R导联，其部位相当于右胸的V3、V4、V5，也可加做V7、V8、V9导联，其位置在左腋后线，左肩胛线及后正中线与V4、V5、V6导联同一水平。

二、导联轴与六轴系统
导联轴指导联正、负极之间的假想联线，方向由负极指向正极。
1、肢导联的导联轴与六轴系统
假设等边三角形的三个顶点分别为R、L、F， R与L的连线就是I的导联轴，方向由R指向L。R与F的连线就是Ⅱ导联的导联轴，方向由R指向F。L与F的连线就是Ⅲ导联的导联轴，方向由L指向F。如果将这三个标准导联的导联轴的起点平行地移到同一点上则得到—个特定的图形(图2-2-1)。I导联轴位于水平为0°，Ⅱ导联轴与I导联轴的夹角为60°，Ⅲ导联轴与Ⅱ导联轴的夹角也是60°。

图2-2- 1 标准导联的导联轴

同样，假设等边三角形的三个顶点分别为R、L、F，中心电端位于三角形中心的0点上，按单极加压肢体导联正、负极放置的部位就可画出aVR、aVL、aVF的三个导联的导联轴。三根轴起于0点，方向分别指向R、L及F，三者的夹角均为120°(图2-2-2)。

图2-2- 2 单极加压肢导联的导联轴

因为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ与aVR、aVL、aVF的六个肢体导联都是从额面上观察导联轴位置的，因此可以将它们平行地移到以0点为中心的同一平面上，并画出它们的反向延长线，这样就得到了一个由六根导联轴组成的夹角各为30°的一个放射状图形，这就是肢体导联的额面六轴系统(图2-2-3)。
2、胸导联的导联轴与六轴系统
假设中心电端0点位于中心，各胸导联的探查电极沿胸前壁左侧放置(V1导联例外)，这样就能根据六个加压单极胸导联的大致位置画出V1—V6导联的六根导联轴。它们均起于0点，分别指向外侧胸壁各点。习惯上V2导联轴垂直向下，V6导联轴位于水平线，V1导联轴在V2导联轴左侧(左下象限)，V3—V5的导联轴分布于V2与V6的导联轴之间(右下象限)，呈放射状。若将这六根导联轴的反向延长线画出，则构成了胸导联的横面六轴系统（图2-2-4）。

图2-2-3 肢导联六轴系统

图2-2-4 胸导联六轴系统

三、心电图与心向量图的关系
心电图与心向量图是用不同的方法反映心脏的电活动，两者密切相关。心电图是空间心向量环经过两次投影而形成的。
1、一次投影
空间向量环第一次投影在三个互相垂直的平面上，形成不同平面的心向量环。
（1）额面心向量环。用垂直于额面的平行光线，自前而后地把空间向量环投影在背后的平面上，即形成额面心向量环。
（2）横面心向量环。用垂直于水平面的平行光线，自上而下地把空间向量环投影在下面的平面上，即形成横面心向量环。
（3）侧面心向量环。用垂直于侧面的平行光线，自右而左地把空间向量环投影在左侧的平面上，即形成侧面心向量环。
例如，心房除极产生的P向量环投影在额面、横面和侧面，就分别形成额面P向量环、横面P向量环和侧面P向量环。
2、二次投影　
平面心向量环再经第二次投影在相关的导联轴上，则形成体表心电图。额面心向量环经第二次投影在六个肢体导联轴上，产生Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、aVL、aVR、aVF六个肢体导联心电图。横面心向量环经第二次投影在六个横面心前导联轴上，产生V1、V2、V3、V4、V5、V6六个心前导联心电图。
当心向量环的向量投影在导联轴的正侧，产生一向上的波。当心向量环的向量投影在导联轴的负侧，产生一向下的波。根据投影概念，可以从心向量图大体上描绘出心电图，反过来，也可从心电图大体上画出心向量图。
四、心电图各波的形成
1、P波的形成　　
窦房结位于右心房上腔静脉人口处，故窦房结激动首先传至右心房，然后传至左心房，相继引起左、右心房的除极而产生P波。
心房的除极顺序是：从右心房上部开始，继而呈幅射状向右心房下部及左心房扩展。因此、心房除极时所产生的向量先是指向前下方，稍偏右或偏左．随后转向左后方，当两侧心房除极结束，除极向量也随之消失。心电图各导联中的P波，实际上是空间P向量环经过两次投影而形成。
空间P向量环第一次投影形成平面P向量环，然后额面P向量环再次投影在心电图各肢体导联的导联轴上，横面P向量环再次投影在各胸导联的导联轴上，形成相应的P波。因此，心电图各导联中的P波的形态、方向和大小，取决于各导联轴与平面P向量环的方向与角度。
平面P向量环方向指向导联轴正侧且与导联轴平行，P波为正向，且波幅较高；若垂直于导联轴，则P波波幅极小或者无P波出现；如方向指向导联轴负侧，则为负向P波。如aVR导联记录的P波总是倒置的，而位于　　心房左下方的探查电极（Ⅱ、aVF导联）记录的P波是直立的。
　　心房除极结束后开始复极。由于心房壁薄，产生的电动力小，形成的心房复极波（Ta）方向与P波相反，一般不易辨认。
2、QRS波群的形成
室上性激动到达心室后，左束支分布的室间隔左侧最早开始除极，故心室除极顺序先从左侧室间隔开始，然后迅速向右上、下方扩展，此时产生的除极向量指向右前方，偏上或偏下。与此同时，沿右束支下传的激动使右侧室间隔及心室部也开始除极。以后激动通过左、右束支及其分支以及浦肯野纤维，迅速引起两侧心室除极，且又几乎同时自心内膜指向心外膜。两侧心室除极时，由于左心室产生的向量较右心室大，故此时其综合除极向量指向左前方。
右心室壁较左心室壁薄，因此当右心室除极终了时，左心室壁仍在继续除极，且又缺少右心室除极向量的对抗，故其综合向量更偏左，且较前更大。左心室后底部及室间隔底部是心室壁中最后除极的部分，其除极向量明显减少，且指向后上方。根据心向量的观点，心室除极的电活动也可用空间向量环来解释。
心电图各导联的QRS波群，实际上是空间QRS向量环经过两次投影而形成。首先空间QRS向量环经第一次投影形成平面QRS向量环，然后额面QRS向量环投影在各肢体导联的导联轴上，横面QRS向量环投影在各胸导联的导联轴上，形成相应的波形。心电图各导联上的QRS波群的形态、方向、电压取决于各导联轴与平面QRS向量环的方向与角度。如其方向指向导联轴的正侧，且与导联轴平行，则为正向波，且电压较高，反之则相反。
图2-2-5为一正常的额面QRS向量环。QRS环起始向量投影在I导联的负侧，产生一小的q波；环体大部分投影在Ⅰ导联的正侧，产生一大R波；终末向量较小，投影在Ⅰ导联的负侧，故产生一终末的s波。这样，额面QRS向量环投影在I导联产生qRs波。同理，QRS向量环投影在Ⅱ、Ⅲ、aVF导联均产生qR波。QRS环的起始向量和环体大部分均投影在aVL导联的正侧，故产生R波，终末向量投影在aVL导联的负侧，故产生终末的s波，故aVL导联呈Rs型。QRS环大部分投影在aVR导联的负侧，而起始向量投影在aVR导联的正侧，故产生rS波。

图2-2-5 额面QRS向量环在肢导联轴上的投影

图2-2-6为一正常横面的QRS向量环。环体呈卵圆形，起始向量位投影在V1、V2导联轴的正侧，故在该导联产生起始的r波，投影在V5、V6导联的负侧，故在该导联产生起始的q波。环体的大部分和终末向量投影在V1、V2导联的负侧，产生终末的S波，故V1、V2导联呈rS型。环体大部分投影在V5、V6导联的正侧，终末向量投影在V5、V6导联的负侧，故V5、V6导联呈qRs型。环体的前半部分投影在V3、V4导联的正侧，后半部分投影在V3、V4导联的负侧，故V3、V4导联呈RS型。

图2-2-6 横面QRS向量环在胸导联轴上的投影

3、T波的形成　　
T波为心室的复极波。复极和除极一样，也可用一个空间心向量环—T环来表示，T环经过两次投影，形成了心电图上的T波。由于最后除极的心外膜心肌最早复极，所以T波综合向量的移动方向是从心外膜下的心肌到心内膜下的心肌，即向右、向上、向前，而T波综合向量轴的方向是从心内膜下的心肌指向心外膜下的心肌，即向左、向下、向后，故在R波为主的导联上T波是直立的。除极是瞬间的极剧烈的电位变化，而复极是相对缓慢的逐步从0mV达到-90mV，故T波相对圆钝。
心脏除极、复极与心电图各波段的关系见图2-2-7。

图2-2-7 心脏除极、复极与心电图各波段的关系示意图

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