广东省中医院《临床医技学》正常心电图的形成原理-英文.docVIP

正常心电图的形成原理 心电图(electrocardiograph, ECG)是指在人体表面的一定部位，以测量电极记录到的心脏生物电活动。在每一cardiac cycle中，心脏的兴奋都是由窦房结开始，按一定的先后顺序最后引起整个心脏兴奋。前面已经讨论了一条心肌纤维在兴奋时膜电位的变化，即action potential的产生和恢复（depolarization和repolarization）。在cardiac cycle的每一个瞬间，都有很多很多心肌细胞同时产生兴奋，它们都会有depolarization和repolarization，即产生各自的action potential。这些action potential的大小和传导方向是不相同的，有的可能是完全相反的。因此，在每一瞬间都有各种方向不同、大小不同的action potential产生。这些电位变化也会反映到人体表面。在人体表面将这些电位记录下来，就是ECG。因此，ECG与心肌细胞action potential是不相同的。心肌细胞的动作电位是以微电极记录一个心肌细胞内膜电位的变化。而ECG是心肌细胞的action potential的综合效应在体表的反映。ECG的基础是心肌细胞膜电位的变化，没有心肌细胞的action potential当然不会有ECG。因此它们之间是有区别的，但也是紧密相连的。下面主要讨论心肌细胞产生的动作电如何综合，如何运动、如何反映到人体表面形成ECG。 正常ECG的各个波形 每一个 cardiac cycle中产生的ECG在波形上都基本相同，可以分为五个波（Fig.1）：P、Q、R、S、T波。这些波的命名是人为的，但都有明确的定义。P波是指心房兴奋产生的波。Q波是指P波后面的第一个向下的波。这一定义包含两层意思，一是它是P波后面的第一个波，二是向下的。 因此没有向上的Q波。R波是P波后面第一个向上的波。因此，没有向下的R波。S波是R波后面第一个向下的波（也没有向上的S波）。ORS波(群)是心室depolarization产生的。T波是心室repolarization产生的波。P波和T波都可以向上也可以向下，或表现平坦，决定于记录电极的部位和心脏的位置等（详见下述）。 容积导体(volume conductor)、电偶(electrical dipole)和向量(vector) （一）volume conductor和electrical dipole volume conductor实际上是物理学的一个概念。这里只对其中与我们有关的几点作一简单的复习，以便理解正常ECG形成的原理。 如果有一对电极放在一杯NaCl溶液之中，正极和负极之间就会有电流通过（Fig.2,A）。这一杯盐水就是一volume conductor。volume conductor的不同部位所带电位是不相同的。在两个电极的中点其电位等于0。以这一点所作的垂直于两个电极联线的垂直线上的任何一点的电位均为零，称为零电位线（Fig.2,a）。以这一点为中心垂直于两电极连线的平面上的任何一点的电位也都为0，称为零电位面。以零位面为界，可以将这一volume conductor分成两部分。靠近正电极的这一半每一点都是正电位，但各点的电位大小是不相同的。越靠近正极的部分其正电位值越高。靠近负极的这一半每一点都是负电位，越靠近负极的部分其负值越大。因此，在一volume conductor中不同的部位带有不同的电位。他们的方向和大小在同一个volume conductor中决定于两个因素，一是这一对电极的电位差，二是这一点在volume conductor中的位置。Fig.2,B中的的曲线表示等电位线（isopotential line）。 上述volume conductor中的这一对电极，可以称为electrical dipole。下面将用electrical dipole这一概念解释正常ECG形成的原理。 人体的主要组成是水，约占体重的70%以上。而且这些水分中含有大量的各种离子。因此人体本身就是一个volume conductor。心脏的位置可以认为它是在人体的中心。前面已经学过，安静时心肌细胞膜表面带正电，而膜内则带负电，称之为polarization。心肌细胞兴奋时可产生action potential，包括depolarization和repolarization。在讨论心肌的action potential时往往以膜的内侧面为代表进行分析和讨论。在讨论ECG时则注意细胞膜的外表面。细胞膜的外表面，当兴奋时由带正电转变为相对带负电。此时临近的安静部位带正电。这两点之间会有电流产生，称为local current。兴奋部位和临近的安静部位之间由于其所带电位不同，可以认为它