心电图基础

心脏在机械收缩之前,先有生物电的产生。这种由心脏活动产生的生物电可经人体组织传到皮肤表面,并在体表的不同部位之间产生电位差,通过仪器将此电位差及其变化连续记录所得到的曲线即是心电图(electrocardiogram,ECG),结合临床给予解释的科学就是心电图学

心电产生原理
一、静息电位
(一)概念

心肌细胞的静息电位是指心肌细胞在未受刺激时(即静息状态下),存在于细胞膜内外两侧的电位差(图 1-4、1-5)。

图1-4 心肌细胞静息电位测定
图1-5 心肌细胞静息电位记录
(二)产生机制

细胞膜内外离子的不均匀分布(表1-1)及细胞膜对不同离子选择性通透,是心肌细胞跨膜电位形成的基础。在静息状态下,细胞膜对K+的通透性较高,而对Na+及有机负离子(A-)的通透性很低,故K+得以顺其浓度差(浓度梯度)由膜内向膜外扩散,而膜内带负电的A-却不能随之扩散。随着K+的外移,细胞膜内侧集聚了大量的A-,膜外电位升高而膜内电位降低,在细胞膜两侧产生了“内负外正”的电位差(电梯度)。该电位差阻止K+进一步地向细胞外扩散,并随K+持续外流而不断增大。当此电位差的作用力增大到等于K+浓度差的作用力时,K+不再向膜外扩散而达到平衡,此时存在于细胞膜内外的电位差即是静息电位(又称膜电位)。存在于细胞膜内外的这种“内负外正”状态,称为极化状态。心肌细胞的静息电位约为-90mV。

表1-1 细胞膜内外几种主要离子的浓度(mmol/L)
二、动作电位
(一)概念

在静息电位的基础上,如果细胞受到一个适当的刺激,可触发其膜电位发生迅速的、一过性的波动,这种膜电位的波动称为动作电位(图1-6、1-7)。动作电位的产生是心肌细胞兴奋的标志。

根据电位的变化,心肌细胞的动作电位分为0相、1相、2相、3相、4相共五个时相。

图1-6 心肌细胞动作电位测定
图1-7 心肌细胞动作电位记录
(二)产生机制

当心肌细胞受到一定强度的外来刺激时,可引起细胞膜部分钠通道开放,造成少量Na+顺其浓度差发生内流,导致膜内电位升高。当其升高到钠通道阈电位(约-70mV)水平时,则引起大量钠通道开放,Na+在浓度梯度和电梯度的双重作用下,由膜外迅速进入膜内,膜内电位因此迅速上升并超过膜外(约+30mV),细胞膜内外由极化状态的“内负外正”去极化(又称除极化)至“内正外负”。这一过程构成动作电位的0相。钠通道是一种快通道,它的激活开放和失活关闭速度都很快。当细胞除极化达到顶峰后,伴随钠通道的失活关闭,膜内电位便逐渐降低即开始复极化。然而,复极化的过程比较缓慢,全过程包含了动作电位的1相、2相和3相。1相主要是K+的外流;2相的动作电位曲线比较平坦,称为平台期(又称为缓慢复极期),这是外向电流(K+外流)和内向电流(Ca2+内流)处于相对平衡的结果;在3相,随着钙通道的失活和钾通道的进一步开放,复极化过程加快(又称为快速复极期),使膜电位快速恢复至原先的“内负外正”极化状态,进入动作电位4相。

三、动作电位的传导

动作电位可以沿着细胞膜不衰减地传导至整个细胞,此是动作电位的一个重要特征。

当细胞一端受刺激而兴奋时,该部分细胞膜呈“内正外负”的除极化状态,而与它邻近的细胞膜仍处于“内负外正”极化状态,两者之间因此而产生电位差(图1-8)。电位差的出现导致两部分之间产生“局部电流”。局部电流流动的结果使邻近细胞膜的膜内电位升高(膜内外电位差降低)。当膜内电位升高达到阈电位时,即可引发该邻近部位产生动作电位而兴奋。如此,细胞一端的兴奋通过局部电流沿细胞膜向前传导,不断产生新的动作电位,将兴奋传至整个心肌细胞。动作电位就是以这种方式不衰减地、不间断地向前传播,这也是它的幅度和形状在长距离传导中保持不变的原因。这种能向前扩步的动作电位即所谓激动亦称冲动

图1-8 动作电位传导的示意图
四、电偶与向量

由两个电量相等、距离很近的正负电荷所组成的一个总体,称为电偶(dipole)。正电荷称为电源,负电荷称为电穴,其连线称为电偶轴,连线的中点称为电偶中心。电偶有方向,由电穴指向电源。

当细胞膜全部处于极化状态时或全部处于去极化状态时,膜表面各处电位相等,没有电偶存在。当细胞处于除极化或复极化的过程中(图1-8、1-9)时,膜表面已除极与未除级或已复极与未复极的交界处,就产生了电位差,一端电位高相对为正,一端电位低相对为负,其交界面上形成的一对对正负电荷,有如一对对电偶。

物理学上将用来表明既有数量大小,又有方向性的量称作向量(vector)。通常用一带箭头的线段来表示向量,箭头代表向量的方向,线段的长度代表向量的大小。在心肌细胞除极和复极时,细胞膜表面产生了一系列运动着的电偶,即产生了这样一种既有大小(取决于电偶数量的多少)又有方向(由电穴指向电源)的向量,被称为心电向量

五、心电的产生
(一)心肌细胞的除极与复极

图1-9是将电流计的负极接“0”电位(无关电极),正极作为探查电极置于心肌细胞的一端,在心肌细胞经历一次完整的除极与复极过程时,电流计记录到的探查电极所在部位的除极波和复极波。

当心肌细胞处于静息状态(或极化状态)时,细胞膜内外存在一定的电位差(内负外正),但在膜表面各处电位相等,没有电位差。此时电流计记录到的是一条直线(图1-9A),称为等电位线

当心肌细胞一端受刺激而兴奋时,该处细胞膜则发生除极化——由原先的“内负外正”转为“内正外负”,而与它相邻的部分仍处在“内负外正”的极化状态,两者之间出现了电位差,在其膜表面便产生了许多电偶或除极心电向量,“心电”由此产生(图1-9B)。由图可以看到,除极向量的方向和除极扩布的方向一致。该除极向量使面向它的电极电位升高,记录出电位升高的曲线;使背向它的电极电位降低,并记录出电位降低的曲线。

图1-9 心肌细胞除极与复极的示意图
图中心电波形是由电流计所记录,电流计的正极接探查电极,电流计的负极接无关电极(0电位)

在整个心肌细胞除极完毕时,细胞膜表面全都处于“内正外负”的去极化状态,电偶消失,膜表面各处电位相等,电流计所记录到的曲线又回到等电位线(图1-9C)。

心肌细胞除极化过程一旦结束,复极化过程随即开始。复极使细胞膜电位由“内正外负”的除极化状态恢复至“内负外正”的极化状态。在复极过程中,已复极和尚未复极相邻两部分之间又产生了电位差及一系列电偶或复极向量。然而该复极向量的方向和复极推进的方向相反(图1-9D)背向其探查电极,因此使复极前方的探查电极记录出电位降低的曲线。

复极完毕,细胞膜又重新恢复至“内负外正”的极化状态,膜表面电位差及电偶消失,心电向量亦消失,降低或升高的曲线再回到等电位线(图1-9E)。

通过以上示意图可以看到,除极向量的方向和除极扩布方向一致,复极向量的方向和复极扩布方向相反。面对除极向量(或复极向量)的探查电极记录到的是一个向上的波,背对除极向量(或复极向量)的探查电极记录到的是一个向下的波。

(二)心肌细胞的除极、复极与心电波形的关系

动作电位记录的是单个心肌细胞在除极与复极过程中发生在细胞膜内的电位变化;图1-9叙述的是单个心肌细胞除极与复极时在细胞膜外记录到的电位变化;而心电图波形则是整个心脏(全部心肌细胞)的除极和复极在体表的电位变化。三者之间的对应关系,见图1-10。

图1-10 动作电位与心电图关系的示意图
A.单个心肌细胞的动作电位;B.细胞外记录的单个细胞的除极波和复极波;C.全部心室肌除极和复极产生的波,即体表心电图的QRS波群及T波(T波与QRS主波方向相同而与单个细胞复极波的方向相反,其机理详见“心脏的复极顺序与复极波”章节)
心电图导联

在人体不同部位放置电极,并通过导联线与心电图机的正负极相连,这种记录心电图的电路连接方法称为心电图导联。依电极安放位置和连接方法的不同,可组成不同的导联。目前临床上应用的常规12导联系统,其发展历史漫长而曲折(历经36年)。它由3个Einthoven双极肢体导联、3个Goldberger加压单极肢体导联及6个Wilson单极胸导联组成。

所谓双极导联是将心电图机正负极直接连接于人体体表,所测的是正负两极间的电位差及其变化。而单极导联实质上仍然是一种双极导联,因为单极构不成回路,只不过是将心电图机负极连接于由Wilson设计的“0”电位亦称“中心电端”,将正极作为探查电极置于欲检测的部位,测定该部位与“0”电位之间的电位差及其变化。

一、常规12导联系统
(一)标准导联

在20世纪初心电图机用于临床时,标准导联是唯一使用的三个导联,故习惯上称之为标准导联。标准导联又称双极肢体导联,其连接方式为(图1-11)。

图1-11 标准导联的连接方法(右下肢连接地线)

●标准第一导联,简称标Ⅰ导联或Ⅰ导联:左上肢接正极,右上肢接负极。

●标准第二导联,简称标Ⅱ导联或Ⅱ导联:左下肢接正极,右上肢接负极。

●标准第三导联,简称标Ⅲ导联或Ⅲ导联:左下肢接正极,左上肢接负极。

(二)加压单极肢体导联

加压单极肢体导联是一种经改进的单极导联。

单极导联是20世纪30年代由Wilson创立的,目的是想通过这种导联,直接记录探查电极所在部位心脏的电位变化。他设计了一个电位接近于零且恒定的“中心电端”(centralterminal):将左、右上肢和左下肢三点各串联一个5000Ω的电阻后连接在一起的一个点。将这个中心电端(又称中心电站)作为无干电极连接于心电图机负极,而把心电图机正极作为探查电极置于欲探查的部位。将探查电极置于右上肢、左上肢和左下肢的连接,分别称为VR、VL、VF导联。其中V指电压,R、L和F分别表示右上肢、左上肢和左下肢。但在临床应用中发现它们记录到的心电图波幅较小,不便于测量分析。20世纪40年代初Goldberger将其加以改进:在描记某一单极肢体导联心电图时,将该肢体与中心电端的连线截断,这样的连接可使心电图波幅增大50%而图形不变,因而将经此改进的导联称为加压单极肢体导联,即aVR、aVL、aVF(图 1-12),a指增加的。

单极导联的意义在于能单纯地记录出探查电极下那一部分心肌的电活动:aVR导联探查电极面对右室腔,反映了右心腔的电位变化;aVL导联面对左室侧壁偏上的部位,反映左室高侧壁的电位变化;aVF导联面对下壁,反映心脏下壁的电位变化。

图1-12 加压单极肢体导联的连接方法(弯曲线是串联的电阻)
(三)胸导联

胸导联(又称“V”导联)为单极导联。负极接中心电端,探查电极围绕心脏(图1-13),按指定的位置安放于胸前(图1-14)。

图1-13 胸导联的连接方法
图1-14 胸导联电极的位置

●V1导联:胸骨右缘第4肋间。

●V2导联:胸骨左缘第4肋间。

●V3导联:V2与V4两点连线的中点。

●V4导联:左锁骨中线与第5肋间的交点。

●V5导联:左腋前线与V4水平线的交点。

●V6导联:左腋中线与V4水平线的交点。

从单极概念考虑,V1、V2导联反映了探查电极下面右心室的电位变化,故称右胸导联;V5、V6导联反映了探查电极下左心室的电位变化,故称左胸导联;V3(V4)导联介于两者之间,因而称为过渡区导联。

(四)各导联之间的关系

心电图波形在各导联之间存在某些特殊关系,弄清这些关系很有意义:

●在标准导联的同一组心搏中,Ⅱ导联电压(任何一点的电位)等于在这一时刻Ⅰ导联与Ⅲ导联的电压之和:Ⅱ=Ⅰ+Ⅲ,此即著名的Einthoven定律。这是因为:

Ⅰ导联记录的是左上肢(LA)与右上肢(RA)的电位差:Ⅰ=LA-RA。

Ⅱ导联记录的是左下肢(LL)与右上肢(RA)的电位差:Ⅱ=LL-RA。

Ⅲ导联记录的是左下肢(LL)与左上肢(LA)的电位差:Ⅲ=LL-LA。

所以,Ⅰ+Ⅲ=(LA-RA)+(LL-LA)=LL-RA=Ⅱ。 Einthoven定律既适合于 QRS波群,也适合于P波或T波。如果记录的心电图不符合Ⅱ=Ⅰ+Ⅲ,则说明电极连接错误或标记错误。

●在加压单极肢体导联中,aVR+aVL+aVF=0。

●在胸导联中,从V1至V6,R波振幅逐渐增高,S波振幅逐渐降低,R/S比值逐渐增大。

●Ⅰ、aVL导联的正极同是左上肢,其QRS波群主要反映心脏侧壁及高侧壁的情况,两者波形类似;Ⅱ、Ⅲ、aVF导联的正极同在左下肢,QRS波群主要反映心脏膈面(下壁)的情况,三个导联波形相近;胸导联V5、V6导联的正极均置于左心室侧壁,故QRS波群主要反映心脏侧壁的情况,其波形接近Ⅰ、aVL导联。

●在额面上,aVL与Ⅱ,Ⅰ与aVF的导联轴近似90°关系;横面上,V1与V5,V2与V6的导联轴近似90°关系。当额面QRS最大向量指向左或左上方时,Ⅰ、aVL导联的R波波幅表现较高,而Ⅱ、Ⅲ、aVF导联R波则相对较低;当额面QRS最大向量指向下方时,Ⅱ、Ⅲ、aVF导联的R波较高,Ⅰ、aVL导联R波则相对较低。当Ⅱ、Ⅲ、aVF导联ST段抬高时,Ⅰ、aVL导联ST段往往下移。同理,当V5、V6导联R波增高时,V1、V2导联S波往往增深;V5、V6导联ST段下移时,V1、V2导联ST段往往抬高。此现象在心电学上称为对应性改变或“镜像反映”。

二、其他常用导联
(一)右胸导联

心电图机负极接中心电端,探查电极(正极)安放于V3~V5在右侧胸壁相对应的部位,即构成右胸导联:V3R~V5R。右胸导联对右室肥厚、右位心及右心室梗死的诊断有较大意义。

(二)后壁导联

负极接中心电端,探查电极安放于V4水平线与腋后线、左肩胛线及脊柱左缘的交点,即为后壁V7、V8、V9导联。检测时患者必须取仰卧位,检测电极可使用一次性监护电极。后壁导联对诊断心脏后壁心肌梗死有重要意义。

常规12导联心电图+右胸导联及后壁导联即“18导联心电图”。临床上,对于急性下壁心肌梗死的患者或怀疑有右室梗死、后壁梗死时须加做右胸导联及后壁导联。现在有人主张对所有胸痛患者原则上都应做18导联心电图。

(三)上下肋间胸导联

在特殊情况下须描记上一肋间导联或下一肋间V′1 ~ V′6导联的心电图。前者的位置是胸导联V1~V6位置的上一肋间处,后者的位置是于V1~V6的下一肋间处。极少情况下须加做V1~V6位置上、下之二肋间的导联。

这些特殊导联大多用于疑有心肌梗死、肺气肿或身体高大、心前区宽阔的患者。

三、导联轴
(一)概念

某一导联正负极之间的假想连线称为该导联的导联轴。导联轴有方向,由负极指向正极,以箭头表示。

(二)肢体导联导联轴

双极导联的导联轴即是该导联两极之间的连线。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ导联的正负极分别接于人体的左右上肢以及左下肢,三点距离大致相等,由此三根导联轴组成的图形近似一个等边三角形(Einthoven三角)。将这个三角形的三条边保持方向不变,平行移动通过Einthoven三角的中心点(电偶中心),即形成所谓三轴系统(图1-15)。

图1-15
A.Einthoven三角;B.由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ导联轴组成的三轴系统

单极导联的导联轴是探查电极与中心电端(电偶中心)之间的连线。图1-16为三个加压单极肢体导联导联轴。为表明与3个标准导联轴之间的方向关系,将三个加压单极肢体导联导联轴平行移动至三轴系统,6个肢体导联轴均相交通过电偶中心,得到一个呈辐射状的几何图形称为贝莱六轴系统(Bailey hexaxial system)。由于肢体导联的电极都安置于人体上下肢,因此各肢体导联导联轴都平行于人体的额面,由此组成的六轴系统亦平行于人体额面,所以又称为额面六轴系统(图1-17),肢体导联又称为额面导联

图1-16 加压单极肢体导联导联轴
图1-17 额面六轴系统

六轴系统采用±180°角度标志。将Ⅰ导联正极一侧设定为0°,顺时针方向为正,逆时针方向为负,如此,Ⅰ导联负极一侧为±180°。相邻两根导联轴之间夹角为30°,Ⅱ导联正极一侧为+60°,负极一侧为-120°;aVF正极一侧为+90°,负极一侧为-90°,依此类推。在此平面上,我们可观察分析心电活动在人体额面(上下、左右)的变化情况。

(三)胸导联导联轴

胸导联的导联轴是探查电极与中心电端之间的连线。六个胸导联探查电极围绕心脏,置于心脏左前方的胸壁上,其与中心电端构成的导联轴几乎平行于人体横面,因此由胸导联六根导联轴组成的平面亦近似于人体的横面,所以又称横面六轴系统(图1-18),胸导联又称横面导联。通过横面六轴系统可观察分析心电活动在人体横面或水平面(前后、左右)的变化情况。

图1-18 胸导联导联轴
心电图与心向量环的关系
一、空间向量环的形成

如前所述,心肌细胞在除极进行过程中,在已除极和尚未除极的交界面上产生许多电偶,即除极向量。除极向量的方向和除极扩布的方向一致,除极向量的大小与电偶的数目有关。无论是心房还是心室,虽除极时间很短暂(一般只有0.06~0.10秒),但如果用瞬间去划分,仍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,产生的心电向量的方向大小各不一致,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1-19)。那么,同一瞬间里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。不难理解,心脏在除极的不同瞬间里,其瞬间综合心电向量的方向和大小亦各不相同。

图1-19 心电向量综合法

以心室除极为例,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1-20),或把它们变化的轨迹记录出来,则是一条渐变而连续的曲线,一个占有三维空间的环——QRS空间向量环(图1-21)。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1-22)。

图1-20 向量环的形成
A.将心室除极分为九等份,每隔10ms心室除极产生的瞬间综合向量的方向及大小;B.进一步细分,每隔5ms心室除极产生的瞬间综合向量的方向及大小;C.将心室除极产生的每一瞬间综合向量的尖端按时间先后依次连接起来,即形成QRS向量环
图1-21 QRS空间向量环
图1-22 P环、QRS环、T环示意图
二、心电图与心向量环的关系

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,因而两者有着必然的联系。

(一)心向量图

空间向量环是一个占有三维空间的环形结构。若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(图1-21):额面QRS环、横面QRS环和侧面QRS环。心向量图机所描记的心向量图就是空间向量环在这三个平面的投影记录。

(二)平面心向量环与心电图的关系

如上所述,QRS空间向量环是由心室除极每一瞬间所产生的瞬间综合向量的尖端依次连接而成的。反过来说,向量环由许多点组成,向量环上的每一点和原点的连线,即是这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)向额面六轴系统中某一导联轴垂直投影(图1-23),若投影的结果(又称投影向量)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。

图1-23 瞬间综合向量向导联轴投影
R:为OA投影在Ⅰ导联轴上的电位

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,此连续的曲线即是这个导联的QRS心电波形(图1-24)。将额面QRS向量环上的每一点分别向六个肢体导联的每根导联轴依次垂直投影,就可得到六个肢体导联的QRS波形。同理,如将横面QRS向量环上的每一点分别向六个胸导联每根导联轴依次垂直投影,就可得到六个胸导联的QRS波形(图1-25)。

图1-24 额面向量环向Ⅰ、aVF导联轴投影的示意图
向Ⅰ导联导联轴投影:向量环O~B各点,向Ⅰ导联轴垂直投影所产生的各投影向量背向Ⅰ导联正极,因此投影结果为一负向波。其中O~A构成负向波的下降支,A~B构成负向波的上升支。向量环B~O各点向Ⅰ导联轴投影所得到的各投影向量面向Ⅰ导联正极,因此投影结果为一正向波。B~D构成正向波的上升支,D~O构成正向波的下降支。
Oa为OA的投影向量,Od为OD的投影向量。
向aVF导联导联轴投影:向量环O~E各点,向aVF导联轴垂直投影所产生的各投影向量面向aVF导联正极,因此投影结果为一正向波。其中O~C构成正向波的上升支,C~E构成正向波的下降支。向量环E~O各点向aVF导联轴投影所得到的各投影向量背向aVF导联正极,因此投影结果为一负向波。E~F构成负向波的下降支,F~O构成负向波的上升支。
Oc为OC的投影向量,Of为OF的投影向量。
图1-25 横面向量环向V 2、V 6导联轴投影的示意图(投影程序同图1-24)

所以说,心电图是空间心电向量环经过两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三个平面向量环。将额面向量环向六个肢体导联导联轴依次投影,则可得到六个肢体导联的心电图;将横面向量环向六个胸导联导联轴依次投影,则可得到六个胸导联的心电图。

心电图基本波形
一、心脏的除极和复极
(一)心脏的除极顺序与除极波
1.心房除极

正常心电活动起源于窦房结。由于窦房结位于右心房上部,故激动首先传入右心房并沿心房肌呈辐射状向四周扩展,即向右心房下部及左心房扩展,产生的除极向量先指向前下方,随后指向左下方,最后转向左后方(图1-26)。

图1-26 心房除极顺序

左右心房的除极在心电图上形成P波。由于在整个心房除极过程中所产生的除极向量主要是指向左下方的,投影在Ⅰ、Ⅱ、aVF、V5、V6导联轴上,其投影向量均指向这些导联的正极,因而在这些导联形成的P波都是正向波;投影在aVR导联轴上的投影向量背向该导联正极,所以P波在aVR导联是负向波。

2.心室除极

激动在兴奋心房的同时经结间束传导至房室结。在房室结,传导速度骤然减慢(约延搁0.05秒)。然后沿希氏束、左右束支迅速下传至心室,使心室全面除极。左右心室的除极在心电图上产生QRS波群。

由于左束支在室间隔左侧中部较早分出细小的分支(间隔支),使心室间隔最先产生自左向右的除极,由此产生的除极向量指向右前方,偏上或偏下(图1-27A),使位于在右前方的(探查电极)V1导联出现向上的r波,使位于左侧的V5、V6导联出现向下的q波。随即左右心室心尖部附近的心室壁开始除极,其产生的综合除极向量指向前下方偏左(图1-27B)。之后,激动由心室传导系统传导,迅速抵达左、右心室的内膜面,使之产生自心内膜面向心外膜面的辐射状除极(图1-27C)。右心室壁相对较薄,其除极很快到达外膜面。而左心室壁较厚,当右心室绝大部分除极结束时,左心室壁还有相当大的一部分仍在进行着除极,此刻心室除极产生的综合向量主要为左心室壁的除极向量,方向转向左方,并且由于没有向右除极向量的相抵而显现得非常强大,使左胸导联(V5、V6)产生直立高大的R波,使右胸导联(V1)产生向下且较深的S波。最后是左心室的后底部或右心室的肺动脉根部(锥体部)心肌的除极,产生的综合除极向量指向后上方,偏左或偏右(图1-27D),使V5、V6导联有时出现向下的S波。

图1-27 心室除极顺序
(二)心脏的复极顺序与复极波
1.心房复极

心房除极完毕,即开始复极并形成心房复极波——Ta波。心房肌复极的顺序是:先除极的心房肌先复极,后除极的后复极。复极顺序自右上向左下推进。心房复极与心房除极顺序相同,而复极产生的复极向量和其除极向量恰好相反,指向右上方。因此在同一导联中记录得到的Ta波,其方向和P波方向相反。但由于Ta波的振幅很小,且常常重合于QRS波群之中,故一般不易辨认,个别情况下偶可看到(图1-28),在某些窦性心动过速的心电图中,Ta波可落在ST段而使之发生向下移位。

图1-28 心房、心室复极波形成的示意图
2.心室复极

心室除极结束便开始复极,心室复极在心电图上产生的波形称为T波。

心室复极顺序与心室除极顺序有所不同——由心外膜面向心内膜面进行。假如心室的复极也像除极一样从心内膜面向心外膜面扩展,即先除极的心肌先复极,后除极的心肌后复极,那么,复极向量则应该由心外膜面指向心内膜面(与复极顺序相反),所形成的T波方向则与QRS波群主波方向相反。然而这与正常情况下记录到的T波方向不相符。这是因为,心肌的复极过程与其代谢有着密切的关系,一切可影响代谢的因素,如温度、压力及供血情况均会影响心肌细胞的复极过程。一般来说,温度高、压力小和供血好的心外膜下心肌动作电位时程较短,复极较迅速。因此,尽管心内膜侧心肌先复极,但由于心外膜侧的心肌复极较快,先于心内膜侧心肌复极结束,故心室复极完毕是由心外膜面向心内膜面方向推进的(图 1-28、1-29)。

图1-29 心内膜下心肌与心外膜下心肌除极与复极在时间上的先后
从图中动作电位曲线可以看出,心内膜开始除极虽早于心外膜,但复极完毕却晚于心外膜

所以,不论是心室的除极还是复极,产生的心电向量方向皆由心内膜指向心外膜,使得位于心外膜一侧的探查电极始终面向“电源”,记录到的心室复极波(T波)与心室除极波(QRS波群的主波)方向一致,皆为正向波。

除极波或复极波的形态主要由除极顺序或复极顺序来决定,正常的心房、心室除极顺序决定了正常的P波与QRS波群形态,正常的心室复极顺序决定了正常的T波形态。起自心房异位起搏点或心室异位起搏点的激动,由于引起心房除极或心室除极的顺序发生异常改变,其产生的P波或QRS波群形态亦发生异常改变。当某种因素引起心室复极的顺序发生改变时,便导致T波形态出现异常改变。

二、心电图各波、段和间期

由窦房结发出的一次激动使心房、心室顺序除极和复极,由此产生一组相应的除极波和复极波,尽管该除极波和复极波的形态和波幅在不同导联会有所不同,但它们都是由以下的波、段和间期组成(图1-30):

P波 是一组波群中最先出现的一个小波。代表左、右心房除极产生的电位变化。P波可表现为:直立(包括有钝圆、切迹、双峰、高尖)、双向及倒置等多种形态(图1-31)。

PR段(传统称为PR段,实为PQ段)自P波结束到QRS波群起点的一段时间,反映激动自心房传至心室的时间。

PR间期 自P波起点至QRS波群起点的一段时间。代表激动自心房开始除极,经结间束、房室交界区、希氏束、束支及其分支、普肯耶纤维网下传,至心室开始除极的时间。

图1-30 典型心电波形
图1-31 P波的形态

QRS波群 是一组波幅较大、峻峭陡急的波群,代表左、右心室除极产生的电位变化。典型的心室除极波由三个紧密相连、方向不同的波组成,首先向下的波(负向波)称为Q波,向上的波(正向波)或Q波之后的正向波称为R波,R波之后的负向波称为S波,合称为QRS波群。有时继S波之后又出现了一个正向波称为R′波,若R′波后再出现负向波称为S′波。波幅<0.5mV者用英文小写字母q、r、s表示,波幅≥0.5mV者用英文大写字母Q、R、S表示。然而,上述3个波不是每个导联QRS波群中都能全部出现,即QRS波群在不同人、不同导联可呈不同形态。图1-32对不同形态QRS波群作了统一命名。

室壁激动时间与R峰时间 自QRS波群起点至R波顶点的垂线之间的时间称R峰时间(图1-33)。胸导联R波由顶峰(最高点)突然发生向下转折,在心电学上称为本位曲折,代表激动到达电极所在部位心外膜下的时间。由于探查电极并非直接放在心外膜表面,因此称为类本位曲折。胸导联R峰时间称为室壁激动时间(ventricular activation time,VAT)。

ST段 自QRS波群的终点至T波起点的线段,代表心室缓慢复极过程。

T波 是继ST段之后一个比较宽的波,代表心室快速复极的电位变化。

T波亦有多种形态:直立、切迹、低平、平坦、正负双向、负正双向、倒置等(图3-21)。

QT间期 自QRS波群的起点至T波终点的一段时间。代表整个心室除极和复极全过程所用的时间。

U波 是T波之后有时连接的一个小波。其产生机制尚未完全清楚,有学者认为它是心室乳头肌或心室内传导纤维(普肯耶纤维)的复极波。

图1-32 QRS波群各种形态的命名
图1-33 R峰时间的测量方法

基线 心电图各波的方向和振幅大小是以心电图基线为参照水平。基线即基础线段,通常为两个QRS波群起点的连线。心电图中等电位线是指心肌细胞除极完毕或复极完毕时,其表面电偶消失各处电位相等,电流计记录到的一条直线。正常情况下,等电位线包括PR段、ST段及TP段三部分,基线与等电位线同处一条水平线上。在受到某种因素影响时(如心动过速、心肌缺血等),PR段或ST段不再反映等电位线,三者之间出现偏差,等电位线偏离基线。