体表心电图

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好医师导语

在正常人体,由窦房结发出的兴奋按照一定的传导途径和时程依次传到心房和心室,进而引起整个心脏的兴奋。

人体是一个大的容积导体,心脏各部分在兴奋过程中出现的生物电活动,可以通过周围的导电组织和体液传到体表。将测量电极置于体表的一定部位记录出来的心脏兴奋过程中所发生的有规律的电变化曲线,称为心电图( letrocardiogramn, ECG)或体表心电图( surface ECG)。心电图反映的是每个心动周期整个心脏兴奋的产生、传播和恢复过程中的生物电变化,而与心脏的机械收缩活动无直接关系。心电图作为一种无创记录方法 ,在临床上被广泛用于心律失常和心肌损害等多种心脏疾病的诊断。

(一)心电图的基本原理

  心电图的形成原理可以用膜极化学说(电偶学说)和容积导体原理来解释(图4-17)。心脏活动时,当部分心肌因为去极化而产生动作电位,与邻近的静息状态的心肌相比，它的极性发生暂时的反转,变为内正外负。这种由两个距离很近的正负电荷所组成的体系,称为电偶。其中带正电荷的一极称为电源,带负电荷的一极称为电穴。电流将从电偶的一极(电源)流向另一极( 电穴)。动作电位在心内传导的过程也可认为是电偶移动的过程。当心肌细胞一部分受 刺激发生去极化时,与邻近静息的细胞膜形成电偶,产生局部电流使邻近细胞膜发生去极化而爆发动作电位。

  能导电的物体称为导体,而身体的细胞内外液都是由电解质溶液组成的，因而是一个很好具有三维空间的导体,称为容积导体。心脏内任何时候形成任何方向的电偶都能通过身体这一容积导体传到体表,并在人体表面就可以记录到心脏的电变化。因此,心电图是体表检测的经放大之后心脏实时电活动,是心肌在兴奋过程中以电偶变化的幅度与方向为基础的各种动作电位的综合效应,显示的是电压-时间关系曲线。

(二)心电图导联方式与正常心电图各波和间期的意义

  从体表记录心电图时,引导电极的放置位置及与心电图机连接的线路，称为心电图导联。1905年爱因托芬(Einthoven)最早创立了国际通用的导联体系,在此基础上发展出称为“标准导联”的心电记录导联系统,共有三类12个导联，包括三个标准肢体导联(分别为I导联、II导联、III导联),三个加压单极肢体导联(分别为aVR、aVL和aVF导联)和六个单极胸导联(V₁-V6导联)。标准肢体导联反映心脏电话动在两个肢体之间呈现出的电位差。加压单极肢体导联反映心脏电活动在某一肢体呈现的电变化。单极胸导联反映心脏活动在胸壁某一点呈现的电位变化,由于与心脏表面的位置很近,每个胸前导联能够从一些细节上反映心脏微小的、特殊部分的电活动。临床上对患者行心电图检查时通常记录以上12个导联心电图,以便临床医生评估患者的心率、心律等信息。

  正常体表心电图是一组波形构成。用不同导联记录到的心电图都包含几个基本波形,即心脏每次兴奋过程中都会相继出现一个P波,一个QRS波群和一个T波,有时在T波后还可出现一个小的U波。心电图的各段波形反映心脏不同部位的去极化或复极化过程。

以下主要以标准I导联心电图为例,介绍心电图各波和间期的形态及意义(图4-18)。

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P波

   在一个心动周期中,心电图记录首先出现的一个小而圆钝的波称为P波(P wave),它反映的是左、右两心房的去极化过程。P波正常时程为0.08 ~0.11秒,幅度不超过0.25mV。由于心房去极化的综合向量是向左、前、下的，所以P波方向在I、II、aVF、V4~ V6导联中均向上,在aVR导联则向下,而在其余导联呈双向、倒置或低平。虽然窦房结的去极化发生在心房去极化之前,但由于窦房结体积小，P细胞数量少,兴奋时产生的综合电位也很小，因此在常规体表心电图上记录不到窦房结电位。心房颤动时,P波消失，取而代之的是细小杂乱房颤波形。

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QRS波群

  继P波之后间隔一小段时间(P-R间期),出现的一个时程较短、幅度较高、形状尖锐的波群,称为QRS波群(QRScomplex),QRS波群反映左、右两心室的去极化过程。典型的QRS波群包括三个紧密相连的电位波动,第一个向下的波称为Q波;第一个向上的波称为R波;R波之后出现的向下的波称为S波。在不同导联的记录中,这三个波不一定都出现。正常的QRS波群历时0.06-0.10秒,代表兴奋在心室内传播所需的时间。由于心室的去极化综合向量是指向左、前、下(或后)的,所以QRS波主波方向在I、II、III、aVF、V4- V6导联中均向上,而在aVR导联则向下。QRS波是心室肌快速同步兴奋的结果。正常的传导途径是经过左右束支、浦肯野纤维网再到心室肌,这是最快速和有效的动作电位传导路径。因此，任何经其他路径传导的时程均要延长而导致异常的QRS时程。QRS波群增宽反映兴奋在心室内传导时间的延长,表示可能有心室内传导阻滞或心室肥厚;QRS波群幅值增高提示心肌肥厚。发生期前收缩时，QRS波群出现宽大畸形。

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T波

    QRS 波群之后间隔一段时间(S-T段)出现的一个持续时间较长波幅较低的向上的波，称为T波(T wave) ,T波反映的是心室复极化过程,历时0.05 ~0.25秒,波幅为0.1 ~0.8mV,在R波波幅较高的导联中是R波的1/4-1/8,不低于R波的1/10。T波的方向与QRS波群的主波方向相同。T波通常升支和降支不对称,升支缓慢，起点不明确,降支陡直终点明确。如果出现T波低平、双向、或倒置,则称为T波改变。T波改变可见于多种生理病理或药物作用下,临床意义需要仔细确定。

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U波

  在T波后0.02 ~0. 04秒可能出现的一个低而宽的波,称为U波(U wave)。U波方向一般与T波一致,波宽0.1-0.3秒,波幅一般小于 0.05mV。U波的意义和成因尚不十分清楚,一般推测U波可能与浦肯野纤维网的复极化有关。

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PR间期(或PQ间期) 

   PR 间期(P-R iterva)是从P波起点到QRS波起点之间的时程,一般为0.12-0.20秒。PR 间期代表由窦房结产生的兴奋经由心房、房室交界和房室束到达心室并引起心室肌开始兴奋所需要的时间,故也称为房室传导时间。当发生房室传导阻滞时,PR间期延长。临床上将房室传导功能分为正常、一度阻滞(PR间期延长,无心室漏搏)、二度阻滞(PR可以正常或延长,有心室漏搏)和三度阻滞(心房和心室搏动互不相关,各按自已频率搏动，PP间期<RR间期,P波与QRS波群无关系,PR间期不固定)。

PR段(P-Rsegment)是指从P波终点到QRS波起点之间的时段,心电图中所描记到的PR段通常出现在基线水平上。PR段反映兴奋通过心房后在向心室传导过程中的电位变化，由于兴奋在通过房室交界区时的传导非常慢,形成的综合电位很小，故在P波之后曲线便回到基线水平,从而形成PR段。由于心房复极向量及房室交界区传导向量很小,心电图一般记录不到电位的改变, P-R段常描记成水平线(等电位线)。

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QT间期

   QT间期(Q-Tinterval)是指从QRS波起点到T波终点的时程，代表心室开始去极化到完全复极化所经历的时间。QT间期的长短与心率成反变关系,心率愈快,QT间期愈短。QT间期延长易引起早后去极,并可能诱发严重的室性心律失常一尖 端扭转型室性心动过速。

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ST段

   ST段(S-T segment)是指从QRS波群终点到T波起点之间的线段。由于ST段代表心室各部分细胞均处于去极化状态(相当于动作电位的平台期),各部分之间的电位差很小。正常时ST段应与基线平齐,常描记为一段水平线(等电位线)。心肌缺血或损伤时ST段会出现异常压低或抬高。

ECG用于检测心脏节律和传导的异常、心肌缺血和梗死、电解质紊乱等非常重要,也能反映心脏的解剖位置,房室大小，正常或者异常的心脏动作电位传递过程,因而ECG是临床上极为有用的诊断手段之一。长时间(24~72小时)动态心电图(Holter)记录对反映暂时性心律失常或心肌缺血等意义更大。ECG不能直接反映心脏的收缩功能。

(三)心电图与心肌细胞动作电位的关系

  心脏的生物电活动是心电图产生的根据，但是单个心肌细胞兴奋时描记的动作电位图形与每个心动周期所描记的心电图存在显著差别。产生这种差异的主要原因包括:①心肌细胞动作电位是单个细胞的膜电位变化;而心电图则是整个心脏在兴奋过程中的综合电变化,是随整个心脏这个功能合胞体兴奋的发生、传播和恢复过程而变化的。不仅与单个心肌细胞的动作电位不同,而且多种导联描出的心电图波形也有所不同。②单个心肌细胞的动作电位是用细胞内记录的方法获得的,反映的是细胞膜内外的电位差;而心电图采用的细胞外记录。心电图的记录原理是由于人体是一个容积导体,心脏位于其中,因而心脏的电活动可以通过身体这个容积导体传递到体表并记录下来。尽管如此，单个心肌细胞动作电位的产生与消失，与心电图各个波形之间仍然存在明显的对应关系(图4-19)。以典型的心室肌为例，单个细胞动作电位的0期与心电图QRS波群相对应。由于心室各部心肌细胞开始去极化的时间有先后,导致QRS波群的时程比单个心室肌细胞的0期较长,但两者时程基本对应;单个细胞复极化的第2期与心电图ST段相对应;而单个细胞的快速复极化期(3期)则与心电图的T波相应。③用细胞内微电极技术记录单个细胞动作电位时,在同一个细胞内记录到的图形是恒定的;而在记录心电图时,由于记录电极在体表的位置不同，所记录到的心电图波形也不相同。