心电图的产生原理(一)
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心电图的产生原理
北京大学人民医院 王立群
精品课件
一、心肌细胞的除极与复极
心脏是一个肌肉泵，在其产生机械 收缩前，心肌细胞先产生电激动。 电激动来源于细胞膜内外带电离子 的流动 心肌细胞发生“极化状态”、 “除极”、“复极”等 生理变化。
精品课件
1. 静息时心肌细胞膜处于极化状态
+++++++-+----+--+-
精品课件
5. 除极波与复极波的主要区别
当探查电极位于细胞的中部时，除极传导过程中当电源刚好通过探 查电极时，电极受正性电位影响最大，瞬时后，电源离开而电穴到 达并通过探查复极波时，受负性电位影响最大，电位由最高点突然 降到负电位，这个骤然转折称为“本位转折”（或内部转折）。而 复极波无本位转折，从复极波形态上不能识别复极过程到达探查电 极所在部位。
+ 0_
++
-
-
一个电偶的电源和电穴可以看作电池 的阳极和阴极，若将其放置在稀释的 食盐溶液中，必然有电流由阳极流向 阴极，整个容积内的溶液布满了电流
参
探查电极
考
电
极
刺激
刺激
用电流计连续记录下心肌细胞表面在复极过程中的电位变化， 由此记录得到的曲线称为复极波。
精品课件
单个细胞除极复极过程中记录到的电位变化波形
参
探查电极
考
电
极
刺激
刺激
当心肌细胞全部复极恢复极化状态，细胞膜外均为正电荷， 探查电极与参考电极之间无电位差，故记录出一条等电位线
精品课件
静息状态
刺激
除极完毕 已复极部位为电源，未复极部位为电穴
复极过程为电穴在前、电源在后的电偶前移
精品课件
静息状态
5. 除极波与复极波的主要区别
除极过程电源在前、电穴在后，探查电极正对除极传导方向记 录的是正向波，复极过程电穴在前，电源在后探查电极正对复 极传导方向记录的是负向波。 除极速度比复极速度快，在时间上，复极时间是除极过程的 2~7倍，因此，除极波起伏陡峭，波型高尖复极波起伏迟缓、 振幅较低。
参
探查电极
考
电
极
刺激 当心肌细胞处于静息状态时，细刺胞激膜外均为正电荷， 探查电极与参考电极之间无电位差，故记录出一条等电位线
精品课件
单个细胞除极复极过程中记录到的电位变化波形
参
探查电极
考
电
极
刺激
刺激
细胞左侧受到刺激开始除极并迅速向右侧推进 已除极的细胞膜外带负电荷，未除极的细胞膜外带正电荷 故探查电极正对除极传导方向时，可描记到一正向电流曲线 而探查电极背离除极传导方向时，则描记到一负向电流曲线
越靠近电偶正电荷的等电位面 其电位越高，越靠近负电荷的 等电位面电位越低 在电偶电量大小与位置变化时， 等电位面也必然随之改变
精品课件
(3)除极(复极)扩布→电偶移动(电场变化)
静未息除状极态部位为电源，已除极部位为电穴 除极扩布为电源在前、电穴在后的电偶前移
刺激
除极完毕
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静息状态
(3)除极(复极)扩布→电偶移动(电场变化)
• 物理学中证明电偶极子P的电场中任一点r的电势是：
(r)
1 4 πε0
P r r2
• 偶极子的性质可以用偶极矩描述。
电偶极矩的方向由负电荷指向正电荷，
大小等于正电荷量乘以正负电荷之间的距离。
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（来自百度文库） 电偶电场的电位分布
图中虚线代表零电位面，在该平面上各点与电偶的正负电荷距 离相等，因此零电位面上任何一点电位为0 零电位面把电偶电场分为两个区，靠近正电荷一侧为正电位区， 靠近负电荷一侧为负电位区
注意： 电位差 存在 方向性
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3. 兴奋的传导形成除极波
已除极的心肌细胞膜与仍处于静息状态的细胞膜（带正电 荷）之间有电位差，就会引起局部电流，从而触发邻近细 胞膜除极产生动作电位。
——即兴奋的传导 通过闰盘，已除极细胞与邻近静息细胞之间亦存在电传导。
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单个细胞除极复极过程中记录到的电位变化波形
+- -+--+-+---+++++
Na+
Na+
K+
Na+
K+
静息时，K+可以外渗，而Na+不能 自由渗入。
细胞膜外排列一定数量的阳离子， 而膜内则排列相同数量的阴离子
细胞膜内外两侧存在跨膜电位差， 即处于内负外正的极化状态。
--++ -+-+---+----++++
细胞膜外任两点间无电位差
精品课件
多个细胞除极复极的电位变化波形
静息细胞
探查电极
除极细胞
复极细胞
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4. 电偶极子
已除极部分与紧邻的未除极部分形成一个所谓的电偶极子 （简称电偶），除极波传导的过程就是电偶移动的过程。 已复极部分与紧邻的未复极部分亦构成电偶。
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（1） 电偶极子的定义
• 定义：一对距离很近的电量相等、电性相反的电荷+q与 -q，其总体称为电偶极子（双极体），简称电偶 电偶的正端称“电源”，电偶的负端称“电穴”。
复极过程是耗能过程，与细胞的新陈代谢、生化变化等有密切关系， 且易受其影响而发生改变。
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二、ECG形成的容积导体原理
临床描记心电图不可能把电极直接联接在心肌上，而是从体表 上来间接测定心肌的电激动情况。人体中含有大量的体液和电 解质具有一定的导电性，是一个容积导体。
容积导电是电学上的一种导电方式。凡是具有一定体积的整块 导电体均称为“容积导体”。
2. 细胞在受到刺激时产生动作电位
动作电位
心肌细胞都具有 兴奋性，在受到 刺激后即可产生 动作电位
阈电位 静息电位
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动作电位是膜内外电位变化
细胞外 细胞内
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除极部分与未除极部分存在膜外电位差
当心肌细胞受到刺激发生除极而兴奋时，它的表面 就带有负电荷，与仍处于静息状态的细胞表面（带 正电荷）之间出现电位差。
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单个细胞除极复极过程中记录到的电位变化波形
参
探查电极
考
电
极
刺激
刺激
用电流计连续记录下心肌细胞表面在除极过程中的电位变化， 由此记录得到的曲线称为除极波。
精品课件
单个细胞除极复极过程中记录到的电位变化波形
参
探查电极
考
电
极
刺激
刺激
当心肌细胞全部除极完毕时，细胞膜外均为负电荷，
探查电极与参考电极之间无电位差，故记录出一条等电位线
精品课件
单个细胞除极复极过程中记录到的电位变化波形
参
探查电极
考
电
极单个心肌细胞先除极部分先复极，所以复极从左侧开始向右推进
刺激已复极的细胞膜外带正电荷，未复极刺激的细胞膜外带负电荷 故探查电极正对复极传导方向时，可描记到一负向电流曲线
而探查电极背离复极传导方向时，则描记到一正向电流曲线
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单个细胞除极复极过程中记录到的电位变化波形
北京大学人民医院 王立群
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一、心肌细胞的除极与复极
心脏是一个肌肉泵，在其产生机械 收缩前，心肌细胞先产生电激动。 电激动来源于细胞膜内外带电离子 的流动 心肌细胞发生“极化状态”、 “除极”、“复极”等 生理变化。
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1. 静息时心肌细胞膜处于极化状态
+++++++-+----+--+-
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5. 除极波与复极波的主要区别
当探查电极位于细胞的中部时，除极传导过程中当电源刚好通过探 查电极时，电极受正性电位影响最大，瞬时后，电源离开而电穴到 达并通过探查复极波时，受负性电位影响最大，电位由最高点突然 降到负电位，这个骤然转折称为“本位转折”（或内部转折）。而 复极波无本位转折，从复极波形态上不能识别复极过程到达探查电 极所在部位。
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一个电偶的电源和电穴可以看作电池 的阳极和阴极，若将其放置在稀释的 食盐溶液中，必然有电流由阳极流向 阴极，整个容积内的溶液布满了电流
参
探查电极
考
电
极
刺激
刺激
用电流计连续记录下心肌细胞表面在复极过程中的电位变化， 由此记录得到的曲线称为复极波。
精品课件
单个细胞除极复极过程中记录到的电位变化波形
参
探查电极
考
电
极
刺激
刺激
当心肌细胞全部复极恢复极化状态，细胞膜外均为正电荷， 探查电极与参考电极之间无电位差，故记录出一条等电位线
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静息状态
刺激
除极完毕 已复极部位为电源，未复极部位为电穴
复极过程为电穴在前、电源在后的电偶前移
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静息状态
5. 除极波与复极波的主要区别
除极过程电源在前、电穴在后，探查电极正对除极传导方向记 录的是正向波，复极过程电穴在前，电源在后探查电极正对复 极传导方向记录的是负向波。 除极速度比复极速度快，在时间上，复极时间是除极过程的 2~7倍，因此，除极波起伏陡峭，波型高尖复极波起伏迟缓、 振幅较低。
参
探查电极
考
电
极
刺激 当心肌细胞处于静息状态时，细刺胞激膜外均为正电荷， 探查电极与参考电极之间无电位差，故记录出一条等电位线
精品课件
单个细胞除极复极过程中记录到的电位变化波形
参
探查电极
考
电
极
刺激
刺激
细胞左侧受到刺激开始除极并迅速向右侧推进 已除极的细胞膜外带负电荷，未除极的细胞膜外带正电荷 故探查电极正对除极传导方向时，可描记到一正向电流曲线 而探查电极背离除极传导方向时，则描记到一负向电流曲线
越靠近电偶正电荷的等电位面 其电位越高，越靠近负电荷的 等电位面电位越低 在电偶电量大小与位置变化时， 等电位面也必然随之改变
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(3)除极(复极)扩布→电偶移动(电场变化)
静未息除状极态部位为电源，已除极部位为电穴 除极扩布为电源在前、电穴在后的电偶前移
刺激
除极完毕
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静息状态
(3)除极(复极)扩布→电偶移动(电场变化)
• 物理学中证明电偶极子P的电场中任一点r的电势是：
(r)
1 4 πε0
P r r2
• 偶极子的性质可以用偶极矩描述。
电偶极矩的方向由负电荷指向正电荷，
大小等于正电荷量乘以正负电荷之间的距离。
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（来自百度文库） 电偶电场的电位分布
图中虚线代表零电位面，在该平面上各点与电偶的正负电荷距 离相等，因此零电位面上任何一点电位为0 零电位面把电偶电场分为两个区，靠近正电荷一侧为正电位区， 靠近负电荷一侧为负电位区
注意： 电位差 存在 方向性
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3. 兴奋的传导形成除极波
已除极的心肌细胞膜与仍处于静息状态的细胞膜（带正电 荷）之间有电位差，就会引起局部电流，从而触发邻近细 胞膜除极产生动作电位。
——即兴奋的传导 通过闰盘，已除极细胞与邻近静息细胞之间亦存在电传导。
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单个细胞除极复极过程中记录到的电位变化波形
+- -+--+-+---+++++
Na+
Na+
K+
Na+
K+
静息时，K+可以外渗，而Na+不能 自由渗入。
细胞膜外排列一定数量的阳离子， 而膜内则排列相同数量的阴离子
细胞膜内外两侧存在跨膜电位差， 即处于内负外正的极化状态。
--++ -+-+---+----++++
细胞膜外任两点间无电位差
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多个细胞除极复极的电位变化波形
静息细胞
探查电极
除极细胞
复极细胞
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4. 电偶极子
已除极部分与紧邻的未除极部分形成一个所谓的电偶极子 （简称电偶），除极波传导的过程就是电偶移动的过程。 已复极部分与紧邻的未复极部分亦构成电偶。
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（1） 电偶极子的定义
• 定义：一对距离很近的电量相等、电性相反的电荷+q与 -q，其总体称为电偶极子（双极体），简称电偶 电偶的正端称“电源”，电偶的负端称“电穴”。
复极过程是耗能过程，与细胞的新陈代谢、生化变化等有密切关系， 且易受其影响而发生改变。
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二、ECG形成的容积导体原理
临床描记心电图不可能把电极直接联接在心肌上，而是从体表 上来间接测定心肌的电激动情况。人体中含有大量的体液和电 解质具有一定的导电性，是一个容积导体。
容积导电是电学上的一种导电方式。凡是具有一定体积的整块 导电体均称为“容积导体”。
2. 细胞在受到刺激时产生动作电位
动作电位
心肌细胞都具有 兴奋性，在受到 刺激后即可产生 动作电位
阈电位 静息电位
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动作电位是膜内外电位变化
细胞外 细胞内
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除极部分与未除极部分存在膜外电位差
当心肌细胞受到刺激发生除极而兴奋时，它的表面 就带有负电荷，与仍处于静息状态的细胞表面（带 正电荷）之间出现电位差。
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单个细胞除极复极过程中记录到的电位变化波形
参
探查电极
考
电
极
刺激
刺激
用电流计连续记录下心肌细胞表面在除极过程中的电位变化， 由此记录得到的曲线称为除极波。
精品课件
单个细胞除极复极过程中记录到的电位变化波形
参
探查电极
考
电
极
刺激
刺激
当心肌细胞全部除极完毕时，细胞膜外均为负电荷，
探查电极与参考电极之间无电位差，故记录出一条等电位线
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单个细胞除极复极过程中记录到的电位变化波形
参
探查电极
考
电
极单个心肌细胞先除极部分先复极，所以复极从左侧开始向右推进
刺激已复极的细胞膜外带正电荷，未复极刺激的细胞膜外带负电荷 故探查电极正对复极传导方向时，可描记到一负向电流曲线
而探查电极背离复极传导方向时，则描记到一正向电流曲线
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单个细胞除极复极过程中记录到的电位变化波形