心电图的原理分析

同时存在的电偶可综合看似一个电偶
心脏电活动的规律变化可以看成一个 方向和强度规律变化的电偶
空间心电向量环也可看成固定在原点 的电偶矩的依次变化 通过体表的电极可以记录心脏综合电 偶运动变化的规律。
二、心电向量与平面向量图
除(复)极波的传导是有方向和大小的，所以它是一种矢量 （即向量），心电生理学上把这种矢量称为“心电向量”。 向量（vector)是物理学中的一个专用名词，其代表同时
0
+
_
一个电偶的电源和电穴可以看作电池 的阳极和阴极，若将其放臵在稀释的 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
-
+
+
-
这种导电方式称——“容积导电” 食盐溶液即为“容积导体”
1. 容积导体内电偶的电位场分布
容积导体中各处都有不同强度的电流在流动，其电位也不同，在 容积导体内与电池阴阳两极等距离的垂直平面上各处的电位都是 “0” 靠近阳极的一侧都呈正电位且愈近阳极电位越高
（2） 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
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臵变化时， 等电位面也必然随之改变
——称为该时刻的瞬间综合心电向量
如果将心动周期中各瞬间综合心电向 量运行轨迹依次连接起来 ——即构成空间心电向量环
侧面
额面
水平面
5. 平面心电向量图
心脏各房室电激动过程中 形成的是立体空间向量。
当我们进行观察和描绘的 时候，不论是利用示波器 屏幕、照片或是图纸都不 可能显示立体心电向量。 所以采用该向量分别在三 个互相垂直的平面上的投 影来表示。 把投影在每一平面的形态， 绘成平面图，其图形就是 平面心电向量图。
D
3.人体实际与实验中容积导体的区别
心肌激动产生的电偶不仅有方向及强度变化，并且位臵也不是始终固 定在躯体的中心，除此，心室肌除极的方向变动迅速，同时又具有多 方向性——单个电偶可否代表？ 在实验室中，容积导体内各部分的导电性均匀一致，心肌及周围组织 导电性能并不均匀相等 容积导电的原理仅适用于一个电偶处于一无限大的容积中，而躯体对 心脏来说容积不足够大，且其外周的皮肤电阻高导电性差。
aVR aVL aVF
左上
右上 中心 中心 中心
4. 胸前导联
V1在胸骨右缘第4肋间 V2在胸骨左缘第4肋间 V3在V2和V4连接线的中点
V4在左锁骨中线与第5肋 间相交处
V5在左腋前线V4水平处
V6在左腋中线V4水平处
K+ 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
-
- + + + -
+
Na+ Na+
2. 细胞在受到刺激时产生动作电位
心肌细胞都具有 兴奋性，在受到 刺激后即可产生 动作电位
水平面 额面
三、心电图导联
心电图记录的是随心动周期变化的体表特定位臵的电位差。为 测定电位差并利用其描记产生心电波形而连接在人体的电极对 称为导联。 电极对可以由两个电极组成，也可由数个电极组合 2个电极中 的1个。 导联轴：某一导联正负电极之间假想的连线，接心电图机正极 侧为正，接负极侧为负。
1. 导联的种类
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。
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。
靠近阴极的一侧都呈负电位且愈近阴极电位负值越大 各点电位 V 与它到电偶中心的距离 r 的平方呈反比关系， A B 与电偶轴的夹角也呈反 比关系。
0
V = E (cos/r2)
正电位区 负电位区
2. 容积导体各点电位的投影表示法
除了用公式来计算容积导体中或表面上各点电位外，也 可用几何学的方法来说明各点的电位强弱，即“投影法”
应用投影法时，首先要考虑距离问题 C
Vx
E''
例如：电偶本身的电位强度（E）4mV
x点与电偶中心的距离为2个单位
E''
x
A
y
E′
Vy
其电位降低的与距离平方呈反比 E'=4×1/22=1mV
E'
o
B
E''
E
E′
经x点画一条与电偶轴（AB线）
平行且长度为E'（1mV）的线 该线在ox线的投影(E'×cosα) ——即为x点的电位Vx
心电图的产生原理
一、心肌细胞的除极与复极
心肌是一个肌肉泵，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。
1. 静息时心肌细胞膜处于极化状态
+ + + + --- + + -- ++ +- + +- + + - + + - + + + + Na + + + + - + - +
（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”。 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 P r 4 πε0 r 2

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。
(3)除极(复极)扩布→电偶移动(电场变化)
静息状态 未除极部位为电源，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
静息状态
(3)除极(复极)扩布→电偶移动(电场变化)
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 静息状态
5位 静息电位
动作电位是膜内外电位变化
细胞外
细胞内
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。
注意： 电位差 存在 方向性
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。
常规导联：
标准肢体导联（I、II、III）
加压肢体导联（aVR、aVL、aVF） 胸前导联（V1～V6）
扩增的导联
后胸（V7～V9） ，右胸（ V3R ～V8R） 上一肋间（V′1～V′5 ）、下一肋间（V′1～V′5 ）
上二肋间（V″1～V″5 ） 、下二肋间（V″1～V″5 ）
其它导联系统： Frank导联、EASI导联系统 ——简化导联，衍生常规12导联 头胸导联、食管导联、Fontaine导联等
2. 标准肢体导联
I导联左上肢与右上肢之间的电位差（LA-RA） II导联左下肢与右上肢之间的电位差（LL-RA） III导联左下肢与左上肢之间的电位差（LL-LA） 在心动周期中的任一时刻，Ⅱ导联=Ⅰ导联+ Ⅲ导联 （Einthoven法则）。
I导联
II导联
III导联
右上
左上
右上
左上
左下
左下
3. 加压肢体导联
参 考 电 极
刺激
探查电极
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
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
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。
a、b的综合向量
1. 综合向量
（3）两个向量方向成角度时，则用平行四边形法进行叠加： 用两个向量作为平行四边形 的相邻两边，该平行四边形 的对角线就是其综合向量。
（4）同时存在多个向量时，可按照上述原则，先取两个向量 叠加，把得到的综合向量与第3个向量叠加，再把第2次 得到的综合向量与第4个向量叠加…… 依次进行下去去，最终都可合成一个综合向量。
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。
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”。