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心脏电生理与心电图
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作者:宏力医院

心电图(Electrocardiogram,ECG),又称体表心电图。心电图学经心电图之父Einthoven发明并正式用于临床诊断,至今已有百年之久。当前我国基层医院、卫生院、门诊部都至少拥有一台心电图仪,但许多医生对心电图形的正确分析还存在诸多实际问题,有必要加以系统学习。掌握心电图技术是临床基本功之一,特别是在提倡医学三个回归(回归人文、回归临床、回归基本功)的今天,即使在大型医院有许多高精尖的诊断技术,但常规心电图仍是我们必须掌握的诊断心血管病的重要手段。可以预计即使在将来,心电图技术在基层也是不可替代的。


一、心电图是怎么产生的

1.心电与心脏收缩

要了解心电图是怎么产生的,我们要先了解心电是怎么产生的,看不见的心电和可见的心脏收缩是什么关系,是心电导致了收缩还是收缩导致了心电?心脏在机械性收缩之前心肌细胞内先产生离子流动的化学变化,这种化学变化产生了微小的电流流动(心电)。由这一电流激动触发了心肌细胞兴奋收缩耦联机制,导致了心脏的机械收缩。也就是心电在前,收缩在后。我们用特殊仪器(心电图仪)及特殊的联接方式(心电图导联)将这种微弱的心电(心脏电流)引至体表,并加以放大形成一定波形,这种描记出连续曲线状波形就叫心电图。临床心电图是用临床医学的思维方法,科学地解释这些心电图形,为临床诊断需要服务。


2.除极与复极

除了了解心电的产生以外,我们还需要掌握两个名词:除极和复极。除极和复极是心电活动的基本概念。静止状态下心肌细胞膜呈现一种内负外正的极化状态,没有电流及电流运动产生。当这种极化膜某一点受到刺激(包括物理、化学、电流的刺激等)使之通透性发生改变;这种改变沿着细胞膜扩散,使内负外正的极化状态变成内正外负的去极化状态,这一过程即称为除极。除极产生了电流(心电)及电流运动。这一除极过程终究要结束要恢复,恢复过程即称为复极。复极比除极慢得多,细胞内外的离子重新分布,复极就是由内正外负的去极化状态,恢复成内负外正的极化状态。由极化状态开始,经过去极化(除极),最后再恢复成极化状态(复极),这一过程周而复始。上述心电活动的除极与复极过程,即为一个完整的心动周期,在机械运动上就表现为心脏的一次收缩与一次舒张,就是我们在心脏听诊所听到的一次心脏跳动。


心肌细胞除极和复极的产生机理比较复杂,与心肌细胞的膜电位和膜内外离子浓度差有关,这里不加赘述。但是大家可以这样理解:心电图电生理中提到的除极与复极概念,相对应就像生理反应中的兴奋与抑制现象,心肌机械运动时的收缩与舒张现象一样。在以后讲座中我们要经常提及心肌的除极与复极概念。

二、心脏电生理的几个术语

心肌是一种特殊的肌组织,它与骨骼肌和平滑肌不同之处在于除了具备收缩性之外,还具备自律性、兴奋性和传导性。

1.心肌自律性

心肌自律性是不依赖外来的刺激,能自动地有节律地发出刺激的特性,从而保持了心脏的节律跳动,以保证心脏泵血的核心功能的实现。这种心脏细胞又称自律细胞或起搏细胞,它存在于心脏传导系统的各个部位。窦房结(SN) 的自律性最高,又称为一级起搏点;心室浦肯野纤维(PJF)为最低,又称为三级起搏点;房室结(AVN)即房室交界区居中,为二级起搏点。在正常情况下,窦房结激动频率为60-100次/分,房室交界区为40-60次/分,心室浦肯野纤维为25-40次/分。由于窦房结自律性最高,所以它才控制了整个心脏跳动。因此将正常心脏节律称为窦性心律。

2.心肌兴奋性与应激性

心肌兴奋性是指对刺激发生反应的性能,称为兴奋性和应激性。心脏如果没有兴奋性,就不会跳动;但如兴奋性过高,特别是窦房结以外组织的兴奋性过高,就会产生各种心律失常现象。在每个心动周期中可划分为反应期、绝对不应期、相对不应期及超常期,共四期。值得注意的是,在相对不应期的早期、距心电图T波顶峰前0.04秒内,称为心室易损期,或曰易颤期,落在此期的异位冲动可诱发严重的心律失常现象。另外,在某些情况下T波顶点到T波终点(Tp-Te间期)延长也是致恶性心律失常的因素。

3.心肌传导性

心肌传导性因心肌性质不同,传导速度亦不同。如心室浦肯野纤维传导性比普通司收缩功能的心室肌速度快10倍以上。传导性的实现有赖于心肌具有一套完整的传导系统(见图1-1),我们应该对它们各部的名称熟悉在心。



4.心脏传导系统

(1)窦房结 

正常心脏传导系统的最高司令部。窦房结位于上腔静脉与右心房交接处。心脏的每一次激动都是由窦房结开始,经前、中、后三条结间束或经心房肌辐射传导,将窦房结的激动传递到房室结。窦性激动在房室结内略加休整后继续沿着房室束下传,房室束又称希氏束(HB)。希氏束的位置大致在室间隔最上部。窦性激动沿着希氏束下传到左束支(LBB)与右束支(RBB)、将激动扩散到左右心室。这种接力的最后一棒传到了心室浦肯野纤维,由浦肯野纤维完成整个心室全部除极。

(2)房室结 

心功能正常活动的守护者。心脏核心功能是通过心室每一次有效的收缩,射出足够的血量,保证周围循环的需要,也就是保证机体代谢的需要。房室结在保证心功能正常实现中发挥了至关重要的作用。

房室结位于房间隔后下部,它是心房心室之间心电联系的唯一通道。房室结结构是复杂的网状迷路样的,决定了房室结传导速度是减慢的。房室结的特点是具备隐匿性传导功能,也就是对上部激动进行检查、过滤、筛选,有选择的放行上部激动,此特点在心房纤颤时表现得最为突出。窦性心律时心房至心室之间的传导是1比1的关系,虽然在房室结区传导减慢但不影响窦性心律的频率。心房纤颤时心房以350~550次/分频率高速下传,如果房室结不加思考的全部放行,后果将不堪设想。所幸的是这种现象根本不可能发生,因为有房室结隐匿性传导功能的存在,将按一定比例(3~6∶1)下传心室,也就是隐匿或者说阻挡了百分之七八十的心房异位激动。这就可以有效保护心室,尽可能减慢室率。更复杂的是,有些阵发性心动过速是由于有房室旁道(AP)参与了心动过速的形成,此时旁道与房室结竞争上部激动,如果我们用药不当,使用了抑制房室结的抗心律失常药,将会发生致命性后果。

房室结的另一个重要功能是起搏功能。当正常窦性心律时,这一功能并不体现;但当窦性心律的心率极慢或出现较长时间心脏间歇时,房室结适时的挺身而出,发挥了起搏功能,暂时代替窦房结功能,以保证心脏低水平的跳动,维持心脏正常生理功能。此种心律失常称为“交界区逸搏”,是一种由房室结来完成的保护性机制。