心电图的产生原理一.ppt
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1、心电图的产生原理,北京大学人民医院王立群,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。,Na+,K+,Na+,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
2、内负外正的极化状态。细胞膜外任两点间无电位差,1.静息时心肌细胞膜处于极化状态,+,+,+,+,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,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
3、在电传导。,单个细胞除极复极过程中记录到的电位变化波形,探查电极,参考电极,当心肌细胞处于静息状态时,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,单个细胞除极复极过程中记录到的电位变化波形,探查电极,参考电极,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,单个细胞除极复极过程中记录到的电位变化波形,探查电极,参考电极,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。,单个细胞除极复
4、极过程中记录到的电位变化波形,探查电极,参考电极,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,单个细胞除极复极过程中记录到的电位变化波形,探查电极,参考电极,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已复极的细胞膜外带正电荷,未复极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,单个细胞除极复极过程中记录到的电位变化波形,探查电极,参考电极,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。,单个细胞除极复极过程中记
5、录到的电位变化波形,探查电极,参考电极,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,探查电极,静息细胞,除极细胞,复极细胞,多个细胞除极复极的电位变化波形,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。,4.电偶极子,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:偶极子的性质可以用偶极矩描述。电偶极矩的
6、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。,(1)电偶极子的定义,(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置变化时,等电位面也必然随之改变,(3)除极(复极)扩布电偶移动(电场变化),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,(3)除极(复极)扩布电偶移动(电场变化),已复极部位为电源,未复极部位为
7、电穴复极过程为电穴在前、电源在后的电偶前移,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27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。,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
8、极过程到达探查电极所在部位。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。,5.除极波与复极波的主要区别,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”。,二、ECG形成的容积导体原理,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这种导电方式称“容积导电”,食盐溶液即为“容积导体”,容积导体中各处都
9、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靠近阴极的一侧都呈负电位且愈近阴极电位负值越大,1.容积导体内电偶的电位场分布,V=E(cos/r2),各点电位与它到电偶中心的距离的平方呈反比关系,与电偶轴的夹角也呈反比关系。,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例如:电偶本身的电位强度(E)4mVx点与电偶中心的距离为2个单位其电位降低的与距离平方呈反比E=41/22=
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