心电图(卷名：生物学)
electrocardiogram
心脏在每个心动周期中，由起搏点、心房、心室相继兴奋，伴随着生物电的变化，通过心电描记器从体表引出多种形式的电位变化的图形（简称ECG）。 心电图是心脏兴奋的发生、传播及恢复过程的客观指标。
产生 心脏周围的组织和体液都能导电，因此可将人体看成为一个具有长、宽、厚三度空间的容积导体。心脏好比电源，无数心肌细胞动作电位变化的总和可以传导并反映到体表。在体表很多点之间存在着电位差，也有很多点彼此之间无电位差是等电的(图1)。
心脏电活动按力学原理可归结为一系列的瞬间心电综合向量。在每一心动周期中，作空间环形运动的轨迹构成立体心电向量环。应用阴极射线示波器在屏幕上具体看到的额面、横面和侧面心电图向量环，则是立体向量环在相应平面上的投影。心电图上所记录的电位变化是一系列瞬间心电综合向量在不同导联轴上的反映，也就是平面向量环在有关导联轴上的再投影。投影所得电位的大小决定于瞬间心电综合向量本身的大小及其与导联轴的夹角关系。投影的方向和导联轴方向一致时得正电位，相反时为负电位。用一定速度移行的记录纸对这些投影加以连续描记，得到的就是心电图的波形。心电图波形在基线（等电位线）上下的升降，同向量环运行的方向有关。和导联轴方向一致时，在心电图上投影得上升支，相反时得下降支。向量环上零点的投影即心电图上的等电位线，该线的延长线将向量环分成两个部分，它们分别投影为正波和负波。因此，心电图与心向量图有非常密切的关系。心电图的长处是可以从不同平面的不同角度，利用比较简单的波形、线段对复杂的立体心电向量环，就其投影加以定量和进行时程上的分析。而心电向量图学理论上的发展又进一步丰富了心电图学的内容并使之更易理解。
导联 动物机体组织和体液都能导电，将心电描记器的记录电极放在体表的任何两个非等电部位，都可记录出心电变化的图象，这种测量方法叫做双极导联，所测的电位变化是体表被测两点的电位变化的代数和，分析波形较为复杂。如果设法使两个测量电极之一，通常是和描记器负端相连的极，其电位始终保持零电位，就成为所谓的“无关电极”，而另一个测量电极则放在体表某一测量点，作为“探查电极”，这种测量方法叫做单极导联。由于无关电极经常保持零电位不变，故所测得的电位变化就只表示探查电极所在部位的电位变化，因而对波形的解释较为单纯。目前在临床检查心电图时，单极和双极导联都在使用。常规使用的心电图导联方法有12种（图2）。
标准导联 属双极导联，只能描记两电极间的电位差。电极连接方法是：第一导联(简称Ⅰ)，右臂（－），左臂（＋）；第二导联（简称Ⅱ），右臂（－），左足（＋）；第三导联（简称Ⅲ），左臂(－)，左足（＋）（图2a）。
加压单极肢导联 将探查电极放在标准导联的任一肢体上，而将其余二肢体上的引导电极分别与5000欧姆电阻串联在一起作为无关电极（图2b这种导联记录出的心电图电压比单极肢体导联的电压增加50％左右，故名加压单极肢体导联。根据探查电极放置的位置命名，如探查电极在右臂，即为加压单极右上肢导联（aVR），在左臂则为加压单极左上肢导联（aVL），在左腿则为加压单极左下肢导联（aVF）。
单极胸导联 将一个测量电极固定为零电位（中心电端法），把中心电端和心电描记器的负端相连，成为无关电极。另一个电极和描记器正端相连，作为探查电极，可放在胸壁的不同部位。分别构成6种单极胸导联（图2c），电极的位置是：V1，胸骨右缘第4肋间;V2，胸骨左缘第4肋间；V3，在V1与V4连线的中点； V4，左锁骨中线第5肋间；V5，左腋前线与V4同一水平；V6，左腋中线与V4同一水平。
典型心电图各波及其时程 用标准导联引出的心电图各波，由荷兰生理学家W.艾因特霍芬命名P，Q，R，S，T波， U波是以后发现命名的（图3）。
P波 心脏的兴奋发源于窦房结，最先传至心房，故心电图各波中最先出现的是代表左右两心房兴奋过程的P波。兴奋在向两心房传播过程中，其心电去极化的综合向量先指向左下肢，然后逐渐转向左上肢。如将各瞬间心房去极的综合向量连结起来，便形成一个代表心房去极的空间向量环，简称P环。P环在各导联轴上的投影即得出各导联上不同的P波。P波形小而圆钝，随各导联而稍有不同。P波的宽度一般不超过0.11秒，电压（高度）不超过0.25毫伏。
P-R段 是从P波终点到QRS波起点之间的曲线，通常与基线同一水平。 P-R段由电活动经房室交界传向心室所产生的电位变化极弱，在体表难于记录出。
P-R间期 是从P波起点到QRS波群起点的时间距离，代表心房开始兴奋到心室开始兴奋所需的时间，一般成人约为0.12～0.20秒，小儿稍短。超过0.21秒为房室传导时间延长。
QRS复合波 代表两个心室兴奋传播过程的电位变化。由窦房结发生的兴奋波经传导系统首先到达室间隔的左侧面，以后按一定路线和方向，并由内层向外层依次传播。随着心室各部位先后去极化形成多个瞬间综合心电向量，在额面的导联轴上的投影，便是心电图肢体导联的QRS复合波。典型的QRS复合波包括三个相连的波动。第一个向下的波为Q波，继Q波后一个狭高向上的波为R波，与R波相连接的又一个向下的波为S波。由于这三个波紧密相连且总时间不超过0.10秒，故合称QRS复合波。QRS复合波所占时间代表心室肌兴奋传播所需时间，正常人在0.06～0.10秒之间。
ST段 由QRS波群结束到T波开始的平线，反映心室各部均在兴奋而各部处于去极化状态，故无电位差。正常时接近于等电位线，向下偏移不应超过0.05毫伏，向上偏移在肢体导联不超过0.1毫伏，在单极心前导程中V1，V2，V3中可达0.2～0.3毫伏； V4，V5导联中很少高于0.1毫伏。任何正常心前导联中，ST段下降不应低于0.05毫伏。偏高或降低超出上述范围，便属异常心电图。
T波 是继QRS波群后的一个波幅较低而波宽较长的电波，反映心室兴奋后再极化过程。心室再极化的顺序与去极化过程相反，它缓慢地从外层向内层进行，在外层已去极化部分的负电位首先恢复到静息时的正电位，使外层为正，内层为负，因此与去极化时向量的方向基本相同。连接心室复极各瞬间向量所形成的轨迹，就是心室再极化心电向量环，简称T环。T环的投影即为T波。再极化过程同心肌代谢有关，因而较去极化过程缓慢，占时较长。T波与S-T段同样具有重要的诊断意义。
V波 在T波后0.02～0.04秒出现宽而低的波，波高多在0.05毫伏以下，波宽约0.20秒。一般认为可能由心舒张时各部产生的负后电位形成，也有人认为是浦肯野氏纤维再极化的结果。血钾不足，甲状腺功能亢进和强心药洋地黄等都会使V波加大。
心电图各波与心肌动作电位的关系 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描记的心电图有显著差别。这是由于心肌细胞动作电位是单个细胞的膜电位变化，而心电图则是大量心肌细胞构成的功能性合胞体瞬间的电位变化，是随整个心脏这个功能合胞体兴奋的发生传布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波形也有所不同。尽管如此，单个心肌细胞动作电位的产生和消失，与心电图各波之间仍有明显的对应关系（图4）。以心室肌为例，心室肌单个细胞动作电位的“0”期（升支）与心电图QRS复合波相应。由于心室各部心肌细胞开始去极化的时间有先后，遂使QRS复合波的时程比单个心室肌细胞的“0”期较长，但二者时程基本相应。单个心室肌细胞复极化的第“2”期与心电图S-T段相应。单个心室肌细胞开始进入快速复极化即第3期时，与心电图的T波相应(见心肌)。
意义及应用 心电图是反映心脏兴奋的电活动过程，它对心脏基本功能及其病理研究方面，具有重要的参考价值。心电图可以分析与鉴别各种心律失常；也可以反映心肌受损的程度和发展过程和心房、心室的功能结构情况。在指导心脏手术进行及指示必要的药物处理上有参考价值。然而，心电图并非检查心脏功能状态必不可少的指标。因为有时貌似正常的心电图不一定证明心功能正常；相反，心肌的损伤和功能的缺陷并不总能显示出心电图的任何变化。所以心电图的检查必须结合多种指标和临床资料，进行全面综合分析，才能对心脏的功能结构做出正确的判断。
心电图在科学研究方面应用相当广泛。已在多种动物描记出它们的心电图，并对其生理意义进行了初步研究。一些无脊椎动物如鲎、贻贝、章鱼、螯虾、海鞘等和脊椎动物如两栖、爬行、鸟及哺乳等纲动物，采用特殊电极及引导方法，都可描记其心电图（图5）。基本图形大致相似，在具体波形及电压高低，时程长短上有所不同。静脉窦发育良好的动物，其心电图的P波之前有与静脉窦兴奋相应的V波。鱼和两栖动物的心电图在T波之前常有B波，它反映动脉圆锥的兴奋。动物心电图还可以作为判明心搏起源性质的客观指标。神经源性心搏如鲎的心电图常有振荡性的快波和若干猝发性的锋形电位；而肌原性心搏如软体动物的心电图常由若干慢波组成。动物心电图对于研究心脏的比较生理和心脏药理学的研究都有重要的参考价值。此外，在人体或动物身上安装心电发射器，可在远距离通过接收系统描记心电的变化。这可用于测试运动中的运动员及走动中的动物心脏功能的变化；测试高空飞行员、宇航员的心搏变化，以及研究人体对高山、高空、深海等环境的心脏活动变化。
参考书目
黄宛：《临床心电学》，第3版，人民卫生出版社，北京，1975。
吴襄：《生理学大纲》，第5版，高等教育出版社，北京，1987。
J.A.Wilson， Principles of Animal Physiology，2nd ed.，Macmillan Publishing Co.Inc.，New York，1979.