（精选幻灯片）心律失常的电生理基础.ppt

第五届复杂 疑难心电图学习班讲稿 青岛大学医学院附属医院陈清启教授 2010年7月30 8月3日青岛 1 心律失常电生理学基础及常见心电现象 青岛大学医学院附属医院陈清启教授 2 一 心脏电生理学基础复习 心脏的机能主要是泵血 从而推动血液循环 其所以有泵血功能 除心肌的形态结构外 还有以电活动为基础的兴奋机能和以机械活动为基础的收缩机能 心脏的兴奋机能以心肌细胞的电变化为基础 形成兴奋性 自律性 传导性等电生理特性 表现为兴奋在心脏内的发生和传导 称为心脏电生理 近40多年来 由于电生理和微电极技术的发展 已从细胞 亚细胞或分子生物学水平作了比较深入的研究 使我们对心电图产生的基础有了比较明确的认识 3 一 心肌细胞的生物电现象 1 心肌细胞生物电产生的基础心肌细胞的生物电现象产生的基础是 细胞膜两侧带电离子不均匀分布 表 1 细胞膜在不同情况下对离子选择通透性的变化 造成选择性离子跨膜移动 而离子的跨膜移动主要受下列四种因素的控制 即 细胞膜对离子的通透性 细胞膜内外的电位梯度 电位差 细胞膜内外离子的化学梯度 浓度差 钠 钾泵机能 4 二 静息电位 静息电位的产生 如用一台灵敏的电测量仪器的两个微电极 图 1 见下一张幻灯片 5 图 1心肌细胞的膜电位 1 两个微电极都放置在细胞外 在电极之间没有电位差别 电位线在0水平 2 将一个微电极插入细胞内 可以记录到细胞内外的电位差别 当细胞在静止期细胞内的电位为 90mV 3 当细胞激动时 出现快速除极的上升相 与细胞外相比 细胞内的电位高达 30mV 4 这一时间代表复极的终末部分 逐渐回复到静止期的膜电位水平 6 静息电位的形成原理 钾平衡电位 浓差电势 由于细胞膜内外Na K 等离子分布的不均匀及膜对这些离子的通透性不同而引起 因为静息电位是K 外流所形成的平衡电位 主要取决于膜对K 的通透性和膜内外的K 的浓度差 故当细胞膜对K 的通透降低或细胞外K 度降低时 均可称静息电位减小 7 三 动作电位 动作电位是指细胞兴奋时发生的短暂而剧烈的膜电位波动过程 包括除极化和复极化两个过程 心肌细胞的动作电位分为五期 图 2 8 图2 2心室肌细胞的动作电位曲线与细胞内外离子运动的关系 1 心电图 2 动作电位曲线 3 细胞内外离子运动 4 离子通透性 9 四 心肌细胞及其电活动类型 1 心肌细胞2 心肌细胞膜上的离子通道3 心肌细胞的电活动类型 10 1 心肌细胞的分类 心肌细胞的类型 1 根据心肌细胞的组织学特点 电生理特性的不同 可将其分为 工作细胞自律细胞 2 根据心肌细胞生物电活动特征 特别是动作电位 0 时相除极化速度的不同及自律性的有无 可分为 快反应自律细胞 快反应非自律细胞 慢反应自律细胞慢反应非自律细胞 3 根据解剖 组织学特点 生理特性及功能区别等 可综合分为六大类 优先起搏细胞 潜在起搏细胞 过渡型细胞 心房肌细胞 心室肌细胞 浦肯野细胞 11 2 心肌细胞膜上的离子通道 目前已发现心肌细胞膜上有10种以上的离子通道 主要有 钠通道氯通道钾通道钙通道T型钙通道X通道等 12 3 心肌细胞的电活动类型 根据心肌细胞的电活动特性 分为 快反应细胞 纤维 慢反应细胞 纤维 13 1 快反应细胞 纤维 与快反应电位 1 概念 心房 心室的普通肌细胞 结间束 房室束 房室束支和浦肯野纤维在电生理特性上 其动作电位 0 时相的上升速度较高 因而能以每秒0 5 5m的速度传递激动 这些肌细胞 纤维 称为心脏的快反应细胞 纤维 其动作电位呈快速除极化 称快反应电位 2 电生理特点 1 静息电位较大 均在 80 90mV之间 2 阈电位相仿 在 60 70mV水平 3 动作电位 0 时相上升速率较高 如浦肯野纤维可高达1000伏 秒 且有明显的超射现象 4 动作电位的振幅较大 膜电位可由 80 90mV迅速上升至 25 35mV 5 激动的传导速度快 每秒0 5 5 0m 且易向邻近细胞传布 一般不易受阻 故传导安全度较高 6 兴奋性和传导性的恢复较快 在复极尚未完全结束之前即可恢复 14 2 慢反应细胞 纤维 及慢反应电位 1 概念 窦房结 房室结 房室环 二尖瓣和三尖瓣的瓣叶 其动作电位 0 时相的上叶速率较低 以每秒0 01 0 1m的缓慢速度传导激动 称为慢反应细胞 纤维 其动作电位称为慢反应电位 2 电生理特性不同1 静息电位较低 在 60 70mV水平 2 阈电位为 30 40mV 3 动作电位 0 时相上升速率较低 13V s 幅度为40 60mV 超射不明显 4 动作电位的幅度较低 膜电位仅可升至0 15mV 5 传导速度慢 只有5cm s 易发生传导阻滞 安全度较低 易致心律失常 6 兴奋性和传导性的完全恢复很慢 要在复极结束后稍长时间方能出现 15 表 1快 慢反应细胞的差别 电生理特性快反应细胞电位慢反应细胞电位 激活与失活快慢主要离子活动Na Ca2 阻滞其活动的药剂河豚毒素异搏停激活阈值 60 70mV约 40mV静止膜电位或最大舒张期电位 85 90mV 50 70mV传导激动速度0 5 3m s0 01 0 1m s 0 时相超射 15 30mV0 15mV 0 时相最高除极化速度100 1000V s1 10V s动作电位幅度100 120mV40 55mV与心肌纤维类型关系心房 心室肌及传导组织窦房结 房室细胞 纤维结心肌起搏细胞 16 图2 4快速反应和缓慢反应细胞兴奋性的恢复阴影区域代表除极后的不应期 从 1 图可以看出 当细胞复极至 60mV时阈上刺激可激发出又一个动作电位 相反从 2 图可以看出其不应期较 1 图明显延长 直到已到达最大舒张期电位后很长时间 方能激发出另一个动作电位 17 五 自律心肌细胞膜电位及其形成机制 本文以浦肯野细胞和窦房结细胞为代表介绍其膜电位及其形成机制 1 浦肯野细胞浦肯野细胞 4 时相膜电位是不稳定的 而呈现自动除极化过程 其机制 原以为是由于 4 时相中K 外向电流所致 Noble等 1968 称这一逐渐减少的K 电流为iK2 也称起搏电流 近年来Difrancesco 1981 发现浦肯野细胞 4 时相自动除极化与一种Na 内向电流不断增强有关 并称这种Na 内向电流为Na 内向起搏电流 If 同时证明Neble等所提出的iK2是实验伪差 并非一种离子电流 If与Na 内向电流不同 它在浦肯野细胞动作电位复极到 60mV时左开始激活 激活程度随复极化的进行而增大 至 100mV时充分激活 由于If逐渐增大 使 4 时相中膜逐步除极化 当达到阈电位时 便产生一个自动兴奋 18 2 窦房结优先起搏细胞的膜电位及其形成机制K 外流进行行衰减是其 4 时相自动除极的重要离子基础 If内向离子流和非特异性缓慢内向电流 Isi 2 均参与作用 19 六 心肌细胞的电生理特性 1 自律性2 兴奋性3 传导性 20 1 自律性 自律性 Autorhythmicity 是指心肌自律细胞能依靠本身内在的变化而自发有节律地发生兴奋的性能 它包括自动性和节律性两个方面 自动性即心肌自律细胞在脱离神经支配的情况下 通过其本身内在的变化而能自发兴奋的机能 节律性多指心肌细胞能有节律地发生兴奋的性能 21 1 心肌细胞自律性和各自律组织的相互关系 正常情况下窦房结的自律性最高 每分钟能兴奋100次左右 向外依次逐渐降低 房室交界区每分钟兴奋50次 浦肯野纤维每分钟兴奋25次等 心脏内自律性最高的组织往往决定整个心脏的兴奋节律 机制为 抢先占领或夺获 超速抑制 22 2 自律性的形成原理 4 时相 舒张期 自动除极化 23 3 自律性高低的决定因素 主要决定于 见下图 4 时相 舒张期 自动除极化的速度 最大舒张电位水平 阈电位水平 其中以 4 时相自动除极化速度最为重要 24 图 3心肌细胞自律性高低的决定因素 1 4 时相自动除极化的速度 2 最大舒张电位水平 3 阈电位水平 25 4 影响正常自律性的因素 自主神经及其介质 电解质及其拮抗剂 酸硷平衡 缺血 缺氧 其他如温度 甲状腺素等 26 2 兴奋性 兴奋是指细胞受外来刺激或由内在变化而发生的膜除极化现象 一般所说的 兴奋 是指膜发生全面除极化而形成动作电位的 扩布性兴奋 亦称 冲动 或 激动 兴奋性 Excitability 是指心肌细胞对适当刺激能发生兴奋 即产生动作电位的特性 正常情况下 心脏内的窦房结是通过本身内在变化而发生兴奋 其余部位则是由于窦房结传导的兴奋作为刺激而发生兴奋 刺激的作用在于使膜部分除极化而达到一种临界水平 阈电位 心室肌细胞约为 70mV 当达到阈电位时 膜的快通道激活开放 Na 迅速内流 使膜全面除极化而发生兴奋 凡能使膜达到阈电位而发生兴奋的最小刺激 称为 阈刺激 可以作为衡量兴奋性的指标 27 1 兴奋性的周期变化 细胞兴奋后 其兴奋性发生一系列变化 这种变化在快反应细胞是 电位依从性 的 在慢反应细胞是 时间依从性 的 现以快反应心室肌细胞为例 根据心肌应激的不同表现 分为下列时期 图2 8 绝对不应期 有效不应期 相对不应期 易颤期 超常期 正常应激期 全不应期 一般来说 动作电位和不应期是平行的 且与心率有关 心率加快 不应期缩短 心率减慢 不应期随之延长 有效不应期缩短 期前兴奋和兴奋折返发生的机会增多 易于形成心律失常 有效不应期延长 期前兴奋和兴奋折返的发生机会减少 而且期前兴奋即使发生 因其发生的膜电位增大 传导加快 可以消除传导阻滞和兴奋折返 制止心律失常的发生 因此 在动作电位时间内有效不应期相对延长有抗心律失常作用 28 图 4心肌兴奋性的成分分期 ARP绝对不应期SNP 超常期ERP 有效不应期RRP 相对不应期TRP 全不应期NEP 正常应激期 29 图 5心肌兴奋性的周期变化 30 2 兴奋性的决定因素 心肌细胞的兴奋性决定于 静息电位水平 阈电位水平离子通道的性状 31 影响兴奋性的因素 1 静息电位的水平 2 阈电位水平 32 图 6影响兴奋性的因素 1 静息电位的水平 2 阈电位水平 3 影响兴奋性的因素 自主神经及其性质 膜反应性 血钾浓度影响 血Ca2 的影响 钠离子影响 33 3 传导性 传导性 Conductivity 是指兴奋或动作电位细胞膜不断向外扩布的特性 是由于已兴奋部位的心肌细胞膜内外两侧电位暂时倒转 内正外负 而相邻心肌细胞仍处于内负外正的静息电位 这样在已兴奋区和静息区之间出现了电位差 而产生电荷移动 形成局部电流 局部电流使邻接静息区的膜除极化 当除极化达到阈电位水平时 便产生动作电位 这样的过程在膜上连续发生 兴奋沿细胞膜传导 34 心脏传导系统和心肌组织都有传导性 但其传导性或传导速度都有很大差别 心房肌传导速度为1000mm s 希氏束为1000 1500mm s 心肌细胞的传导速度取决于 心肌细胞的形态 结构和反应特征 直径粗 横断面积大 传导速度快 反之则慢 35 与传导有关的因素有 1 动作电位0位相除极速度0位相除极速度愈大 电位上升的幅度愈大 使周围未除极部分达以阈电位所需的时间愈短 传导速度愈快 反之则慢 2 动作电位振幅振幅愈高 传导速度愈快 3 阈电位水平阈电位水平降低 由静息电位上升于阈电位所需时间缩短 加上降极开始膜电位大 动作电位幅度及0位盯上升速度也大 故传导快 反之则减慢 4 静息膜电位水平静息膜电位水平负值增大 传导速度增快 反之则减慢 36 5 4相除极速度如4相降极速度过快 则膜电位速变小 影响传导功能 由这机理传导延缓或中断 称为4相传导阻滞 6 2相 3相持续时间如2相 3相持续时间过长 则膜电位持续在低水平 可导致传导延缓或中断 称为3相传导阻滞 37 3 时相及 4 时相传导阻滞行成机制的图解 1 3 时相传导阻滞 2 4 时相传导阻滞 38 当心肌缺血 缺氧 损伤 电解质紊乱 洋地黄等药物中毒 感染 代谢障碍 植物神经功能紊乱 心肌纤维化以及先天性或获得性解剖异常等时 可造成异常传导现象 如 递减性传导隐匿性传导单向阻滞折近激动双径路传导旁路传导传出阻滞分层阻滞文氏现象超常传导等 而引起复杂性心律失常 39 七 影响心肌细胞电生理特性的因素 1 自主神经及其化学性质2 电解质 40 1 自主神经及其化学性质 1 副交感神经的作用 2 交感神经与儿茶酚胺的作用 41 1 副交感神经的作用 当迷走神经兴奋时 其节后神经末梢释放乙酰胆碱 乙酰胆碱与心肌细胞膜上的M型胆碱能受体结合 导致心率减慢 负性变时作用 传导减慢 负性变传导性作用 等抑制效应 乙酰胆碱发生抑制性效应的主要机制是能明显提高细胞膜上K 通道的通透性 促进K 的外向流动 42 具体作用为 由于增加了细胞膜上K 通道的通透性 使静息状态下细胞内K 的外向流动增加 静息电位绝对值增大 结果静息电位与阈电位之间的距离增大 心肌兴奋性下降 由于K 外流增加 而抑制了Ca2 内流 从而使窦房结等自律细胞的 4 时相自动除极速度减慢 同时由于膜的K 通透增大 使最大舒张电位绝对值变大 因而舒张期自动除极达到阈电位而发生兴奋的时间延长 结果自律性下降 复极过程中细胞内K 外流增加将使复极加速 结果动作电位缩短 不应期也相应缩短 迷走神经 特别是左侧迷走神经能抑制房室交界部位的传导性 使其传导减慢 而容易发生传导阻滞 由于房室交界区属慢反应细胞 而迷走神经和乙酰胆碱可抑制慢通道 使Ca2 内流减慢 因而使慢反应动作电位的 0 时相上升速度变慢 从而使兴奋的传导速度降低 43 2 交感神经与儿茶酚胺的作用 交感神经其末梢释放去甲肾上腺素 与心肌细胞膜上的 肾上腺素能受体结合 通过使通道蛋白质磷酸化的作用来改变细胞膜上离子通道的通透性和其他细胞功能 使心肌细胞出现兴奋效应 即心率加快 正性变时作用 和传导加速 正性变传导性作用 44 具体作用为 使膜反应性增大 即膜反应曲线左移 促进Na 内流 使心肌兴奋性增高 促进复极相K 外流和Ca2 内流而加使复极过程 缩短动作电位时间 使有效不应期缩短 这样可以保证在交感神经作用下 心率明显增快时 心缩期也变短 而不仅仅是舒张期缩短 以保证心率在一定范围内增快时仍有足够的充盈时间而维持心输出量不致降低 加强自律细胞舒张期超极化激活的非特异性内向电流 If 使其自动除极速度加快 自律性增加 加强慢反应自律细胞 0 时相除极时Ca2 内流 从而增加动作电位 0 时相除极速度与幅度 加快房室交界区的传导 45 2 电解质 1 钾离子对心肌电生理的影响 2 钙离子对心肌电生理特性的影响 3 钠离子对心肌细胞电生理的影响 46 1 钾离子对心肌电生理的影响 K 是心肌细胞内的主要阳离子 是影响心肌电生理最重要的离子 细胞内外的钾浓度差是形成静息电位的基础 K 主要通过静息电位而影响心脏的电生理和兴奋机能 心脏内组织以心房肌对钾最敏感 希氏 浦肯野系统次之 窦房结最不敏感 心肌细胞的K 外流弥散决定于跨膜电 化梯度所形成的K 电导和K 通透 并受内向整流作用所形成膜阻力的调整 47 1 高钾 在细胞内钾浓度未变 而细胞外液或血液中钾浓度升高 即高血钾 时 可使膜内外的钾浓度差减小 致使外向电 化梯度降低 因而膜静息电位绝对值变小 高钾对心肌细胞电生理特性的影响主要是以上两种效应作为基础的 具体表现为 48 a 对兴奋性的影响 高钾对兴奋性的影响与血钾增高的程度有关 当血钾轻度增高 5 7mmol L 时 由于静息电位轻度减小而和阈电位的差距缩短可使引起兴奋所需的阈刺激减小 即兴奋性增高 但当血钾浓度显著升高 大于7 9mmol L 时 由于静息电位过小 使Na 内流的电梯度不足 兴奋性降低 严重者可使Na 通道完全失活 而丧失兴奋性 因此 在血钾升高过程中 心脏的兴奋性可出现先升高尔后降低的双向性变化 但若血钾迅速升高 则膜电位很快减小 以致Na 通道失活 可随即引起兴奋性的降低或消失 此外 细胞外K 浓度的升高 可增加心肌细胞膜对K 的通透性 使K 外流加速 尤以舒张期为著 故可使复极化 3 时相加速 因而使动作电位期时间和有效不应期缩短 动作电位的这种变化反映在心电图上 即显示为T波变得狭窄而高耸和Q T间期缩短 49 b 对自律性的影响 高钾由于使舒张期K 通透增大 故可加强K 外流而相对减弱了Na 内流的作用 从而使 4 时相除极化速度减慢 自律性降低 高钾对快反应自律细胞的自律性有明显的降低作用 但对慢反应自律细胞 如窦房结等 的自律性影响不大 其原因是由于该部位有丰富的交感神经支配 交感神经对心肌电生理特性的影响与高钾是相拮抗的 因而可增强对高钾的耐受性 高血钾对正常窦性起搏点的自律性几乎无影响 而对异位起搏点的自律性有显著抑制作用 可使心脏在正常起搏点控制下更有效地制止异位节律 而且高血钾抑制异位起搏点自律性作用是在降低传导性和缩短不应期等不良反应之前产生 因此 钾盐所形成的高血钾可以治疗异位起搏点自律性增高所形成的心律失常 50 c 对传导性的影响 高钾由于使静息电位降低而引起Na 通道的部分失活 可导致动作电位 0 时相上升的幅度和速度均降低 因而使兴奋的扩布减慢 传导性降低 因此 在高血钾时心房内 房室交界区和心室内均可发生传导延缓或阻滞 房内传导减慢可导致P波增宽而幅度降低 在有窦房阻滞时 可表现为P波消失 房室交界区传导减慢则表现为P R间期延长 室内传导障碍可表现为R波降低 QRS波群增宽等 由于高钾一方面可使传导性降低 另一方面又有缩短不应期的作用 故易引起兴奋折返而导致心律失常 严重者甚至可引起心室颤动 血钾过高时还可因浦肯纤维和心室肌之间的外周传导阻滞而形成心室停搏 心室颤动和心室停搏是血钾过高导致死亡的主要原因 51 2 低钾 在细胞内钾浓度未变 而细胞外呈低钾 低血钾 时 则由于膜内外的钾浓度差增大 而K 外向电 化梯度增高 按照Nernst公式 在膜内外钾浓度差加大时 应使静息电位增大 但实际上观察不到静息电位的明显增大 特别是当细胞外钾浓度降至3mmol L以下时 静息电位反而随之减小 这种理论和实际相矛盾的现象 有人认为可能和低钾时心肌细胞膜对钾的通透性降低 膜的复极化不全或细胞内钾的丢失等因素有关 总之 细胞外高钾和较显著的低钾都有使静息电位降低的作用 因而 二者对心肌细胞的电生理特性的影响有一致的方面 但低钾因外向电 化梯度的增高和内向整流作用及其所形成的膜阻力增大 膜的K 通透性降低 故二者对心肌电生理特性的影响也有不一致的方面 52 a 对兴奋性的影响 低钾可致心肌细胞兴奋性增高 其原因为 低钾可使静息电位轻度减小和阈电位的差距缩小 而使兴奋性增高 低钾有降低膜对钾的通透性 使钾外流减慢 因而使复极化 3 时相特别是复极化末期部分显著延长 这样第2次兴奋便可在第1次兴奋的复极化尚未完毕 膜电位较低时发生 所以其和阈电位的差距亦较小 而使兴奋性增高 此外 低钾时 由于对Ca2 内流的抑制作用减小 Ca2 内流加速 因而动作电位的复极 2 时相缩短 但由于低钾使膜的K 通透性降低 K 外流减慢 因而使复极化 3 时相延长 综上所述 在低钾情况 复极化的前期加速而后期减慢 结果使有效不应期缩短而动作电位时间延长 反映在心电图上 为ST段缩短 压低及T波增宽和压低 并在末期出现U波 使Q T间期延长 53 b 对自律性的影响 细胞外低钾可使舒张期K 通透性降低 因而使K 外流迅速减小 相对加快了持续性Na 内流的作用 而使 4 时相自动除极化的速度加快 自律性增高 一般认为 低钾对快反应自律细胞的自律性增高明显 而对慢反应自律性细胞的自律性影响较小 故低钾时易引起异位性心律失常 54 c 对传导性的影响 低钾可使膜电位减小 因而导致动作电位 0 时除极化速度和幅度减小 使兴奋的扩布减慢 传导性降低 反映在心电图上 可有轻度的P R间期延长和QRS波群增宽等变化 低血钾时因心脏的兴奋性增高 复极化末期的超常期延长和异位起搏点的自律性增高 因而容易发生心律失常 同时 低血钾又可使传导减慢和有效不应期缩短而容易发生折返性心律失常 55 2 钙离子对心肌电生理特性的影响 细胞外钙在心肌细胞膜上对Na 内流弥散有竞争性抑制作用 亦即膜屏障作用 钙离子主要影响Na 和Ca2 的内流 因此 主要影响动作电位过程 对静息电位无明显作用 钙离子对心肌电生理特性的影响则是以上述效应作为基础的 56 1 高钙 57 a 对兴奋性的影响 细胞外钙或血钙浓度升高 通过上述膜屏障作用抑制Na 内流 使除极过程不易发生而导致阈电位上移 负值减小 从而引起兴奋所需的阈刺激增大 兴奋性降低 此外 细胞外高钙可加快Ca2 内流 使平台期缩短和复极过程加速 因而使有效不应期和动作电位时间均缩短 高钙使复极化加速机制尚不十分明确 一般认为可能是内流钙的增多使复极化的钾电导增强所致 高钙对动作电位的影响 反映在心电图上 表现为S T波缩短和T波增高 Q T间期缩短 主要由于S T段缩短所致 58 b 对自律性的影响 细胞外钙或血钙增高时 由于抑制了快反应自律细胞的Na 内流 膜屏障作用 而使K 外流 ik2 相对加速 使 4 时相自动除极的速度相对降低 此外 高钙还可使阈电位水平上移 4 时相除极化速度降低和阈电位水平上移 这两种变化均可使快反应自律细胞的自律性降低 高钙对慢反应自律细胞的自律性可有不同的影响 在细胞外钙中等程度增高时 因促进了Ca2 内流 使慢反应自律细胞的 4 时相自动除极化速度增加 自律性增高 59 c 对传导性的影响 细胞外高钙时 使Na 内流减慢 膜屏障作用 使 0 时相除极化速度降低 再加上阈电位水平上移 而使兴奋扩布的速度减慢 故传导性减慢 反映在心电图上表现为P R间期延长和QRS综合波增宽 由于高钙具有使传导性降低和不应期缩短的作用 因此极易发生兴奋折返而引起心律失常 此外 高钙还对毛地黄类引起的心律失常有加重作用 60 2 低钙 a 对兴奋性的影响 细胞外低钙时对钠内流的屏障作用减弱 使阈电位下移 负度增大 引起兴奋所需的阈刺激减小 兴奋性增高 同时低钙还使动作电位 2 时相的钙内流减慢而时间延长 因而使动作电位和有效不应期延长 反应在心电图上表现为ST段延长 T波压低和Q T间期延长 主要由于ST段延长所致 61 b 对自律性的影响 细胞外低钙 由于膜屏障作用减小 使钠内流加速 在快反应自律细胞中 钠内流的加速可以相对超过钾外流的作用 而使 4 时相自动除极化加快 再加上低钙引起的阈电位下移 故低钙可使自律性增高 62 c 对传导性的影响 由于钠内流的加速 可使 0 时相除极化速度加快 再加上阈电位下移 两者均可使兴奋的扩布加快 传导性增高 心电图上表现为QRS综合波时间缩短 低血钙时 由于传导加速和有效不应期缩短 可以阻断折返兴奋 因而有抗心律失常的作用 实验证明 钙螯合剂依地酸钠 Na2 EDTA 所形成的低血钙也有同样的效果 因而可用以治疗毛地黄中毒等所引起的心律失常 63 3 钠离子对心肌细胞电生理的影响 钠离子是细胞外的主要阳离子 同时钠内流又是形成动作电位和产生兴奋的基础 因此从理论上讲 它对心肌电生理特性有重要影响 但实际上 心肌对钠离子的变化并不敏感 只有当细胞外钠或血钠的浓度发生非常大的变化时 才会影响心肌的电生理特性和心脏的功能 而临床上一般很少会发生这样大的变化 所以钠离子对心肌电生理特性的影响不如钾离子和钙离子重要 64 1 高钠 细胞外高钠 加大了膜内外的钠浓度差 因而可使钠内流加速 而使动作电位 0 时相除极速度加快 幅度增高 故可提高心肌细胞的兴奋性 自律性和传导速度 因此临床上在高血钾造成房室和心室内传导阻滞时 静脉注射氯化钠或乳酸钠 可以改善心脏的兴奋传导 65 2 低钠 细胞外低钠时 细胞内外钠浓度差减小 钠内流减慢 动作电位 0 时相除极速度减慢 幅度减小 故可降低心肌细胞的兴奋性 自律性和传导速度 上述作用在显著低钠时出现 在一般的低钠时并无重要作用 66 二 心律失常的电生理基础 心律失常是心脏兴奋机能紊乱及电活动失常的表现 根据其形成机制分为三类 即 激动产生异常 激动传导异常激动产生与传导均异常 67 一 激动产生异常 激动产生异常 abnornalimpulsegeneration 指心脏的兴奋机能紊乱 根据兴奋产生异常引起心律失常的机制可分为三类 即 正常自律性机制引起的心律失常异常自律机制引起的心律失常触发活动机制引起的心律失常 68 1 正常自律机制引起的心律失常 正常自律机制引起的心律失常是指心脏自律细胞在最大复极电位正常时 通过 4 时相自动除极化变化所形成的心律失常 69 1 慢反应自律组织自律机制异常 慢反应自律组织自律变化所呈现的心律失常有窦性节律的改变 窦性心动过速 过缓和不齐 异位心律及异位搏动 当窦房结自律性增高时 4 时相除极坡度增加 可引起窦性心动过速 自律性降低时 4 时相除极坡度减小 可引起窦性心动过缓 显著的窦性心动过缓或窦性激动传出受阻时 潜在的起搏点由于失去窦房结的控制而自动产生兴奋 控制部分或整个心脏 这种异位搏动或异位心律称为 被动性异位搏动或心律 多数情况下为交界区逸搏或心律 在较罕见的情况下 交界区节奏点未能及时发出激动 或是激动未下传 则节奏点来自更低水平的起搏细胞 形成希氏束 束支乃至心室肌层浦肯野纤维网的逸搏或心律 70 当潜在起搏点的自律活动特别增高并超过窦房结时 它可主动 提前发出激动而抢在窦房结激动到达之前 此为主动性异位心律 在一帧心电图中如出现一个或两个异位激动 称为过早搏动或期前改缩 如在一段时间内连续出现一系列自动性异位心律 则称为非阵发性心动过速 自主性心动过速 其形成系慢反应自律组织自律性升高所造成 71 2 快反应自律组织自律性异常 快反应自律组织如浦肯野纤维的 4 时相自动除极增高 自律性增强 可产生过早搏动或期前改缩 但更多的情况是由于病理或药物的影响 快反应自律组织转变为慢反应自律组织 并产生异位搏动或异位性心动过速 此种心动过速的频率相对较缓慢 72 2 异常自律机制引起的心律失常 异常自律机制是指以不同于自律组织 4 时相自动除极化的正常离子机制引起的自律活动 据研究 73 从人体心脏手术中取出的病变心房和梗死区的心室组织 在膜电位 60 50mV时 可见到自律活动 某些病理状态下 当膜电位由于部分除极化而绝对值显著减小时 膜电位不稳定 在无明显外来刺激作用下 倾向于产生自发的膜电位振荡 又称除极诱发的膜电位振荡 当振荡除极化达阈电位时 就产生一个新的动作电位 此即异常自律活动 74 自发膜电位振荡的离子基础是细胞膜部分除极化而膜电位降低 快钠通道失活 快钠内向电流消失 而慢钙通道激活 形成慢电流 因此 自发膜电位振荡的除极过程是Ca2 内流引起的 异常自律活动可受到细胞内外钙浓度的影响 细胞外钙浓度增高时 钙内流加速 异常自律活动增强 反之 细胞外钙浓度降低 或应用钙通道阻断剂如异搏定等 可抑制异常自律活动 I类抗心律失常药如奎尼丁 利多卡因等 主要影响Na 通道 对正常的自律活动有抑制作用 但对异常自律活动则无作用 窦房结冲动对异常自律活动没有超速抑制作用 故一旦出现窦性间歇 这种异位起搏点便立即夺获而主宰心脏节律 75 异常自律活动不仅可出现于潜在的起搏组织 而且对非自律组织如心房肌 心室肌也可出现异常自律活动 各种原因引起的部分除极化状态如心肌缺血 血钾过高 洋地黄中毒等 都可出现异常自律活动 76 3 触发活动 触发活动 triggeredactivity 又称后除极 是指在病理情况下 心肌于一次正常动作电位触发之后膜电位自发出现一种继发性振荡性除极活动 当这种振荡电位使膜除极到达一定程度 阈电位 时 即可产生一次异位激动 如该异位激动也形成一次后除极 则可再次触发一次异位激动 从而引起一连串的异位搏动 形成触发性心动过速 目前认为 在兴奋性异常的心律失常中 触发活动比异常自律性和正常自律性变化更重要 根据后除极发生的时间 可分为早期后除极 earlyafterelepolarization EDA 和迟发性后除极 delayedafterdepolariaztion DAD 77 二 激动传导异常 兴奋传导异常 abnormalimpulseconduction 指心脏传导系统传导性降低 是形成心律失常的主要原因 包括传导障碍和兴奋折返等 78 1 传导障碍 传导障碍 conductivedistuirbance 是指传导速度减慢 传导延迟 或传导阻滞 可发生于心脏的任何部位 但以窦房结 房室交界区和房室束支最为常见 其发生的原理有 心脏组织处于不应期 递减性传导 不均匀传导 上述原因可形成传导延迟和传导中断 根据传导阻滞发生的方向 可分为 单向阻滞和双向阻滞 根据传导阻滞发生的时间 可分为 3 相传导阻滞和 4 相传导阻滞 此外还有多层次传导阻滞 差异性传导等 79 1 兴奋扩布的前方组织处于不应期 心脏组织在有效不应期内不能产生扩布性兴奋和传导 在相对不应期内兴奋传导减慢 如果兴奋扩布到达的部位正处于不应期 就可能产生不同程度的传导阻滞 窦房结以下各组织包括心房肌 房室交界区 房室束 束支及浦肯野纤维 其有效不应期依次逐渐延长 当心率过快时 兴奋可在正常传导径路上遭遇不应期组织而被阻断 右束支的不应期比左束支长 故室上性心动过速时右束支易发生传导阻滞 80 2 单向传导阻滞 单向阻滞是传导阻滞中的一种常见形式 即兴奋在某处只能单向传导而不能反向传导 从而为兴奋折返创造了条件 单向传导阻滞产生的原因目前认为有 1 激动综合现象在顺向传导过程中 激动从一般纤维分散到多股纤维中去 减弱了激动的效力 以致不能传布下去 而从相反方面传布的激动 于数个纤维束同时传向一个纤维束 激动发生综合 效力增强 可以传导过去 2 不均匀病态生理某处心肌组织由于病态生理的严重不均匀 当激动从病态严重的一端传入 在电势强盛之时 尚能传入 以后虽有递减传导 但遇到的传导 阻力 越来越小 因而可以通过 但是当激动从病态轻的一方向病态重的一方传导时 不仅发生递减性传导 而且遇到的传导阻力也越来越大 最后终于不能通过 而产生单向传导阻滞 81 单向传导阻滞原理示意图 82 3 递减性传导 指传导速度逐渐减慢的现象 递减性传导发生的原因为 兴奋扩布的前方组织由于各种原因跨膜电位愈来愈小或空间常数愈来愈小 以致传导速度愈来愈慢 逐渐发展至传导中断 当兴奋传导到膜电位小于 60m 的部位时 快反应电位转变为慢反应电位 传导性降低 而且所产生的兴奋也从 全或无 变为 分级性 因此传导性随膜电位的减小而逐渐降低 形成递减性传导 83 递减性传导示意图 84 4 不均匀传导 激动在某组织中传布时 由于该组织解剖生理特点 激动在各局部传导性能不均齐 不同步 激动波峰前进速度参差不齐 降低了激动传布的效力 称为不均匀性传导 这种情况在纤维粗细不均匀而又分布散漫的交界区 尤其是结区 较易发生 在心肌梗死心脏缺血时 不同部位的肌纤维受损程度不一 激动在其中传布时 亦可发生不均匀传导 形成传导障碍 85 5 差异性传导 室上性冲动由于生理性传导异常 造成心室除极顺序变化 使QRS波群有异于正常的现象 称为心室内差异性传导 可分为 心室相性和非心室相性室内差异性传导两类 前者由提早发生的室上性冲动引起 后者指房室交界处逸搏与窦性激动形态不同而言 差异性传导发生的机制有以下几种可能性 房交界区与希氏束纵向分离 造成心室除极不同步 马氏纤维传导 激动起源于分支或结下发生 4 时相传导阻滞 86 室内差异性传导机制 示意图 87 房性早搏引起非相性房内差异性传导 88 房性早搏伴相性室内差异性传导第3 5 7个QRS波群宽畸形 其前有P波 89 房性三相性多相室内差异性传导伴蝉联现象 90 6 超常传导 正常动作电位 3 时相的末期有一超常应激相 SupernirmalExcitabilityphase 在此相阈下刺激也可以产生过早搏动 称之为超常应激现象 超常应激的产生是由于心肌细胞在超常相的膜电位值小于完全恢复期 其膜电位更接近阈电位 所以强度较小的 阈下刺激 即可使心肌除极达到阈电位而诱发激动 以至心肌在完全恢复期之前出现了传导速度相对改善 称为超常传导 这种超常传导多见于房室交界区 也可见于束支以及房内或室内浦肯野纤维网 超常传导见于房室交界区传导阻滞 在正常心脏则见不到这种现象 即在传导阻滞的病例 在一次兴奋后的有效不应期中传导的室上性激动 本应发生传导阻滞 却意外地出现了冲动传导 或者在相对不应期中传导的室上性冲动 本应发生传导延迟 却意外地出现了传导加快 关于超常传导的产生机制 有人认为是由于房室交界区内存在着两种不同长度的不应期所致 91 交界性逸搏伴左束支阻滞窦性夺获的QRS波形态正常 可能是左束支超常传导 92 如图所示 房室交界区上部的不应期长于下部的不应期 由于交界区不应期长于窦性周期 使第2 4 10个窦性冲动不能下传 因而在交界区上部造成2 1阻滞 而在交界区下部则为1 1传导 当第3个窦性冲动越过交界区上部时 交界区下部第2个冲动的不应期已经消失 于是冲动便通过交界区下传 夺获了心室 C 其R P 2 C 很短 而第9个冲动的R P很长 不能下传到心室 93 7 空隙现象 gapphenimtnon 即 伪超常传导 空隙现象 gap phenomenon 是伪超常传导的表现类型之一 早在1965年 Moe在研究狗的房室传导特征时发现了一个新的现象 他注意到 在心动周期的某一段间期中 心房的期外刺激不能经房室结下传到心室 引起心室激动 但是在这之前或之后的心房期外刺激 却都能经房室结下传激动心室 Moe将这个时间段称为房室结传导的裂隙带 心脏电活动的空隙现象概念首次被提出 94 定义 在激动或兴奋传导的方向上 正向或逆向 心脏特殊传导系统中存在着不应期及传导性显著不同的区域 当远侧端水平有效不应期长 而近侧端水平面相对不应期较长时 激动传导就可能出现一种伪超常传导的现象 称为空隙现象 95 96 A所示为第一个来的较晚的房早 激动下传时传导系统均在兴奋期内 正常下传 图43 26B示图1的第2个房早 该房早来的较早 下传一房室结远端时 因其有效不应期长 因此房早传导此处受阻 使房早未能下传 图43 26C示图43 25图1的第3个房早 该房早来的更早 其下传房室结近端时 近端已进入相对不应期 房早在此处传导明显延缓 房早延缓传导后到达房室结远端时 远端已脱离了上一次激动后的不应期 结果反而能够下传 97 图A B两条联律间期分别为280 240ms S2下传后 遇到右束支的有效不应期而不能下传 使QRS波出现了完全性右束支传导阻滞的图形 E F条中 S2联律间期分别为170和140ms S2的刺激更加提前 下传时更应当遇到右束支的有效不应期使下传的QRS波仍表现为右束支阻滞 但是这两条中的S2下传的QRS波反而正常 右束支完全阻滞的情况反常地消失 说明在右束支水平发生了超常传导 98 A AB两条的S2正常下传 B表示上图C D两条的S2在右束支遇到其有效不应期不能下传 C表示E F两条 图E F两条中S2刺激更加提前 遇到了房室结的相对不应期 传导明显延缓 使激动较晚到达右束支 激动传到右束支时 其已脱离了上一次激动的有效不应期 正常下传 因此发生的是空隙现象 属于一种伪超常传导 99 房室结双径路与空隙现象横线区示慢径路ERP 虚线区示快径路ERP 方格区示远端共同径路ERP 早搏1经快径路下传因遇远端不应期未能下传 早搏2因来行早遇快径路不应期而沿慢径路下传 传导缓慢使远端脱离不应期而得以下传 100 8 魏登斯基现象 魏登斯基 1886 在研究神经应激时发现 强刺激可能使其应激值降低 魏氏等在分离的神经肌肉纤维测验中发现 在给予一个最大电刺激以后 可以出现神经纤维的应激性相对的改善 使原来的阈下刺激产生原本不应出现的应激反应 称为魏登斯基现象 它和超常传导相似 也是在心脏受抑制的状态下 暂时改善其传导机能的一种保护性机制 它对于防止心脏陷于停搏或促进心室停搏的自然恢复有重要意义 魏登斯基现象包括两种反应形式 一是魏登斯基易作用 Wedenskyraci1itation 二是魏登斯基效应 Wedenskyeffect 101 魏登斯基易化作用 1 和魏登斯基效应 2 1 虚线代表阈值 实线b代表阻滞区 M代表强刺激引起阈值降低 1 2为强度相等的两个刺激 刺激1在阈值以下未引起反应 刺激2超过已降低的阈值而引起反应 2 魏登斯基效应在魏登斯基易化作用后 刺激2能能通过阻滞区保持传导作用 102 103 104 9 干扰与脱节 干扰和脱节是心脏传导系统中常见的电生理现象 也是造成复杂心律失常的原因之一 任何一部分心肌组织 包括特殊传导系统在内 在发生一次兴奋之后都会有一定的不应期存在 若接踵而来的冲动落在了前一冲动的有效不应期中 则后来的冲动便不能引起心肌组织的反应 而造成传导中断 若落于前一冲动的相对不应期中 则只能引起微弱的反应而缓慢下传 此种现象称为干扰 属于生理传导障碍 105 若心脏中存在两个起搏点并行发出冲动 由产生一系列的干扰现象 使心脏的两部分在两个起搏点的控制下分开活动 称为干扰性脱节 根据干扰发生的部位可分为 窦房干扰 房内干扰 房室交界区干扰 室内干扰四种 根据脱节的程度可分为完全性干扰脱节和不完全性干扰脱节两种 前者是指心房和心室分别由两个节律点所控制而相互无关 后者是指心房或心室夺获搏动 106 根据夺获程度和性质的不同 可分为全部夺获 夺获搏动 部分夺获 融合搏动 意外夺获 超常传导 及企图夺获 隐匿性传导 107 房性过早搏动代偿间期不完全 108 109 房早未下传 110 室性早搏后的第1个窦性P R间期延长 111 窦性心动过缓伴交界性逸搏心律 形成不完全性干扰性房室脱节 112 10 隐匿性传导 兴奋传入某一部位时 本身虽未能传导通过 但其产生的不应期对下一个兴奋的传导有抑制作用而形成传导阻滞 称为隐匿性传导 当心房扑动或颤动时 房室交界区内的隐匿性传导可影响心房下传的兴奋 使心室律更不规则 113 隐匿性传导示意图 114 房性早搏伴隐匿性传导 115 11 折返激动 折返激动 impu1ser66ntry 是指兴奋在心脏内一定部位产生后 由于传导异常 可通过不同路径回到原先兴奋产生的部位而引起再兴奋 折返激动可形成各种快速性心律失常 如房性 室性过早搏动 心动过速 扑动和颤动 称折返型心律失常 116 心脏折返激动模式图 1 固定环路顺序折返 由房室交界区 长椭圆形区 心室肌 房室旁道 短椭圆形区 和心房肌构成折返环路 2 主导环路随机折返 在主导环路中央 由于各个方向的激动波前相遇 形成功能性传导障碍 117 2 折返激动发生机制 118 1 折返激动的过程 119 2 折返激动的条件 由前述所知 形成折返激动有三个基本条件 即 折返通路 单向传导阻滞 激动在慢径路的传导速度慢 并超过快径路的不应期 120 按照折返激动的原理 凡能加速传导或延长不应期的因素 均可使折返中断 有抗心律失常作用 若进一步抑制传导使单向阻滞变为双向阻滞 则可使兴奋折返中断而制止心律失常 电击复律治疗心律失常的原理就是应用强大的电击刺激 在心脏内引起兴奋和不应期 使兴奋折返中断 异位快速节律消失 然后由窦房结自动起搏而恢复正常节律 121 12 双经传导及多径路传导现象 1 双径路传导 房室传导系统 特别是房室交界处可分离成传导功能不同的双经道 激动在双径道传导的现象 叫双径路传导 athwayconduction 122 在某些生理及病理情况下房室传导系统 尤其是房室结内的传导纤维分离成两条传导径道 即 快径道 Fastpathway FP 和 慢径道 Slowpathway SP 快径道 亦称 径道 慢径道 亦称 径道 前者传导速度快 后者传导速度慢 两者不应期均可长可短 目前尚未发现双径道的形态学改变 因此认为房室结内的双径道多属机能性双径 123 房室结双径道可分为如下四种类型 1 Y 型双径道 纵向分离部位在房室结上部 至房室结下部则汇成共同通道2 菱形 双径道 纵向分离的部位在房室结中部 在房室结上部和下部则为一条径道3 倒 Y 型双径道 纵向分离的部位在房室结下部 而上部则为一条径道 4 平行双径道 整个房室结分离成双径道 124 2 多径路传导现象 multiplepathwayconduction 亦称多途传导 指激动在心脏内 多在房室交界区 通过二个或二个以上的通道进行传导的现象 前者称为双径路 双通道 后者称之为多径路 多通道 125 13 传出传导阻滞与传入传导阻滞 1 传出传导阻滞 exitblock 亦称 外出传导阻滞 是指起搏点的激动由于某种原因不能通过与周围心肌交界部位以激动心房或心室 从而使规则的心律突然出现一次或多次漏搏或传出延迟的现象 传出传导阻滞 一词由Kaufman和Rotherger于1920年提出 他认为 并行心律时某些心脏激动之所以不能传出 即因为其起搏点周围有传出传导阻滞之故 传出传导阻滞 可分为窦房传出传导阻滞 异位 心房传出传导阻滞 异位 交界区传出传导阻滞 异位 心室传出传导阻滞四类 其中以窦房传出传导阻滞较为常见 126 2 传入传导阻滞 entranceblock 亦称 保护性传导阻滞 指包括来自窦房结等主要心律的激动不能侵入某一异位起搏点而使其发生节律重整 因此该起搏点的激动可不受窦房结或基本心律的影响或控制 能独立地持续地形成激动 传入传导阻滞常是并行心律等心律失常的发生基础 127 14 单向传导与单向传导阻滞 1 单向传导 unidirectionalconductional 和单向传导阻滞 unidirectionblock 是一个问题的两个方面 正常心肌纤维具有双向传导兴奋的性能 如房室结 既可将室上性激动传入心室 又可将心室的激动逆传入心房 在某种情况下 传导组织只允许激动沿一定方向传导 称为单向传导 128 2 单向传导阻滞 对来自相反方向的传导不能通过 称为单向传导阻滞 单向传导阻滞属于传导阻滞的一种特殊类型 为Schmitt及Erlanger于1928年首次发现 后来 1976年 为Downar及Waxman所证实 是指在病理情况下 由于某部心肌组织的病变程度不同 致使该部组织只能允许一个方向来的激动通过 而相反方向来的激动则不能通过 其发生机理可能是由于心肌组织的某部分抑制程度不同 因而出现了递减性传导所致 129 15 位相型传导阻滞 位相型传导阻滞 phaseconductionblock 又称频率依赖性传导阻滞 ratedependentconductionblock 是近年来方确认的一种少见的心律失常 指心率增速时或心率减慢时出现传导阻滞 包括3相传导阻滞和4相传导阻滞 130 16 分层传导阻滞现象 传导系统的不同部分 有着不同的不应期和传导性 传导系统的不同层次 可同时存在程度和方式不同的传导障碍 称为分层传导阻滞 分层传导阻滞现象是近年来心电图的研究的进展之一 可发生在心脏传导系统的各个部分 但以房室交界区最为多见 分层传导阻滞可产生多种心律失常现象 如隐匿性传导 交替性文氏现象 空隙现象等 同时利用分层传导阻滞现象可使一些反常现象得到合理的解释 131 17 拖带现象 拖带