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心脏规律的活动由心肌细胞的兴奋过程而触发。也就是说，心肌细胞膜的兴奋过程是触发心脏收缩的始动因素。将心脏机械收缩前所产生的系列电活动用仪器记录成连续的曲线即称为心电图（electrocardiogram，ECG）。
1901年，荷兰生理学家Einthoven发明了弦线型心电流计（原始心电图机）并从体表记录到了清晰的心电图。1903年，心电图开始应用于临床，经过100多年的发展，心电图目前已经成为临床上简便、高效又相对便宜的诊断工具。
1．心肌细胞膜电位的形成 细胞膜的特殊功能，周期性地开放使特定的离子通过，形成细胞内外的离子运动。在静息状态下，心肌细胞膜外带正电荷，膜内带负电荷，这种离子分布状态即为极化状态（polarization）。心肌细胞处于极化状态时，在体表记录不到电位的变化，只有在动作电位发生时，才能记录到电位变化。
2．动作电位的形成及时相 处于极化状态的非自律性心肌细胞（工作细胞）受到起搏细胞传来的电刺激时，细胞外高浓度的Na ＋ 急速进入细胞内，此时细胞膜对K ＋ 的通透性显著减低，细胞内的电位由负迅速变为正（由－90mV变为＋20～＋30mV），称为极化状态逆转。心肌细胞激动时产生的细胞内电位变化过程称为动作电位（action potential）。心肌细胞激动后，膜外变为负电位，膜内变为正电位，这种极化状态的消除称为除极（depolarization）。除极后接着即发生恢复极化状态的过程称为复极（repolarization）。复极时细胞内由正电位变为负电位（－90mV，静息电位）。
心肌细胞的除极与复极就是细胞膜电位的消失与恢复。一次动作电位，包括一次除极及一次复极过程。心肌细胞的动作电位有五个时相。
0相：除极相，历时1～2ms，Na ＋ 快速大量内流，K ＋ 少量外流。
1相：快速复极早期，历时10ms，K ＋ 快速外流。
2相：平台期（缓慢复极期），历时100～150ms，K ＋ 外流、Ca 2＋ 缓慢内流，两者达到平衡。
3相：快速复极末期，历时100～150ms，K ＋ 继续外流，Ca 2＋ 内流速度逐渐减慢至0。
在0～3相，离子由高浓度向低浓度转运，不需要消耗能量，称为被动转运。
4相：静息期（电舒张期），细胞内的Na ＋ 及Ca 2＋ 排出细胞外，K ＋ 泵回细胞内，离子运动是由低浓度向高浓度进行的，需要消耗能量，属于主动转运。从0相开始到4相起点为动作电位时限。
动作电位是心电图产生的基础，没有动作电位的出现也就没有心电图的产生，但动作电位不是心电图。动作电位是用微电极在单个细胞内记录到的细胞除极及复极时的电位变化，而心电图是用普通电极在体表记录到的所有细胞除极及复极时的综合电位变化。
3．心脏的自律性 自律性有赖于心脏的起搏细胞，包括窦房结、房室交界区及浦肯野细胞（Purkinje cell）。它们的动作电位不同于非自律性心肌细胞，无稳定的4相静息电位，有4相自动除极化，使膜内原来负电位逐渐升高，当达到阈电位时即引起一次除极。
（1）窦房结细胞属于慢反应自律细胞，其动作电位表现为：无明显的1相和2相。
（2）浦肯野细胞属于快反应自律细胞，其动作电位表现为：0～4相。
4．心肌的兴奋性 心肌每次兴奋后，其兴奋性会出现周期性变化。以心室肌为例，其周期性变化如下。
（1）有效不应期（effective refractory period，ERP）：包括绝对不应期（absolute refractory period，ARP）和局部反应期（local response period，LRP）。
1）绝对不应期：从动作电位0相开始到3相复极化达－55mV左右的时期内，对任何刺激均不起反应。
2）局部反应期（临界期）：动作电位3相复极化达－60～－55mV的时期，对强刺激可引起局部反应，但不能形成新的动作电位，可影响下一激动的正常传导。
心室肌的有效不应期时限大致从心电图的QRS波群开始至接近T波顶峰。
（2）相对不应期（relative refractory period，RRP）是动作电位3相复极化达－80～－60mV的时期，强刺激可使激动扩展，但除极速度及振幅小于正常。时限从T波顶峰至T波接近结束。
（3）超常期（supernormal period）是动作电位3相复极化达－90～－80mV（复极完毕）的时期，此时阈下刺激也能引起兴奋，但动作电位幅度仍小于正常。此期短暂，相当于T波降支的末段。
（4）正常应激期是膜电位恢复至－90mV。
心脏的传导系统又称起搏传导系统，特殊分化的心肌细胞聚集而成结状和束状，使心脏具有了传导性。正常激动产生于窦房结并经窦房结传至结间束而引起心房的除极，然后激动再依次通过房室结、希氏（His）束、束支、分支及浦肯野纤维，最后引起心室除极（图1-1-1）。
图1-1-1 心脏起搏传导系统示意图
1．窦房结 窦房结位于右心房，上腔静脉与右心耳之间界沟的后上方心外膜下，形态呈菱形或半月形，体积约为15mm×5mm×1.5mm，分为头、体、尾三部分。窦房结内含有P细胞和T细胞：①P细胞具有起搏功能，是心脏起搏的发生部位。②T细胞位于P细胞和心房肌细胞之间，可将P细胞产生的冲动传播到心房肌细胞。窦房结为心脏的一级起搏点。
2．心房内传导束 窦房结的冲动传导至心房和房室交界区，主要通过三条结间束来完成。①前结间束：起于窦房结前端，行于左前方，呈弓形绕至上腔静脉及右心房前壁。在此分为两支，一支经房间隔向下至房室结顶部；另一支分布于左心房前壁，称为上房间束（Bachmann束），传递心脏冲动优先激动从右心房至左心房。②中结间束（Wenckebach束）：由窦房结后上缘发出，行于上腔静脉后方，沿房间隔右侧下行至房室结上缘。③后结间束（Thorel束）：由窦房结后下缘开始，沿界嵴下行到达右心房底部，越过冠状窦口抵达房室结后下缘。
结间束受损可引起心房内传导障碍，表现为心房扑动、心房颤动等房性心律失常。
3．房室交界区 房室交界区是指心房与心室之间连接部分，其中含有P细胞、T细胞及浦肯野细胞。房室交界区为心脏的二级起搏点。近年将房室交界区分成为房结（AN）区、结（N）区和结希（NH）区，其生理功能有以下几点。
（1）传导功能：房室交界区是房室之间冲动传导的必经之路，且其传导方向是双向的，既能顺传，也能逆传，故房室交界区是房室结折返性心动过速最常发生的部位。
（2）起搏功能：当窦房结不能产生激动（窦性静止），或发出的频率过缓（窦性过缓）及窦性冲动不能抵达房室交界区（窦房传导阻滞）时，房室结（结区）的P细胞便可发生冲动，形成交界性逸搏或交界性逸搏心律。
（3）延搁功能：室上性激动抵达房室交界区后传导速度骤然减慢（传导速度与心房肌之比为5∶1，与结间束之比为9∶1），又称为减慢传导或过滤功能。从而保证心房肌、心室肌顺序收缩，避免了心房扑动、心房颤动发出过快的冲动传入心室而导致快速心室率的发生。
房室交界区内有丰富的交感和副交感神经纤维，主要集中在房室结浅层和后端，并向房室束伸延。刺激迷走神经可使传导发生障碍，病理情况下可使激动在房室交界区传导延缓或阻滞。
4．心室内传导束 心室内传导束包括房室束、左右束支及分支和浦肯野纤维。
（1）房室束：又称希氏束（His束），长15～20mm，直径约2mm。起于房室结前下缘，进入室间隔后分为左束支（left bundle branch）、右束支（right bundle branch）。房室束内含有P细胞、T细胞及浦肯野（Purkinje）细胞，细胞排列整齐，传导速度较快，并有起搏功能。
（2）左束支及分支：左束支主干从房室束发出后，于室间隔左侧内膜中下1／3处分为前支和后支，少数分出间隔支；左前分支分布于室间隔的前半部、左心室前壁和前乳头肌；左后分支分布于室间隔的后半部、左心室后下壁和后乳头肌；间隔支从左前、左后分支的夹角发出，向下行分布于室间隔的中部。
（3）右束支及分支：右束支主干细而长，从房室束分出后沿室间隔右侧的内膜向前行至近心尖处才分支（组），所以室间隔的激动从左侧开始向右侧扩散。前组分布于右心室的前游离壁；后组分布于室间隔的后下部和右心室游离壁后部；间隔组分布于右心室的下部。
（4）浦肯野纤维：为左、右束支的末梢纤维，在心内膜下构成纤维网。其纤维细胞粗而短，传导速度快，可保证心脏有序、协调的收缩和舒张活动。
房室束由房室结动脉和前降支供血，侧支循环丰富，除非缺血范围很广，否则对房室束影响不大。左前分支大部分由前降支供血，如前降支发生管腔狭窄、闭塞，可以出现左前分支传导阻滞。左后分支多为左、右冠状动脉分支双重血供，因此不易受损。右束支由前降支供血，前降支受损后可造成右束支传导阻滞。
将心脏产生的电流引导至心电图机的连接线路称为导联（lead）。导联分为直接导联（电极直接与心脏接触）、半直接导联（电极靠近心脏，如胸导联）及间接导联（电极远离心脏，如肢体导联）。导联的极性规定，与心电图机正极相接者为正，与心电图机负极相接者为负。若将导联线放置在体表能形成电位差的任意两点，均能记录出心电图。因此这些连线方式均称为导联，故心电图可有无数个导联。目前临床上应用的导联包括常规十二导联及一些常用的附加导联。常规心电图必须有完整的常规十二导联，否则属于不合格心电图。
1．常用导联
（1）双极肢体导联（标准导联）：反映两个肢体之间的电位差。Einthoven发明心电图机时首先创用的只有这三个导联，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ导联，后称之为标准导联（图1-1-2）。
图1-1-2 双极肢体导联连接方式
Ⅰ导联：左上肢电极板与心电图机正极相连，右上肢电极板与心电图机负极相连，反映左上肢与右上肢的电位差。当左上肢的电位高于右上肢时描记出正向波，反之描记出负向波。
Ⅱ导联：左下肢电极板与心电图机正极相连，右上肢电极板与心电图机负极相连，反映左下肢与右上肢的电位差。当左下肢的电位高于右上肢时描记出正向波，反之描记出负向波。
Ⅲ导联：左下肢电极板与心电图机正极相连，左上肢电极板与心电图机负极相连，反映左下肢与左上肢的电位差。当左下肢的电位高于左上肢时描记出向上的波，反之描记出向下的波。
（2）单极肢体导联：将心电图机的负极与中心电端相接，探查电极（正极）放在肢体上则称为单极肢体导联（unipolar limb lead，图1-1-3），即VR、VL、VF导联。由于中心电端的电位变化为零，故探查电极的电位变化与其的差值不变，显示出了单极性，但其本质仍属于双极导联（有正、负极之分）（图1-1-3）。
图1-1-3 单极肢体导联连接方式
由于单极肢体导联的探查电极距心脏较远，所以VR、VL、VF各导联心电图波形的振幅较小，不便于观测。为使振幅增大，在描记某一肢体单极导联心电图时，便将该肢体与中心电端的高电阻的连线断开，这样心电图波幅增加50％，而波形保持原样不变，这种导联方式称为加压单极肢体导联（augmented unipolar limb lead），分别以aVR、aVL、aVF表示（a为augmented的缩写）。目前的心电图机均采用了这种连接方式（图1-1-4）。
图1-1-4 加压单极肢体导联连接方式
（3）单极胸导联：连接方法是负极与中心电端连接，探查电极置于胸壁的特定部位，以V表示（图1-1-5）。
V 1 导联：胸骨右缘第4肋间；V 2 导联：胸骨左缘第4肋间；V 3 导联：V 2 与V 4 的连线中点；V 4 导联：左锁骨中线第5肋间；V 5 导联：左腋前线与V 4 同一水平；V 6 导联：左腋中线与V 4 同一水平。以上为6个常规胸导联，特殊情况时加做下列导联。
图1-1-5 单极胸导联电极安放部位
V 7 导联：左腋后线与V 4 同一水平；V 8 导联：左肩胛线与V 5 同一水平；V 9 导联：后正中线与V 6 同一水平；V 3 R导联：胸壁右侧与V 3 导联的对称部位；V 4 R导联：胸壁右侧与V 4 导联的对称部位；V 5 R导联：胸壁右侧与V 5 导联的对称部位；V 6 R导联：胸壁右侧与V 6 导联的对称部位。
单极胸导联电极安放部位相差1cm，波形将会出现明显改变，因此胸导联电极位置放置不准确将给心电图的前后对照分析带来困难。
2．特殊情况 临床可能会碰到一些特殊情况，这时应及时调整电极的位置。
（1）右位心患者：正常人心脏处于正中偏左的位置，但对于右位心患者，心脏处于正中偏右的位置，如果他们做心电图就要相应调整心电导联的位置，这样才不影响心电图的判读。具体来说，肢体导联，左右手导联对调，即L导联接右手，R导联接左手；胸导联V 1 ～V 9 的位置对应于正常人V 1 R～V 9 R的位置。
（2）截肢患者：对于该类患者，一侧或多肢体缺如，那肢体导联该接哪呢？上肢导联（L、R导联）分别接于左侧和右侧的肩膀上，下肢导联接在大腿根部即可。这样做出来的心电图和其他患者一样，不影响判读。
（3）胸部有伤口或者被绷带束缚的患者：对于该类患者，正常胸部导联的位置无法连接电极，可以通过上移或下移胸部导联的电极位置，采集胸导联心电信号，但一定在心电图上注明，帮助医生准确判读心电图。如果无法采集到胸导联的心电图，那就做肢体导联的心电图。
（叶春婷 李松华）