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窦房结和房室结有丰富的副交感神经分布。
前者来自右侧迷走神经、后者来自左侧迷走神经。
二、心肌的电生理特性 心肌细胞有自律性、兴奋性、传导性和收缩性,前三者和心律失常关系密切。
1.自律性 部分心肌细胞能有规律地反复自动除极(由极化状态转为除极化状态),导致整个心脏的电-机械活动,这种性能称为自律性,具有这种性能的心肌细胞称为自律细胞。
窦房结、结间束、房室交接处、束支和浦顷野纤维网均有自律性;
腔静脉和肺静脉的入口、冠状窦邻近的心肌以及房间隔和二尖瓣环也具有自律性,而心房肌、房室结的房-结区和结区以及心室肌则无自律性。
自律性的产生原理复杂,现认为是自律细胞舒张期胞膜有钠离子和(或)钙离子内流、钾离子外流,钠和(或)钙离子内流超过钾离子外流时,膜内负电位渐减,达到阈电位,产生自动除极,形成动作电位。
心肌细胞的自律性受下列因素影响:
①最大舒张期膜电位;
②阈电位;
③自动除极的坡度。
当最大舒张期膜电位减小、除极坡度变陡、阈电位接近静止膜电位时,自律性增高;
反之,自律性低下。
三者中以除极坡度影响最大(图2)。
正常心脏以窦房结的自律性最高,其它具有自律性的心肌舒张期自动除极未达到阈电位前,已被窦房结下传的冲动所激动,分别被称为最高起搏点和潜在起搏点。
上:
位相4除极坡度由a→b,自律性减低
下:
阈电位自1转为2(少负),自律性降低最大舒张期电位自1转为2(少负),自律性降低最大舒张期电位自1转为2(更负),同时阈电位自1转为2(少负)自律性更低
2.兴奋性(即应激性) 心肌细胞受内部或外来适当强度刺激时,能进行除极和复极,产生动作电位,这种性能称为兴奋性或应激性。
不足以引起动作电位的刺激称为阈值下刺激,能引起动作电位的最低强度的刺激称为阈值下刺激,能引起动作电位提了低强度的刺激称为阈值刺激。
心肌细胞的兴奋性高低以阈值刺激强度衡量,刺激必须强于阈值才能引起动作电位的提示心肌细胞兴奋性低下,弱于阈值的刺激即能引起动作电位的提示心肌细胞兴奋性增高。
动作电位及其产生原理:
心肌细胞静止时细胞膜内呈负电位,相对稳定。
这是由于细胞内钾离子浓度高于细胞外20~30倍,钾离子外流,带出阳电荷,而同时不易通过细胞膜的分子较大的阴离子则留在细胞内,阻止带阳电荷的钾离子外移之故。
阈值刺激促使心肌细胞兴奋,产生动作电位。
首先细胞膜上的快钠通道开放,由于细胞外钠离子浓度高于细胞内10~20倍,膜内电位又负于膜外,钠离子快速大量涌入细胞内,使膜内负电位迅速转为+30~+40mV,形成动作电位的位相0(除极)。
随后,钠通道部分关闭,钠离子快速内流中止,钾离子外流,膜电位开始下降(位相1,起始快速复极)。
继而钙离子和钠离子缓慢内流及钾离子缓慢外流,膜电位改变少(位相2,缓慢复极)。
随后钾离子外流加速,膜电位快速下降至静止膜电位水平(位相3,终末快速复极),而舒张期静止膜电位即称为位相4。
自律细胞位相4钠离子内流(浦顷野细胞)和(或)钾离子外流衰减(窦房结细胞),使膜电位渐减,达到阈电位时即形成自动除极。
非自律细胞的位相4膜电位恒定(图3)。
自位相0起始至位相3结束所需时限称为动作电位时限。
近年随着心肌细胞电生理研究的深入,电压钳和斑片钳技术的应用,对心肌细胞膜的离子通道及其离子流情况又提出了一些新概念。
图3 左:
心肌细胞的动作电位和不应期 右:
膜反应曲线a、b、c示细胞复极过程中对刺激的反应
a-不能传布的局部反应 b-第一个能传布的反应 c-第一个正常反应
窦房结和房室结的动作电位曲线与其它部位不同,具有以下特点:
位相0除极缓慢、振幅低,位相1、2不见,位相4除极坡度陡,静止膜电位和阈电位均低(静止膜电位-40~-70mV,阈电位-30~-40mV,而心室肌等则分别为-90mV与-60mV),动作电位时限短(图4)。
近年来已证实这两处的位相0除极是钙离子和钠离子缓慢内流所形成,因而被称为慢反应细胞。
其它部位心肌细胞除极由钠离子快速内流形成,因而又称快反应细胞。
两种细胞的电生理特性有显著不同:
慢反应细胞自律性较高、传导性能差,易发生传导障碍;
而快反应细胞则传导性能可靠。
图4 左:
窦房结细胞(慢反应细胞)的动作电位
右:
心室肌细胞(快反应细胞)的动作电位
心肌细胞的兴奋性受下列因素影响:
⑴膜电位:
膜电位低于-55mV时,任何强度的刺激均不能使心肌细胞兴奋(或应激),膜电位-55mV~-80mV间,强于阈值的刺激才能引起细胞部分或完全除极;
其中-55mV~-60mV间细胞部分除极产生的兴奋不能传布至邻近细胞。
-60mV~-80mV间,细胞除极产生的兴奋虽可传布,但与正常相比,位相0除极慢、振幅低,且动作电位时限短,因而应激性低,传导速度慢。
心肌细胞除极后,其兴奋性随复极程度而改变,膜电位恢复至-55mV前为绝对不应期,膜电位恢复至-60mV前为有效不应期,-55mV~-80mV间为相对不应期(图3)。
相对不应期开始前有一个短暂的易惹期(或称易损期),在此期间外来刺激易形成折返和异位心律。
慢反应细胞的不应期可延续至复极完毕之后。
动作电位时限延长时,不应期相应地延长。
心率缓慢、低钾和奎尼丁类药物作用使动作电位时限延长,也使不应期相应延长。
⑵膜反应性:
不同膜电位时心肌细胞的除极反应,称为膜反应性,可用膜反应曲线表示(图3)。
在同一膜电位,心肌细胞位相0除极速度快且振幅高的,膜反应性强,兴奋性高,其膜反应曲线左移;
反之,则膜反应性弱,兴奋性低,膜反应曲线右移。
⑶静止膜电位与阈电位间差距:
心肌细胞静止膜电位接近阈电位时,兴奋性高;
反之,则兴奋性低。
3.传导性 心肌细胞有将冲动传布到邻近细胞的性能,称为传导性。
影响传导的因素有:
①被传冲动的有效程度(动作电位位相0除采速度与振幅);
②接受冲动的心肌细胞的应激性;
③心肌纤维的物理性能,如对冲动传布的阻力,后者受纤维直径,纤维走向与结构的一致性以及细胞间闺盘大小与分布等因素影响。
若冲动本身的有效程度高,接受冲动的心肌细胞应激性也高,或心肌纤维直径大且走向和结构一致,闺盘阻力小,则传导速度快;
反之,传导缓慢。
房室结细胞位相0除极速度慢、振幅低,结内心肌纤维走向与结构不一致,因而冲动传导缓慢,且容易发生传导障碍。
心脏各部分有迷走和交感神经节后纤维分布,迷走神经主要分布在窦房结、心房、房室结和希司束近端,通过释放乙酰胆碱减慢位相4除极速度,从而降低窦房结的自律性,导致潜在起搏点除极。
迷走神经还能缩短心房肌的不应期,延长房室结的不应期,导致相应的传导异常。
交感神经分布到心脏各部,窦房结和房室结内较丰富,通过释放去甲肾上腺素使窦房结和异位起搏点的自律性增高,不应期缩短,冲动传导加速。
右星状神经节主要支配窦房结和心房,而左星状神经节主要支配心室。
影响心率、心律导致心律失常的其它因素尚有激素(肾上腺皮质和髓质激素、甲状腺激素、脑垂体激素等)、电解质(主要为钾、钠、钙、镁)、血酸碱度以及氧和二氧化碳张力等的变化。
【心律失常的病因】
临床上引起心律失常的原因很多,主要有:
1.各种器质性心脏病如先天性心脏病、冠心病、心脏瓣膜病、心肌炎、心包炎、心肌病、心内膜炎等,由于心脏的窦房结和传导系统受病变的侵害,很容易发生心律失常,所以心律失常几乎见于各种类型的心脏病。
2.神经、内分泌系统调节紊乱,水、电解质失衡心脏的神经和内分泌系统调节紊乱、心脏的离子平衡失调等;
除心脏因素外其他各种原因引起的低氧血症介导的心肌乏氧、全身及心脏局部酸碱平衡的调节障碍等,具备了心律失常的离子和代谢所必备的基础,形成心律失常的条件因素,因而常常诱发心律失常的发生。
3.药物的影响多种药物可以引起心律失常,比如非保钾利尿药、洋地黄类药物、肾上腺素、去甲肾上腺素、异丙肾上腺素、多巴胺、多巴酚丁胺、氨力农和米力农等。
尤其值得注意的是各种抗心律失常药物或者经过改变离子通道,或者稳定细胞膜,或者改变心脏的不应期,或者作用于心脏的受体,达到防止或终止心律失常的目的。
但是,抗心律失常药物本身也有致心律失常的作用,如果应用不当,也能介导心律失常,甚至死亡。
4.全身性或其他系统疾病如神经系统疾病、内分泌系统疾病、代谢疾病、创伤、手术、心脏导管检查等都可以引起心律失常的发生。
5.正常人在情绪激动、惊吓、忧郁、饮酒、饮浓咖啡等会发生窦性心动过速或期前收缩。
健康的老年人比青年人更容易发生心律失常。
一般讲人的一生总会有心律失常发生。
【心律失常的发生机制】
大量单细胞、游离肌肉条和动物心脏电生理研究的结果显示,心律失常有多种不同发生机制,如折返、自律性改变、触发激动(后除极引起)和调变的平行收缩等。
然而,由于条件限制,目前能直接对人在体心脏研究的仅限于折返机制,临床检查尚不能判断大多数心律失常的电生理机制,更不能区别心律失常的离子流机制。
表1 心律失常的发生原因
冲动发生异常冲动传导异常冲动发生与传导异常
1.自律性异常
正常自律性1.传导减慢与阻滞(窦房阻滞、房室阻滞等1.平行收缩
2.4相除极导致传导减慢
异常自律性2.单向阻滞与折返
2.触发激动
早期后除极
延迟后除极3.传导阻滞,电张电流传导与反射
心律失常的电生理机制主要包括冲动发生异常、冲动传导异常以及二者联合存在(表1)。
冲动发生异常见于:
①正常自律性状态,正常起搏点(最高与潜在起搏点)位相4除极过快或过慢。
②异常自律性状态,正常无自律性的快反应细胞(心室和心房肌),以及正常具自律性的快反应细胞(浦顷野纤维)由于病变使膜电位降低达-50~-60mV时,均出现异常自律性,前者由无自律性转为具自律性,后者则自律性增高(图5)。
③一次动作电位后除极触发激动(图6,7)。
图5 心律失常发生原理——冲动发生异常
一、正常自律性 A:
窦房结第4相除极、加速或减慢 B左:
浦顷野纤维第4相除极
二、异常自律性 B右:
浦顷野纤维膜电位下降至-60mV,自律性增强 C左:
正常心房或心室肌无自律性 C右:
当膜电位下降至-60mV,出现异常自律性
图6 心律失常发生原理-后除极触发导致冲动发生异常
程序刺激(·
)与次后触发激动引起的自发除极,注意后除极波逐渐增高达阈电位后导致持续快速心律失常,最终后除极降至阈电位以下,快速心律失常终止。
图7 早期后除极与延迟后除极触发导致冲动发生异常(触发激动)
临床上正常自律性状态下冲动发生异常所致心律失常包括窦性心律失常和逸搏心律;
异常自律性可致加速的房室交接处或心室自主节律,平行收缩,房性或室性快速心律失常。
后除极是发生在前一次动作电位复极过程中或复极完毕后的阈值下除极,分别称为早期后除极(EAD)和延迟后除极(DAD)。
后除极达慢反应细胞除极阈值时,可引起一次或连续除极。
EAD发生在不同原因所致心肌细胞复极过程显著延长时,如细胞外钾离子浓度增高,普鲁卡因胺、高浓度儿茶酚胺药物作用以及浦顷野纤维机械或牵拉性损伤等;
而DAD则与洋地黄素性作用或其它原因导致细胞内钙离子增高有关。
程序刺激可诱发和中止后除极激动所致心致过速,临床电生理尚不能明确区分心律失常的折返或触发激动机制。
触发激动可能引起房性或室性快速心律失常,其临床意义和发生率尚在探索中。
冲动传导异常多由心肌细胞膜性能改变如动作电位振幅和上升速率降低,应激性下降,细胞间接合减少,以致冲动传导减慢或阻滞。
可导致潜在起搏点脱逸,亦可引起折返性快速心律失常。
折返形成的基本条件为:
①心脏某处或多处单向阻滞;
②冲动在另一途径传导缓慢;
③阻滞部位远端心肌延迟激动;
④阻滞部位近端心肌再激动。
心脏内不均匀的传导抑制,使邻近心肌的应激性和不应期极不一致时,局部心肌内可形成电生理性能显著不同的两条传导途径。
这两条途径是有共同的近端和远端通道。
在合适条件下,冲动自近端共同通道沿两条途径之一传向远端共同通道,继而经另一途径由远端再次传入近端共同通道,形成冲动传导的一次或多次折返,折返可沿固定解剖或电生理传导障碍,在单向阻滞和传导减慢具备的条件下形成;
也可呈围绕不激动心肌中心区的传导涡(微折返——leadingcircle学说);
还可表现为跨过不能应激的心肌间隙的电张电流逆传(反射—reflection)。
(图8、9、10)。
图8 心律失常发生原理——单向阻滞与折返
左上 浦顷野纤维分支与心室肌间折返
下 心室肌内电生理性能分离形成局部折返
右上 房室结内纵形电生理性能分离所致折返
下 心肌束内邻近纤维电生理性能分离所致折返
图9 反射——电张电流递传引起的折返
置于浦顷野纤维不应激段近端与远端电极记录到的跨膜电位
下右:
近端冲动在不应激段传导受阻,但形成的电张电流使冲动缓慢传导至远端
下中:
近端冲动在不应激段受阻,形成的电张电流不足以引起远端激动
下左:
近端冲动经电张电流延迟传导至远端,递传至近端,产生第2次动作电位——反射
图10 心律失常发生原理——可能为折返环部位
1.右房内 窦房结-心房交界;
2.左房内;
3.房室结内;
4.经旁道房室折返;
5.经希氏浦顷野系统束支折返;
6.心室肌内
临床上有充分依据提示房室结性心动过速和房室旁道所致室上性心动过速的机制为折返,其折返途径分别为房室结内双通道和经心房、房室结、希浦系统和心室再经旁道逆转回心房的折返环。
不少室上性和室性快速心律失常的机制是心房和心室内微折返(表2)。
冲动发生异常合并冲动传导异常时,异位起搏点由于周围传入阻滞保护,不受邻近激动波前方的侵入,始终保持自身的除极规律,形成平行收缩心律。
异常冲动发生与冲动传导异常相互作用可改变异常冲动的传入或传出阻滞程度,使异常冲动发生加速、减速、夹带(entrain)或完全抑制,临床上表现为快慢不等的各种心律失常。
近年还有报导平行收缩心律时,异常冲动发生的规律受窦性心律改变影响而调变。
表2 各种临床心律失常的可能发生原理
发生原理临床心律失常
折返房室结内折返性心动过速、经旁道房室往返性心动过速
持续单形室速,束支折返性室速、房内折返性心动过速
异常自律性多源性房性心动过速
某些类型的房速和室速
后除极触发激动洋地黄毒性反应所致房性、房室交接处性与室性心律和心动过速
加速的交接处性和心室自主节律
某些类型的室速
症状体征
一、临床表现
心律失常的血流动力学改变的临床表现主要取决于心律失常的性质、类型、心功能及对血流动力学影响的程度,如轻度的窦性心动过缓、窦性心律不齐、偶发的房性期前收缩、一度房室传导阻滞等对血流动力学影响甚小,故无明显的临床表现。
较严重的心律失常,如病窦综合征、快速心房颤动、阵发性室上性心动过速、持续性室性心动过速等,可引起心悸、胸闷、头晕、低血压、出汗,严重者可出现晕厥、阿-斯综合征,甚至猝死。
由于心律失常的类型不同,临床表现各异。
主要有以下几种表现:
1.冠状动脉供血不足的表现各种心律失常均可引起冠状动脉血流量降低,偶发房性期前收缩可使冠状动脉血流量减低5%,偶发室性期前收缩降低12%,频发性的室性期前收缩可降低25%,房性心动过速时冠状动脉血流量降低35%,快速型房颤则可降低40%,室性心动过速时冠状动脉血流量减低60%,心室颤动时冠状动脉血流量可能为零。
冠状动脉正常的人,各种心律失常虽然可以引起冠状动脉血流降低,但较少引起心肌缺血,然而,对有冠心病的患者,各种心律失常都可以诱发或加重心肌缺血。
主要表现为心绞痛、气短、周围血管衰竭、急性心力衰竭、急性心肌梗死等。
2.脑动脉供血不足的表现不同的心律失常对脑血流量的影响也不同,频发性房性与室性期前收缩,脑血流量各自下降8%与12%。
室上性心动过速下降14%~23%,当心室率极快时甚至达40%。
室性心动过速时可达40%~75%。
脑血管正常者,上述血流动力学的障碍不致造成严重后果。
倘若脑血管发生病变时,则足以导致脑供血不足,其表现为头晕、乏力、视物模糊、暂时性全盲,甚至于失语、瘫痪、抽搐、昏迷等一过性或永久性的脑损害。
3.肾动脉供血不足的表现心律失常发生后,肾血流量也发生不同的减少。
频发房性期前收缩可使肾血流量降低8%,而频发室性期前收缩使肾血流量减少10%;
房性心动过速时肾血流量降低18%;
快速型心房纤颤和心房扑动可降低20%;
室性心动过速则可减低60%。
临床表现有少尿、蛋白尿、氮质血症等。
4.肠系膜动脉供血不足的表现快速心律失常时,血流量降低34%,系膜动脉痉挛,可产生胃肠道缺血的临床表现,如腹胀、腹痛、腹泻,甚至发生出血、溃疡或麻痹。
5.心功能不全的表现主要为咳嗽、呼吸困难、倦怠、乏力等
心律失常可按发生原理,心律失常时心率的快慢,以及心律失常时循环障碍严重程度和预后分类。
(1)按发生原理,心律失常分为冲动发生异常、传导异常以及冲动发生与传导联合异常。
这种分类方法主要根据实验研究结果,在临床诊断技术目前尚难确定心律失常电生理机制的状况下,实用价值不高。
此外,某些快速心律失常起始和持续的机制可能不同,如由异常自律性引起的室性早搏,可由折返机制而形成持续型室性心动过速。
(2)按心律失常时心率的快慢,心律失常可分为快速性和缓慢性心律失常。
近年来有些学者还提出按心律失常时循环障碍严重程度和预后,将心律失常分为致命性、潜在致命性和良性三类。
这两种分类方法简易可行,结合临床实际,对心律失常的诊断和防治有一定帮助。
二、体格检查
(1)听诊:
心律失常的70%可通过听诊发现。
如能有序地注意其频率与节律的变化,则能做出初步判断。
例如过早搏动,可听到提前的心脏搏动和代偿性间歇。
如阵发性室上速,可听到快速而规律的心脏搏动;
而心房颤动则听到杂乱无章的心脏搏动,无论是强度、频率、节律,均无章可循。
总之,心脏听诊既是内科医生的基本功,亦是临床发现心律失常的重要方法。
(2)颈静脉波动:
一过性过度充盈的颈静脉犹如“搏动”样波动,是观察和诊断某些心律失常的重要方法。
如完全性房室传导阻滞时,可见颈静脉的“搏动”,并可听到“炮击音”;
心房颤动则可见强度不一、毫无规律的颈静脉充盈波。
三、辅助检查
1.常规心电图常规12导联心电图是诊断心律失常最基本的方法。
亦是最可靠的方法。
心律失常性质的确诊大多要靠心电图,但相当一部分病人可根据病史和体征作出初步诊断。
一般接近97%的心律失常均在心电图有所发现。
一般常规12导联心电图,多选择Ⅱ导联和V1导联做较长时间(大于1min)的描记,以发现心律失常。
一般规律是:
(1)对常规12导联心电图做一浏览,观察该图是否是可供诊断的心电记录,否则要重新描记。
(2)根据P波的形态特征确定其节律。
(3)测定P-P或R-R间期:
计算心房率或心室率有无心动过速或过缓,以及心律不齐。
(4)观察各导联的P波、QRS波群、ST段和T波形态特征,以便进一步分析。
(5)测量P-R间期和Q-T间期。
(6)比较P-P间期和R-R间期:
寻找心房律和心室律的关系。
有无提前、错后以及不整的P波或QRS波群,以判定异位冲动的来源或心脏传导阻滞的部位。
将上述资料结合其他临床资料如年龄、临床特征、用药情况等进行综合分析和判定,必要时还要做出梯形图,进行进一步分析。
(7)梯形图解:
梯形图是指在理解心电图所提示的基本规律基础上进行分析和解析。
梯形图的第一条横线代表窦房结(S)、依次代表心房(A)、房室交接区(A-V)和心室(V)。
其中黑圆点代表激动的起源,直线代表激动下传,“Y”代表传导受阻。
2.动态心电图(dynamicelectrocardiogramDCG)DCG是在便携式记录装置记录24~72h日常生活情况下的心电变化回放至计算机分析处理后的心电图。
它弥补了常规心电图时间受限的缺点,还能捕捉偶发的心律失常。
(1)DCG的正常范围。
①心率(bpm)范围:
69~89次/min;
醒时最高心率:
100~182次/min;
醒时最低心率:
45~75次/min;
睡时最高心率:
65~120次/min;
睡时最低心率:
40~66次/min。
②心律。
A.窦性心动过速、过缓或不齐。
B.房性期前收缩小于20次/24h、无房性心动过速、心房扑动或心房颤动。
C.房室传导阻滞:
睡眠时可出现一度或二度Ⅰ型房室传导阻滞。
D.不出现缺血性ST-T改变。
(2)DCG诊断价值:
①发现常规心电图所不能发现的心律失常:
一般心律失常多为阵发一过性或间歇发作。
特别是在夜间发作者常规心电图更难以捕捉。
因DCG可行24~72h监测,故可提高对各种心律失常的检出率。
DCG可对心律失常做出准确的判定和分析。
并使心律失常的规律性表现得以展现,为临床诊断提供有力的证据。
②提供心律失常的诊断依据:
室性心律的分级(Lown)(表1)。
(3)Hinkle:
DCG对病窦综合征(SSS)的诊断标准见表2。
3.根据常规心电图及其他心电学检查结果可以明确诊断心律失常,但还须进一步心电图鉴别诊断及分类。
心律失常的分类:
由于心律失常发生的病理基础、发生机制、出现部位和心脏频率的不同,有多种分类方法,主要有以下几种:
(1)按频率分类:
临床上常用有快速心律失常和缓慢心律失常,也包括频率正常的心律失常。
这种心律失常的分类方法的优点是比较简单,而且可以指导治疗方法的选择。
(2)按部位分类:
这种分类是以心律失常在心脏的发生部位为依据,可以反映心律失常发生的部位和初步判别心律失常的危险性,一般讲,室性心律失常危险性较大,房性心律失常危险性相对较小。
根据该分类原则,可划分为窦性心律失常、房性心律
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