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诊断学健康评估心电图原理
第六章心电图
【教学目的与要求】
1、熟悉心电图的基本知识
2、掌握正常心电图各波的命名、测量方法及正常范围
3、掌握心电图检查的临床应用范围
4、熟悉常见异常心电图的特征
5、掌握心电图机的操作
第一节临床心电图学基本知识
【概述】
一、定义:
心电图——在心动周期中,心脏每次机械性收缩之前,必先产生电激动,心房、心室的电激动可经人体组织传到体表,体表各处就产生不同的电位。
因电流强弱与方向不断变动,身体各处电位也不断变动,通过心电图机把这种变动着的电位连续描记成的曲线,就是心电图(electrocardiogram,ECG或EKG)
二、临床应用价值:
1、确诊各种心律失常和传导障碍
2、特征性心电图改变和演变是诊断心梗可靠而实用的方法
3、对房室肥大、心肌缺血和损伤、药物和电解质紊乱等有一定协助诊断价值
4、对于瓣膜活动、心音变化、心功能无诊断价值
5、可用于心电监护
【心电图原理简介】
心肌细胞具有接受刺激、发生反应的特性。
我们以微电极置于心肌细胞表面时,可看到随心电周期的变化,而呈现出电位的动态改变,现将心肌细胞产生的电位变化分述如下:
一、静息电位(restingpotential)
1、静息电位的概念:
(1)膜电位(跨膜电位):
将一灵敏的电位计来测量心肌细胞膜两侧的电位,表明细胞膜的内、外之间存在有电位差,外正内负,这种膜两侧的电位差称膜电位。
(2)静息电位:
根据微电极测得细胞内电位约为--90mV,即在静息状态下,心肌细胞内电位比细胞外低90mV,这种静息状态下细胞内外的电位差称为静息电位。
(3)极化状态:
根据电学原理,有电位差存在就有电流发生,但生物细胞则不然,由于细胞膜的存在,细胞膜内外的离子不发生交流,故没有电流产生。
这种以细胞膜为界,外正内负,即心肌细胞膜内外电荷保持稳定状态,称之。
2、静息电位产生的原理:
关于膜电位的产生,目前是用“离子学说”来解释,该学说认为,产生生物电的前提条件有二:
(1)细胞膜内外的离子分布和浓度是不同的,其特点是
K+的浓度膜内>膜外20~40倍(平均30倍)
Na+的浓度膜外>膜内7~15倍(平均15倍)
从负离子看,膜外以Cl-为主;膜内则以大分子蛋白质为主(A-)
(2)细胞在不同情况下,对不同的离子具有选择通透性:
在静息状态下,膜对K+的通透性较大,对Na+很小;对膜内A-则无通透性。
所以膜内外电位差的形成是由于阴阳离子的浓度不同及细胞膜对阴阳离子的渗透性不同所致
外升高正电位++++
内K+(浓度高)A-―――
在静息状态下,由于膜内外K+存在着浓度差,膜对K+有较大的通透性,因而一部分K+顺浓度差向膜外扩散,增加了膜外正电荷
由于电荷异性相吸,膜内带负电荷的A-有随K+外流的倾向,但膜对A-没有通透性,结果被阻在膜内。
外+++++++++++++++同性相斥
内―K+A--―――――异性相吸
随着K+不断的外流,膜外正电荷渐增多,膜外电位上升;同时,膜内由于正电荷减少而负电荷相应增多,电位下降为负,造成膜内外之间的电位差。
这种电位差的存在,使K+外出受到膜外正电的排斥(同性相斥),又受到膜内负电的吸引(异性相吸),因而阻止K+的外流。
随着电位差的增大,K+外出的阻力也随之增大,最后,当促使K+外出的浓度差和阻止K+外出的电位差这两种拮抗力量相等时,K+外流停止,此时膜电位便稳定在一定数值的极化状态。
外+++++++(电位差)极化状态
内―K+(浓度差)-――――
所以,静息电位实质上是K+外流所形成的电-化平衡电位,又称作K+外流电化平衡电位。
二、动作电位(actionpotential)
1、动作电位的概念:
当心肌细胞膜某点受刺激开始激动时,受刺激处的细胞膜的钠通道(快通道)开放,于是膜对Na+的通透性急骤升高,而对K+的通透性却显著下降,因此细胞外液中大量Na+渗入细胞内,使细胞内Na+大量增加,细胞内电位由-90mV突升到+20~30mV,这种由激动所产生的电位变化称之。
动作电位全过程包括一个上升相和一个下降相。
上升相的第一部分是膜的去极化,(这种极化状态的消除称为除极depolarization),即原来存在膜内的负电位迅速降低到零。
第二部分是膜电位的极性发生倒转,即外负内正,称反极化。
整个上升相就是膜的去极化和反极化两个连续过程。
动作电位上升到顶端后,很快又恢复到原来的极化状态,这一过程称复极(repolarization),构成动作电位的下降相。
反极化
2、动作电位产生的原理:
也是与细胞膜的通透性和离子的运动有关。
细胞受到刺激(阈刺激)
刺激部位的静息电位降低(局部去极化)
静息电位降低到临界水平时(阈电位——造成膜对Na+通透性突增的
临界水平电位的数值)
Na+通道开放,大量Na+内流
上升相是Na+内流电化平衡电位
Na+通道关闭,K+通道开放,动作电位呈下降相
是K+外流的电化平衡电位
Na+-K+泵活动,使离子分布不均衡态恢复至离子分布态
3、心肌细胞动作电位特点:
除极和复极过程共包括五个时期:
(1)去极化过程(0期):
窦房结兴奋刺激心肌细胞膜静息电位到阈电位
Na+通道开放Na+迅速内流去极化反极化
构成动作电位的上升相(0相)
0相又称Na+内流电化平衡电位,(内正外负),特点:
①电位上升幅度大而时间短,仅1~2毫秒;
②Na+通道激活、失活均速,开放时短,称快通道。
(2)复极化过程(可分四期):
①1期(快速复极早期-10毫秒):
复极开始时,Na+内流已停止,细胞膜对K+的通透性升高,K+开始外流,因而细胞内电位迅速下降,形成1位相。
0期和1期合成锋电位。
②2期(缓慢复极期,平台期—100毫秒):
表现为膜电位下降极缓慢,停滞于接近零的等电位状态,形成平台状,是心肌细胞动作电位的主要特征,也是复极化缓慢、延续时间较长的主要原因。
当心肌除极到细胞内电位达-40mV时,引起细胞膜上钙通道(慢通道)开放,Ca++通过慢通道缓慢内流与少量K+外流迅速达到平衡,使细胞内电位接近零电位水平,形成一高平线,称2期。
当Ca++内流逐渐减少,缓慢的K+外流相对增多时,平台期终止。
③3期(快速复极化末期—100~150毫秒):
当Ca++内流达一定量后,慢通道关闭,2期结束。
细胞膜对K+通透性增加,K+迅速外流,细胞内电位迅速下降,变为负电位,形成一速降线。
④4期(静息电位期或舒张电位期):
4期开始后,细胞膜的离子主动转运机能增强,依靠钠-钾泵,排出内流的Na+、Ca++,并摄回外流的K+,使细胞内各种离子浓度恢复到静息状态,细胞内电位也恢复到-90mV,并维持这一水平,形成一水平线。
非自律组织称静息电位期;自律组织进行缓慢自动去极化称舒张电位期。
(附图:
心肌细胞动作电位与离子转运)
三、心肌电生理与心电图波形的相应关系:
0位相――相当于R波
1位相――相当于J点
2位相――相当于ST段
3位相――相当于T波
4位相――相当于T波后的静息电位
一般说先除极的部位先复极,但心肌则不然,除极自心内膜开始,复极则从心外膜开始,即先除极的部位后复极,后除极的部位先复极,这主要是由于温度、压力等因素的影响。
从0到4位相开始的时间称动作电位时限,相当于Q-T间期。
四、电偶学说:
电偶——由两个电量相等、距离很近的正负电荷所组成的一个总体称之。
-电偶轴+
电穴电源电流方向
正电荷叫做电偶的电源,负电荷叫做电偶的电穴,其连线称为电偶轴,两极间连线的中点称为电偶中心。
电流的移动也就是一对电偶的移动,电偶移动方向即为电流方向,电偶轴的方向是由电穴指向电源,因此电流方向是从电穴到电源,原理是阴电荷被吸引到阳电荷。
有电偶产生就有电流产生,电流方向由电穴指向电源,探查电极面对电流箭头方向,描记一个向上的波,探查电极面对电流箭尾方向,描记一个向下的波。
除极和复极过程在临床心电图上通常用电偶学说来阐明:
(附图)
心肌在极化状态时,心肌膜表面无电偶产生,在ECG纸上呈一横线(等电位线或基线),说明心肌周围无电位差存在,因此没有电流产生(a);当刺激心肌左侧时,则除极过程自左向右进行(b),若以箭头表示除极过程,则箭头所指处为电流,箭尾为电穴,由于探察电极所置的位置不同,心电图所描记的波形也不同。
若复极与除极的方向一致,放在右侧的电极描记到除极波与复极波相反;
若复极与除极的方向相反,放在右侧的电极描记到除极波与复极波一致。
心室除极:
心内膜→心外膜;
心室复极:
心外膜→心内膜,影响因素:
①心外膜下心肌温度较心内膜下高;
②心室收缩时,心外膜承受的压力比心内膜小。
五、心电向量:
向量(vector)物理学上用来表明即有数量又有方向性的量,称之。
亦称矢量。
电偶即有数量大小,又有方向性,故电偶是向量。
电偶的数量大小就是电偶电动势(力)。
心脏电动力有大小及方向,成为心电向量。
可用一箭头表示。
箭杆的长短表示电动力的大小,箭头的方向指示电偶正极的方向。
几个电偶向量可以综合成一个电偶向量,称之为综合向量,其求法常采用平行四边形法。
心脏是由多块心肌构成,一块心肌则是由大量的心肌细胞互相衔接组成。
一块心肌的除极或复极同时伴随着许多心肌细胞的除、复极,心肌除极是以除极面(已除极部分与未除极部分的交界面)的形式向前扩展。
除极面上正在除极的许多心肌细胞形成了一系列小电偶,他们都是电源在前,电穴在后,排成电偶层,随着除极面向前推进。
除极面上的小电偶总数与除极面积成正比,除极面积越大,小电偶数目越多;反之,除极面积越小,小电偶数目越少。
(附图)
除极时各小电偶向量的方向不尽相同,把某一瞬间中的这许多向量按平行四边形法依次加以综合,这最后综合而成的向量称为瞬间综合心电向量,简称心电向量。
【心电图各波的名称和形成原理】
一、心脏的传导系统:
是由窦房结、结间束、房室结、房室束、左右房室束支和Purkinje纤维构成。
窦房结时心脏正常冲动的起源,位于上腔静脉入口与右心房交界处。
结间束是窦房结与房室结之间的传导经路,分前、中、后三个传导束。
房室结位于房间隔的右后部,向下延伸为房室束,房室结与房室束(希氏束)构成房室交界区,再向前下延伸到室间隔膜部,分成左、右房室束支,分别位于室间隔的左、右侧心内膜下。
左束支分支较早,在室间隔左侧起始部即分为前上支和后下支两束纤维。
右束支沿室间隔右侧下行直到心尖处才开始分支为浦氏纤维。
左、右束支在心内膜下分成无数浦氏纤维与心肌纤维相连接(附图)
二、心电图各波的名称和形成原理:
在正常情况下,心脏的起搏点在窦房结,激动从窦房结发出后,传至结间束及心房,使心房除极,形成P波。
然后,激动经房室交界区与左、右束支进入心内膜下层的浦氏纤维,使心室壁由里向外进行除极,形成QRS波群。
T波为心室的复极波,所以每个心动周期均产生一组心电图波形,依次命名为P、QRS、T、U波。
QRS的命名规定如下:
为心室除极波的总称。
随探察电极位置的不同,所描记的图形也不一样,可为单相(R波)、双相(qR、Rs)和三相(QRS)。
根据振幅大小不同,分别以大、小写英文字母表示:
Q波:
第一个向下的波,其前无向上的波
R波:
第一个向上的波(无论其前有无向下的波)
S波:
R波后第一个向下的波
R’波:
S波后又一个向上的波
S’波:
R’波后向下的波
QS波:
整个波群全部向下称之(附图)
在QRS波后有一短的等电线,称S-T段,其后逐渐为一光而圆钝的T波,T波后有时尚有一个小U波
心电图波形取决于心肌电动力的大小,方向及探察电极位置。
当探察电极面对除极或复极的正电位时,则描记出一个向上的波形,面对其负电位时则描记出一个向下的波形。
(一)P波的形成:
1、是心房的除极波
2、综合向量指向左下方(附图)
3、P波的前一半主要由右心房除极所产生,其后一般主要由左心房除极所产生。
(二)QRS综合波的形成:
1、是心室除极波形的总称
2、心室激动顺序:
由心内膜下心室间隔内部及向心室外壁的心包面传布,有一定的顺序:
室间隔→心尖部→心室外壁→左室壁后基底部(附图)
最早激动的部位是室间隔的左面,产生从左向右的电动力,V1引起小r波,V5-6则小q波,随着激动波的传布,室间隔右边、心尖区及临近部分的左、右室也激动,由于右室壁的厚度只是左室壁的1/3,故右室激动将结束,左室壁正大面积继续被激动,最后激动是左室壁后基底部,产生综合向量是向左后下方,故V1形成较深的S波;而V5出现较高的R波。
3、综合向量是向左后下方
(三)T波的产生:
1、心室的复极波
2、复极方向从心外膜向心内膜
3、因此正常人T波方向常与QRS中主波方向一致
(四)P-R段:
激动通过房室交界区,再传至房室束中受到一定的拖延,使激动通过缓慢,而形成该段。
(五)S-T段:
心室除极后,表面无电位差,形成一等电线即之。
【心电图导联】
将两个金属电极置于人体表面上的两个不同的部位,并将两电极用导线和心电图机相连,构成电路,称之(lead)
根据电极安放部位不同,组成不同导联,描记出不同图形,常用导联有以下几种:
一、标准肢导联(双极导联):
应用最广,所得波形反映两个肢体之间的电位差。
1、标准第一导联(L1或Ⅰ):
正极与左上肢连接(L)、负极与右上肢连接(R),反映L与R的电位差,L>R时,波形向上;R>L时,波形向下
2、标准第二导联(L2或Ⅱ)
正极连左下肢(F)、负极连右上肢(R),如F>R时,波形向上,反之向下。
3、标准第三导联(L3或Ⅲ)
正极连左下肢,负极左上肢,当F>L时,波形向上,反之向下(附图)
二、单极导联:
标准导联反应体表某二点之间的电位差,而不能探测某一点电位的变化,如把心电图机的负极接在零电位上(无关电极),将探察电极接在人体任一点上,就可以测得该点的电位变化,这种导联方式称之。
Wilson提出,把L、F、R三个电极各通过一个高电阻(5000欧姆),用导线连接在一点称中心电端,以T表示,理论和实践都证明T的电位在整个心脏激动过程中的每一个瞬间始终很稳定,接近于零。
因而把心电图机的无关电极与中心电端连接,探察电极分别连接在人体L、R、F上,即分别得出左上(VL)右上(VR)左下肢单极导联(VF)。
这种导联方式叫单极肢体导联,它探测的是各肢体的电位变化。
根据探察部位不同分为单极肢体导联
单极胸导联
1、加压单极肢导联(附图)
由于单极肢导联的探察电极离心较远,因此VL、VR、VF各导联的心电图波幅较小,在临床上不便于观测和分析。
为此,goldferger提出在上述导联的基础上加以修改,方法是描记某一肢体的单极导联心电图时,将该肢体与中心电端相连接的高电阻断开,这样就能使心电图波幅增加50%(可通过数学运算证明)同时可保持心电图波形不变,这种导联方式称为加压单极肢体导联
(1)右上肢加压单极肢导联(aVR)
探察电极连接于右上肢,面对心底部,它反映右心室腔内的电压变化。
(2)左上肢加压单极肢导联(aVL)
探察电极连接于左上肢,面对心脏的左外侧,反映心左侧外壁电压变化。
(3)左下肢加压单极肢导联(aVF)
连接左下肢,面对横隔,反映心后壁及横隔面心脏外壁的电压变化。
2、单极胸导联:
将心电图的无关电极于中心电端相连接,把探察电极放在胸前的一定部位,称之。
这种方式与心脏很接近,心电波形较大,常用几个位置如下:
V1:
胸骨右缘第四肋间,相当于右心室的部位
V2:
胸骨左缘第四肋间,相当于右心室的部位
V3:
V2与V4连线中点,相当于室间隔的部位
V4:
左锁骨中线与第五肋间相交处,相当于室间隔的部位
V5:
左腋前线与V4同一水平,相当于左心室部位
V6:
左腋中线与V4同一水平,相当于左心室部位
在特殊情况下,可按需要记录V3R、V7~8等,V3R是右前胸与V3相对称的位置。
V7是在腋后线上与V4同一水平,V8是在左肩胛线上与V4同一水平。
临床上进行心电图记录时,一般按:
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、aVR、aVL、aVF、V1~612导联记录(也有记9个)
国产心电图机的导联线共有红、黄、兰(绿)、黑、白五色。
红接右上肢,黄接左上肢,兰接左下肢,黑接右下肢,白为胸前个导联的导联线。
【心电图的测量】
一、心电图记录纸:
是纵横交织的大小方格纸,细线间距为1mm,粗线间距为5mm。
1、纸上纵向距离代表电压,用以计算各波振幅的高低,当输入定准电压为1mV,使曲线移位1cm(10mm)时,每一小格(1mm)距离相当于0.1mV,每中格代表0.5mV。
2、纸上横向距离代表时间,用以计算各波与各周期所占的时间,因心电图纸移动的速度为每秒25mm,所以1mm代表0.04s,每中格(5小格)代表0.2s。
在特殊情况下,可调整心电图定准电压和走纸速度。
二、各波及间期的测量:
1、时间测量:
选择波形比较清晰的导联,从波形的起始内缘测量至波形的终末部分的内缘。
(附图)
2、电压测量(振幅):
对向上的波形,应从基线的上缘垂直地量到波的顶端,向下的波,应从等电线的下缘垂直地量到波的最低处。
(附图)
3、S-T段的测量:
通常自J点(S波的终点与S-T段的起点交接处)后0.04s的一点进行测量,当S-T段的抬高时,测量其抬高的程度,应从等电线上缘测量至S-T段的上缘,测量S-T段下降的程度,应从等电线下缘量到S-T的下缘。
三、心率的测量
1、测量计算法:
测量P-P或R-R间隔的时间(s)它就是一个心动周期的时间,用以除60,即为心率,可按下列公式计算:
60
心率=(随意测5个求平均值)
P-P或R-R间期(s)
例:
R-R平均为0.8s,心率60/0.8=75次/分
2、简易计算法:
(1)用于缓慢心律:
数6大格(30小格),即6s内P波或R波的数目再乘以10即为1分钟心率数。
(2)查心率法:
为节省时间,可在求得R-R间隔平均值后查心率表。
四、心电轴的测量:
心电轴系指心室除极过程中QRS波群的综合向量在额面平面上的方向,通常以角度来表示,0~90°之间者为正常范围,<0°为电轴左偏,>90°为右偏
1、目测法(简易判断法):
一般可从标准导联Ⅰ、Ⅲ导联QRS波群的主波方向大致估计心电轴的偏移情况
如Ⅰ、Ⅲ导联主波都向上,心电轴在+30°~+90°之间,心电轴不偏;
如Ⅰ向上,Ⅲ向下,则左偏;
如Ⅰ向下,Ⅲ向上(或向下),则右偏。
2、心电轴偏移及其临床意义:
正常变动范围较大,约-30°~+110°,一般在0°~+90°之间,正常平均为+60°
自+30°~+90°为电轴偏左;+30°~-30°属电轴轻度左偏,常见于正常的横位心脏(肥胖、腹水、妊娠等)、左室肥大和左前束支阻滞等;+90°~+110°属轻度电轴右偏,常见于正常的垂直位心脏和右室肥大等;超过+110°的电轴右偏,多见于严重右室肥大和左后支阻滞等。
五、心脏钟向转位(可放后讲)
心脏顺其长轴转动,正常V1~2右心室图形,V3~4过渡区图形,V5~6左心室图形
1、顺钟向转位:
因右心室向前、向左移动,左心室被推向后,使过渡区图形左移,致V4~5出现右心室波形
2、逆钟向转位:
因左心室前、向右移位,使过渡区图形右移,使V3出现左心室波形
【正常心电图】
一、P波:
为左、右两心房除极的波形
1、方向:
aVR倒置
Ⅰ、Ⅱ、aVF、V3~6直立(常用Ⅱ测定P波)
其他不定(可直立、双相、平坦或倒置)
2、时间:
<0.11s
3、电压:
肢导联<0.25mV,胸导联<0.2mV
4、形态:
肢导联一般呈钝圆形,有时可有轻微切迹
病理情况:
P波的振幅和宽度超过上述范围即为异常,表示心房肥大或房内传导阻滞,如在aVR直立,Ⅱ、Ⅲ、aVF倒置,称逆行性P波,表示冲动起源于房室交界区。
二、P-R间期:
由P波起点到QRS波群的起点,为心房开始除极至心室开始除极的时间。
心率在正常范围时,成年人P-R间期在0.12s~0.20s(3~5格)
通常P-R间期随心率及年龄而异。
一般年龄越小,心率越快,P-R间期越短,反之则越长。
如P-R间期延长,表示激动通过房室交界的时间延长,说明有房室阻滞。
三、QRS波群:
代表心室肌除极电位和时间的变化
1、时间:
代表全部心室肌激动过程和复极过程最早期的时间,正常成人约0.06s~0.10s,儿童0.04s~0.08s
室壁激动时间(ventricularactivationtime,VAT)是由QRS波群起点到R波顶峰到基线的垂直线之间的水平距离,称之。
正常人右胸导联(V1~2)的VAT<0.03s,左胸导联(V5~6)的VAT<0.05s(附图)
QRS波群时间或VAT延长表示心室肥大或心室内传导障碍。
2、波形和电压(振幅):
(1)胸导联:
(附图)
①波形:
V3R,V1~2呈rS型,无q波
V3~4呈RS型,R和S振幅大致相等
V5~6呈qRs型(qR、Rs、R型)
所以正常人胸导联从右向左(自V1~6)R波逐渐增高(如V1、2已有r波,V5、6就不应变低或消失)S波逐渐减小。
R/S比例自右向左逐渐增大
正常时:
V1:
R/S<1
V3:
R/S≈1
V5:
R/S>1
若V3的图形出现在V5~6提示心脏沿长轴发生顺钟向转位;若V3的图形出现在V1~2提示逆钟向转位(参见前页)
②电压(振幅):
RV1<0.7mV
RV5<2.5mV
SV1~2平均为1.2mV,一般不超过1.5mV
RV1+SV5<1.2mV
RV5+SV1,男性<4.0mV,女性<3.5mV
③Q波:
电压不超过同一导联R搏动1/4,时间不超过0.04s
V1、V2不应有q波,但可以呈QS型
V5、V6可经常见到正常q波
aVR可呈QS或Qr型
(2)肢导联:
①Q波:
正常人除aVR(偶尔Ⅲ)可呈QS或Qr型外,其余导联Q波的电压不应超过正常范围,如出现超过正常范围的过深、过宽的Q波和异常Q波,是心梗ECG特点之一
②aVR的QRS波群基本向下,可呈QS、rs、rsr’、Qr型,RavR<0.5mV(超过提示右室肥大)RaVL<1.2mV,RaVF<2.0mV(如超过提示左室肥大)
(3)低电压:
(lowvoltage)在肢导联的每个QRS波群(R+S或Q+R)电压的绝对值都<0.5mV,或每个胸导联QRS波群电压的绝对值都<0.8mV(书中<1mV)称低电压。
常见于心包积液、肺气肿和肥胖的人,发生于正常人的机会较少。
个别导联上QRS波幅很小,并无意义
(4)室壁激动时间:
前已述,略
四、S-T段:
自QRS波群的终点至T波起点间的线段,正常为一等电位线,可以轻微向上或向下偏移,但在任一导联向下偏移不应超过0.05mV,抬高或向上偏移,胸导联V1~3不应超过0.3mV,在肢导联与胸导联V4~6不应超过0.1mV
五、T波:
代表晚期心室复极时的电位变化,是S-T后的宽而圆钝的波形,其上升速度较慢而下降速较快,故上、下两肢不对称。
1、方向:
在正常情况下,其方向一般和QRS波群的主波方向一致。
aVR倒置
Ⅰ、Ⅱ、V4~6直立
Ⅲ、aVL、aVF、V1~3可直立、双相或倒置
但若V1直立,V3就不应倒置
2、电压:
在R波为主的导联中,T波不应低于同
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