心律失常的心肌电生理

心肌细胞具有自律性、兴奋性、传导性和收缩性,前三者与心律失常密切相关。

1.自律性 亦称自动节律性,它包括自动性和节律性,指心肌在不受外界刺激的影响下能自动地、规律地产生兴奋及发放冲动的特性。自动节律产生的原理是自律心肌细胞在静息状态下(即动作电位的4位相时)能自动发生缓慢除极,达到阈电位水平而激活离子通道,产生一个新的动作电位。心房肌和心室肌细胞一般不具有起搏功能,称为工作心肌细胞。起搏细胞常成簇存在,构成起搏点(pacemaker)。如窦房结内就存在有数以千计的起搏(自律)细胞,其他部位的起搏细胞包括冠状窦区、心房传导组织、房室交界区、希氏束、束支和浦肯野纤维等。自律性以窦房结为最高,正常为60～100/min;房室交界区次之,为40～60/min;希氏束以下仅25～40/min。正常情况下窦房结起搏点频率最高,故窦房结节律为正常心脏的主导节律,称为窦性心律。如某一异位起搏点频率超过窦性频率,则可取而代之成为主导节律而构成快速异位心律。

2.兴奋性 心肌细胞对受到的刺激做出应答性反应的能力称为兴奋性或应激性,这种反应通常表现为细胞膜通透性改变,产生动作电位,并以一定形式向周围扩布,工作心肌细胞兴奋尚会引起收缩。不同细胞或同一种细胞在不同状态下,其兴奋性是不同的。心肌细胞兴奋性的最大特点是在一次兴奋之后有较长的不应期(refractoryperiod),并随着心动周期时间长短改变其不应期也会发生变化。

(1)绝对不应期和有效不应期:心肌开始除极后在一段时间内用强于阈值1000倍的刺激也不能引起反应,称为绝对不应期(absoluterefractoryperiod),历时约200ms。在其后的一小段时间内(约10ms)强刺激可以产生局部兴奋,但因除极速度极慢且振幅很小而不能扩布到邻近细胞(但这种局部兴奋仍然会产生新的不应期),两者合起来称为有效不应期(effectiverefractoryperiod)。

(2)相对不应期(elativerefractoryperiod):在此期间兴奋性由低逐渐恢复至正常(持续50～100ms,相当于膜电位恢复至-60～-80mV期间),较强刺激才能引起激动,且除极速度和幅度均较正常为低,传导慢或易发生递减传导,由此而新产生的不应期也较短,故易发生心律失常。相对不应期相当于心电图的T波降支处。

有效不应期加上相对不应期称为总不应期,为250～400ms。从绝对不应期到相对不应期前一半的一段时间,心肌细胞的兴奋性已开始恢复,但不一致,各部分心肌的兴奋性和传导速度差异显著,此时若受到一适当强度的刺激,可发生多处的单向阻滞和折返激动而引起颤动,称为易颤期或易损期(vulnerableperiod)。心室的易颤期相当于心电图上T波顶峰偏前约30ms处,无论是内源性期前收缩或外源性电刺激,如落在此期(称为RonT现象)往往容易触发室性心动过速或心室颤动。心房的易颤期相当于心电图上R波的降支和S波的时间。快反应细胞(心房肌、心室肌及希氏束、束支、浦肯野纤维细胞)兴奋性的周期性变化既依赖于复极电压,也依赖于时间。但严格地讲,不应期的变化与动作电位时程的变化不一定成正比,不应期取决于钠通道(快通道)失活后再次激活的恢复时间,而动作电位则取决于钠通道的开放情况。慢反应细胞(窦房结、房室结细胞)兴奋性的周期性变化多依赖于细胞电活动时程,其不应期可持续到跨膜电位完全恢复之后的某时间。

(3)超常期:在相对不应期之后,相当于从-80mV到复极完毕的一段时间,跨膜电位小于正常,用稍低于阈值的刺激也能激发动作电位的产生,称之为超常期,之后就进入正常兴奋状态。心室兴奋的超常期相当于心电图上T-U连接处。

正常心室肌复极膜电位水平与兴奋性的关系见图3-1。

图3-1　心室肌复极膜电位水平与兴奋性的关系

①绝对不应期,②有效不应期,③总不应期(②+相对不应期),④超常期,⑤总恢复期,⑥非不应期;a、b、c、d分别表示不同期刺激引起的不同反应

3.传导性　一处心肌激动时能自动地向周围扩布称为心肌的传导性。传导的实质是“穴-电源”这一对电偶不断地顺序向前移动。心肌细胞之间兴奋的传导主要是通过闰盘部位的联络进行,心肌各部分的传导速度并不相同。有一部分心肌细胞的主要功能就是传导,加上起搏细胞群,构成了特殊的起搏传导系统:窦房结、结间束、房室结、希氏束、束支及其分支、浦肯野纤维。以浦肯野纤维及束支传导速度最快(4000mm/s),房室结最慢(20～200mm/s)。正常心脏通过特殊传导流将兴奋直接传导到每一个心室肌细胞。每一种心肌组织的传导速度又是可变的。影响传导性的主要因素是动作电位的幅度和0位相的除极速度,以及下面的心肌组织接受刺激产生兴奋的能力。一般地说,处于不应期的组织使下一次激动不能传导或传导减慢(以房室交界区为例,图3-2)。

图3-2　房室交界区的不应期与房室传导(P-R)的关系

自相对不应期起始P-R间期由长到短逐渐恢复正常;↓表示激动可以下传到心室,其长短表示P-R间期的长短;┻表示激动不能下传到心室

心肌传导功能异常有以下几种表现形式:完全性传导阻滞、单向阻滞、隐匿性传导、传导延迟及折返激动等,均与心律失常有关。