心电信号解析：从细胞动作电位到心脏传导系统

本资源主要探讨了心电信号的形成及其处理，涵盖了心肌细胞的动作电位、电兴奋的传导过程以及心脏传导系统的基本概念。 心电信号是记录心脏活动产生的生物电信号，它们反映了心脏肌肉细胞的电生理变化。在心肌细胞层面，电活动以动作电位的形式体现。心肌细胞处于极化状态时，具有稳定的静息电位，通常约为-90毫伏。当细胞受到刺激，会发生除极化，电位向0毫伏移动，接着进入复极化阶段，电位再次回到负值。这个过程在心室肌细胞动作电位示意图中可见，包括四个关键阶段：1、2、3和4，整个过程大约持续300毫秒。 电兴奋的传导是心电信号形成的关键步骤。心脏的起搏点是窦房结，它能自发产生频率约为50-100次/分的动作电位，这些电位会通过心房传导束传到右心房，然后左心房。接着，信号通过房室结、希氏束、左右分支，最终由普金野纤维网络传至心室肌，使得整个心室同步收缩。这一系列复杂的传导路径确保了心脏的有序收缩，维持了正常的心脏功能。 心电图（ECG或EKG）是记录心电信号的临床工具，其处理主要包括时间和空间两个维度。时间上的处理涉及到动态和静态分析，例如，监测患者在不同活动状态下的心电变化。空间上的处理则关注心肌电特性的空间离散度，理解心电活动在心脏不同部位的分布。随着技术的发展，心电图处理和分析方法不断进步，如滤波、特征提取、异常检测等，为心脏病的诊断和治疗提供了有力支持。 英语术语中，窦房结对应“sinus node”，心房和心室分别对应“atrium”和“ventricle”，房室结为“atrioventricular node (junction)”，希氏束为“bundle of His”，普金野纤维为“Pukinje fibres”。此外，心电图测量通常涉及心脏的外层（心外膜）“epicardium”，内层（心内膜）“endocardium”，以及体表“body surface”。 心电信号的形成与处理是生物医学信号处理中的一个重要领域，它涉及到心脏电生理学、细胞生物学以及临床诊断等多个方面。深入理解这些概念和技术有助于提高对心脏疾病的理解和诊疗效果。