探究不同浓度的钾离子对心电图的影响实验设计报告（第一组）小组分工、成员：报告整合：资料整理：材料搜集：PPT制作：PPT演讲：时间：不同浓度的钾离子对心电图的影响【目的和原理】正常机体的电解质主要分布在细胞內液和细胞外液（血浆和组织液）中。

钾离子作为细胞主要的阳离子，在细胞酶活性、糖代、以及细胞渗透压及酸碱平衡维持方面有重要作用。

心肌的收缩与血液中钾离子浓度关系较为密切。

随着血液中钾离子浓度降低，心肌的兴奋性、自律性和收缩性都升高，传导性降低；随着血液中钾离子浓度升高，心肌的自律性、传导性和收缩性都降低，兴奋性先增高后降低。

心电图反映心脏兴奋的产生、传导和恢复的生物电变化，因此血液中钾离子浓度的改变，心脏的运动也会发生改变，实验测得的心电图曲线也会发生相应的改变。

正常的心电图由一组波形构成，首先出现一个振幅不高，波形圆钝的P波，它代表左右两心房的除极（去极化）过程。

两心房复极过程表现为Ta波，往往隐藏在P-R段中不易被发现。

继P波之后出现一个狭窄但振幅较高的波群，往往由2~3个波组合而成，称为QRS 波群，它代表左右两心室及室间隔的除极过程。

QRS波群之后，是一缓慢而波幅较低的向上的波，称为T波，它代表两心室的复极过程。

T波后有一很不明显的向上的波，称为U波，来源说法不一。

人正常血钾浓度一般为3.5～5.5mmoL/L，当血钾浓度低于3.5mmol/L时为低血钾，随着血钾浓度的降低，心电图上呈现进行性的ST段下降甚至倒置，T波振幅减小和U波增大，PR延长，P波增大等现象。

当血钾高于5.5mmol/L时为高血钾，随着血钾浓度的上升，心电图上呈现进行性的T波高尖，ST段下移，PR段延长，P波增宽低平直至消失，QRS增宽与T波融合。

本实验的目的在于改变血液中的钾离子浓度，观察家兔的心电图曲线的变化，进而得出不同的血钾浓度对心脏运动的影响。

【实验对象】6只家兔，3只长期喂养不含钾的食物（处理组），3只正常喂养（正常组）。

【实验器材与试剂】哺乳动物手术器械一套，生物机能实验系统，心电记录与转换设备，电解质测量仪，兔手术台，抗凝试管，静脉输液装置，20ml注射器，2% KCL的生理盐水，0.5%的肝素溶液，20%氨基甲酸乙酯，生理盐水等。

【实验方法与步骤】一、麻醉固定将家兔称重后，从耳缘静脉缓慢注射20%氨基甲酸乙酯（5ml/kg）。

注射同时观察动物体征变化（心跳、呼吸等），判断麻醉效果。

动物达到麻醉时肢体肌肉松弛，呼吸节律呈现深而慢的改变，角膜反射迟钝或消失，对疼痛刺激（如夹尾）的反应不明显，躯体自然倒下，此时为最佳麻醉效果。

待家兔麻醉后，仰卧固定在兔手术台上。

二、心电描记开启生物机能实验系统，连接心电导联：选用Ⅱ导联，左下肢接正极，右上肢接负极。

观察家兔的心电图，并记录。

三、血钾测量用抗凝试管通过耳缘静脉取血l ml，用电解质测量仪测量动物的血浆钾浓度。

四、实验观察1.低血钾对处理组的3只家兔分别进行麻醉固定后，往耳缘静脉注射0.5%的肝素溶液2ml，接着连上心电导联装置进行心电描记，观察并记录心电图曲线。

用抗凝试管通过耳缘静脉取血l ml，用电解质测量仪测量动物的血浆钾浓度。

2.正常血钾对正常组3只家兔分别进行麻醉和心电描记，观察并记录心电图曲线。

用抗凝试管通过耳缘静脉取血l ml，用电解质测量仪测量家兔的血浆钾浓度。

3.高血钾Ⅰ通过耳缘静脉和输液装置，缓慢滴注2%的氯化钾生理盐水溶液，同时密切观察和记录心电图变化。

当心电图曲线出现T波变得高耸，QT间期变短时马上停止输液，等心电图稳定后用抗凝试管通过耳缘静脉取血l ml，用电解质测量仪测量动物的血浆钾浓度。

4.高血钾Ⅱ继续缓慢滴注2%的氯化钾生理盐水溶液，同时密切观察和记录心电图变化。

当心电图曲线出现T波高耸的同时QRS时限增宽时马上停止输液，等心电图稳定后用抗凝试管通过耳缘静脉取血l ml，用电解质测量仪测量动物的血浆钾浓度。

5.高血钾Ⅲ继续缓慢滴注2%的氯化钾生理盐水溶液，同时密切观察和记录心电图变化。

当心电图曲线出现PR延长，P波增宽增平时马上停止输液，等心电图稳定后用抗凝试管通过耳缘静脉取血l ml，用电解质测量仪测量动物的血浆钾浓度。

6.高血钾Ⅳ继续缓慢滴注2%的氯化钾生理盐水溶液，同时密切观察和记录心电图变化。

当心电图曲线出现P波消失时马上停止输液，等心电图稳定后用抗凝试管通过耳缘静脉取血l ml，用电解质测量仪测量动物的血浆钾浓度。

7. 高血钾Ⅴ继续缓慢滴注2%的氯化钾生理盐水溶液，同时密切观察和记录心电图变化。

当心电图曲线出现QRS增宽，与T波融合时马上停止输液，等心电图稳定后用抗凝试管通过耳缘静脉取血l ml，用电解质测量仪测量动物的血浆钾浓度。

【预期结果】1.低血钾心电图曲线观察到T波较低，P波变宽，PR间期延长。

此时三只家兔的血钾浓度：2.0~3.5mmol/L2.正常血钾心电图曲线观察到有明显的P波，QRS波群以及T波，但U波不明显。

此时三只家兔的血钾浓度：3.5~5.5mmol/L3.高血钾Ⅰ心电图曲线观察到T波高耸，QT间期稍变短。

此时三只家兔的血钾浓度：5.5~6.5mmol/L4.高血钾Ⅱ心电图曲线观察到QRS时限增宽。

此时三只家兔的血钾浓度：6.5~7.0mmol/L5.高血钾Ⅲ心电图曲线观察到PR段延长，P波增宽低平。

此时三只家兔的血钾浓度：7.0~8.5mmol/L6.高血钾Ⅳ心电图曲线观察到P波消失。

此时三只家兔的血钾浓度：8.5~10.0mmol/L7.高血钾Ⅴ心电图曲线观察到更宽大的QRS波甚至QRS波与T波融合。

此时三只家兔的血钾浓度：10.0~12.0mmol/L【分析】1.正常血钾浓度的心电图未处理组得到的是正常的心电图曲线，能观察到有明显的P波，QRS波群，T波，未发现明显的U波。

说明未处理组的家兔在未对其进行处理时的心电图曲线正常，因此可以此作为对照，观察并比较血钾升高或降低时心电图的变化。

2.低钾血症对心电图的影响血钾浓度降低时，细胞、外K+浓度梯度加大，静息膜电位负值增大，但由于细胞膜对K+的通透性降低。

结果①动作电位3期的K+外逸减慢，从而3期的动作电位阶段平缓、延长，因此T波降低；②4期K+外流减少，起搏细胞自动去极化速度增大，自律性增强，P波变宽变高；③膜电位降低，0期去极化时Na+流速度降低，传导性降低，PR间期延长。

3.高钾血症对心电图的影响血钾浓度增高对心肌细胞的动作电位产生以下两方面的影响：一、细胞膜对钾离子通透性增加，复极3期时间缩短，坡度陡峻；二、静息膜电位升高，这是由于细胞外钾的浓度差减少所致。

正常心脏细胞外钾浓度低于细胞钾浓度。

然而，血清钾浓度的微小变化，即可改变细胞外钾浓度梯度。

（1）当细胞外钾浓度升高时，首先是复极期心肌细胞对钾离子的通透性增加，因而复极3期时间缩短，坡度陡峻，整个动作电位时程也缩短，此时心电图表现T波高耸、Q－T 间期缩短。

当血钾浓度超过5.5 mmol/L时即可出现这种改变，所以T波高耸是血钾增高最早期的心电图表现。

（2）随着血钾浓度的继续增高，心肌细胞静息膜电位（负值）减少，0期阶段上升速度减慢，心室传导减慢，此时心电图表现除T波高耸外，QRS时限增宽，有时出现左束支阻滞。

由于QRS时限显著增宽，Q－T间期也可以相应延长。

当血钾浓度超过6.5 mmol/L时即可出现这种改变。

（3）当血钾浓度升高超过7.0 mmol/L时，静息膜电位更高（负值更小），可从-90 mV 升至-80 mV甚至-70 mV，部分Na+通道还没完全开放就已失活关闭，0期去极化速度减慢，室传导速度变慢，此时心房肌的激动传导受到抑制，P波振幅降低，时间延长，由于房室传导减慢，故P－R间期也常延长。

（4）血钾浓度超过8 mmol/L时，对心肌的抑制更加明显，心电图表现P－R间期延长，R波降低，QRS波群增宽。

此时最特异的改变是P波消失，形成窦室传导心律（或交界性心律）。

心房肌对血钾浓度的变化特别敏感，当血钾浓度升高时，在窦房结、结间束与房室结尚未受抑制之前心房肌先受抑制，使之电活动静止（心房静止），窦房结发出的冲动不能激动心房，但仍循结间束传至房室交界处，从而激动心室，即为窦室传导，实为窦房结至房室交界区传导。

（5）血钾浓度进一步升高达10 mmol/L以上时，即膜电位与阈电位越来越近，使得0期Na+流更加困难，因此出现缓慢、越来越宽大的QRS波群，最后动物死于心脏停搏或室颤。

高浓度的血钾使静息膜电位负值减少程度有时极为明显，甚至接近阈电位值，使心肌应激性增加，此时只要有极微弱的刺激即可使心肌应激，出现各种室性心律失常，如室性期前收缩、室性心动过速等。

此时心室去极化与复极化并存，因此QRS波群与T波越来越近，甚至融合。

【结论】血清浓度高低与心电图改变在多数情况下呈一定规律：1)血钾浓度低于3.5mmol/L时起搏细胞舒期坡度增大，P波升高，使其自律性增高，可出现室性期前收缩及心律失常；2）血钾浓度5.5mmol/L时，K+通道通透性增加，T波高耸是血钾浓度升高的心电图早期表现；3）血钾超过6.5 mmol/L时心肌伸缩力降低，传导速率显著降低，可出现QRS波群增宽，随后发生心动过缓；4）血钾浓度在6.5-8.0 mmol/L时P波振幅降低、P波时限、QRS时限、P－R间期及Q －T间期延长；5）血钾浓度超过8.0 mmol/L时P波消失，出现缓慢的窦室性心律（心率<40 次/min），即出现窦室传导；6）血钾浓度超过10-12 mmol/L时心脏停搏，发生死亡。

【参考文献】[1] Mattu A, Brady WJ, Robinson DA. Electrocardiographic manifestations of hyperkalemia. Am J E merg Med,2002, 18: 721。