细胞膜内外的电位当心肌细胞受到刺激(或自发地)产生兴奋时，迅速变化，细胞膜内的电位由-90mV迅速变为0mV，乃至+20mV~+30mV，电位差在瞬间消失，也就是说极化状态消失了，这被称为除极过程。此时，细胞膜外为负电位，膜内为正电位。随后，细胞内又逐渐恢复其负电位，这被称为复极过程。由除极到复极，膜内电位由负变tR恢复成静息电位。在静息状态下，细胞膜外任何两点间电位都相等，没有电位差。当某心肌细胞的一部分受到刺激开始除极时，除极部分的细胞膜外带上了负电荷，未除极部分的细胞膜外仍带正电荷，该细胞的除极部分称为电穴，未除极部分称为电源，合称电偶。电穴与电源间形成电位差，产生电流，电流不断地由电源流向电穴。随后，部分电源也开始除极而变成其他尚未除极部分的电穴。此过程不断扩展，直至整个细胞及心脏完全除极。除极过程可看成一组电偶沿着细胞膜不断向前移动，电源在前，电穴在后。尔后，心肌细胞开始复极。先复极部分的膜外获得阳离子，这使该处的电位高于未复极部分，形成一组电穴在前、电源在后的电偶，并产生电流。这组电偶不断前进，直到整个心肌细胞及心脏完全复极为止。
那么心脏每一次收缩和舒张，构成一个心动周期。与之相应的心电活动——除极和复极，形成一个心电周期。人体的体液中含有电解质，具有导电性能，这样在人体内及体表就会有电流自心电偶的正极流入负极，形成一个心电场。心电场在人体表面分布的电位就是体表电位。心电图机将此体表电位的电信号放大，并按心脏激动的时间顺序记录下来，得到心电图，将心电变化描记出来。
描记心电图时，要先将导电糊涂在体表的一些固定部位上，然后把电极板安放在这些部位上，用导线将电极连接到心电图机的正负两极，形成导联。1905年，艾因特霍芬首先采用标准导联描记心电图，即用3种方法在被检测者的肢体上安放电极，形成导联。20世纪40年代，美国学者威尔逊发明单极肢体导联，即分别将安放在右上肢、左上肢、左下肢的电极连接在心电图机的正电极上；把左上肢、左下肢、右上肢、左下肢，左上肢、右上肢的电极连接成中心电端，与心电图负电极相接。此3种导联方法记作aVR、aVL和aVF。后戈德伯格把这种导联改良成加压单极肢体导联，使描记出的心电图更为清晰。在单极肢体导联问世后不久，威尔逊又研制出了单极心前导联，即将左上肢、右上肢、左下肢的电极连接成中心电端，与心电图机负电极相连。然后，分别在胸骨右缘第四肋间，胸骨左缘第四肋间，左侧第五肋间锁骨中线处，上述第二处、第三处连线的中点，左侧腋前线与第三处同一水平的地方，左侧腋中线与第五处同一水平的地方放置电极，与心电图的正电极相接。用上述12种导联描记出的心电图称为12导联心电图。每一种心电图机，都是按顺序或同时对这12种导联的心电图进行记录，以便全面了解心脏状况。
心电图记录在印有1mm间距的纵横细线的小方格上。其横向距离代表时间，纵向距离代表电压。一般记录纸的移动速度为每秒25mm，横向一小格代表0．04秒；1mV=10mm，纵向一小格代表0．1mV。用不同的导联测出的心电图波形的振幅、宽度各异。为了分辨心电图是否异常，医学家确定了带有各项数据正常范围的正常心电图。正常心电图由一系列波组成，都可在该心电图上观测到。
多种多样科技推进
1957年美国理学博士N·J·霍尔特发明了能在人体活动的情况下描记心电，并能随身携带的动态心电图。该机主要用于临测冠心病、肥厚性心肌病、二类瓣脱垂和长Q-T综合征等患者有无严重心律失常发作，可监测患间歇性心律失常、原因不明的晕厥和病态窦房结合症病人的状况，了解安装在患者身上的心脏起搏器的功能状态，判断心律失常药物的疗效，观察体力活动对心律和心脏供血的影响。动态心电图机包括有两部分。一是能随身携带的盒式或盘式磁带录像仪，它可24小时记录心电图，在图上表明时间，患者有症状的打上标号。二是分析仪，可将磁带以30倍~120倍实时的速度回放出图像，通过人工或分析仪里的计算机按要求识别异常图形，并对24或48小时内各种异常心律的发作频率进行计算和总结。
1952年，PH．朗纳研制成功了高频心电图。他将普通心电图的频率增加到800Hz~3000Hz，扫描速度加快到200mm／s~500mm／s，心电描记放大倍数增至1mV=50mm~100mm，被普通心电图滤掉的高频部分也被检测出了。
电子计算机技术的飞速发展推动了计算机在医学工程学中的应用。1957年，美国心脏协会前主席Pipberger开始探索用计算机对心电图进行自动分析。1962年，常规12导联心电图自动分析程序的研制获得了成功。此后，世界卫生组织、国际心脏协会、国际心电协会等组织都推荐用同步记录12导联心电图，作为开发心电图仪的基础，并以此建立正常值和新的诊断标准。心电图计算机自动分析的研究在世界范围内取得了巨大成功，其研究成果加快了商业化进程，临床应用日益普遍。
心电图自动分析系统大致有3种：第一种是设立专门机构，采用大、中型计算机对心电图进行自动分析和处理，并通过电话线将结果传输到各医疗机构的终端设备。第二种，以医疗机构为中心，运用小型、微型计算机建立心电图处理系统。第三种是内置心电图自动分析装置的便携式或手推式心电图机。此外，许多心电图自动分析系统还增加了一些临床实用功能，如自动书写心电图报告并打印、心电图的自动存储和再现。
计算机分析心电图便于大量存储心电图资料，检索相关信息，尤其适用于心血管疾病筛选和流行病学研究。并能明显提高工作效率。同时，有利于统一测量标准，减少人工阅读心电图时造成的误差。通过将心电图模拟信号转换成数字信号，可用定量的方法把心电图正确分类，从而保证心电图解释的准确性。但目前由于这种技术还不十分完善，所以在临床上仍要将心电图的计算机自动解释和人工解释结合起来说明种种病变。总之，计算机分析心电图是一门新兴的边缘学科，计算机技术的开发必将推动心电图学的发展。
以人为本“心心”相印
现在，心电图已普及到城乡大、中、小医院，并被确定为门诊和对住院病人进行的常规检查。为临床诊断、鉴别诊断和治疗提供了重要的科学参考依据。
随着现代科技日新月异的发展，心电图最新技术的开发越来越呈现两大特点：
第一，以人为本，心电图机的操作愈加便捷。日本光电株式会社最新研制出的小型便携式MAC-1101型心电图机长1065厘米，宽65厘米，高24厘米，重120克。开机后，用手指按着机器上的左右两个电极，即可测量心电图。美国Heartstream公司研制的“先行者”电击去纤颤器可以接受声音指令，指导内置式计算机对患者进行心电图检查，确定适宜的电击强度。1994年4月由北京哈特医疗仪器技术公司王湘生教授发明的微型心电图记录分析装置——“心脏保护神”荣获日内瓦国际发明展大奖。该装置运用了红外、电脑和微电子技术，重量仅50克。“保护神”不但能描记心电信号，还可以对心电图进行分析，并发出不同声音将心电图是否正常等信息告知受检测者。据美国MIT心电数据库测定，该仪器灵敏度达97．6％，准确度为88．52％。
第二，借助飞速发展的通信技术，给心电图插上翅膀。一些地方开通了心脏监护急救网。患者可用特制的心脏监测器将心电记录下来，拨通急救网电话后，将话筒放在检测器的发送机上，即可传送由心电信号调频的声音。尔后，该声音信号代表的心电图就会被描记在医院的心电图机上。
不久前，瑞士巴塞尔大学附属医院开始试用该国楚格席勒医疗技术公司开发的心电图测量系统，此系统可借助移动电话昼夜不停地对心脏病人进行监测。
如今，随着医疗网络工程的推行，历经百年的心电图机将展开现代科技赋予的翅膀，飞向更广阔的天际。
噬菌体的发现
人类对生命界资格最老的微生物一直所知甚少。三百多年前，荷兰的列文虎克用自制的显微镜第一次看见了生长力惊人的微生物，吃了一惊。一个小小的微生物，用不了两天，就可以使子孙繁衍，聚集起来就会“六世同堂”，甚至更多。它们在各个角落里逍遥自在。但并不是说所有的细菌都是坏的，像人们利用乳酸杆菌生产酸奶等发酵乳品，利用固氮菌生产细菌氮肥，利用醋酸杆菌生产醋酸、维生素等。当然，有许多细菌是有害的，如痢疾杆菌、肺炎双球菌等是危害人、畜的凶手。那么，谁是细菌的天敌呢？
1915年，英国细菌学家特沃特在培养葡萄球菌时，意外地发现培养出来的葡萄球菌菌落上，出现了透明斑，这个现象意味着这部分葡萄球菌已经消失了。是什么使葡萄球菌消失的呢？特沃特用接种针接触了透明斑后，再去碰触另外一个正常的葡萄球菌菌落，不久，这个菌落上被碰触的部分，也出现了透明斑。这说明，葡萄球菌也有一种天敌，它会被这种“天敌”捕食掉。但这“天敌”是什么，特沃特一时还弄不明白。
1917年，加拿大细菌学家德艾莱尔也发现了这种奇特的现象：他在进行痢疾杆菌的液体培养时，培养液变得混浊了，说明里面已经生长繁殖了无数痢疾杆菌。然而他很快又发现，混浊的培养液又变得清澈透明了，他培养出来的痢疾杆菌不见了。
痢疾杆菌为什么会消失？会溶解？德艾莱尔认为，它们肯定是被另一种比细菌更小的生命体所捕食了。他把这种能“捕食”细菌的微小生命叫做“噬菌体”。这个名词，在希腊文中就是“食细菌”的意思。
噬菌体其实也是一种病毒，是一种专门寄生在细菌体内的病毒，所以它还有另外一个名字叫做“细菌病毒”。这种侵染细菌的病毒，后来被广泛用于遗传化学的研究。
卡介苗的诞生
为纪念卡尔美和介林这两位先驱者的功绩，人们称他们制成的菌苗为卡介苗。世界各国的卡介苗菌都是从法国巴斯德研究所引进的，有的直接引进，有的间接引进，但经各研究室传代保存后，菌苗有变异，形成许多亚株。卡介苗系活菌苗，一定量苗液中须含有相当量的活菌数才有预防效果。中国制品为每毫克卡介苗含活菌数1000万以上，可在冰箱存放42天。
皮下注射卡介菌
温度过高，会使菌数下降影响效果。现多采用制成的菌苗加入保护剂后于零下30摄氏度下真空干燥，封口保存，这样有效期可延长为一年。卡介苗不仅需冷藏，还需避光。
卡介苗除了可预防结核病，降低结核病发病率外，还可以用于其他疾病的预防和治疗。
如卡介苗素能扩大细胞免疫与体液免疫，促进单核巨噬细胞增生，增强其吞噬和消化活力，激活T细胞释放各种淋巴因子，主治慢性支气管炎、哮喘、感冒等。早在1935年，科学家即已发现卡介苗可降低肿瘤发病率，其中包括白血病、淋巴瘤及结缔组织瘤等。之所以能预防肿瘤，是由于卡介苗可作为一种免疫增强剂，非特异性地刺激细胞介导免疫，从而破坏了导致肿瘤发生的胚胎残基，对全身免疫系统具有长期稳定的激活作用。
卡介苗能保护护士、医生及生活于高结核病发病率的国家的人们免受感染，但现在在结核病不多见的西欧许多地区及北美已很少应用。
青霉素的发现
就在20世纪30年代之前，青霉素还没有问世，人类频频受到细菌的“侵袭”而又束手无策。妇女死于分娩，婴儿出生不久就夭折，儿童患了猩红热……即便是手指不小心扎了根刺或者皮肤划开一个微小的伤口，也可能因此而致命。类似这样的人间悲剧，随着青霉素的发现而逐渐消失了。
弗莱明发现青霉素，一半靠的是机遇，而另一半则靠他聪明的头脑和严谨的科学作风。
“一战”期间，弗莱明曾在皇家军队医务队服役，不仅亲眼目睹了战争的残酷，而且也感受到了人类需要优质抗生素的迫切性。当时许多士兵由于伤口感染，医生们无法消毒，只好向伤口注入各种化学抗菌物质，但似乎效果不大。弗莱明在他的实验室里摆满了各种实验用的细菌培养皿，每天细心观察。有一次，他偶尔得了感冒，就取下一滴鼻涕放进培养皿里，几周以后，他发现培养基上长满了金黄色的菌落，在鼻涕的周围，也有菌落生长，但看上去是透明的，就像被溶解了似的。于是，一个问号在弗莱明脑海里产生了：这是否意味着鼻涕里含有某种杀菌的物质呢？
接下来的一周，弗莱明记录了更多的发现：人的皮肤、器官组织、头发、指甲甚至有些花木、蔬菜里都含有这种溶菌物质，它几乎无处不在。事实上，它是人体内的一种天然抗菌物，无非当时人们没有意识到。弗莱明把他的新发现命名为“溶菌酶”。
科学的发现，往往都有相似的一面，但只有有心人才会把握机遇，获取成功。1928年，弗莱明1921年在伦敦发现青霉菌的抗菌作用
奇迹再次在弗莱明的实验室发生：一次，他在清理培养皿时，意外地发现，他的葡萄球菌培养物已经被霉菌感染，而在霉菌生长的地方，葡萄球菌却在迅速分解。他小心地将霉菌分离出来，发现是其中的活跃物质抑制了葡萄球菌的生长。由于这霉菌来自于青霉菌类，他给它取名为青霉素。
弗莱明第一次看到的生长有青霉素的培养皿
弗莱明以科学家的严谨语言向世人公布了他的发现。此后，他继续不停地做实验，他发现，青霉素的“个性太活跃”，不容易稳定，无法将它提纯。直到1940年牛津大学的医学研究者恩斯特·钱恩和霍华德·弗洛里引进了另一种物质，才将青霉素加以稳定下来并提纯，从而投入大量生产。有意思的是，这一引进的物质就是弗莱明先前发现的“溶菌酶”。
一年后，青霉素首次在医学上应用。“二战”期间，青霉素成为战场上神奇的抗生素，大显神威，挽救了数以万计的生命，被称为“有魔力的子弹”。弗莱明因而被赞颂为英雄，1945年，他和钱恩以及弗洛里一起获得了诺贝尔生理学医学奖。
