心脏电生理学
心脏的电生理学基础
第一节心脏的电生理学基础（一）心肌细胞膜电位1、静息膜电位：细胞膜外正内负，维持-90mV（处于极化状态）K+顺浓度由膜内向膜外扩散达到的平衡电位，也有Na+少量内流；2、动作电位：兴奋时产生，有除极和复极两个过程（根据离子流动时间顺序的先后共分5个时相）0相：（除极期）Na+↓内流，膜内电位由静息状态时的－90MV，上升至20～30MV,构成上升支；1相：（快速复极初期）K+↑短暂外流，同时Cl-迅速内流，此时，Na+通道已失活关闭，主要是瞬时性K+外流；其中0相和1相构成动作电位的主电位。
2相（缓慢复极期平台期）Ca2+↓为主，同时少量Na+↓和K+↑，是这3种电流处于平衡状态的结果，故又称为2相平台期；3相：（快速复极末期）K+↑外流为主，Ca2+通道失活关闭，内向电流消失，而膜对K+的通透性又恢复正常，大量K+外流引起4相：（静息期）排出细胞内的Ca2+和Na+，摄回细胞外的K+。
Na+－K+泵完成Na+和K+的主动转运，但出3Na+，入2K+，是生电的（外向电流）。
Ca2+的外运与Na+顺浓度梯度内流耦联，称Na+－Ca2+交换，膜外3个Na+和膜内1个Ca2+交换，造成内向电流，使膜轻度除极；在Na+ -K+ -ATP酶作用下，心肌细胞泵出Na+，摄回K+，恢复RP的离子分布，为下一个AP的发生做好准备。
①非自律细胞，RP较稳定，膜电位维持在静息水平；②自律细胞，自律细胞的RP（4相）称为最大舒张电位。
而窦房结、房室结、浦肯野纤维等自律细胞在复极达到最大舒张电位后，因为Na+内流和K+外流衰减而发生舒张期自动除极，一旦达到阈电位可重新爆发新的AP，再次引起兴奋。
3．自律性自律细胞具有4相缓慢自动除极自律细胞包括：快反应细胞Na+内流自动除极；慢反应细胞Ca2+内流自动除极（二）快反应细胞：心房肌、心室肌、浦氏f特点：1.静息膜电位大负值较高，-80~-90mv2.除极速度快，传导速度快3.除极主要由Na+↓所致4.整个APD中有多种电流参与（钠通道阻滞药）P209 图22-2注：I Na钠电流；I Ca钙电流；I to 瞬时外相钾电流；I K延迟整流钾电流；I K1内向整流钾电流；I f 起博电流（三）慢反应细胞：窦房结、房室结特点：1.静息膜电位低（负值较低，-40~-70mv），2.除极速度慢，传导速度慢3.除极主要由Ca2+↓所致。
生理学-心脏的电生理和生理特性
心电图ECG ❖肢体导联系统：反映心脏矢状面情况
双极肢体导联：Ⅰ Ⅱ Ⅲ
加压单极肢体导联：avR avL avF 胸前导联系统： 反映心脏水平面情况 包括：V1、V2、V3、 V4、V5、V6
心电图ECG
心电图12个导联：6个肢体导联（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、aVR、aVL、aVF）和6个胸导联（V1~V6）。 肢体导联包括标准双极导联（Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ）和加压导联（aVR、aVL和aVF）。
（一）有效不应期ErP：绝对不应期+局部反应期 1.绝对不应期：0期去极化开始到3期复极化膜电 位达-55mV，无论给予多大刺激，均不会引起去 极化 2.局部反应期：复极化-55~-60mV期间，给予阈 上刺激，引起局部反应，但无新动作电位
钠通道完全失活/未恢复到可被激活的备用状态
兴奋性-心室肌细胞
V2 胸骨左缘4肋间隙
V3
V2与V4的中点
V4 左锁骨中线与5肋间隙交点
V5
V4水平与腋前线交点
V6
V4水平与腋中线交点
心电图ECG-平均心电轴
● 若Ⅰ和Ⅲ导联QRS波群的主波均正向波，电轴不偏 ● 若Ⅰ导联主波为正向波，Ⅲ导联出现负向波，电轴左偏 ● 若Ⅲ导联主波为正向波，Ⅰ导联出现负向波，电轴右偏 ● 若Ⅰ和Ⅲ导联QRS波群的主波均为负向波，不确定电轴
心房肌细胞跨膜电位
一、静息电位：-80mV 心房肌细胞膜上内向整流钾通道Ik1密度低，Na+内漏影响大 二、动作电位
动作电位形态上和心室肌相似， 瞬时外向电流Ito发达，Ito可持续到2期，使平台期不明显，2期和3期也不明显
心室肌VS心房肌 心房肌细胞膜上存在乙酰胆碱敏感的钾电流IK-Ach，在Ach的作用下，IK-Ach 激活开放，K+外流增加
心脏电生理总结
心脏电生理的概念
心脏电生理是研究心脏电活动及其产生机制的一门学科。 它涉及到心脏电信号的生成、传导和动作电位的形成等过程。 心脏电生理对于理解心脏功能、诊断和治疗心律失常等具有重要意义。 心脏电生理学是生理学的一个分支，主要关注心脏的电活动和功能。
心脏电生理的生理作用
心脏电生理概述：心脏电生理是指心脏的电兴奋过程，包 括心肌细胞的电兴奋、电传导和电兴奋的同步化等。
动态心电图监测：连续记录24小时心电图，有助于发现短暂的心律失常和心肌缺血
心脏电生理检查：通过电刺激技术，观察心脏电信号的传导和兴奋性，以确定心律失常的原 因和性质
心脏超声检查：观察心脏结构和功能，评估心脏瓣膜、心肌和心包等部位的异常表现
心脏电生理异常的诊断流程
收集病史：了解患者症状、ห้องสมุดไป่ตู้族史、 用药情况等
心脏电生理的电学原理
心脏电生理的电 学原理：心脏电 生理是指心脏的 电兴奋过程，包 括心肌细胞的电 兴奋、电传导和 电兴奋的同步化
等。
心肌细胞的电兴 奋：心肌细胞在 受到刺激时，细 胞膜上的离子通 道会发生开放和 关闭，导致膜电 位的改变，从而
引发电兴奋。
心肌细胞的电传 导：心肌细胞之 间的电兴奋通过 细胞间的缝隙连 接进行传导，同 时心肌细胞的电 兴奋也会沿着细 胞轴向进行传导。
生理作用：心脏电生理的生理作用是通过电信号的传递和 调节，控制心脏的节律和收缩力，以维持正常的血液循环 和生命活动。
心肌细胞的电兴奋：心肌细胞在受到刺激时，会产生电兴 奋，即动作电位。动作电位是心脏电生理的基础，包括0期、 1期、2期、3期和4期五个时相。
电传导：心肌细胞之间的电兴奋通过电传导的方式传递， 形成心脏的电兴奋波。电传导的速度和方向受到多种因素 的影响，如细胞间的缝隙连接、细胞膜上的离子通道等。
心脏病研究中的心脏电生理学技术
心脏病研究中的心脏电生理学技术心脏病是一类常见而危险的心脏疾病，对全球范围内的人们健康构成了威胁。
为了更好地了解心脏病的本质并提供更有效的治疗方法，医学界不断探索一系列心脏电生理学技术。
本文将介绍一些常见的心脏电生理学技术，并探讨其在心脏病研究中的应用。
1. 心电图（Electrocardiogram, ECG）心电图是一种记录心脏电活动的常用技术。
通过在皮肤表面放置电极捕捉心脏电信号，医生可以得到一幅图形化的心电图。
这些信号反映了心脏在不同阶段的运动和功能状态。
心电图可以帮助医生诊断心脏疾病，并监测患者的心脏健康状况。
2. 杯盖心电图（Holter Monitor）杯盖心电图是记录长时间（通常为24小时）的心电活动的技术。
患者佩戴一个与心电仪器相连的便携式记录器，记录器会自动记录患者在日常生活中的心电活动，包括日常活动、睡眠和运动过程中所产生的心电图。
通过分析这些数据，医生可以更全面地了解患者的心脏状况，并对心脏病进行更准确的诊断。
3. 心脏节律管理器（Cardiac Rhythm Management, CRM）心脏节律管理器是一种植入到患者体内的医疗设备，用于监测和管理心脏的电活动。
这些设备包括心脏起搏器和心脏除颤器。
心脏起搏器用于调节心脏的心律，并在需要的情况下向心脏发送电脉冲以维持正常的心跳。
心脏除颤器则用于治疗严重的心律失常，通过向心脏发送高能电脉冲来恢复正常的心律。
4. 心脏电生理学检查（Electrophysiology Study, EPS）心脏电生理学检查是一种通过在患者的心脏组织上放置电极来评估心脏电活动的技术。
通过激发心脏电活动并记录其特征，医生可以诊断心脏病的类型和严重程度，并为患者提供更具针对性的治疗方案。
心脏电生理学检查通常用于研究严重的心律失常或评估可能的需要射频消融手术的患者。
5. 射频消融手术（Radiofrequency Ablation, RFA）射频消融手术是一种通过向心脏组织释放高能射频电能来修复异常心律的治疗方法。
心脏电生理学的研究和应用
心脏电生理学的研究和应用一、引言心脏电生理学是研究心脏肌细胞电活动的学科，根据心电图变化，可以评估心脏健康和病理状态，以及诊断和治疗心脏病。
心脏电生理学的研究和应用已经得到广泛关注，以及取得了令人瞩目的成果。
二、心脏肌细胞的电生理学特点心脏肌细胞存在动作电位(MAP)，也就是一种可被记录的电压变化，心脏肌细胞动作电位可分为四个阶段：起始阶段、快速上升阶段、平台期和复极期。
同时，心脏肌细胞具有自主性和节律性，这是由于存在自律性细胞(心脏节点细胞)和传导系统所决定。
心脏肌细胞电活动的变化有很大的重要性，它对心脏的机能和心脏疾病的发生有着重要的影响。
三、心脏电生理学研究的应用心脏电生理学的研究在医学领域有很多的应用，比如：1、心律失常的治疗：由于心脏电生理学的研究，已经发现很多导致心律失常的机制，同时也发展出了很多治疗方法。
包括药物治疗、心脏射频消融术、心脏起搏器等。
如果没有心脏电生理学的研究，这些治疗方法就不可能被提出。
2、心肌梗死的诊断：心肌梗死是一种常见的心脏疾病，病人一旦出现疼痛时，通常需要立即进行诊断和治疗。
心脏电生理学可以通过心电图变化来判断是否存在心肌梗死，同时也可以帮助医生判断病情的严重程度，为治疗方案提供重要参考。
3、心脏供血的评估：心脏是人体最重要的器官之一，在心血管疾病中，心脏供血的问题比较常见。
通过心脏电生理学的检测能够判断心脏内的血液流动情况，帮助判断心脏供血是否充足。
四、心脏电生理学前沿研究1、心脏电力学模型的建立：心脏肌细胞电活动过程中有许多细微的变化，这些变化构成了一个动态的过程。
为了更好的研究和理解心脏的电生理学现象，建立心脏电力学模型是必须的。
2、立体心电图的应用：立体心电图是一种心电学技术，它可以记录患者在不同体位下的心电图。
立体心电图可以帮助医生更好地了解患者的心脏状况，提高诊断效果。
3、脑-心-肺相互作用的研究：除了心脏内部的电生理现象，神经和内分泌系统的调节也对心脏病的发生起着重要的作用。
心脏电生理
心脏电生理的研究意义
心脏电生理的研究对于理解心脏功能、诊断和治疗心律失常等心脏疾病具有重要 意义。通过研究心脏电生理，医生可以更好地理解心律失常的机制，从而制定有 效的治疗方案。
心脏电生理学不仅对心脏病学和生理学领域有重要意义，还对药物研发和医学工 程等领域产生了深远影响。例如，对心脏电生理的研究有助于开发新的抗心律失 常药物或设计更有效的起搏器。
室性心动过速
是一种严重的室性心律失常，表现为 连续三个或以上的室性期前收缩，可 能导致心悸、气促、晕厥等症状，甚 至引发室性停搏和猝死。
心脏传导阻滞
窦房传导阻滞
是指窦房结发出的电信号无法正常传导至心房的现象，可能导致心房停搏和阿-斯综合征等严重后果 。
房室传导阻滞
是指心房的电信号无法正常传导至心室的现象，根据阻滞程度可分为一度、二度和三度房室传导阻滞 ，严重时可导致阿-斯综合征和猝死等严重后果。
心律失常的导管消融治疗是一种微创 的手术方式，通过导管将能量传递到 引起心律失常的病灶，从而消除异常 的电信号。
导管消融治疗需要在专业的心脏电生 理中心进行，由经验丰富的医生操作 ，确保治疗的安全性和有效性。
该治疗方法适用于多种心律失常疾病 ，如房颤、室性早搏等，治疗效果显 著，复发率较低。
人工心脏起搏器植入术
05
心脏电生理疾病的治疗
药物治疗
药物治疗是心脏电生理疾病常见的治疗方式之一，主要通过口服药物来控制病情。
常见的药物包括抗心律失常药物、抗凝药物、降脂药物等，这些药物能够改善症状 、降低并发症的发生率。
药物治疗需要遵循医生的指导，根据患者的具体情况制定个性化的治疗方案，并定 期进行评估和调整。
心脏的电生理学
心脏的电生理学心脏是人体最重要的器官之一，它承担着泵血的功能，使血液能够循环到全身各个器官和组织，为身体提供所需的氧气和营养物质。
而心脏的正常功能离不开电生理学的控制和调节。
本文将深入探讨心脏的电生理学原理及相关研究。
一、心脏的电活动心脏的电活动是由心脏自身的电生理性质驱动的。
心脏的电活动可以通过心电图（ECG）进行观测和记录。
正常情况下，心脏的电活动包括起搏细胞的自动除极过程、心房和心室的兴奋过程以及心房和心室的收缩过程。
1. 起搏细胞的自动除极过程起搏细胞是心脏中特殊的细胞类型，它具有自律性和传导性。
自律性是指起搏细胞可以自发地生成和传导电信号，而传导性是指起搏细胞能够将电信号传导给心脏的其他细胞。
在自动除极过程中，起搏细胞的细胞膜电位快速从负值逐渐升高，直到达到阈值，细胞膜电位发生快速反转，形成除极。
2. 心房和心室的兴奋过程心房和心室的兴奋过程是指除极过程后的细胞膜电位迅速升高，达到高峰，然后逐渐恢复。
这个过程是由电压门控型离子通道的开闭调节所控制的。
其中，钠离子通道的快速开放引起快速上升阶段，而钙离子通道的慢速开放和钾离子通道的慢速关闭则引起缓慢下降阶段。
3. 心房和心室的收缩过程心脏的收缩过程受到细胞内钙离子浓度的调节。
当细胞内钙离子浓度增加时，钙离子与肌凝蛋白结合，促使肌纤维产生收缩。
收缩过程随之产生的张力将使心脏的血液推向全身。
二、心脏电活动的调节与心律失常心脏电活动的调节涉及多种离子通道和离子泵的调节作用。
其中，钠离子、钾离子和钙离子是调控心脏电活动的主要离子。
当这些离子通道和泵的功能出现异常时，就会导致心律失常的发生。
心律失常是指心脏的节律发生改变，包括心搏过缓、心搏过速、早搏和心房颤动等。
心律失常可以由多种原因引起，如心肌缺血、药物毒性、电解质紊乱等。
心律失常的发生不仅会影响心脏的有效泵血功能，还可能导致血液循环不畅，引发心脑血管意外等严重后果。
三、心脏电生理学的研究及应用心脏电生理学的研究与应用为心脏病的诊断和治疗提供了重要的手段。
生物医学工程中的心脏电生理建模与仿真
生物医学工程中的心脏电生理建模与仿真在生物医学工程领域中，心脏电生理建模与仿真扮演了至为重要的角色。
心脏是人体最重要的器官之一，它的正常运转保证了身体各系统的顺畅运行。
心脏电生理学的探索使得人们对心脏的认识更加深入，为心脏病的诊断、治疗提供了新的思路。
一、心脏电生理学概述心脏电生理学是研究心脏电信号的起源、传导和细胞生理学特性的一门学科。
心脏的运动是通过细胞内外离子的电荷变化引起的，在不断的兴奋、传导和复极的过程中完成。
心脏电信号是通过心脏的神经系统驱动产生的，它与心跳及心率息息相关。
心脏电信号的异常会导致心脏的不协调运动，而这种不协调运动可能会导致心脏病变等问题。
二、心脏电生理建模心脏电生理建模是利用计算机模拟心脏电活动的过程。
首先需要了解心脏电生理学的基本原理和机制，将这些知识转化成数学方程，并基于实验数据进行模型的验证与参数拟合。
通过建立不同的模拟模型，可以从不同的角度对心脏电活动进行研究，为心脏病理学的发展提供了新思路，同时也为心脏电信号的处理提供了更多的可能性。
心脏电生理建模可以分为细胞水平模拟和组织水平模拟两种。
细胞水平模拟主要研究细胞内外离子流的变化，基于膜电位进行建模，并研究钾、钠、钙等离子通道的特点。
组织水平模拟基于细胞模型，建立组织的电信号传播模型，研究心脏不同区域之间电信号的传导、心律失常的机制等。
三、心脏电生理仿真心脏电生理仿真是在心脏电生理建模的基础上，将模型通过计算机进行模拟的过程。
在心脏电生理仿真中，需要考虑多个因素，包括心脏的结构、电活动特性、传导途径、局部电位变化及其对周围细胞的传导等。
借助仿真技术，可以更具体地分析心脏电信号的变化趋势，研究心脏病变的潜在机制，同时提供新的心脏疾病治疗手段。
心脏电生理仿真主要分为心脏模型的建立、仿真模型的验证、精度提高及实时计算和可视化等几个方面。
通过利用计算机的强大计算能力，可以在不同的背景下对心脏进行模拟，从而为研究心脏电信号的复杂性提供了高效的方法。
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电
correlation to the extracellu|ar|y recorded electrical activity,ie,the electrocardiogram (ECG).The action potentia|s and ECG are plotted
位
on the same time axis but with different zero points on the vertical
心
脏
各
部
分
跨
Figure:Conducting system of the heart.Typical transmembrane action potentials for the SA and AV nodes,other parts of the conduction
膜
system,and the atrial and ventricular muscles are shown along with the
scale. LAE.left anterior fascicle.
心肌细胞跨膜电位（transmembrane potentia1）产生 的机制与神经和骨骼肌细胞相似，都是由跨膜离子流形成的； 但心肌细胞跨膜电位的产生涉及多种离子通道，故其波形和 离子机制较骨骼肌和神经纤维要复杂得多，不同类型心肌细 胞的跨膜电位也不相同。各类心肌细胞电活动的不一致性， 使心脏兴奋的产生以及兴奋向整个心脏传播的过程中呈现出 特殊的规律。
电压钳技术实验
三、游离单个心肌细胞电生理的研究阶段
自上世纪七十年代末期以来，国外采用酶解和机械分离的方法， 已分离得到形态功能正常的游离单个心肌细胞，包括窦房结、房 室结、心室肌和浦肯野细胞。本法的特点是排除了多细胞标本中 相邻细胞之间的相互干扰或影响（例如细胞间隙缝中离子浓度的 改变等），避免实验伪差；另一方面还可以通过细胞内注射技术， 改变细胞内液的成分，从细胞膜的内侧面研究其生理机能。
心肌细胞内分为在体和离体两种记录方法: 1.在体记录法 优点在于能观察整体条件下的心肌细胞电活动， 研究各种因素通过神经、体液途径对心肌的调节和影响；缺点是微电 极在细胞内的稳定性较差，很难维持在一小时以上，因此限制了它的 应用。 2.离体灌流记录法 稳定性佳，通常电极可以稳定在同一细胞内 一整天，并可任意改变灌流液成分，作为一种分析性的研究方法，为 国际上普遍采用。
A: Ischemia control； B: ischemia+ GA ； C: ischemia+ GB
二、电压钳制术阶段
心肌细胞电位变化是由 于一系列的离子跨膜运动引 起的。各种因素可以通过对 一种或数种离子流的影响而 改变心肌细胞活动和生理特 性。为了研究这些因素对心 肌电生理的作用机理，有必 要把个别单一的离子流从众 多的总跨膜离子流中分离出 来，然后加以研究，唯一的 方法就是采用电压钳制术。 可以说，目前我们对于心肌 电生理的知识，大多来自电 压钳制术的研究。
心脏电生理学
第一章 心肌细胞电活动
心肌细胞电活动反映了心肌的基本特性——自动节律性、 兴奋性、传导性。这些特性不仅反映了生命活动的基本规律， 它们的改变也是某些心脏疾病（心肌缺血损伤、心律失常）的 重要发病机理。因此心肌细胞电活动成为基础和临床医学工作 者共同关心的课题之一。本节拟以心肌细胞电活动为中心，讨 论心脏电生理学研究的一些进展。
GB 对豚鼠心室肌细胞IK的影响原始记录图
1mol•L-1 GA对豚鼠心室肌细胞ICa-L的 影响
GB 对豚鼠心室肌细胞IK I-V曲线的影响
第二节 心肌细胞电活动及其形成原理
心脏主要由心肌细胞组成。根据其组织学和生理学特点，可 将心肌细胞分为两类：
一类是构成心房和心室壁的普通心肌细胞，含丰富的肌原纤 维，具有收缩性、兴奋性和传导性，执行收缩功能，又称为工作 细胞；
第一节 心肌细胞电活动的研究方法及其进展
从上世纪五十年代开始用细胞内微电极记录心肌细胞电活 动以来，在研究技术上的进展大致可以分为四个阶段，每个阶 段的特点如下：
一、常规细胞内微电极记录阶段
20世纪五十年代开始，采用尖端小于1微米的玻管微电极插入心 肌细胞内记录跨膜电位。采用本技术可以观察心肌细胞跨膜电位在安 静、兴奋和起搏过程中的电位变化（静息电位、动作电位和起搏电位 ）。通过对不同类型的心肌细胞（窦房结、心房肌、房室结、浦肯野 细胞、心室肌）电活动的观察，可以了解它们各自的生理特性并研究 各种生理、病理、药理因素对它们的影响，因此受到广泛重视，成为 心肌电生理学的奠基石。
细胞内微电极记录
10mol•L-1 GA、GB 对豚鼠游离心室肌细胞动作电位时程的影响
Control
Ischemia
Washout
图2.缺血及GA、GB对缺血豚鼠心室乳头肌细胞动作电位的影响 Fig2. Effect of ischemia and GA、GB on action potential in ischemic guinea pig papillary muscles
另一类是一些特殊分化的心肌细胞，组成心脏的特殊传导系 统如P细胞和浦肯野细胞，具有兴奋性、传导性和自动产生节律性 兴奋的自律性，又称自律细胞。
特殊传导系统包括窦房结，房室交界，房室束（又称His束， bund1e of His）和末梢浦肯野纤维网。窦房结主要含有P细胞（ pacemaker cells）和过渡细胞。P细胞是自律细胞，位于窦房结 的中心部分；过渡细胞位于周边部分，其作用是将P细胞产生的兴 奋向外传播到心房肌。房室交界是正常情况下兴奋由心房传至心 室的惟一通路，它可分为三个功能小区，自上而下分别称为房结 区，结区和结希区，除结区无自律性外均有自律性。
游离单个心室肌细胞（10×20×1.5）
四、小片膜单个离子通道活动的研究阶段
进入20世纪八十年代以来,国外开始将小片膜电压钳制术 应用于心肌电生理的研究,开创了一个新纪元。国内近10年来 已开始从事这方面的研究工作，且不仅用于心肌电生理，还 在药理学研究以及中药提取物的有效成分作用机理的研究中 应用。