心电生理学发展历程与展望

黄从新

（武汉大学人民医院）

人类对心脏电活动的观察最早始于公元前5世纪，我国医学家借助脉搏信息诊治疾病。公元3世纪著名医学家王叔和系统总结了中医脉诊的实践和理论。然而，直到19世纪欧洲科学家才开始对心脏电活动开展实验研究。经过170余年的发展，人们对心脏电现象的理解不断深入，对心律失常的机制认识和诊治能力不断提高，已形成心脏病学一门独立的分支学科——心电生理学。

历史回顾

人类对心脏电活动的实验研究始于19世纪中期。1842年，意大利生理学家Matteucci观察到心脏搏动时存在电流活动。1876年，法国生理学家Mar⁃ey用毛细管静电计记录到第一份动物心脏电图。1887年，英国生理学家Waller用毛细管静电计记录到第一幅人类心电图，但波形不够理想［1］。1901年，荷兰生理学家Einthoven发明了弦线式电流计，记录到图形稳定、波形清晰的心电图，对此后心脏电生理活动的认识奠定了基础，是心电生理学发展史上的里程碑事件。这一时期，还有许多发现和研究对心电生理学的发展做出了重要贡献，包括Wenke⁃bach、Mobitz和Hay等对传导阻滞的描述；Wolff、Par⁃kinson和White报道WPW综合征现象；Wolferth和Wood阐明WPW综合征发生机制；Kent和His等对心脏传导系统解剖认识；Mayer、Mines和Moe等对折返机制的阐述［2］。

临床心电生理学诞生于20世纪60年代后期。1967年，荷兰学者Durrer和法国学者Coumel分别发明了程控电刺激技术。1968年，美国科学家Scher⁃lag建立了重复、稳定记录希氏束电位的电极导管技术，奠定了临床心电生理研究的基石。1971年，Wellens将程控电刺激技术和腔内电图记录技术相结合研究心律失常，是临床心电生理学的巨大飞跃，打开了探索心电生理的大门［2］。

随着心电生理学检测方法的建立和完善，心律失常发生机制的研究取得重要突破，主要包括：阐述阵发性室上速心动过速电生理和解剖机制；证实折返激动是持续性室性心动过速的主要机制；发现心肌梗死后室性心动过速电生理学机制主要是梗死区内岛状存活心肌的各向异性传导；认识到肺静脉内异常电活动是心房颤动的重要发生机制。

心电生理学的重大转折发生在20世纪80年代初期，人们利用心电生理学方法和手段直接指导或辅助心律失常的治疗，包括：通过电生理检查评价和筛选抗心律失常药物；通过电生理标测指导外科手术治疗；通过植入埋藏式自动复律除颤器（ICD）预防心脏性猝死；通过导管消融治疗心律失常。

我国心电生理学研究起步较晚，1973年，孙端龙和胡绳俊记录国内第一份希氏束电图；1985年，陈新等开展程序期前刺激技术；1983年，黄元铸等开展经导管直流电消融实验研究；1988年，李庚山及其团队自制超高频发生器率先开展经导管射频消融的动物试验并应用于临床；1991年，汪康平等经开胸植入国内第一台ICD。经过几代心脏电生理学者的共同努力，我国心电生理学水平迅速提高，临床诊治能力接近国际先进水平。

当前现状

临床心电生理学经过近50年的快速发展，对心律失常机制认识及其诊治水平的提高发挥了重要作用。然而，心律失常药物治疗一直未能取得突破，循证医学证据表明，直接调控心脏离子流的抗心律失常药物均不能达到遏制心律失常、降低心律失常性死亡率和总死亡率的临床要求。迄今为止，尚无一种抗心律失常药物可安全、有效地治疗心律失常。相反，不直接针对任何离子通道的介入治疗发展迅速，取得长足进展。

1、阵发性室上性心动过速是临床上常见快速性心律失常，目前已基本阐明此类心律失常的电生理机制，并利用导管消融有效根治，成功率达90%以上，并发症发生率小于5%（严重并发症发生率小于1%）。导管消融治疗此类心律失常自上世纪90年代初期起在临床广泛开展，已成为首选治疗策略。

2、心房颤动是临床上最为常见的一种复发性、持续性、快速性心律失常，显著增加致残率和致死率。1998年，法国医生Haissaguerre等首次发现肺静脉内异常电活动是心房颤动的主要发生机制，并率先运用导管消融技术治疗心房颤动［3］。随后多个临床试验证实，导管消融治疗心房颤动的有效性和安全性优于传统抗心律失常药物，在国内外已成为心房颤动的主流治疗措施，我国每年接受消融治疗的心房颤动患者人数已近2万人。目前导管消融治疗心房颤动已取得理想的短期疗效，但远期疗效仍不尽如人意：阵发性房颤多次消融后5年成功率约80%，持续性房颤或长期持续性房颤多次消融后5年成功率仅约50%［4］。

3、器质性心脏病合并室性心动过速是心脏性猝死的主要原因，植入ICD是目前该类患者的首选治疗。临床试验证实，ICD作为一级预防和二级预防治疗策略均可降低器质性心脏病合并室性心动过速患者死亡率。然而，ICD并不能根治心律失常，且存在不能有效控制症状、增加患者精神负担等诸多弊端。随着对器质性心脏病合并室性心动过速病理和电生理机制认识深入，以及标测和消融设备的进步，近年来导管消融的成功率明显提高，已成为其重要治疗措施。临床研究发现，导管消融可降低器质性心脏病合并室性心动过速发作，减少ICD放电，改善患者生活质量，较大程度上弥补了抗心律失常药物和ICD治疗的不足，但消融治疗尚未被证实可降低死亡率。

理念和技术更新

阐明发生机制是有效诊治心律失常的基石。经导管消融治疗阵发性室上速心动过速的理想效果归因于对其机制的深刻认识。对于心房颤动，目前研究认为肺静脉异常电活动是阵发性心房颤动的重要机制，但随着病程进展，肺静脉以外的心房基质的作用尤为重要，这也是导管消融治疗非阵发性心房颤动效果不佳的主要原因。然而，心房颤动时心房致心律失常基质形成的关键机制尚未阐明。当前导管消融器质性心脏病合并室性心动过速主要以心肌组织异常电活动为靶点，而形成这些异常电位的分子基础和调控机制尚不清楚。对于这些复杂心律失常，当前主要关注电学异常现象，缺乏对其发生机制的深入认识，因此亦缺乏十分有效的干预方法。

心脏是一个完整的结构，由细胞、血管、神经、基质等构成，并受多种机制调节。过去的一个多世纪中，人类对心脏电活动的认识逐步深入，在心脏的分子、细胞及基因等层面上取得了辉煌的成果，然而，既往的研究往往只关注心脏电活动某一层面、某一局部，而忽视了同一层面因素间的相互影响和不同层面间的相互联系。目前已认识到，关注心脏电活动的某些现象固然重要，但仅依此理解心脏电活动规律是远远不够的，只有将现象和产生现象的本质加以整合，将不同层面取得的研究信息整合至整体心脏水平，系统认识心脏电生理活动及其在病理状态下的变化及其调控机制，才能真正认识心脏电生理活动规律和本质［5］。心律失常发生是电重构、结构重构和神经重构共同作用的综合效应，因此，针对心律失常单一成因、或一味采取“抗律”的治疗策略不能解决根本问题，要达到治疗心律失常的现代评判标准必须要转变思维，“整合调节”心脏电活动，研发具有多重效应、其净效应可调整心律失常的药物，通过离子流上游调控机制调整心律，或通过调节多离子流达到膜内外离子平衡而调整心律。

技术和设备的不断创新一直紧跟心电生理学的发展，主要体现在消融策略、消融能源、标测系统、导管的更新和优化。心房基质和自主神经在心房颤动发生和维持中发挥重要作用，在肺静脉电隔离的基础上联合心房基质改良、神经节丛消融可提高心房颤动，尤其是非阵发性心房颤动的远期成功率。部分器质性心脏病合并室性心动过速折返环路位于心室外膜，心室内、外膜联合消融已被证实可增加手术成功率。导管消融未能形成透壁损伤和消融径线不完整是消融术后心律失常复发的重要原因，近年来不断研发出新标测和操作系统（包括三维标测系统，磁导航系统、机器手导航系统和实时磁共振系统），新能源（冷冻、超声、激光等），以及新导管（如盐水灌注导管、实时接触力监测导管、多极标测导管），旨在增加消融径线的透壁损伤及其完整性，以期提高消融成功率。此外，部分器械和设备还在一定程度上可缩短手术时间，减少X线曝光时间，提高手术安全性。

展望

回顾历史，心电生理学经历了探索心律失常机制到研发治疗技术的飞速发展历程。展望未来，心电生理学仍需在机制研究和治疗方法方面创新、创造，其重点将在心房颤动和器质性心脏病合并室性心律失常领域。革新研究观念和技术，将心电学研究与分子生物学研究系统整合，宏观探索心律失常发生和调控机制势在必行，也是研发安全、有效抗心律失常药物的重要方向。优化消融策略，更新消融器械，提高复杂心律失常导管消融的远期疗效，降低死亡率任重道远。

［1］陈新.心电生理学发展简史和展望［J］.中国循环杂志，1993，8（9）：560-561.

［2］Josephson ME，Ganz LI，Wellens HJJ.Historical perspectives on clinical cardiac electrophysiology［M/OL］//Graz LI.Management of Cardiac Arrhythmias，New York：Springer Science+Bussiness Me⁃dia：2002：1-7.

［3］Haïssaguerre M，Jaïs P，Shah DC，et al.Spontaneous initiation of atrial fibrillation by ectopic beats originating in the pulmonary veins［J］.NEngl JMed，1998，339（10）：659-666.

［4］黄从新，张澍.进一步提升对心房颤动的治疗质量［J］.中华心律失常学杂志，2012，16（4）：245.

［5］黄从新，陈新.系统认识人类心脏整体电活动［J］.中华心律失常学杂志，2010，14（2）：86-87.