背景：
正常情况下，窦房结是心脏的司令部，是心脏自动节律性最高的起搏点，心脏的一切活动，包括电活动和机械活动，都是在窦房结的指挥下进行的。
人类右心房的心外膜图像，粉色的椭圆形标识了窦房结（SAN）的大体位置。窦房结就在上腔静脉（SVC）和下腔静脉（IVC）之间的灰色观测区域内，位于心房内隔（IAS）的阻断区（黑色虚线）和界嵴（CT，白色虚线）之间，由窦房结动脉（蓝色虚线）供给血液。
该图显示了窦房结中心区域的单个跨壁组织切片，粉色椭圆形为窦房结区域。
尽管目前已经对许多动物的窦房结(SAN)的兴奋来源进行了详细的研究，但关于人类窦房结的兴奋起始点以及兴奋传导的模式还没有直接的实验研究。主要的困难是心外膜和心内膜的电极标测无法确定窦房结内的动作电位是如何引起相邻心房肌兴奋以及兴奋缓慢传导方式。光标测（Optical Mapping）不仅有电标测的准确定位能力，而且可以通过电压敏感染料记录到光学动作电位（optical action potential,OAP），该动作电位从形态上已经非常接近膜片钳记录的动作电位，具有非常强的空间分辨率和时间分辨率。该技术的使用使我们清晰直观的观测到心脏司令部窦房结是如何工作的。不得不说新技术的应用是科研前进的动力。
大量的心外膜和心内膜标测研究表明，早期心房兴奋点分布广泛，有时会同时兴奋。在人类正常窦性心律(SR)期间，这种多灶性兴奋同时开始于相距大于1 cm的2~5个兴奋点。心房的兴奋激活发生在沿界嵴(CT)的心外膜或心内膜区域，长度超过7.5 cm。该区域明显大于窦房结(10-18 mm)的长度。因此，人类窦房结兴奋来源和跨壁传导模式仍不清楚。让我们一起通过光标测解析人类窦房结兴奋来源和跨壁传导模式吧！
方法：
通过离体冠状动脉灌注，使用染料Di-4-ANBDQBS和Blebbistatin对4例非衰竭心脏的窦房结进行光学标测实验。采用组织学方法重建窦房结三维结构。
结果：
1、窦房结内的传导
窦房结区域可以根据OAP的形态进行功能上的定义（区别于解剖位置的定义）：窦房结区域的OAP（如图1-SAN，蓝色）是缓慢去极化的，并且具有多个成分的除极（这与不同层的传导有关）。
通过OAPs可以分为两种传导模式，分别是从窦房结起搏位置起始的缓慢窦房结传导（SAN activation,左图）和从窦房结传出路径激活的快速的心房传导模式（Atrial activation,中图）。
以第一例心脏为例，窦房结的兴奋（SAN activation, 左图）起源于窦房结中部(66±17次/min)，然后缓慢传播，沿CT呈各向异性扩散，在向上和向下的方向上会更快。在一般情况下，在最早起搏位置2-3mm内（n=4），向上和向下传导速度分别是8.7±3.8 cm/s和6.5±1.3 cm/s；横向CT方向速度为6.5±1.3 cm/s，向中隔内侧速度最慢，仅为3.5±2.6 cm/s。
2、心房突破部位
心房心外膜工作肌细胞最先兴奋的位置被定义为心房突破位置（Atrial breakthrough sites）。
窦房结的兴奋在82±17ms后，通过上、中、下三个窦房结传导通路(SEPs)兴奋心房肌。心房激动的起始点距起搏点9.4±4.2 mm。兴奋后，心房的激动沿CT迅速扩散(120~140 cm/s)，穿过RA(70~90 cm/s)，缓慢向房间隔(IAS)扩散。在正常SR期间，心房出现的多兴奋起始点并非来自窦房结内多个同时兴奋的起搏点，而是由于窦房结内单个主导起搏点通过多个SEPs同时激活产生。组织学切片显示，阻滞区域与窦房结的间隔边缘一致，椭圆形的窦房结结构为14.3±1.5 mm×6.7±1.6 mm×1 .0±0.2 mm，除上述通路外，其余均由结缔组织、脂肪和冠状动脉与心房隔绝。
3、心房起搏对窦房结传导的影响
刺激诱导的心房超速起搏可减慢窦房结起搏点的活动和窦房结内兴奋的传导，使起搏点在结内上移1~2 mm。兴奋通过中侧SEP的传播速度快于上侧SEP，导致心房激动的双灶性兴奋，而SACT(80ms)无明显变化。刺激停止后1分钟内，双灶性兴奋转变为单灶性兴奋。长时间冠脉灌注人心房可导致起搏点在结内下移，且使SRCL和SAN传导延迟呈时间依赖性增加。
4、窦房结的结构与功能
在组织学实验结果中，窦房结是心外膜附近纤维组织和心肌细胞的致密区。窦房结与附近的大多数心房肌(除了几个SEP外)是功能性绝缘的。这种传导屏障是由窦房结冠状动脉、结缔组织、脂肪以及心房和结节细胞间Cx43表达的突变形成的。
5、人体窦房结解剖的3D模型
概述了图4所示的一系列垂直组织切片的解剖特征(纤维组织，紫色；脂肪，黄色；心房，绿色；窦房结，红色)，并使用Rhinoceros软件(McNeel)重建了人窦房结1号的三维(3D)模型。该模型将结构特征与功能观察(SEP，金径；起搏器前导兴奋，白色椭圆形和箭头)联系起来。(A)显示围绕人体窦房结的多层侧面投影图像的集合。(B)具有动脉和SEP的窦房结组织的心外膜顶部投影。(C和D)分别在ZY和ZX平面上的横截面。(E)ZX平面视图IND的组织学图像。
结论：
本研究首次使用光学标测显示了在正常SR期间，窦房结内先导起搏点的位置，完整的人体窦房结内兴奋模式和进入右心房的传导模式。证实了除多个SEP外，人体窦房结与心房的功能性绝缘。这些通路在SR期间和心房兴奋模式的调节中起重要作用。这些通路的存在解释了为什么即使在正常SR期间，心房的兴奋点也可能出现在明显大于与CT平行的窦房结的生理学面积(26.1±7.9 mm)的区域。
参考文献：
Fedorov V V , Glukhov A V , Chang R , et al. Optical Mapping of the Isolated Coronary-Perfused Human Sinus Node[J]. other, 2010, 56(17).