心臟電生理學—標測系統

心血管疾病是全球首要死因，每年造成 1730 萬人死亡。預計到 2030 年，這一數字將增長至超過 2360 萬。心律不整與猝死占這些心血管疾病死因的 60% 以上。

那麼，針對上述提到的全球性議題，可能的解決方案是什麼？

想像一下，若科學家能精確定位患病心臟中可能導致疾病的特定區域。這將有更好的治療選擇與更高的康復率。

如果製藥公司能夠篩選出任何可能對心臟造成傷害的藥物呢？他們將能更有效地提供救命療法與更好的治療，並節省資源。

透過標測技術，這是可以實現的。

在過去，要測量與檢測來自心臟內膜或心臟外膜表面的動作電位是一個謎團。雖然存在雙極性與單極性記錄，但標測系統仍提供了在組織或器官層級檢測心臟生理活動最準確的方法。讓我們在下方深入探討電生理標測與光學標測。

什麼是光學標測？

心臟光學標測已被公認為是檢測與研究心律不整機制的關鍵技術。這項技術利用螢光影像來研究多細胞心臟樣本的電生理特性。它的目的在以高時空解析度測量重要的生理參數，例如：動作電位或鈣瞬間變化。

此外，這項技術在生物樣本方面探索了新的視野，其中包括（但不限於）：

• 離體心臟
• 完整心肌組織標本
• 肌肉組織切片
• 多能性幹細胞衍生或新生兒心肌細胞的單層培養

但它是如何運作的呢？

首先，將離體心臟導入不跳動狀態。電壓敏感型染劑追蹤心肌細胞膜兩側動作電位差的波動。同時，鈣離子敏感型染劑對心臟內電波的傳播（鈣瞬間變化）進行成像。

光學標測在產生電生理特性的高時空解析度資訊方面具有巨大的潛力。這使得它成為研究心臟疾病電穩定性基礎機制的常用技術。

對於心臟醫學而言，光學標測系統分析了主導心臟電穩定性的基礎機制，以控制並檢測不同的心臟疾病。藉由高速相機與螢光顯微鏡的協助，螢光波動被記錄在心臟外膜或心臟內膜表面。

光學標測的優點

• 高效的高品質數據採集

          光學標測是一種研究心臟電活動的高解析度、低侵入性方法。它能夠在短時間內產生大量高品質數據。

• 同時測量多種電生理參數

          光學標測是一種對電生理活動成像的簡便方法，涵蓋了 Langendorff 灌流心臟的整個外表面。目前，光學標測是唯一已知能檢測多項主要電生理參數的方法。

• 可檢測感測染劑的廣泛範圍

          螢光染技的應用範圍已擴展至鎂、鈉、鉀、pH值、一氧化氮，以及氧化還原狀態或氧氣含量。光學標測整合進一個強大的系統中，能夠獲取更全面的數據集。這對於未來的機制性藥物設計極為重要。

什麼是電生理標測？

電生理標測技術使用實體電極來測量並研究多細胞心臟樣本的電特性。此系統專門為記錄電活動而設計，並能快速提供傳導數據。

通常，藉由微電極陣列以及複雜的去極化/再極化計算，此系統能夠檢測不同元素（如鈉、鉀和鈣電流）的異常。針對多種細胞/組織之測量電極的開發，無疑將改變我們的研究方法。研究人員與分析師將能更深入地瞭解心律不整，其中包括心房顫動與心室顫動。

多方面的好處：

電生理標測技術利用活體與離體樣本，精確記錄心臟不同區域內心臟動作電位的去極化與再極化。此外，它還能監測心臟節律點活動以及電傳導與速度。

心臟電生理標測提供以下資訊：

• 起始位點
• 動作電位頻率
• 傳導方向與速度
• 電傳導離散度
• 再極化離散度
• 離體與活體實驗採樣的 QT 間期離散度

藥物篩選

若您正在尋求針對心臟動作電位與電傳導事件進行快速藥物篩選，電生理標測是一項完成此任務的優異方法。它能對探測區域內的所有電波形提供快速且全方位的分析。它能對探測區域內的所有電波形提供快速且全方位的分析。

另一方面，光學標測是探索機制性藥物設計的強大工具，且在發現新藥方面具有更廣泛的適用性，特別是在心臟發育領域。藉由螢光染劑的輔助，其可擷取更真實且詳盡的數據。

最理想的是，這兩種標測系統可以協同工作，以發揮標測技術的所有潛力。雖然電生理標測可用於監測電生理參數，但光學標測能更有效率且精確地完成這項工作。

此外，最新的研究與醫學專家已將光學標測定義為篩選藥物毒性的可靠工具，因其具備為新藥提供直接電生理方法的優質能力。

結語

這篇文章簡要概述了光學與電生理標測系統，以及它們在心臟檢查與分析中的適用性。這些標測技術在心臟病學領域正受到越來越多的關注。它們可以快速獲取有價值的臨床前數據，讓研究人員能夠探索更深入的觀點以治療心臟疾病。從長遠來看，由於藥物毒性篩選的時間將大幅縮短，它們將在藥物開發中發揮相當重要的作用。這無疑將在進入臨床試驗前為製藥公司節省數百萬美元，並在此過程中可能挽救數百萬人的生命。

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