机械性心律失常
心律失常是心脏电活动紊乱的外在表现形式，其有很多病因，发生机制和触发因素等。业已确定，机械电反馈作用的异常增强是心律失常发生的一个独立机制，相应之下，机械性心律失常这一概念应运而生。本文就该问题做专题阐述。
一.定义与概念
1.机械电反馈作用
心脏的电和机械两种基本功能中，电对机械功能的触发、转换作用已十分明确，研究也很深入。相比之下，机械对电功能反馈作用的认识滞后。早在年，Schott就曾报告胸部锤击使1例阿斯综合征的无脉症患者恢复了可以触及的脉搏，这是机械刺激对心律失常作用的最早文献报道，也是医学史上首次注意到机械力能对心脏电活动起到重要影响。10年之后，机械力的抗心律失常作用（年）正式由AlbertHyman提出。他发现经胸壁将注射针刺入心脏时可使停搏的心脏复跳，25%的病例可出现短暂或完全性窦性心律的恢复。对已停跳的心脏注射肾上腺素、阿托品、甚至葡萄糖都能产生相似的有效结果，这种注射药物之外的治疗作用是注射针刺入心肌时伴发的机械刺激对心脏电功能作用的结果。
年，LabMJ最早提出了心脏的机械电反馈（mechano-electricfeedback）学说，认为心脏机械活动时，心脏受到的内部应力对心脏自身的电活动具有反馈作用。换言之，心脏被动或主动的机械活动能影响心肌的电活动。LabMJ通过牵张刺激对蛙心室单向动作电位电压曲线影响的分析，提出机械牵张力引起牵张敏感性离子通道通透性变化的平衡电位约-10mV～-40mV。
Lab的机械电反馈学说将心脏两种基本功能之间的相互关系描述为一个完整的闭合环路（图1）。该闭合环路中，心脏的电活动将驱动或触发机械活动，收缩，任何电活动及其变化都能直接影响耦联在一起的机械活动。同样，心脏的机械活动（环境因素造成的被动及内在自身的主动机械活动）引起心肌张力和长度的变化都能影响牵张敏感性离子通道的通透性、离子跨膜的扩散率，进而影响心肌细胞的膜电位，最终对心脏整体的电活动产生反馈作用与调整。这一完整的闭式调节环路能使心脏处于一种最适当、最稳定的生理状态。当然，机械电反馈作用的强度超过一定程度时，阈上机械刺激将能引起心脏电活动的紊乱，发生机械性心律失常。
2.机械性心律失常
顾名思义，当牵张或其他形式的机械力作用于心脏并引起心脏电活动的节律或频率发生紊乱时称为机械性心律失常。其可因机械刺激直接引起，也可间接引起。
机械性心律失常临床并非少见，最直观的例子就是医生给病人做心内有创检查与治疗时需应用各种心导管，在操作中导管触碰到心内膜时，立即能引发不同部位的室早、房早、房颤、室速，甚至室颤等机械性心律失常，当导管迅速撤离时心律失常又能马上消失。除此，二尖瓣脱垂时，心室收缩末期左室乳头肌受到脱垂到左房的二尖瓣叶过度牵拉而产生室早；梗死心肌形成的室壁瘤在收缩期膨出，受到过度牵张而引发室性心律失常，这些都属于机械性心律失常的范畴。
近年来在细胞、组织器官、整体水平的研究都已证实心脏承受的牵张和机械力变化时都能对心脏的电活动产生反馈作用，该反馈作用达到一定程度时将引起机械性心律失常。
二.心脏与机械力
从胎儿到生命终结前，人体心脏一刻不停地做着收缩与舒张的节律性机械运动,这是机械力作用的结果。力是一个物体对另一物体的作用，心脏同时受到腔内血流及负荷产生的力，受到心肌外心包膜的力，以及整个胸腔及肺的作用力。这些力对整体心脏及各心腔，对每一条心肌及每个心肌细胞都存在，而且力的大小、方向都在不断变化。
心脏在外力的作用下，还发生着形态、大小的改变，包括心肌纤维长度的变化，心腔形状和心脏体积等改变。心脏这三种类型的形变是其同时受到外力和内力共同作用的结果，例如心肌受到牵张力（外力）时可发生长度的变化，此时也受到应力（内力）的作用。根据牛顿第三定律，物体间的作用力与反作用力总是相互成对的同时出现，同时消失，只是力的方向相反，而大小相等。心脏同时受着多种作用力、反作用力的影响，其名称不同、意义不同。
1.前负荷和后负荷
心肌凭借节律性的收缩与舒张完成泵血功能，在该过程中将遇到两种负荷。前负荷又称容量负荷，是心肌收缩前加在其上的力，在该力的作用下，心肌收缩前被拉长，再以一定的初长度进入收缩，这种牵拉的外力由回心的静脉血产生。另一种负荷为后负荷，也称压力负荷，是心肌开始收缩时遇到的负荷和阻力，心脏的后负荷就是左右心室收缩时面临的动脉血压。在后负荷这一外力的刺激下心肌收缩时，总是张力产生在前，收缩出现在后，而且后负荷愈大，肌肉产生的张力愈大。
因此，前后负荷是心脏和心肌在不同状态和不同时期受到的不同外力，前负荷是舒张期拉长心肌的牵张力，其同时产生的心肌内力称为应力。心脏长期前负荷过大时将出现心肌纤维的拉长而心腔扩大。后负荷是收缩期心肌纤维缩短时受到的阻力，表现为心肌收缩前受到的压力，此时产生的心肌内力称为张力。心肌长期后负荷的过重，心肌纤维将增粗，发生心肌肥厚。
2.应力和张力
应力（stress）是一种心肌内部的力，是心肌受到外部牵张力时产生的反作用力，即心肌被牵张力拉长时，其内部就产生了大小相等、方向相反的反作用力（应力）而抵抗这种外力，所以应力是使心肌从被拉长的位置恢复到原来状态或位置的力。
应当了解，心肌的应力大小及分布的异常始终伴随着心脏扩大、心肌肥厚、心力衰竭的发生与发展的全过程。当心肌病变程度不同时，不同心肌将出现心肌应力的离散度，应力离散度是促发机械性心律失常的重要因素。
张力是心肌收缩时产生的内部拉力变化，这种内部拉力称为张力。其依赖于肌节内结构的变化而产生，代表心肌的潜在工作能力，也是心肌一种位能形式的机械能，可将之视为后负荷对心肌压力的反作用力。心肌收缩时张力的产生、大小都与压力负荷相关。
3.心脏机械力的不同类型
考虑心脏承受的机械力时，还要考虑心脏承受的机械力类型的多样化。例如：心肌细胞生理条件下承受一定的牵张力及组织应力，而病理条件下心肌细胞的肥大、肿胀及缺血均使细胞受到病理性机械力的作用；整体心肌除受到生理性牵张力外，还要承受过度及病理性的牵张力。此外，心腔除受到短暂的机械性扩张刺激外，还可能受到慢性持续性扩张刺激。脉冲式、短暂的机械牵张力可直接引起心室除极，触发室性早搏。而慢性持久性扩张（肥厚、扩张、心力衰竭）对动作电位的影响等于多次短暂扩张刺激的总和，其引发早搏的概率很低，这种慢性、持久性的扩张能引起不应期缩短，复极不均一，进而诱发折返性心律失常。
4.机械异质性
心肌缺血、梗死、炎症、心肌扩张、肥厚、心力衰竭等病理情况可以改变心肌张力及其分布，形成机械异质性。这些病理情况还能提高心肌对机械刺激的敏感性，使引发心律失常的机械刺激阈值下降，使机械电反馈机制的致心律失常作用加强。
三.机械性心律失常的实验室研究
机械刺激对人体是一种基本刺激，机体内有各种机械感受器，随时接受压力、位置、声音等不同的机械刺激，并不断发生局部或中枢性调节，心脏也不例外。
心脏不仅是一个节律性收缩、舒张的压力泵，同时也是一个复杂的应力感受系统，心脏在细胞和分子水平、组织和器官水平，整体心脏都有各种牵张感受器，当心脏承受的应力、牵张力激活这些感受器时，心脏将发生自身调节，对心肌收缩力及心脏电活动进行调整，甚至引起基因表达的变化。
1.细胞水平的研究
众所周知，当心脏前负荷静脉回心血量增加时，除引起心输出量增加外，心率也将明显增加。过去将前负荷增加引起的这种正性频率作用的机制全部归于朋氏反射（Bainbirdgereflex）。但实验表明，在离体心脏和窦房结组织去除神经调节的情况下，机械牵张仍然可使心率增加（图2）。这一现象说明，牵张引起的正性频率作用已超越了神经反射理论，而心脏固有的机械电反馈机制起到一定作用
图2机械牵张力使自律性细胞的自律性增加
图2的实验中，通过肿胀和牵张使窦房结自律性细胞发生应力的改变，细胞的肿胀是经高渗液灌流引起，结果细胞直径增加，细胞面积增加32%（图2A）。细胞的牵张可用碳纤维技术，使分离的单细胞肌小节被同轴性拉长5%～10%（图2B）,结果窦房结细胞的自律性从bpm增加到bpm（图2C）。实验结果表明，牵张力能导致窦房结细胞的自律性增加5%，而整体动物的心脏在牵张力的作用下心率能增加10%。
除此，在分离的单个心肌细胞，同时应用能控制膜电位的膜片钳和能控制跨细胞膜压力的压力钳技术，在给予细胞脉冲性机械刺激的同时，可研究细胞膜离子通道开放率的变化规律，以及其他电生理参数。
2.整体心脏水平的研究
（1）后负荷急剧增加引起的机械性心律失常：在机械性心律失常的动物实验中，常用钳夹法阻断升主动脉造成后负荷增加的动物模型。升主动脉被短暂性钳夹时，左室内压的急剧升高能引发一次有效的除极，心电图则出现一次室性早搏。根据二联律法则，室早代偿间期后容易再发期前收缩，结果使室早二联律重复多次，直到升主动脉的钳夹解除（图3）。因此，心脏后负荷的急剧增加并达到阈值时，阈上机械刺激则可引发室早和新的除极。
图3心脏后负荷的急剧增加引起室早二联律
（2）前负荷增加引起的机械性心律失常：制备前负荷增加的动物模型时，先从胸腔取出心脏，制成Langendorff工作心脏（生理灌注液灌流），切除右房，将可膨胀的乳胶球囊经二尖瓣口放置在左室，此后紧缩二尖瓣口使可膨胀的球囊固定在左室。随后应用计算机控制的容量泵进行球囊容量的控制，球囊容量每次递增，使球囊内的压力对心室壁产生程度不同的容量脉冲性刺激，进而研究增加的前负荷对心脏电活动的影响，试验中同时记录单向动作电位图及左室内压力值。试验时发放容量脉冲刺激的联律间期可程控，容量脉冲刺激的强度也可程控。图4是一个实例：实验中球囊的容积递增，使左室容量及压力连续增加，当左室承受的牵张力强度逐渐增高并达到阈值时则引起一次新的除极，而阈值以下的机械刺激只能引起一次振幅很低的电位。当连续的机械刺激强度均达到阈值时，则可连续引发心室激动，换言之，实验动物的心脏被容量脉冲性刺激有效起搏了（图4）。
图5也显示，达到阈值的单次机械刺激引发了一次室早，与对照的机械刺激相比，该次容量脉冲性刺激的球囊容量从20ml增加到30m（l图5B），使心室压增加了20mmHg并诱发了一次室早。
整体心脏水平的研究表明，心脏承受的机械性刺激不管由前负荷还是后负荷的增加而引起，一旦强度达到阈值就可引发一次新的除极和期前收缩，称为机械性早搏，而连续达到阈值时则可连续引发新的除极而形成心动过速，称为机械性心动过速。
A对照；B发放联律间期ms的心室容量脉冲性刺激，该容量从20ml增加到30ml，心室压增加20mmHg，其后诱发了一次室性早搏
此外，研究结果还表明：①容量脉冲性刺激发放后心脏电活动的改变立即发生；②电活动的改变与机械刺激的波形、强度，以及发放的时间有关。在心室肌细胞动作电位2相和3相早期给予宽50ms的机械刺激时，对复极能起到加速作用（机械刺激的电反馈作用为加速K+的外流），而在3相后期给予的机械刺激却能引起一次新的除极，这是增加了跨细胞膜离子内流的结果。因此，机械刺激对跨膜离子流能产生双向影响，说明是一种非选择性牵张激活性离子通道参与了机械电反馈的过程；③机械刺激的强度能决定机械电反馈作用的最终结果：强度低的牵张力可引起复极的加速或延缓，而阈上机械刺激常能引起一次新的除极而发生机械性心律失常；④病理情况如心肌缺血、心脏传导减慢、心肌梗死、心力衰竭、心肌肥厚等病理情况可使机械性心律失常发生的阈值下降、心肌应力离散度的增加，使牵张作用更易诱发心律失常。
四.机械性心律失常的发生机制
发生机械性心律失常时，一定存在着机械牵张力的变化，变化的机械力激活机械感受器并引起心肌细胞膜电位的变化，最终引发心律失常。
（一）牵张敏感性离子通道
心房肌、心室肌细胞都有牵张敏感性离子通道，其通过细胞骨架特殊定位在心肌细胞膜上，细胞骨架能将机械力传给这些离子通道。目前已发现三种牵张敏感性离子通道：①牵张激活的非选择性阳离子通道；②牵张激活的钾离子通道（图6）；③肿胀激活的氯离子通道。这些离子通道激活的潜伏期50～ms，半数最大激活压力-12mmHg，激活达峰时间约ms，通道的激活与开放呈爆发式，通道的激活作用不持续，1s内跨通道的电流幅度将减少，呈现时间依赖性（图7）
这些离子通道的激活因素主要为牵张力，当细胞膜上机械牵张力增加时，这些通道则被激活、开放，而细胞膜承受的正压对通道的激活作用远不如负压。细胞容积的增大和肿胀也能激活牵张敏感性离子通道，渗透压改变是十分强的刺激信号。除此，温度也是通道开放的刺激因素，温度每升高10℃跨通道的电流幅度相应增加约7倍，挥发性麻醉药也可激活这类通道，细胞内的PH值、花生四烯酸等也都明显影响通道的激活。作用在细胞膜上的机械力还将通过细胞骨架向邻近细胞传导，使邻近细胞的牵张敏感性离子通道也被激活，使跨膜离子流的振幅增大，使机械电反馈作用的强度迅速放大。
总之，在应力及应力变化的作用下，牵张敏感性离子通道被激活而改变了心肌细胞的动作电位、不应期及其他电生理特性，充分体现出机械电反馈的作用。
（二）心腔内的机械性感受器
压力感受器
心脏内的压力感受器为C纤维，其分布在左室下后壁，左室前侧壁也有一定的分布，C纤维直径0.2～1.5μm，对心室内的压力（心脏后负荷）变化十分敏感。左室压在一定范围内变化时（60～mmHg）均能兴奋压力感受器，搏动性压力的变化比持续性非搏动性压力的变化作用更强。临床心脏后负荷增加的发生率很高，例如动脉血压的升高，左室流出道的急慢性狭窄与梗阻。
2.容量感受器
心房、心室和肺循环血管中存在许多容量感受器，也称心肺感受器。这些容量感受器位于循环系统压力较低的部位，也称“低压力感受器”。当心房、心室或血管内血容量增大或压力升高使前负荷增加时，容量感受器将兴奋并引起不应期的变化。应当注意，当一侧心室容量负荷增加时，只引起本侧心室有效不应期的变化，而对侧心室不应期并不变化，这将使两侧心室的不应期出现离散，使室速和室颤发生的几率增加。
（三）机械力对电的反馈作用
心肌或心肌细胞受到应力及变化时，其通过多种途径影响心肌的电活动。多数为直接影响，即应力或牵张力作用在细胞膜，激活牵张敏感性离子通道，增加其开放率、扩散率、通透性，促进细胞内的K+外流，使复极加快，同时离子通道的开放率还在不断变化，使潜伏期、达峰、衰减与灭活的过程均受到细胞膜应力变化的影响。除上述直接影响外，应力等机械力还能影响基因表达及蛋白质的合成，最终导致心肌肥厚、心脏重构，进而间接影响心肌的电生理特征。
应当了解，机械力与其电反馈作用之间的时间间期很短，几乎立即发生。此外，当牵张刺激持续存在时，压力敏感性离子通道就处于持续的开放状态。还要强调，应力及牵张力的变化还能促进Ca2+的内流，改变细胞内Ca2+瞬变，间接影响跨膜电流，使收缩期细胞内钙减少，舒张期钙增加。甚至细胞浆内游离的Ca2+超载，这些与机械性心律失常的发生关系密切。
心肌受到机械牵张力并发生机械电反馈作用时，能对心肌细胞的多种电生理参数产生影响，包括：①动作电位的时程缩短或延长；②有效不应期缩短或延长；③舒张期静息膜电位降低（降低自律性）；④动作电位的最大上升幅度减小（减慢传导）；⑤产生局部除极化反应；⑥心室肌细胞受到牵张时，其兴奋的阈值降低；⑦机械刺激达到阈值时常能引发早搏及其他心律失常；⑧动作电位的形态与其他变化。
（四）机械电反馈作用的病理性增强
不同的心肌细胞、组织、心腔和整个心脏都承受着不同类型、不同形式的机械牵张力的作用和刺激，在病理条件下这些作用的特征与生理状态时截然不同。
在心脏前后负荷增加，舒张功能减退，高血压、肥厚型心肌病等病理情况时，心肌细胞承受的应力将增大，心肌应力分布的差异性也增加。而心肌缺血、坏死等病理情况可使心肌细胞对应力的敏感性增加。心力衰竭时，心肌细胞的肿胀又使其承受持续性容量刺激。总之，各种病理情况能使心肌的机械负荷增大，机械异质性增强，心肌对机械牵张的敏感性增加，进而使机械性心律失常的发生率增加。
以心肌梗死伴室壁瘤为例，心脏收缩时，正常、瘤体及过渡部位的心肌承受的牵张力差异很大，由收缩造成的机械压力可使室壁瘤体部位膨出，分布离散的机械刺激必然引起电反馈作用的离散，进而能引发严重的室性心律失常。即使心梗患者未发生室壁瘤，也存在不同部位室壁运动的节段性异常，使收缩期不同部位心肌承受的机械负荷不同，这种机械异质性也能引起机械电反馈作用的离散，形成恶性心律失常发生的基质，导致心梗患者心律失常性猝死率很高（图8）。
A.室壁瘤的X线影像；B.室壁瘤示意图
综上，机械电反馈机制对心脏电活动有多方面的作用：包括对不应期、传导性、自律性的影响，使复极缩短或延迟，还能引起类似早后除极和迟后除极的电活动，这些形式不同的作用使机械性心律失常出现多样化，分别表现出自律性、折返性、触发性等心律失常的各自特征，但其本质不是原发性心电活动异常，而是因机械电反馈作用的异常继发引起（图9）。
五.机械电反馈作用治疗心律失常
机械电反馈作用对心脏电生理的特征，包括自律性、不应期、传导性等均有影响，达到阈值的机械刺激可使心律正常者发生机械性心律失常。同样，当这种机械电反馈的作用达到一定强度时，也能终止心律失常恢复窦律。
心动过速时可以给予机械性治疗，Befeler在1组68例导管检查术中发现，通过导管顶部对心房和心室肌的机械刺激，能使24%的房速转复，14%的室速转复，60%的交界性心动过速转复。此外，该组患者中27%的室速能经心前区锤击而成功转复为窦律。
1.Valsalva动作终止室上速
临床应用Valsalva动作终止室上性心动过速十分有效（图10）。Valsalva动作时，患者用力深吸气后屏气或深呼气后紧闭声门用力憋气。此时，胸腔内压力增加，使舒张期心室充盈减少。容量负荷（前负荷）的减少，引起心肌承受牵张力的变化能使心脏的不应期延长，当房室结不应期延长到一定程度时心动过速可被终止（图10）。总之，人体做Valsalva动作时，除了神经反射的作用参与外，机械电反馈机制也起着独立作用。对部分室速病人，Valsalva动作使左室充盈量减少，容量负荷的减少可使室速终止（图11）。
图10
2.胸前区锤击终止室速、室颤
胸前区锤击能使已停搏的心脏重新启动，临床还能用胸前区锤击终止室速及室颤，锤击方法恰当时成功率超过40%（图12，图13）。
20世纪70至80年代，高级生命支持的相关指南开始推荐胸前区锤击治疗心脏停搏、室速和室颤。但不同研究者应用胸前区锤击治疗的成功率差别很大。锤击的方法是用紧握拳头的尺侧从20cm的高度锤击胸骨的下半部，并建议动作完成之后收回拳头，强调形成脉冲式机械刺激的重要。
倡导胸前区锤击治疗室速、室颤的理论认为，锤击引发的机械电反馈作用能使心脏电生理特征发生改变，产生新的心室除极，触发室早、终止折返性室速等。已经证明，一次阈上机械刺激可诱发单次的心肌除极，连续的阈上机械刺激能对灌注的动物心脏进行持续的机械性起搏。
机械力诱发的心肌除极是心脏非选择性牵张敏感性阳离子通道被激活的结果，还可能与机械刺激激活了选择性K+通道有关。
胸前区锤击的高度以20cm为佳（图13），锤击的部位为胸骨下1/2部位，锤击应用握拳的尺侧，锤击速度2.25m/s时成功率18±3%，2.25m/s时成功率可提高到36±2%（英国锤击速度1.55±0.68m/s，美国锤击速度4.17±1.68m/s），锤击治疗的成功率：英国13.3%，美国27.7%，不良副作用的发生率英国0.8%，美国0.2%。
六.机械性心律失常与临床
机械电反馈作用是心律失常发生的一个独立机制，其在部分心律失常的发生中起主导作用、在有些心律失常的发生中则起参与作用、促发作用、协同作用等。
1.心脏震击综合征
心脏震击综合征是最典型的机械性心律失常，属于致命性心律失常。发生时，非穿透性的胸壁撞击将引起猝死，但撞击中无肋骨、胸骨及心脏的损伤。该综合征由Schlomka于年首先报告，至今已累计近例报道。
动物实验表明：产生撞击物体的速度17.8m/s时，诱发室颤的几率70%，撞击诱发室颤的时间窗为T波上升支顶点前10～30ms，撞击的物体越硬越易发生室颤，击打力量为自身体重的1/3时，受试动物全部死亡，撞击致命的部位是与心脏对应的左侧胸壁部位（图14）。
动物实验和临床研究提示，心脏震击猝死综合征发生的细胞和分子学机制是牵张敏感性离子通道大量爆发式的激活，使心脏电功能急剧紊乱，同时撞击又能引发室早而触发了机械性心律失常。此外，撞击引起左室压的升高与室颤发生的危险性高度相关，左室压在～mmHg范围时室颤的诱发率最高，诱发的机械性室速和室颤常引发猝死。
2.心房颤动
越来越多的证据提示机械因素在房颤的发生与维持中起着重要作用。
（1）心房扩张作用：很早就发现，风心病二尖瓣狭窄的患者左房扩张到一定程度时，房颤的发生率明显增加，而且容易变为持续性房颤。二尖瓣狭窄引起的左房流出道“梗阻”使心房的压力负荷过重，发生心房扩张。
（2）心血管病伴心房扩张时房颤的发生率高：高血压、心衰、瓣膜病等都伴有心房扩张和较高的房颤发生率。房颤在一般人群的发生率0.4%，心血管病人的发生率4%，严重心血管病人的发生率高达40%，严重心血管病人房颤发生率比一般人群增加倍的原因就是心房机械负荷增大，心房肥大的结果。（3）心房纤维化的作用：80岁以上的人群，年龄每增加1岁房颤的发生率将增加2%，这与老年人心房纤维化的程度重，左室舒张功能下降，最终使左房负荷加大，左房扩张有关。
（4）降低左房负荷有利于房颤的转复：应用药物或电转复治疗房颤时，为提高转复的成功率，常用强心及利尿药将左房容积变小（降低负荷）后，房颤容易复律（图15）。
A持续性房颤伴房内压10cm水柱；B房内压降为0cm水柱后，房颤的心房率逐渐减慢并转为窦律
显然，心房承受牵张力的增大，容量和压力负荷的增大，都能引起心房扩张，心房纤维化，使房颤更易发生。
近年来的研究证实，牵张是引起房颤的重要原因：
（1）房颤持续时，将房内压从高降低时，房颤的心房率可逐渐减慢并自动终止（图15）。
（2）房内压升高可使阵发性房颤转为持续性房颤。
（3）心房牵张等机械电反馈作用在房颤的发生与维持中还有其他作用：①心房牵张时，机械负荷的明显增加可使心房不应期缩短，尤其左房更明显。不应期的缩短在房颤发生中的作用至关重要；②50年前就已发现，左房扩大是房颤发生的独立危险因素，是房颤发生唯一有预测性的参数。房颤时心房的收缩功能几乎完全消失，这又成为心房扩大的原因；③心房牵张及扩张时，能加重心房的纤维化而促进房颤的发生。
心房受到牵张后除了对心房不应期、心房扩大、心房纤维化的作用使房颤容易发生与维持之外，机械电反馈作用还能增加左房与肺静脉连接处子波的形成和子波的整合，同时肺静脉过度被牵张也是引发肺静脉电位出现的原因，后者是触发房颤的重要原因。心房部位的机械电反馈作用还能引发心房的早后除极、迟后除极、折返等异常心电现象，这些也能促进房颤的发生。
总之，心房颤动的发生与维持很大程度与心房承受的牵张力有关，机械电反馈机制起到很大作用（图16）。
3.心力衰竭与机械性心律失常
慢性充血性心衰是各种器质性心脏病的晚期表现，尽管病因不同，但殊途同归，最终都将引起心脏明显的扩张，使其处于一种慢性牵张的状态，慢性机械负荷过重的状态。因此，心衰患者机械性或与机械力相关的心律失常发生率明显增高。
慢性充血性心力衰竭时室性心律失常的发生率很高，单发或成对室早的发生率87%，非持续性室速的发生率45%，心脏性猝死占总死亡率的50%～60%。以心源性猝死为例，引起充血性心衰的病因很多，但决定心衰患者心源性猝死发生的危险主要是心力衰竭的本身而不是心衰的各自病因。心衰时，交感神经及体液系统的过度激活在心律失常的发生中起着重要作用，但越来越多的证据表明，机械电反馈机制也在起重要作用。
（1）心力衰竭时机械负荷过重：心力衰竭时存在着压力或容量负荷过重，这使心肌处于一种长期慢性的机械负荷过重的状态。这种持续性扩张性刺激对心脏电活动及动作电位的影响等于不同时间、容量脉冲性刺激作用的总和。因此，长期慢性的牵张或机械负荷对心脏电活动有着持续影响。
（2）机械异质性增强：心力衰竭时，各心腔存在着显著扩张，同时病变心肌承受的机械牵张力明显不一致，某些部位承受的应力大，有些部位承受的应力低，形成了心衰心脏的机械异质性。存在机械异质性的临床情况颇多，心肌梗死形成的室壁瘤则是最典型的例子。此外，冠心病心肌局部缺血时，不同部位心室肌室壁运动的节段性异常能导致心肌应力分布的不一致，而形成有临床意义的机械异质性和应力离散度。
（3）病变心肌对急性牵张的敏感性增加：与正常心肌相比，病变心肌对急性牵张作用更加敏感，使机械电反馈的作用相对增强。
（4）机械负荷改变了心肌电学特性：心室的慢性扩张能缩短受累心肌的不应期，使之下降5%～25%（5～30ms）；心脏负荷的持续增加可减慢心肌电激动的传导速度；而阈上机械刺激可直接引起早后或迟后除极，增加心肌的自律性；此外，心力衰竭时心脏的慢性扩张可使室颤阈值降低，使患者更易发生室颤。
心力衰竭时心脏机械力学发生了诸多的“病理性改变”，以及继发性电学的改变，使心力衰竭时各种心律失常的发生率异常增高，包括恶性室性心律失常。因此，心力衰竭的患者面临着两种危险，一是心力衰竭引起心功能恶化造成的死亡，其次是心脏性猝死引起的死亡。
七.机械性心律失常的诊断与治疗
由于体表心电图的局限性，经心电图诊断机械性心律失常尚有困难，诊断时需要同步记录心内血流动力学及腔内压力的变化，才能确定是机械电反馈的作用引发了机械性心律失常。
对机械电反馈作用认识的不断深入，使临床心律失常的药物治疗进展迅速。1.牵张敏感性离子通道的特异性阻断剂
过强的机械电反馈作用可使牵张敏感性离子通道过度激活，进而引起了机械性心律失常。因此，应用该通道选择性阻断剂将能干预和阻断这一发生机制。目前已从狼蛛毒液中分离出一种多肽，其由35个氨基酸组成，能够阻断心肌细胞的牵张敏感性离子通道，能降低因心房扩张引起的房颤发生率，减少快速心房起搏时的迟后除极。此外，三价钆离子（Gd3）是目前基础研究中应用广泛的牵张敏感性离子通道的阻断剂，还有一些正在研究阶段的此类药物。
2.降低心脏机械负荷：一类新型抗心律失常药物
近年来，心律失常治疗学中的一大亮点是一类非抗心律失常药物对心律失常的治疗和预防十分有效，这类药物中最瞩目的是肾素-血管紧张素-醛固酮系统（RAAS）的抑制药物，包括ACE（I血管紧张素转换酶抑制剂）及ARB（血管紧张素受体拮抗剂）。多项大型临床循证医学的结果表明，这类药物对多种心律失常，包括致命性室性心律失常均有治疗和预防作用。应用后可降低心衰患者新发生的室速，还能降低心脏性死亡率和心脏性猝死。对于心房颤动的治疗与预防也十分有效。
以房颤的治疗和预防为例，ACEI及ARB的治疗能使房颤的发生率比安慰剂组显著降低（5.4%:24%，p0.）,治疗后房颤的新发生率降低35%～50%。在互不相关的临床研究中，在病因不同的房颤患者都重复了这一现象，即长期服用RAAS抑制剂能使房颤的新发生或复发病例显著减少。11项有关RAAS抑制剂防治房颤研究的荟萃分析表明，长期服药可使新发生或复发性房颤减少了30%，其中以心力衰竭伴发的房颤预防效果最好，高达40%。研究认为，其有效治疗和预防各种心律失常的机制很多，除了对抗和降低交感神经的活性外，其在降低心脏机械负荷，改善心脏解剖学和电学重构，减少心房肌和心室肌纤维化，减少心肌细胞的钙超载等方面都起了重要作用。此外，这些药物通过降低血压，逆转心室肥厚等也同时起到间接的抗心律失常作用。总之，这类药物的共同特点是降低心脏的负荷，缓解了机械电反馈机制参与的心律失常的发生。
3.心律失常药物治疗的新思路上述循证医学的结果为心律失常的治疗揭示了一个新思路：即心律失常的发生机制可分成两大类，一类是各种原因引起的电学异常性心律失常，其治疗可用传统的抗心律失常药物，治疗电活动的起源或传导异常而达到控制心律失常的目的。另一类心律失常的发生是心脏机械电反馈作用过强引起的心律失常，对于这类心律失常的治疗则需降低心脏机械负荷。治疗时通过降低心脏的前后负荷，缓解和恢复心脏正常的机械功能，使心脏机械电反馈作用趋向正常，减轻病理性机械电反馈的致心律失常作用，达到控制机械性心律失常的目的。
β受体阻滞剂能够降低心肌收缩力，降低室壁张力，减少心室肌收缩的节段性异常，降低心脏机械负荷，明显具备这类抗心律失常药物的作用。β受体阻滞剂能有效地预防心脏性猝死则是这一新理念优越性的佐证，也是β受体阻滞剂能减少心脏性猝死的重要机制之一。
结束语
心脏机械电反馈机制在心律失常发生与治疗中的作用已受到重视，有时其独立起到对心脏电活动的调整作用，有时与自主神经的调整作用混合存在。体表心电图不能反映体内血流动力学的变化，不能明确诊断与该变化直接相关的机械性心律失常。当今，机械性心律失常的研究刚刚起步，迫在眉睫地需要更加深入的基础和临床研究。
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