心傳導系統包括窦房結、結間束、房室結、房室束及其分支。
01
窦房結
1位置和形态
窦房結(sinuatrial node)多呈長梭形,也可呈橢圓形和半月形,大小為14.1mmx3.6mm×1.1mm。與成人比較,嬰幼兒的窦房結相對較大,位置略低。位于上腔靜脈與右心房交界處,界溝上端的心外膜深面,約距心外膜1mm。窦房結長軸與界溝平行,頭部朝向前上方,尾部伸向下腔靜脈口。窦房結的位置與窦房結動脈的行程有關,窦房結動脈順時針繞上腔靜脈時,窦房結常靠近界溝上端;窦房結動脈逆時針繞上腔靜脈時,窦房結偏右下方。窦房結是心髒的正常起搏點,産生的沖動經結間束傳至心房肌和房室結。手術時應避開上腔靜脈與右心房交界區,以免損傷窦房結和窦房結動脈。
2組織結構
窦房結表面由薄層心外膜下脂肪組織包繞,内側與心房的心肌層相接。窦房結主要由起搏細胞、移行細胞和少量浦肯野纖維構成,這些細胞之間有膠原纖維構成的纖維支架。窦房結中央有窦房結動脈穿行。窦房結内有豐富的連續型毛細血管和無髓神經纖維。
3特殊分化細胞
在光鏡下,窦房結的細胞分布由中心向邊緣可分為動脈周圍、中央和外周3區。
1. 動脈周圍區:由起搏細胞和少量移行細胞構成。起搏細胞圍繞窦房結動脈呈環行排列,從頭部延續到體部,進入尾部後消失。在窦房結頭部,移行細胞與工作心肌相連。
2. 中央區:此區範圍最大,主要由起搏細胞構成。起搏細胞體積較小,成團分布。起搏細胞團之間有起搏細胞束相連。起搏細胞團被結締組織和膠原纖維分隔成小團,每個小團由多個起搏細胞組成。在中央區的周圍可見起搏細胞與移行細胞相延續,這些移行細胞對起搏細胞起保護作用,并可協助起搏細胞的功能活動。
3. 外周區:主要由移行細胞組成,也可見少量浦肯野纖維。移行細胞呈放射狀連接中央區的起搏細胞和周圍的工作心肌,或與浦肯野纖維相連。移行細胞大小不一,形成小束或團,伸人工作心肌中。起搏細胞與窦房結動脈内膜下平滑肌接觸,起搏細胞與起搏細胞、移行細胞與移行細胞、起搏細胞與移行細胞、移行細胞與浦肯野纖維相互連接。起搏細胞不直接與心房工作心肌接觸,但移行細胞可直接與心房工作心肌連接。起搏細胞之間的連接屬幼稚的未分化連接,主要有中間連接和橋粒連接。在移行細胞之間和移行細胞與工作心肌之間,偶爾可見到縫隙連接和發育較完善的閏盤結構。
窦房結表達連接蛋白40、連接蛋白43和連接蛋白45等縫隙連接蛋白,其中以連接蛋白43為主。縫隙連接蛋白主要表達于窦房結的外周區。窦房結中央區主要有起搏細胞,連接蛋白43表達呈陰性。在起搏細胞與起搏細胞、起搏細胞與移行細胞以及移行細胞之間無連接蛋白43表達,隻在移行細胞與心房工作心肌之間有表達。這表明,移行細胞與心房工作心肌之間存在縫隙連接。
4緻密纖維支架
窦房結内有豐富的膠原纖維和彈性纖維,構成緻密的纖維支架。在動脈周圍區,膠原纖維支架與動脈外膜的纖維組織相連。在中央區,大量較粗大的膠原纖維束與窦房結動脈的長軸平行排列,并發出許多細小的分支,相互吻合,形成豐富的膠原纖維網,包繞中央區的起搏細胞。在外周區,膠原纖維和中央區的膠原纖維相延續,呈放射狀分隔移行細胞,并與工作心肌間分散的膠原纖維相連。除膠原纖維支架外,縱橫交錯的移行細胞也構成網架,起搏細胞位于這兩種網架中,這是起搏細胞與移行細胞在生理功能上相互密切聯系的組織細胞學基礎。
胎兒窦房結内的膠原纖維略多于工作心肌間的膠原纖維,但明顯少于成人窦房結内的膠原纖維。出生後,窦房結内的膠原纖維逐漸增多,這與窦房結細胞的分化發育成熟及生理起搏功能是密切相關的。膠原纖維的動态平衡是起搏細胞的起搏活動達到最佳穩定狀态的基本條件,窦性心律失常的部分原因可能由于窦房結實質細胞失去了纖維支架與其聯系和穩定作用。
5年齡變化
胚胎早期的窦房結是由排列緊密的細胞群和纖維性結締組織構成,起搏細胞和移行細胞不易區分。胚胎發育至第12周後,窦房結的細胞在窦房結動脈周圍大量增殖,同時出現大量膠原纖維,膠原纖維互相連接構成纖維支架。窦房結的細胞逐漸分化形成起搏細胞、移行細胞和工作心肌細胞。在新生兒,起搏細胞和移行細胞散在分布。出生後1~2周,窦房結内各組織成分開始發生較大變化,光鏡下可明顯區分各部分的特征。随着細胞的進一步分化,起搏細胞集中分布于窦房結動脈周圍,移行細胞多分布于窦房結的外周。在窦房結邊緣,移行細胞與少量心房肌混雜。
随着出生後的發育,起搏細胞的生理和生化代謝發生成熟性變化,在功能上發育成起搏細胞。起搏細胞形态無明顯變化。起搏細胞周圍有一些移行細胞網架圍繞。移行細胞的變化主要表現為細胞變為長梭形,細胞内肌絲束比起搏細胞多,細胞間可出現縫隙連接等。從兒童期開始,起搏細胞數目逐漸減少。從10~20歲,細胞可減少60%,減少部位主要是在窦房結動脈周圍。20歲以後起搏細胞繼續緩慢減少。起搏細胞減少的同時,移行細胞明顯增多。窦房結内間質的發育主要發生在出生後,1歲嬰兒窦房結内間質很少,從兒童期開始成纖維細胞和膠原纖維形成的纖維支架開始迅速發育,支架随年齡增長而增粗,起搏細胞逐漸被包繞在纖維支架中。
18歲開始窦房結内間質逐漸增多。40歲後随年齡增長,窦房結細胞逐漸減少,間質相對增多,可開始出現間質纖維化。因此,40歲被認為是間質年齡變化的生理界限。窦房結的脂肪組織從18歲開始出現,脂肪從窦房結的心外膜側或從窦房結動脈周圍向窦房結内延伸,并侵入窦房結的内、外神經和神經節内。窦房結的脂肪浸潤一般發生在40歲以後,并随年齡的增長而增多。
6血管和神經
血管:窦房結由窦房結動脈供應血液,很少見到較大的伴行靜脈,有細小靜脈和豐富的連續性毛細血管。窦房結的靜脈注入上腔靜脈或右心房。
神經:窦房結内有豐富的交感神經和副交感神經,交感神經主要支配特殊分化的心肌細胞,副交感神經主要分布于窦房結周圍。在窦房結周圍存在許多神經節細胞,窦房結内也可偶爾見到。按其含神經遞質的不同,窦房結主要有腎上腺能神經纖維和膽堿能神經纖維分布,并有肽能神經纖維。肽能神經纖維主要分泌神經肽Y,并分泌降鈣素基因相關肽、P物質、血管活性腸肽和神經營養肽等。窦房結區的神經纖維分布密度明顯高于周圍工作心肌區。
02
結間束
窦房結産生的興奮如何傳至房室結,長期存在着争論。研究資料表明,心房的一些心肌細胞具有不同的電生理特性,這些心肌細胞與窦房結和房室結聯系,稱為結間束(internodal tract)。也有學者認為,在窦房結和房室結之間存在着具有一定構造和功能的傳導束。結間束中除含有心肌細胞外,也含有浦肯野纖維和少量混雜的移行細胞。窦房結産生的興奮通過結間束到達心房肌和房室結。結間柬有以下3條。
1前結間束(anterior internodal tract)
又稱Bachmann束(Bachmann's tract),起自窦房結前緣,向左分為上結間束(superior internodal tract)和降支(descending branch)。上結間束至左心房,降支經卵圓窩的前方下行至房室結上緣。
2中結間束(middle internodal tract)
又稱Wenchebach束(Wenchebach's tract),起自窦房結的後緣,向右、向後繞上腔靜脈,進入房間隔,經卵圓窩稍前方下降至房室結上緣。
3後結間束(posterior internodal tract)
又稱Thorel束(Thorel's tract),起自窦房結的後緣,經界嵴和下腔靜脈瓣下行,在冠狀窦口稍上方至房室結後緣。
03
房室結
1位置和形态
房室結(atrioventricular node)為扁橢圓形結構,大小約6mmx3mm×1mm,呈矢狀位,位于Koch三角的心内膜深面,右側有薄層心房肌覆蓋。房室結表面的心房肌内可含有James旁路束,大部分心肌止于三尖瓣隔側尖的基底部。房室結距冠狀窦口約5mm,距三尖瓣隔側尖附着緣4mm,向上距Todaro腱附着點約1mm,向前距室間隔後緣約4mm,距右心房側心内膜約0.5mm。房室結的左側面與下緣緊貼右纖維三角,房室結形狀與右纖維三角的形态有密切關系。房室結将來自窦房結的興奮通過房室束及其分支傳至心室肌,從而在心房收縮後引起心室收縮。
在Koch三角深面,房室結、結間束末端和房室束起始部構成房室交界區(atrioventricular junction region)。按結構分布,房室交界區可分為房區、結區和束區。房室交界區是窦房結的沖動從心房傳向心室的必經之路,并且房室結是次級起搏點,故許多複雜心律失常發生在此區。作心髒瓣膜置換術時,須注意避免損傷此區。
2房室交界區的功能
1. 傳導沖動。将來自心房的沖動傳向心室,有時可将心室的沖動傳向心房。
2. 延擱沖動傳導。傳導沖動緩慢,約延擱0.04s。這可能與細胞細小、排列不規則和縫隙連接較少有關。沖動的延擱傳導保證心房肌和心室肌先後收縮,适應心内血液循環特點。
3.減少異常沖動。心房顫動時,來自心房的沖動頻率快且強弱不一。此區可使減少或消失,限制傳向心室。這可能與細胞排列不規則和縫隙連接較少有關。
4.起搏。此區為次級起搏點,主要位于房室結兩端。
3組織結構
房室結的細胞比一般心肌細胞小,染色較淡,排列較緊密,主要由移行細胞、少量起搏細胞和浦肯野纖維組成。人房室結可分為淺部和深部。淺部位于房室結的右側面,有數層細胞組成,主要為移行細胞和浦肯野纖維,肌纖維細長,排列松散,染色較淺。肌纖維柬之間有橫向聯系。淺部肌纖維起自房間隔肌,沿房室結右側面垂直下行,止于房室結下緣。深部位于房室結的左側深面,含有少量起搏細胞,常聚集成團,細胞團之間有移行細胞網和膠原纖維束分隔。深部肌纖維細而短,互相交織,排列較密集,着色較深。深部又分上部和下部,上部以斜形肌纖維為主,下部肌纖維呈縱行并互相交織。深部的特化心肌纖維向前延伸為房室束。在房室結深部有時可見卵圓形着色淺淡的細胞,細胞之間有少量結締組織。在胚胎發育中,淺部和深部分别來源于兩個不同的細胞原基。
在有的成年個體,房室結的細胞可伸入右纖維三角内形成結細胞島。在嬰兒,這種細胞島比較多見。結細胞島的細胞比工作心肌細胞小,染色淺淡,排列緊密。嬰兒猝死可能與右纖維三角内結細胞島的存在有關。
4血管和神經
房室結由房室結動脈供應血液,也可接受左室後支的分支供應。房室結區的靜脈多彙合成1~2支,注入冠狀窦或心中靜脈。房室結有較豐富的神經纖維分布,但較窦房結少,多為膽堿能神經纖維。神經節細胞主要位于房室結的後端和淺層。
04
房室束
房室束(atrioventricular bundle)又稱His束(bundle of His),起自房室結前端,先穿經右纖維三角,再經室間隔膜部後下緣前行,至肌部上緣分為左、右束支。新生兒房室束長為2.2~5.4mm。成人房室束長為5.7~7.9mm,直徑為1.1~1.5mm。在橫切面上,房室束穿經右纖維三角的部分呈圓形,近側端和遠側端呈三角形。房室束位于主動脈右、後瓣和室間隔膜部稍下方,右側有三尖瓣隔側尖附着緣前上部并與其交叉,故三尖瓣和主動脈瓣置換術以及室間隔膜部修補術時應注意這些重要毗鄰關系,以免損傷房室束而導緻房室傳導阻滞。在房室束穿經右纖維三角右下角處,右纖維三角内可見束細胞島。部分束支傳導阻滞可由右纖維三角硬化引起。
房室束近側端的細胞與房室結的細胞相似,細胞染色淺淡,排列不規則。遠側端的細胞較粗大,胞質着色較淡,趨向平行排列。與房室束比較,左、右束支的細胞更具有浦肯野纖維的形态特點。房室柬及左、右束支主要由浦肯野纖維、少量移行細胞和普通心肌纖維組成。浦肯野纖維呈縱向排列,細胞間有橋粒和特大的縫隙連接。細胞連接多位于細胞兩端,形成閏盤,也見于相鄰纖維的側面。
1右束支
右束支(right bundle branch)又稱右腳(right crus),呈細長圓索狀,先穿室間隔右側部心肌,然後沿右側心内膜深面行向前下方,穿經隔緣肉柱至前乳頭肌根部,分支分布于右心室壁。右束支可出現兩條,其中一條終止位置不定。右束支也可在行程中途分叉,再彙合成一條下降。右束支較長,易受局部病竈累及而發生傳導阻滞。
右束支發出間隔、前、後3組分支:
1. 間隔組:在隔緣肉柱起始處發出,分布于室間隔右側面下部。
2. 前組:在前乳頭肌前上方和外側發出,分布于右心室遊離壁前部。
3. 後組:即右束支的終末支,自前乳頭肌基底部行向後乳頭肌、室間隔後部和右心室遊離壁後部。
2左束支
左束支(left bundle branch)又稱左腳(left crus),呈扁帶狀,有數條放射狀分支,沿室間隔左側心内膜深面行向左前下方,在室間隔肌部上、中1/3交界處發出前、後、間隔3組分支:
1. 前組:至前乳頭肌中下部分支,分布于前乳頭肌和附近室壁。
2. 後組:行向後下方,至後乳頭肌下部分支,分布于後乳頭肌和附近室壁。
3.間隔組:分支分布于室間隔中、下部,并繞心尖分布于左心室遊離壁。
左束支分支的形式包括:
1. 2分支型:約為32%,左束支分為前、後兩支,間隔支由前、後支發出。
2. 3分支型:約為17%,左束支發出前支、後支和間隔支。
3. 網狀型:約為51%,左束支的分支構成網,由該網發出前支、後支和間隔支。
05
浦肯野纖維
浦肯野纖維(Purkinje fiber)與左、右束支的分支相續,交織形成心内膜下浦肯野纖維網,主要分布于室間隔中、下部,心尖,乳頭肌下部和心室遊離壁下部。在室間隔上部、肺動脈口、主動脈口和左、右房室口處,心内膜下浦肯野纖維稀少或缺如。心内膜下浦肯野纖維網發出的纖維以直角或鈍角進入心肌,形成肌内浦肯野纖維網,最終與工作心肌相連。心室肌内浦肯野纖維的穿人深度因動物不同而異,在豬和羊穿經心肌層達心外膜,在狗和猴穿人心肌約2mm,人的穿人深度較淺。
06
心傳導系統的常見變異
異常傳導束或纖維可将來自心房的沖動過早地傳至心室,使局部提前收縮,引起預激綜合征。常見的心傳導系統變異如下。
1. Kent束(Kent's bundle)連接心房肌和心室肌。Kent束位于近二尖瓣環和三尖瓣環處或心間隔内,以二尖瓣環後外側、三尖瓣環外側和後間隔處多見。
2. James旁路束(James fiber):前、中結間束的小部分纖維和後結間束的大部分纖維可繞過房室結右側面,止于房室結下部或房室束起始部,構成James旁路束。
3. Mahaim纖維(Mahaim fiber)可分為:
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