这是一幅描绘了光除颤技术运用之前、过程中和之后的心电图读数的插图，这项技术可以让心律失常的心脏恢复正常心跳。

采用高科技人体心脏模型和小鼠实验，美国约翰斯霍普金斯大学和德国波恩大学的科学家们发现，光束可以取代电击用于遭受致命心脏节律紊乱病人的抢救。

这项研究发现于九月十二日已在线发表在2016版十月份的The Journal of Clinical Investigation杂志上，并为一个全新的植入式除颤器型的发明铺平了道路。

目前的除颤设备提供的电脉冲对病人而言是非常痛苦的，并且可以损坏心脏组织。霍普金斯大学和波恩的研究人员说：“心律失常是指一种可以在几分钟内导致病人心脏性猝死的不规则心跳。在心律失常的高风险下，以光为基础的疗法可以为病人提供一个更安全、更温和的治疗。”

这个想法源于光遗传学领域的研究进展，其中光敏蛋白质可嵌入在活组织，利用光源来修改细胞的电活动。

“我们正在努力研发光学心脏除颤。在除颤治疗中，光将被应用于一个正在经历心脏停搏的病人，我们将能够以一种温和的、无痛的方式恢复心脏的正常功能。” Natalia Trayanova讲道，他在约翰霍普金斯大学监督这项研究。

Trayanova是约翰霍普金斯大学生物医学工程系的Murray B. Sachs教授，另外还是该大学计算医学研究所的核心成员。

为了使新的心脏治疗方法更接近现实，波恩大学和约翰霍普金斯大学的科学家们致力于两种不同类型的研究。

波恩大学团队在不停跳动的老鼠心脏上进行了相关实验，该心脏细胞已被基因工程改造使之可表达能对光作出反应和能改变器官内电活动的蛋白质。

伯恩大学的研究人员在正常的老鼠心脏上触发心室颤动，一秒一秒施加到老鼠心脏的光脉冲足以让它恢复正常的心脏节律。“这是一个非常重要的结果”，Tobias Bruegmann说道，他是这篇期刊论文的第一作者之一。“第一次用实验显示, 光可以被用于心律失常的除颤。”

为探究出这项技术是否可以拯救人类患者，约翰霍普金斯大学Trayanova的研发团队在一个详细的人类心脏计算机模型上进行了一个类似的实验，此模型数据来自于遭受了心脏病发作的病人的核磁共振，同时此病人正处于心律失常的危险之中。

“我们的模拟结果显示，对心脏施加的光脉冲可以阻止这个病人的心律失常，” Patrick M. Boyle说道，他是霍普金斯大学生物医学工程研究的教授，也是该期刊文章的第一作者之一。

研究人员确实是这样做。然而来自波恩大学的方法是调整用红光刺激人类心脏细胞，而不是用于小鼠的蓝光。Boyle 是Trayanova实验室团队的成员之一，他解释说：“在小得多的小鼠心脏中使用的蓝光没有足够强大到足以穿透人体心脏组织。”红光具有更长的波长，在虚拟人体试验中，红光更有效。

“模拟结果除了显示光除颤在病人虚拟心脏上的可行性外，也揭示了光除颤的精确方法，即光改变了心脏细胞的集合电行为，从而达到预期的心律失常的终止，” Trayanova讲道。

Boyle补充道：这方面的研究强调了计算模型在指导和促进心脏光遗传学治疗应用中的重要的作用，心脏光遗传学是一种仍处于起步阶段的技术。

波恩大学生理学研究所的初级教授Philipp Sasse是这项研究的通讯作者，他在德国监督这个项目。同时他也认同，这个有前途的光治疗需要人们投入更多的时间和研究之后才能成为一个普通的医疗程序。

“新方法仍处于基础研究阶段，” Sasse说道。“植入型光学除颤器能被应用于心律失常患者的治疗，此过程至少还需要花费五到十年。”