心脏结构研究进程论文摘要

心脏超音波对心脏病诊断是非常重要的工具，传统超音波包括二维，M-mode，彩色杜普勒等模式，对心脏结构与功能的评估，非常重要。而最新进展的技术包括三维与亮点追踪超音波(speckle tracking echocardiography)，今日要报告的重点是亮点追踪超音波，为先进的技术，主要用于评估心肌更微细的变化。

亮点追踪超音波，顾名思义，是利用先进分析的软体追踪心肌在二维成像上所呈现之不均匀的亮点，随心脏收缩与舒张过程中的移动，进而计算出心肌变形时的应变(strain)与应变速率(strain rate)，可以用来评估心机的功能。临床研究发现，亮点追踪超音波可以早期发现左心室心肌受损，可用来诊断舒张性心脏病，冠状动脉心脏病，以及判断多种心脏病的预后。

这里举出两个该院病例，第一例为六十五岁女性，因胸痛与呼吸困难来该院急诊，诊断为急性冠心症合并肺水肿，但由心电图无法判定是否有哪条冠状动脉阻塞，此时亮点追踪超音波显示左前降枝与左回旋枝皆有明显问题，病人后接受心导管检查确定为左前降枝与左回旋枝有九成狭窄，后成功接受支架置入手术，病情得到改善。另一病例为五十岁男性，因胸痛至该院门诊求诊，因疑似心绞痛而安排运动心电图检查，病人在做运动心电图中，心电图成现左枝传导阻滞，导致无法判读，此时亮点追踪超音波显示无明确异常，但由于病患持续有胸痛，最后仍接受心导管检查确定为正常。

该院利用亮点追踪超音波研究对冠状动脉心脏病诊断的运用，发现亮点追踪超音波所发现左心室应变减少的区段大于或等于四个区段，可诊断冠状动脉心脏病，诊确度达八成，超过传统用来诊断冠状动脉心脏病的运动心电图，而且心脏超音波可进一步检查心脏结构的异常与心脏功能，此研究结果已发表于心脏超音波顶尖期刊：美国心脏超音波学会杂志。

该院心脏超音波团队经过这三年努力，论文已有九篇与亮点追踪超音波相关之研究刊登或接受于国内外期刊，配合新的心血管中心病房开幕，相信可以提供更完善的服务。

先天性心脏病是由于心脏、血管在胚胎发育过程中的障碍所致的心脏、血管形态、结构、功能、代谢的异常。下面是我为大家整理的心脏病护理论文，供大家参考。

心脏病护理论文 范文 一：先天性心脏病介入治疗的护理

【摘要】

目的探讨先天性心脏病介入治疗的护理 措施 与临床效果。 方法 对需行介入治疗的65例先天性心脏病患者进行全面详细的护理,包括术前心理护理与准备、术中护理及术后的护理观察。观察护理效果。结果65例先天性心脏病患者手术成功率为100%,患者3~5d治愈出院。结论严密、细致的术中监测与观察,良好的术后护理是提高护理质量、减少并发症、获得手术成功的关键。

【关键词】先天性心脏病;介入治疗;护理

先天性心脏病是威胁患者身心健康的常见病,以前往往采用开胸的手术方法治疗,创伤大,住院时间长。随着医学科学技术的发展和心血管诊断治疗的进步,先天性心脏病实行介入治疗,根据X线显影,在体外操作各种导管进行治疗,具有创伤小、风险低、术后恢复快、住院时间短、并发症少、安全性高、无手术瘢痕等优点,介入治疗广泛地应用于临床。现将护理体会 总结 报告 如下。

1资料与方法

一般资料

选取本院2014年3月~2015年3月收治的65例先天性心脏病患者,男22例,女43例,年龄7个月~55岁,平均年龄9岁,房间隔缺损23例,室间隔缺损28例,动脉导管未闭12例,其中房室间隔均缺损者2例。15例患者于静脉麻醉下进行,50例患者于局部麻醉下进行。

护理方法

心理护理术前患者出现焦虑、担忧心理[1],为解除患者及家属的思想顾虑,护理人员向患者解释先天性心脏病介入治疗的优点、可靠性,介绍与治愈好的患者聊天,树立战胜疾病的信心。护士热情积极地与患者及其家属进行沟通,向患者解释手术目的、方法和注意事项,用通俗易懂的语言,消除患者及家属顾虑。

术前常规检查术前做心电图、超声心动图、拍胸片、血常规、尿常规、肝功能、肾功能、出凝血时间、乙肝系列检查。术前常规备皮,做药物过敏试验,病情许可酌情沐浴、更衣。测体温、脉搏、呼吸、血压并记录,如体温升高应进行治疗,待体温正常后3d再做手术。同时观察穿刺部远端搏动情况。术前<1岁婴儿、成人术前4h禁食水。静脉麻醉者术前8h禁食水。

术中监测患者进入手术室后,使其仰卧于导管床上,吸氧,建立静脉通路,用生理盐水维持通路,连接心电监护、血氧饱和度仪。术中密切观察心率、呼吸、血压、氧饱和度,静脉麻醉者使其头偏向一侧,保持呼吸道通畅,防止误吸。密切观察心电监护,观察术中心律失常情况,如出现房室传导阻滞等随时通知医生,进行处理[2]。

术后护理术后去枕平卧,头偏向一侧,保持气道通畅,预防误吸引起窒息,吸氧并进行心电监护和血氧饱和度监测,密切观察生命体征情况,密切观察是否有房室传导阻滞和心动过缓,注意有无心包填塞表现。术后观察穿刺部位是否渗血或出血,肢体动脉搏动、颜色、温度、感觉变化情况。穿刺部位用绷带加压包扎,穿刺侧肢体制动12h,术后卧床24h,12h后使穿刺侧腿伸位,平卧位与左侧卧交替,指导家属按摩腰背部和肢体,预防静脉栓塞。如无出血,24h解除加压包扎绷带,下地适当活动。

并发症观察与护理如发现室间隔缺损封堵术后出现残余分流,若分流量大、流速快、有可能溶血,密切观察有无酱油色尿,化验尿是否有红细胞,若出现溶血迅速报告医生处理。室间隔缺损者术后有可能出现房室传导阻滞,注意心电监护,发现房室传导阻滞及时报告医生处理。房间隔及室间隔缺损术后可发生封堵器脱落,密切观察心脏杂音变化,报告医生检查处理。

出院指导术后3个月保持心情愉快,适当休息,逐步增加活动量,遵医嘱出院后1、3、6个月定期到医院检查。继续服用肠溶阿司匹林抗凝,注意用药剂量,定时复查肝功能。观察有无皮肤、牙龈出血,需要时进行凝血功能检查。出院后6~12个月定期复查心脏B超、做胸片。

2结果

65例先天性心脏病患者手术成功率为100%,术后3~5d出院,随访18个月,无封堵器移位、无房室传导阻滞、无溶血现象发生。

3小结

介入疗法是先天性心脏病首选的治疗方法,随着科技的进步,介入治疗方法的提高和器械的改进,逐渐提高先天性心脏病治疗效果,做好心理护理及术前术后护理工作,优化服务态度,提高护理质量,减少并发症的发生是获得手术成功的重要措施。

参考文献

[1]张琴,王丽,高雪萍.冠心病介入前后心理护理.新疆中医药,2014,32(1):37-38.

[2]戴庆研.先天性心脏病患者介入手术围术期护理.黑龙江医药,2014(6):1505-1506.

心脏病护理论文范文二：肺源性心脏病领域中康复护理 教育 的意义

[摘要]目的探究多种形式康复护理教育对肺源性心脏病患者所产生的影响。方法对该院2013年4月—2015年6月期间收治的180例肺源性心脏病患者进行研究，随机将其分为观察组以及对照组进行教育护理方法的比较，各组患者为90例。在对照组中需要将常规健康教育模式应用到康复护理中，在观察组中需要将多种形式应用到康复护理中，比较教育之后的康复效果。结果通过研究之后证实，多种形式康复护理后其护理效果以及护理满意度均高于常规护理方法，组间以P<为差异有统计学意义。结论对肺源性心脏病患者采用康复护理教育后，可以有效的提升其自身的保健水平，同时还能够提升患者遵医嘱的行为，减少了患者的恢复时间，提升其治疗依从性。

[关键词]康复护理教育;肺源性心脏病;多种形式

肺源性心脏病是一种常见疾病，同时此病常发生在中老年人群中，此病的病程时间较长，并表现出进行性加重现象[1]。但是由于社会以及经济等相关因素的影响，长时间在院进行治疗对患者而言不具有现实性，所以应对其采用相应的康复护理教育，使得患者充分了解自身疾病的实际状况，在出院之后可以进行自我保健。健康教育为护理中的主要内容，传统教育模式已经不适于护理，同时不能激发患者的积极性。该研究对肺源性心脏病领域中采用康复护理教育的意义极其影响进行分析，现报道如下：

1资料与方法

一般资料

以该院2013年4月—2015年6月期间收治的180例肺源性心脏病患者进为研究对象，随机将其分为观察组以及对照组，各组患者为90例。在对照组中，男性患者为60例，女性患者为30例，年龄均在42~84岁之间，平均年龄为(±)岁;在观察组中，男性患者为62例，女性患者为28例，年龄均在43~85岁之间，平均年龄为(±)岁。对两组患者的一般资料进行对比，差异无统计学意义(P>)，具有较强的可比性。

方法

给予对照组患者常规教育模式。观察组研究对象则采用多种形式康复护理教育模式。其教育内容如下。

交流指导①普及模式。患有肺源性心脏病的人员会因为反复住院而对自身疾病预后产生焦虑现象，同时还会担心经济状况，加重自身的病情。教育人员需要对其进行相关教育，并讲解在整个康复护理中所应注意的事项以及相关检查的主要目的，并耐心解答研究对象所提出的疑问，从而消除其疑虑。②针对模式。肺源性心脏病具有一定的反复性，同时久治不愈，因此患有此病的人会产生相应的心理问题，例如悲观、焦躁、不安以及不合作等相关不良情绪。所以在对其进行教育的过程中，应加入相应的心理疏导。③连续模式。患有肺源性心脏病的患者其病情具有反复发作的特点，而大部分患者的心理以及生理主要特质则是由气愤直至认可，同时使病情逐渐有所恢复或者达到恶化现象[2]。患者在过渡期或者认可期过程中，患者会逐渐对教育人员形成一种依赖感，行为会产生被动以及退化表现，而教育人员应通过此时期详细讲解休息的主要意义。在患者的恢复期中，当患者未产生自觉憋喘，可以实行自理。④扩张模式。实行康复护理的过程中，需要扩大教育的范围，对研究对象的家属予以教育，并告知其如何对患者实行照顾。而在日常生活中，指导患有此病的人员形成良好的饮食生活习惯，并指导如何正确的用药、休息、复诊等。此外，还应指导怎样进行呼吸以及戒烟训练。经教育之后，有助于肺功能的缓解，提升其生活质量。⑤小组开会模式。为了防止康复护理教育不充分或者护理实践不足，应将病情存在一致性的进行集中分析，从而对其进行康复护理教育。⑥集体聚会模式。不定期举行联谊会，并耐心解答所提出的问题，当出现特殊情况时可以对其进行相应的义诊以及查体，并对肺源性心脏病和相关保健问题进行沟通以及交流。⑦面对面模式。由于研究对象的病情实际状况、家庭环境、经济状况、 文化 程度以及接受能力等方面存在一定的差异性，因此在教育时需要和其实行相应的沟通，有助于对病情的观察，从而对其自身的病情予以相应的评估。当产生未解决完的问题时应对其进行再次探究，并找出产生原因，并重新编制护理计划并实行。

文字宣传①宣传栏模式。还应组织研究对象及其家属，并介绍肺源性心脏病的有关知识，例如怎样对呼吸进行免疫调节、正确的呼吸训练方法、吸氧的主要目的以及在吸氧过程中所应注意的事项等。②报刊以及手册模式。向发放相关科普性报刊以及手册，对其进行康复护理教育的指导。

观察指标

选择自制护理满意度调查问卷对其进行调查，结果分为非常满意、满意以及不满意，满分为100分，分数越高说明护理满意度越高。同时对两组患者的护理教育效果进行比较，其护理效果内容包含：对 疾病知识 的了解程度、自身心理调节的能力、自身保健能力以及遵医嘱行为[3]。

统计方法

选用统计学软件对此研究中的相关数据进行分析以及处理，研究最终结果则选择计数资料[n(%)]以及计量资料(x±s)来进行表示，检验则选择χ2以及t值，P<，表明差异有统计学意义。

2结果

两组研究对象的康复护理教育效果

观察组患者经护理后，其疾病了解程度有所提升的患者例数为88例()，自身心理调节能力提升的患者例数为85例()，自身保健能力的提升的患者例数为82例()，遵医嘱行为提升的患者例数为83例()，对照组患者经护理后，其疾病了解程度有所提升患者例数为71例()，自身心理调节的能力提升的患者例数为68例()，自身保健能力提升的患者例数为72例(80%)，遵医嘱行为提升的患者例数为65例()，P<差异有统计学意义，

对两组研究对象的护理满意度进行对比

对两组研究对象的护理满意度进行对比，观察组中护理满意度达到非常满意的例数为78例，达到满意的例数为8例，达到不满意的例数为4例，满意度为;对照组中护理满意度达到非常满意的例数为62例，达到满意的例数为12例，达到不满意的例数为16例，满意度为，两组患者经对比，以χ2=，P<为差异有统计学意义，

3讨论

健康是通过心理、社会-经济以及生物等相关原因和自身的行为所决定的一种态度。当患病时，医务人员仅仅只是协助患者将自身的身体机能进行改善，并不能从根本上将其消除，而康复教育则能够很好地使患者在机体、心理以及情绪等方面获取良好的状态。人们对自身的健康程度有所重视，然而健康教育的主要传播人员则为教育人员。在对患者进行健康教育时，教育人员需要采用多样性教育方法，并利用患者可以听懂的语言，对患者进行相应的示范以及讲解，从而使得患者能够愉快地配合治疗以及护理，与此同时还充分了解疾病的预防，并将自身不良的生活习惯进行修正，从而提升自身的保健能力水平，逐渐培养患者良好的生活饮食习惯，并实现健康的目的。患者在整个住院的过程中，多种形式的健康教育模式均贯穿其中[5]。教育人员在合适的时间对患者进行教育，并予以患者相应的帮助，获取了患者对自身的信任，有助于护患以及医患关系的创建，同时还能够改善医患关系，并为医院在无形中积累了一定无形资产。实践则证实，教育的主要内容是效果而非形式。同时教育则是因人而异，在对其进行共性教育的过程中，还应加入个性教育。在对患者进行指导的过程中不单单要为患者提供相关知识方面，同时还应使患者改变自身的不良生活习惯。以改变自身的行为实现自我保护以及控制的目的，以此来达到康复效果。综上所述，对于肺源性心脏病而言，在对其进行治疗的过程中应加入多种形式康复护理教育模式，恢复效果较好。

[参考文献]

[1]尚艳华.多种形式康复护理教育对肺源性心脏病患者的影响[J].齐鲁护理杂志,2011,17(18):64-65.

[2]刘晓萍,李鸿妍.中医循证护理在肺源性心脏病护理的效果观察[J].中国当代医药,2012,19(33):122-123.

[3]曾淑媛.个性化护理在高通量血液透析治疗肺源性心脏病心力衰竭中的应用[J].中国现代药物应用,2015,9(13):234-236.

[4]黄琼霞,邓玉芳,何莉衍，等.氨溴索、酚妥拉明、多巴酚丁胺联合治疗肺源性心脏病顽固性心力衰竭的观察与护理[J].中国医药科学,2012,2(13):121-122.

[5]杨风菊,孟雪.循证护理加中药雾化吸入治疗肺源性心脏病急性加重期的临床研究[J].中国中医急症,2015,24(6):965-966,1035.

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一句话总结：利用空间转录方法在单细胞分辨率下探索人类心脏发育的基因表达图景，以构建一个3D器官范围的图谱。 心脏是人类胚胎中第一个具有功能的实体器官。它起源于中胚层，并发展成心管，在受孕21天左右开始跳动(Sylva et al., 2014; Meilhac and Buckingham, 2018)。然后心管形成环状，大约30天后形成四个单独的心腔(即左右心房和左右心室)和心外膜。随后，流出道(OFT)分化，心室肌的外部转变为致密心肌和间隔。最终，OFT分裂成主动脉和肺动脉，大多数心脏隔室在怀孕前三个月末就完成了。这些复杂的事件是错综复杂和时空特异性的基因表达相互作用的结果，这些基因表达相互作用与心脏发育中的每个部分的空间和功能过程有关。 单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术的快速发展使得单细胞转录图谱能够用来探索心脏内细胞的异质性，促进了我们对心脏分化过程的了解。例如，对胚胎(De�Laughter et al., 2016; Li et al., 2016; Lescroart et al., 2018)和成年(Gladka et al., 201)小鼠心脏的研究提供了使用组织匀浆无法获得的细胞特异性发现。此外，对心肌细胞空间位置的先验知识对于揭示胚胎小鼠心脏中特定的腔室基因和不同的时空心肌细胞群是关键的(DeLaughter et al., 2016; Li et al., 2016)。然而，小鼠和人类心脏发育之间存在差异；时间scRNA-seq研究揭示了人类特有的基因在发育过程中表达(Cui et al., 2019)，并且对分化很重要(Sahara et al., 2019)。 转录组范围的scRNA-seq研究的一个共同特征是它们不能解决心脏基因表达的空间模式。因此，我们需要替代的方法来提供参与这一过程的不同细胞类型的位置信息，这对于全面理解发育动力学是必要的(Regev et al., 2017)。这些方法可分为靶向方法(Ke et al., 2013; Chen et al., 2015; Wang et al., 2018; Eng et al., 2019)和非靶向方法(Junker et al., 2014; Lee et al., 2014; Lovatt et al., 2014; Sta˚hl et al., 2016; Rodriques et al., 2019; Vickovic et al., 2019)。 考虑到人类心脏发育的复杂性和不完全理解，我们认为建立一种能够同时分析心脏基因空间表达模式和细胞异质性的分子方法是很重要的。我们假设可以利用空间转录学(ST)(Sta˚ hl et al., 2016; Sal�me´ n et al., 2018), scRNA-seq (Zheng et al., 2017)和原位测序 (ISS) (Ke et al., 2013; Qian et al., 2019)开发出这样的方法。ST是一种非靶向技术，它使用条形码寡核苷酸阵列和标准组织学明场成像来确定组织切片中多聚腺苷酸转录本的定量空间分布。它生成数据驱动的空间地图并具有广泛的适用性(Giacomello et al., 2017; Giacomello and Lundeberg, 2018; Lundmark et al., 2018)。此外，它已被用于分析器官，包括大脑(Sta˚hl et al., 2016; Salme´ n et al., 2018)和成年人心脏(Asp et al., 2017)，以及神经变性(Maniatis et al., 2019)。相反，ISS是一种有针对性的方法，它在组织切片中使用挂锁探针和滚动圆圈扩增来针对已知基因(Ke et al., 2013; Qian et al., 2019)。它便于亚细胞分辨率的分析，以确认基于ST和scRNA-seq的区域标记和细胞类型识别。 在这里，我们描绘了一个时空图谱，它系统地描述了人类心脏在早期三个发育阶段的空间原型和细胞异质性：，和9个受孕后周(PCW)(图1)。我们通过利用ST的空间探索能力、scRNA-seq的去卷积能力和ISS的亚细胞靶向准确性创建了这个资源。最后，我们通过整合空间信息来可视化我们的结果，以生成三维(3D)转录地图。 我们最初通过免疫组织化学(IHC)染色从、和9PCW收集的人类胚胎心脏样本获得了人类心脏发育的时空概况(图2A-2C)。结果表明，左、右心室游离壁和间隔、左、右心房(TNNT2)在各时间点均由致密的小梁状心室肌组成。平滑肌肌动蛋白(ACTA2)染色显示心脏主动脉和肺动脉已开始形成，和9个PCW心脏已提前形成主动脉和肺动脉。DAPI(4，6-二氨基-2-苯基吲哚)染色显示，在所有三个时间点，心外膜边缘都很薄。然而，房室(AV)心外膜下间充质(ACTA2)仅在和9PCW时才在房室沟的上端可见，最后，在心包腔末端，即大动脉进入纵隔的地方，我们观察到相当数量的带肺静脉的纵隔组织(ACTA2)，这只在和9PCW的心脏中才能看到，而ACTA2只在和9PCW的心脏中才能看到，最后在心包腔的末端，大动脉进入纵隔，我们观察到相当数量的带有肺静脉的纵隔组织(ACTA2)，只有在和9PCW的心脏中才能看到ACTA2。总之，IHC染色清楚地揭示了人类心脏发育过程中的时空蛋白表达模式。然而，分析受到一组预先选择的抗体的使用的限制。 为了不偏不倚地扩展我们的研究，我们使用ST来探索人类心脏发育过程中的全球时空基因表达动态。具体地说，我们沿着背腹轴分别从、和9个PCW心脏组织收集了4、9和6个组织切片(图S1A；表S1A)。联合数据集由总共3,115个单独的点(即，相当于包含以下内容的显微解剖的数据点)组成。每个单元30个(图S1L-S1O)，平均1700个基因和过滤后3,800个唯一的转录本(图S1B和S1C)。我们通过确定皮尔逊相关性来检查技术重复之间的相似性，发现所有时间点在基因表达水平方面都是可比较的(图S1D-S1G)。为了研究三个时间点之间的生物学差异，我们计算了样本之间的基因表达相关性，发现所有发育阶段的整体基因表达模式非常相似(图S1H-S1J)。然后，我们对所有三个阶段的联合空间(SPOT)基因表达谱进行降维和聚类。我们确定了10个时空保守的簇(图2D)，并将聚集点映射回其在组织切片中的原始坐标。引人注目的是，这些簇对应于所有三个心脏中定义的解剖区域(图2E-2G；参见数据S1： )。主要心肌区域(0、1、2、3和4簇)在所有时间点上都是共享的，并且似乎反映了心脏的生长，因为这些簇中的斑点数量随着年龄的增长而增加(图S1K)。与其他两个年龄组相比，岁的PCW组织中OFT和较大血管(第5簇)的表达较低，主要由房室间充质(第6簇)代表。此外，含有血液和免疫细胞的空洞(第8簇)仅由个PCW组织中的斑点表示，该组织比其他两个心脏含有更多的血液(见STAR方法)。 我们进行了解剖区域之间的差异基因表达(DGE)分析(图2H；表S2)和每个簇上调基因的基因集富集分析(图S2A)。与肌肉收缩和发育相关的基因本体(GO)特征在所有心肌簇(0、1、2、3和4)中都被检测到，而致密心肌(簇0)的代谢丰富。这三个小梁簇(1、2和3)可以通过它们在传导(簇1和簇2)和氧化代谢(簇3)方面的富集来区分(图S2A)。此外，2簇显示了MB和NPPA的差异表达(图2H)，这与氧转运和内分泌活性增强有关(Lin et al., 1990)。因此，不同的小梁心肌簇可能对应于小梁的不同成分，如与壁相关的、乳头肌或浦肯野纤维。心房心肌(簇4)也显示NPPA(内分泌活性)的差异表达(图2H)，以及与传导和心率调节相关的基因(图S2A)。另一方面，OFT、房室和纵隔间充质，以及心外膜(第5、6、7和9簇)表现出相似的GO特征，它们与细胞外基质相关，并具有不同程度的血管和动脉形态发生。簇5、6和7也丰富了与心脏瓣膜和间隔发育相关的特征(图S2A)。簇9显示了心外膜标志物ALDH1A2(Moss et al., 1998)、LRP2和ITLN1以及心外膜和心外膜衍生细胞(EPDC)标志物TBX18的表达(Cai et al., 2008; Wu et al., 2013)(图2H；表S2)。对OFT簇(簇5)的更深入研究发现，主要在发育后期(和9PCW)的样本中检测到了OFT簇，显示成纤维细胞相关的细胞外基质基因表达丰富(如ELN、SPARC和OGN)和平滑肌相关基因如ACTA2和MYH11的表达(图2H)。这些标记物在早期组织的房室间充质远端的表达要弱得多(图S2B)，这意味着当OFT从房室间充质生长出来时，它的肌化和较大血管的形成开始在更远的地方发展，在那里可以发现心脏神经嵴细胞。 总而言之，这些结果表明，在所研究的时间窗口( PCW)内，空间基因表达在胚胎发育早期建立并一直保持，心脏内部区域之间的基因表达差异比时间点之间的差异更明显。 因为ST点含有基因表达特征。平均30个细胞(图S1L-S1O)，我们用scRNA-seq分析了个PCW组织样本的基因表达异质性。具体地说，我们检查了样本的生物复制(即第二个人类胚胎心脏组织样本)，因为IHC染色表明中间时间点显示了在其他两个阶段识别的解剖学特征。组织被解剖成两个区域不同的部分：一个包含OFT、房室结构和大部分心房，另一个包含心室。这促进了细胞的分离，同时保留了所研究的细胞是来自心脏上部还是下部的信息。 使用10X Genomics Chromium workstation，我们生成了3,717个单细胞转录组图谱，在质量调整和过滤之后，平均每个细胞2900个基因，11,000个唯一转录本(图S3A-S3C；表S1B)。 为了验证这个心脏样本可以被认为是ST分析的心脏的生物复制，我们比较了两个样本的scRNA-seq和ST Bulk基因表达的相似性。观察到了很强的相关性(r=；图3A)，证明了生物学比较的合理性。我们鉴定了两个个PCW样本之间共有的18,046个基因，其中2,027个基因仅在scRNA-seq样本中表达，1,174个基因是ST样本所独有的。 在ST样本中唯一检测到的大多数基因都是Y连锁基因(例如TTTY14、TTTY15和ZFY)，这是不同性别代表的结果。在scRNA-seq样本中XIST基因的过表达进一步证实了这一点(Ray et al., 1997)。此外，当检查仅在scRNA-seq样本中发现的基因时，我们观察到与免疫反应(例如FCGR2B和IL6)以及细胞增殖和凋亡(IL1B)相关的基因，表明这些过程在单细胞库制备之前的解离步骤中被激活。 最后，我们对两个单细胞组分的基因表达谱进行了降维和聚类，确定了15个细胞簇(图3B)，并根据标记基因的表达将其分类为细胞类型(表S3)。我们能够识别已知的心肌细胞类型，从心肌细胞和成纤维细胞到平滑肌细胞和内皮细胞。此外，我们还检测到三种类型的心肌细胞，即心脏神经嵴细胞、雪旺祖细胞、心外膜细胞、EPDCs(Master and Riley，2014；Sylva et al.，2014)，两种类型的内皮细胞，以及四种类型的成纤维细胞样细胞。某些细胞团仅在细胞组分(I)中检测到(图3C)，提示心脏上部细胞多样性丰富，包括OFT、心房肌、房室心外膜下间充质、瓣膜装置和带有肺静脉的纵隔组织。 为了阐明人类胚胎心脏中存在的不同细胞类型的空间分布及其空间域的异质性，我们利用ISS的亚细胞空间分辨率，将其应用于ST分析的三个心脏组织，使得以单细胞分辨率进行基因表达的时空分析成为可能。为此，我们设计了一个基因小组，用来自两个匹配的个PCW生物样本的ST和scRNA-seq分析的信息。具体地说，初始基因组的一半由ST鉴定的关键空间标记基因组成，另一半由每个scRNA-seq簇(免疫细胞除外)的标记基因组成，以剖析细胞类型的异质性。我们随后添加了之前报道的对心脏发育重要的基因，最终得到了69个基因(表S4A和S4B)。在仅使用面板中包括的69个基因对scRNA-seq数据集进行重新聚类后，我们能够将大多数细胞分配到它们的原始簇；唯一的例外是簇13，其中不包含特定的标记基因(图S4A-S4C)。我们在所有三个重复的心脏上进行了ISS实验(表S4C；图S4D)，并观察到时间阶段内的高度相关性(R2=)。我们还使用单分子RNA荧光原位杂交(SmFISH)交叉验证了三个ISS基因探针的结果(图4)，它产生的模式与测序观察到的模式相似。 最后，我们使用ISS的功能和pciSeq方法(Qian et al., 2019)创建了在胚胎人类心脏中确定的scRNA-seq定义的细胞类型的综合概率空间细胞图(图5)。除了空间位置之外，细胞映射算法利用scRNA-seq数据将读数分配给各个细胞(图5A、5C和5E)。我们的空间图包含20，920个单细胞(即组织切片中细胞总数的)，这些细胞被成功地分配给scRNA-seq定义的细胞类型(不包括红细胞和免疫细胞，它们被排除在分析之外)(图5B和5D)。空间细胞映射证实了ST预测的簇的空间分布，也解决了由不同细胞类型形成的更精细的结构，这些结构位于彼此接近的位置。 ISS分析显示，在个PCW心脏中，清晰的空间基因表达模式与所研究的细胞类型的ST和scRNA-seq结果一致(不包括免疫细胞和红细胞)。图6A-6B和S5A中给出了三种技术之间一致性的示例。ISS的结果使我们通过将scRNA-seq结果与相应的空间标记基因的结果进行比较，对几个scRNA-seq簇有了更深入的了解。 值得注意的是，我们在第14簇中确定了两种细胞类型的亚群：表达ISL1(Engleka et al., 2012)和STMN2(Anderson and Axel, 1985; Groves et al., 1995; Burzynski et al., 2009)的心脏神经嵴细胞和表达ALDH1A1的Schwann祖细胞(Petersen and Adameyko, 2017; Jessen and Mirsky, 2019)(图6A)。这两种细胞均存在于纵隔间充质和外膜间充质中，向心外膜下间充质方向也可检测到雪旺祖细胞。通过分析三个发育阶段OFT内这些基因的ISS图谱，我们发现心脏神经嵴细胞只出现在发育的早期，而雪旺祖细胞只出现在发育的后期(图6C和6D)，而且，心脏神经嵴细胞在任何时间点都不存在于心外膜下间充质中(图6E和6F)，但在发育的后期，雪旺祖细胞才出现在这个区域中(图6C和6D)。 我们还确定了心外膜细胞(第9群)和EPDCs(第3群)之间的主要区别。心外膜细胞以ITLN1的表达为特征，主要分布于心脏周围的心外膜层。标记基因TBX18在这两种细胞类型中都有表达(Wu et al., 2013)，而TCF21(Braitsch and Yutzey, 2013)更多地定位于心外膜下，在那里发现了EPDCs(图6B)。图6E和图6F中的时间分析显示了心外膜细胞(ITLN1，TBX18)和EPDCs(TBX18)在所有三个时间点的房室外膜下间充质内的定位。在的心脏中，心外膜几乎覆盖在心包表面，只有发育中的心外膜下的痕迹可见。相反，在后两个时间点，房室心外膜下间充质已经形成并由EPDCs填充。其他技术重复样本也得到了类似的结果(图S5B-S5E)。 我们还解剖了由EPDCs(簇3)和成纤维细胞样细胞(簇2、4、5和8)组成的scRNA-seq簇团聚体(图3B)。对这些群集进行更深入的检查发现，它们具有不同的空间位置和独特的功能属性(图S5A和S6)。EPDCs主要存在于房室外膜下间充质(图6G)，主要参与器官和肌肉的发育(图S6B)。在成纤维细胞样细胞中，与簇2相关的细胞主要位于OFT的底部和瓣膜结构内，而与簇5相关的细胞主要位于OFT内，参与OFT的形态发生。房室心外膜下间充质中也有簇5的表达，提示参与了冠状动脉的形成(图S6)。群4和群8具有相似的空间格局。但是，第4簇在心外膜下更为明显，参与结缔组织的发育和血管生成，而第8簇则更多地定位于OFT，与动脉和主动脉的形态发生和内皮细胞增殖的调控更具特异性。 重要的是，我们发现了三种类型的心肌细胞(图3B)，这三种类型的心肌细胞在所有三个研究的发育阶段都被检测到。其中两个表达心房和心室肌细胞的特异性标记，与其空间定位一致(图S5A)。相反，第三个群体，表达MYOZ2和FABP3，定位于心房和心室，但以前在人类心脏发育中没有描述过。我们将这一新的心肌细胞群体命名为Myoz2富集的心肌细胞，因为它最近在成年小鼠心脏中被报道过(Gladka et al., 2018)。 最后，对两种内皮细胞类型(第0和第10簇)的进一步空间观察显示，前一种内皮细胞(称为毛细血管内皮细胞)主要定位于小梁心肌，那里的血液主要通过较小的血管(主要是毛细血管)供应。相反，后一种类型(注释为内皮/周细胞/外周细胞)主要定位于致密心肌，冠状动脉向心脏供应氧合血液(图S5B-S5E)。总而言之，这些发现证明了空间基因表达分析在区分相对相似的细胞类型的定位和功能方面的关键作用。 为了方便我们图集的使用，我们提供了一个公开可用的网络资源，用于直观地探索调节人类心脏发育的空间基因表达模式( )。该资源包含ST和scRNA-seq数据的浏览器、ISS信息的查看器和 PCW胚胎心脏的3D查看器。建立3D模型的9个ST组织切片可以询问全局和单个空间基因表达模式，以便研究心脏器官发生的一般和详细动力学(图7A)。此外，从ISS数据导出的空间细胞图与3D模型对齐，以提供细胞分辨率(图7B)。了解调节器官和疾病发展的不同细胞类型的生物学功能、网络和相互作用需要细胞信息和空间背景。报告了将空间信息与scRNA-seq数据相结合的各种开创性方法(Moncada et al., 2019; Achim et al., 2015; Satija et al., 2015; Karaiskos et al., 2017)。然而，其中大多数是通过利用现有的原位杂交标志性基因数据来研究模式生物发展的计算策略(Achim et al., 2015; Satija et al., 2015; Karaiskos et al., 2017)。由于模型系统不能反映物种之间的细微差异，这类详细信息不容易应用于人类器官发生的研究。因此，显然需要人类发育组织的空间分辨单细胞转录数据。 在这里，我们提出了一种创新的方法，它结合了三种不同技术(ST、scRNA-seq和ISS)的力量，以单细胞分辨率在器官水平上综合表征人类心脏形态发生过程中基因表达的空间和时间差异。我们获得了四个人胚胎心脏的转录快照，横跨三个不同的发育阶段(，和9个PCW)，从而能够分析心脏结构形成的进程。虽然研究早期人类心脏组织的形成过程非常有趣，但这样做会带来很大的实际困难。 这些技术中的每一项都有关键功能，使我们能够生成发育中的人类心脏的分辨率良好的细胞图谱。我们使用ST的探索能力来确定三个发育阶段共有的空间全基因组表达模式。此外，利用scRNA-seq对发育中期的细胞类型异质性进行了降维处理。这两项技术的结合使我们能够识别出一套全面的基因探针，这些探针可以总结空间和细胞信息，重现人类心脏发育过程中的整体复杂性。最后，ISS的目标分辨率使我们能够创建跨越三个发育阶段的精细化亚细胞基因表达图谱。通过这种方式，我们建立了一种在细胞水平上研究人类心脏发育过程中时空基因表达模式的分子方法。 我们协同使用这些技术揭示了全局空间基因表达模式是在胚胎心脏发育的早期()建立的，并一直维持到9PCW。特别是，我们观察到心室和心房肌、房室间充质、心外膜和OFT区域的保守空间基因表达模式。相反，在三个发育阶段，心外膜、EPDC的形成与成纤维细胞、血管结构、纤维环、瓣膜和肌肉结构的形成之间的联系在时空上存在差异。在这三个发育阶段，心外膜、EPDC的形成与成纤维细胞、血管结构、纤维环以及瓣膜和肌肉结构的形成之间的联系存在时空差异。具体地说，ST鉴定的心外膜空间标记基因在单细胞分析中被标注为心外膜细胞和EPDCs的两种细胞类型表达。将这些基因包括在我们的ISS基因小组中表明，尽管心脏的表面被心外膜细胞覆盖，但通过上皮到间质的转变形成EPDC才刚刚开始，在这个发育阶段。在发育后期，心外膜下间充质中EPDC的形成一直持续，可能随后促进了几种成纤维细胞样细胞的分化。目前尚不清楚EPDCs是否也能分化为心肌细胞，或通过外体影响心肌细胞的分化。 另一个值得注意的发现是，心脏神经嵴细胞和雪旺祖细胞表现出截然不同的时空模式。具体地说，心脏神经嵴细胞在心脏发育的早期阶段独特地存在于纵隔和OFT中。这证实了Keyte等人(2014)的分析，他认为在这里分析的发育阶段，心脏神经嵴细胞是OFT进入主动脉和肺成分的间隔所必需的。相反，雪旺祖细胞在发育后期首先出现在纵隔和OFT。此外，在房室心外膜下间充质区域也只有在发育后期才能看到它们的存在。心脏神经嵴细胞和雪旺祖细胞之间的确切关系尚未最终解决。 我们的方法还使我们能够识别由EPDCs和四种不同的成纤维细胞样细胞类型以及两种内皮细胞类型组成的scRNA-seq簇状复合体内的差异。在早期的研究中也观察到了集群成团(DeLaughter et al., 2016; Gladka et al., 2018; Cui et al., 2019)，但之前没有被解剖过。我们发现，四种成纤维细胞样细胞类型和两种内皮细胞类型中的每一种都有特定的空间位置，并在心脏发育过程中发挥不同的功能。此外，我们还发现，一种独特的成纤维细胞样细胞类型(成纤维样细胞/平滑肌细胞，scRNA-seq簇5)与内皮细胞一起，促进了发育中心脏冠状动脉的形成。 最后，我们鉴定了三种类型的心肌细胞。其中心房和心室心肌细胞分别特异定位于心房和心室，而第三种心肌细胞Myoz2富集存在于两个解剖区域。重要的是，这个群体有一个类似于最近在成年小鼠心脏中描述的表达谱(Gladka et al., 2018)，但以前在人类心脏发育中没有描述过。鉴于MYOZ2在肥厚性心肌病的一个亚组中的已知作用，探索这一亚组心肌细胞的生物学功能可以为研究心脏功能和心脏病理机制提供重要信息(Osio et al., 2007)。 总而言之，我们使用单细胞时空方法研究了人类心脏发育，并构建了一种分子方法，可以用来探索其他信息很少的生物的发育过程。我们的方法使得探索组织中的全球空间转录模式成为可能，降维描述它们的细胞异质性，并有选择地针对具有空间异质性表达模式的关键基因，这些表达模式是导致细胞类型差异的原因。据我们所知，我们的心脏发育模型是首批具有单细胞空间分辨率的器官范围的人类发育-转录图谱之一。为了方便它的开发，我们创建了一个公开可用的网络资源，可以用来研究和可视化2D和3D模型( )，以了解心脏发育过程中的时空基因表达模式。这些模型清楚地表明，空间和时间信息与单细胞基因表达数据的整合对于识别细胞类型之间的关键差异和详细分析发育中的组织是必不可少的。