心脏电活动的光学标测技术是将心肌细胞膜电位的变化转化成光学信号进行记录的一种新的功能成像技术，是从细胞水平上来研究心肌细胞动作电位及其在细胞间传导的电特性。光学标测技术把电压敏感染料灌注于待观测的细胞或组织，用激励光照射其表面，当其细胞膜电位受刺激而发生变化时，膜表面染料会同步出现荧光或吸光变化。荧光强度的变化和用电极记录到的膜电位变化呈线性关系，利用电压敏感染料的光学记录膜电位技术已经成为一种比较理想的新手段。因此，对光学标测技术采集的信号进行处理与分析，可以有效地研究细胞的结构和状态。　　 本文介绍光学标测系统的构成，包括电压敏感染料的光谱特性、染料灌注系统、光路系统、图像采集系统和计算机处理方法等5个部分。光学标测系统对离体兔心进行标测，完成心脏电活动的记录，采集和存储图像数据，在计算机处理数据的过程中提出多种新方法分析心脏电活动的特征，得到多项反映膜电位变化的结果，并与计算机仿真的心脏电信号进行比较，证明光学标测技术的可行性和优越性。　　 本文主要以各种形式显示细胞膜电位的变化情况，分析其生物现象。对心脏电信号处理与分析的过程中，由CCD相机采集的信号是原始荧光图像，进行图像增强处理后能清晰显示心脏细胞的结构。图像信息是反映荧光光强的变化，光强的变化则对应于膜电位的变化，所以计算图像像素的灰度相对变化率，可以得出荧光强度的变化，能以二维图像的形式显示心脏细胞兴奋传导的过程。当提取每一帧图像相同位置的像素灰度值，该灰度值反映膜电位的状态，实现以一维波形显示的动作电位时程图。此时提取的信号叠加很大的干扰，需要滤除噪声，本文分别采用自适应滤波器和小波去噪器进行滤波处理，同时比较两种方法的结果，得出小波去噪器处理的效果明显，具有与计算机模型仿真的动作电位时程图相同的特性。以前的研究采用二次微分的方法对仿真的动作电位时程图定位极化过程，本文提出数值计算方法对光学标测技术实测的动作电位时程图进行定位细胞除极的开始时刻和复极的结束时刻，有效分析细胞极化过程的状态。此外，本文还显示多种功能图像，能从多角度分析心脏电信号的变化，包括等势图，伪彩图和频域图等等，这些图像从另一侧面反映细胞膜电位的变化，细胞与细胞间的电传导关系，并提供更直观的视觉来观察细胞的生物现象。　　 综上所述，本文对光学标测系统标测离体兔心的实验数据进行处理和分析，分别显示各种图像和波形，反映实在的心脏电信号活动，并与计算机模拟的信号进行比较，结合心脏电生理计算机模拟技术，探索心脏纤颤的发生机制和电击除颤的机理，并利用实测的实验数据完善心脏电生理的计算机模型。各种功能图像更充分地显示心肌细胞复极异质性，从此阐明严重心律失常、功能性折返、扭转性室速和纤颤等的机理，有助于抗心律失常药物的药理分析和电击除颤机理等项研究以及心脏起搏器或除颤器程控功能的设计。