王秀芳 申继红 景永明 李世锋
天水市中西医结合医院
郑州大学第二附属医院
动态心电图检查能进行长时程的心电数据采集,在心血管疾病诊断中已成为一种非常重要的无创性检查方法,尤其在心律失常的识别和诊断中表现出色。
动态心电图能提供形态信息、时间信息和节律信息,24 h 记录的总心搏数达数万次。
动态心电图分析除了要依靠软件自动识别外,还需要进行人工校正,并对波形进行判读。要对海量心电数据进行快速而精准的分析和诊断,如果仅仅依靠心电工作者人工逐一排查,往往费时费力、难度系数较高。
近年来,心电散点图、心电瀑布图等技术的应用,使长时程心电数据的宏观定性分析得以简化,从而提高了诊断效率。
动态心电图中的叠加图,早期被称为Demix 分析技术,后有不同公司相继推出相同或类似功能,并在叠加图上赋予更多的操作功能,遂又称心搏叠加技术、AI 可变焦散点反混淆技术。
不同公司对这项技术的命名不同,但其本质是相同的,都是利用计算机技术对批量的心搏进行叠加,从而显露不同形态的P 波、QRS 波和T 波(统称为P-QRS-T 波),再对各波群进行提取和分类识别,并且修改心搏属性,以达到快速编辑的目的。
叠加图技术是以整体观分析海量心电数据的非线性技术方法。2006 年卢喜烈等 在国内首先引入该技术分析宽QRS 波,取得了令人满意的效果。
这项研究主要针对动态心电图中的室性早搏、室性心动过速、室性逸搏等;该技术使动态心电图分析迈上了新台阶,为室性逸搏、室性心动过速、多源性室性心律、室内差异性传导、间歇性预激综合征、束支蝉联现象等复杂心律失常的诊断和鉴别诊断提供了可靠的分析手段。
我们日常在对大量动态心电图进行分析时发现,叠加图不仅在宽、窄QRS 波的快速分离中优势明显,而且在与P 波相关的心律(如窦性心律、交界性心律、房性心律)的识别中也有着独特优势。
本文主要概述叠加图原理,并结合典型病例,介绍如何利用叠加图快速分析各种心律失常。
心电叠加图(以DMS 公司AI 可变焦散点反混淆技术为例)是将选定心搏的R 波顶点作为中心点,向左右两侧分别截图。
通常以选定心搏为主点,左侧暴露0. 8 s、右侧暴露0. 6 s(有利于显露心房波),将选定区域心电信号叠加,可以充分显露不同形态的P-QRS-T 波,以利于快速发现异常,同时对各波群予以分离提取、修改编辑。
叠加图能在一张图上将所选时间段或所选心搏的心电数据全部呈现出来,图形的大小及形状可直观反映各种形态的心搏,无须像以往分析动态心电图海量数据那样烦琐。见图1。
2. 1 窦性心律(窄QRS 波)与室性心律(宽QRS 波)快速分离
① 基础心律为窦性心律,最小心率、平均心率、心率动态变化、心搏总数正常;
② 室性早搏14 300 个,部分为插入性,其中有1 次成对、44 次二联律和843 次三联律;
该病例体现了叠加图最初的设计理念,即应用于宽、窄QRS 波的快速分离。
室性早搏(Lorenz 散点图中垂直于x 轴的绿色点集)包含普通室性早搏(联律间期+代偿间期= 窦性周期的2 倍)和插入性室性早搏(联律间期+代偿间期=窦性周期),两者起源相同、形态一致,因为代偿间期长短不同而垂直于x 轴上下错开分布,利用传统的“模板”或Lorenz 散点图可快速识别室性早搏。
此例散点图中绿色的室性早搏点集与插入性室性早搏形成的早搏后点集(图2 散点图中蓝色所框黑色点集部分)有所重叠和掩盖,利用叠加图在形态分析中的优势可实现室性早搏与窦性心律的快速分离。
窦性心律呈窄QRS 波形态,室性早搏呈宽QRS 波形态,将QRS 波形态区别明显的V3导联作为分析导联,利用叠加图的切割技术将宽QRS 波切入F2(或F3、F4)中并全部选中,一键改为V(室性早搏)即可实现快速分离。
本例中,室性早搏后的T 波方向与同导联QRS 波主波方向相反,发生了继发性ST-T 改变;在V3导联中,窦性心律与室性早搏的T 波区别也很明显除了使用QRS 波分离室性早搏外,也可利用T波实现此目的。
2. 2 窦性心律(P 波直立) 与房性心律( P 波倒置)快速分离
① 基础心律为窦性心律+房性心律,最小心率、心率动态变化、心搏总数正常,平均心率增高;
② 房性心搏22 393 个,其中有982 个单发,3 次成对,147 阵房性心律,18 阵二联律;
动态心电图分析软件对P 波的分析存在不足,该病例扩展了叠加图的应用范围,即应用于不同形态P 波的快速分离。该病例为窦性心律(N)与房性心律(SE)之间形成的竞争心律。
房性心律为低位起搏点,自律性轻度增高,达到或略高于窦性心律的频率范围,与窦性心律相互竞争、相互干扰,共同或交替控制心房。
因为二者频率接近,NS 间期、SS间期与NN 间期几乎相等,所以Lorenz 散点图上可见两种节律形成的点集均分布于等速线上,且相互重叠交织,整体呈近似棒球拍样,不易区分每种节律的比例及心搏数。
等速线左侧的短长周期区可见散在分布的房性心律终止并转为窦性心律时形成的房性心搏点集(SSN,图3 心电图中红色箭头所示),等速线右侧的长短周期区可见散在分布的房性心律终止后第一个窦性心搏形成的点集(SNN)。
心电瀑布图上可以看到黄色的P 峰带(窦性心律,P波直立)和黑色的P 谷带(房性心律,P 波倒置)相互交替出现(图3 瀑布图中红色箭头所指),说明窦性心律与房性心律相互竞争,不时交替。
房性心律基本重叠在窦性心律点集中而难以发现。此例动态心电图无论是采用Lorenz 散点图还是心电瀑布图分析均有难度。
Lorenz 散点图虽在节律信息分析上有优势,但丢失了时间信息和形态信息;心电瀑布图虽然包含了时间信息和形态信息,但两种节律反复交替,分段修改工作量很大。此时,利用叠加图在形态分析中的优势可实现两种节律的快速分离。
窦性心律时P 波直立,房性心律时P 波倒置,将P 波差异最明显的Ⅱ导联作为分析导联,利用叠加图的切割技术将房性心律(图3 叠加图中黑色箭头所指)波切入F2(或F3、F4)中,并全部选中,一键改为SE(房性心律)即可实现快速分离。
2. 3 窦性心律(P 波直立)与交界性心律(无P 波)快速分离
① 基础心律为窦性心律+交界性逸搏心律,最小心率、心率动态变化正常,平均心率、心搏总数降低;
② ST-T可见明显异常动态变化(提示下壁、前外侧壁心肌缺血);
④ >1. 5 s 的长RR 间期145 次(最长1. 167 s),为显著窦性心动过缓并心律不齐、交界性逸搏周期所致;⑤ 可见大量逸搏夺获二、三联律及逸搏心律。见图4。
该病例扩展了叠加图的应用范围,即根据有无P 波实现窦性心律和交界性心律的快速分离。
该病例为窦性心律(N)与交界性逸搏心律(AE)之间形成的不完全干扰性房室脱节,其本质上也是竞争心律。当显著窦性心动过缓并心律不齐引起RR 间期过长时,低位起搏点往往会发出逸搏激动(多为交界性逸搏)来保护心脏。
这是人体的一种自我保护机制,其意义在于填补漏搏,消除长周期,类似于人体内天然的VVI 起搏器。
① 逸搏周期相对固定,但不同时段的逸搏周期可以不同;
② 逸搏节律点随时发生节律重整,心电图表现为逸搏心律中出现的早搏、夺获等总是呈等周期代偿。
本例Lorenz 散点图特点是逸搏心律呈“曲尺”状图形分布于等速线的远端。
连续的窦性心律点集和连续逸搏点集均位于等速线上,逸搏-夺获点集垂直于x 轴,夺获-逸搏点集垂直于y 轴。
本例中连续的窦性心律点集和连续逸搏点集均分布于等速线上,二者有频率的重叠,所以点集也重叠交织,不易区分每种节律的比例及心搏数。
心电瀑布图上可见黄色的P 峰带(窦性心律,P波直立)和无P 峰带(交界性逸搏心律,无P 波)频繁交替出现(图4 瀑布图中红色箭头所指),说明窦性心律与交界性逸搏心律相互干扰,不时交替,形成干扰性房室脱节。
因两种节律重叠交织,此例动态心电图同病例2 一样,采用Lorenz 散点图及心电瀑布图分析也有难度,而利用叠加图在形态分析中的优势可实现两种节律快速分离。
窦性心律时有直立的P 波,交界性逸搏心律无P 波,用P 波清晰的Ⅱ导联作为分析导联,利用叠加图的切割技术将交界性逸搏心律(图4 叠加图中黑色箭头所指)波切入F2(或F3、F4)中,并全部选中,一键改为AE(交界性逸搏心律)即可实现快速分离。
2. 4 双腔起搏器DDD 方式(双脉冲)与VAT 方式(单脉冲)快速分离
① 基础心律为窦性心律伴心室起搏心律+房室顺序起搏心律,心率61(52 ~ 104) 次/ min,心搏总数87 221次;
② 房性早搏38 个,有2 次成对、1 次二联律;
⑤ 起搏器工作方式呈VAT、DDD,起搏器具有频率应答功能,起搏器功能未见异常。见图5。
该病例扩展了叠加图的应用范围,即实现起搏器不同起搏方式的快速分离。该病例使用了具有频率应答功能的双腔起搏器,可见VAT、DDD 两种不同的起搏器工作方式。
Lorenz 散点图上可见两种方式形成的点集均分布于等速线上,且相互重叠交织,整体呈近似棒球拍样,不易区分每种起搏方式所占比例。
利用叠加图在形态分析中的优势可实现起搏方式的快速分离。
VAT 工作方式即窦性心律伴心室起搏,可见窦性心律后VP 脉冲及伴随的心室起搏图形;DDD 工作方式即房室顺序起搏,可见AP 脉冲后跟随心房起搏图形。
VP 脉冲后跟随心室起搏图形,即VAT 工作方式下可见VP 单脉冲,DDD 工作方式下可见AP 及VP 双脉冲,以心房脉冲信号最大的Ⅱ导联作为分析导联,利用叠加图的切割技术将AP 脉冲波(图5 叠加图中方框所示)切入F2(或F3、F4)中,并全部选中,一键改为AVP(房室顺序起搏)即可实现快速分离。
动态心电图能提供心电信号的形态信息、时间信息和节律信息。心电散点图是分析心电图的重要工具,集中呈现了时间信息与节律信息。但是当节律变化不明显时,散点图无法直接将不同心律的波形识别出来,而且对于形态信息的变化无能为力。
心电瀑布图虽能表达形态信息,清晰识别各种形态的波形 ,但是当不同节律相互竞争、反复交替时,无法快速准确区分不同节律,在不同节律的修改编辑上也耗时费力。
而叠加图技术却另辟蹊径,弥补了其他技术的不足,把形态信息高度浓缩、集中显示、分类识别,大大减少了人工校正的工作量,在快速分析动态心电图中发挥了独特的作用。
在动态心电图分析中,主要依据QRS 波群的形态和宽度来区别室性心律和室上性节律,但各种动态心电图分析软件无法明确分辨P 波。
本研究选取4 例在郑州大学第二附属医院接受动态心电图检查的典型病例作为研究对象,病例1 是室性早搏病例,利用室性早搏呈宽QRS 波形态而窦性心搏呈窄QRS 波形态的特点,通过叠加图实现两种节律的快速分离,也体现了叠加图最初的设计理念;病例2 和病例3 均为竞争心律,克服了动态心电图分析软件对 波分析不足的缺点,扩展了叠加图的应用范围,利用窦性心律P 波直立、房性心律P 波倒置、交界性心律无P 波的形态差异,通过叠加图实现不同节律的快速分离;病例4 是双腔起搏器植入病例,利用VAT 工作方式下可见VP 单脉冲而DDD 工作方式下可见AP 及VP 双脉冲的特点,通过叠加图实现不同起搏方式的快速分离。
上述4 个病例各有特点,充分体现了叠加图在动态心电图分析中的独特优势。
① 选择P-QRS-T 波形态差异显著的导联作为分析导联进行叠加;
② 不同的病例包含不同的时间信息、节律信息和形态信息,因此叠加图应与逆向技术、模板直方图、心电散点图、心电瀑布图等技术联合使用,才能更快、更准地对动态心电图进行分析;
③ 当患者动态心电图全程伪差较大时,会导致分离出来的心搏混入伪差而影响叠加效果,因此需要进一步修改伪差。
具体可采取以下改进措施:做好皮肤处理、嘱患者避免剧烈活动以保证数据采集质量;分析时可先修改伪差再进行叠加;在Lorenz 散点图或差值散点图中选择局部关键点集进行叠加。
叠加图原理并不复杂,通过对选定区域心电信号进行叠加,可以充分显露不同形态的P-QRS-T 波形,所以在形态信息分析方面具有独特优势。
随着叠加图技术的不断完善以及应用范围的扩展,该技术必将成为动态心电图分析软件中不可或缺的工具。
动态心电图分析工作者必须具备高度的责任心,对每份病例资料进行快速而精准的分析,深入发掘不同诊断技术的潜能和优点,方能为临床提供可靠的诊断依据。
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