劉力　趙文姣　曾建平　孫智山

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尼沙赫電圖對早期心肌缺血的預先診斷價值探討

劉力趙文姣曾建平孫智山

[摘要]目的建立中國中型豬經(jīng)皮冠狀動脈腔內(nèi)血管成形術(shù)(PTCA)球囊封堵冠狀動脈急性心肌梗死模型，研究急性心肌缺血梗死過程中尼沙赫電圖(saahECG)時間軸心室測量標量參數(shù)S-VS和VS-VD的變化，并探討該變化對心肌缺血的早期診斷價值。方法中國中型豬，體重39～67(44.5±12.70)kg，麻醉后經(jīng)股動脈置入PTCA球囊至左前降支第一對角支遠端，堵閉血流120 min，同步、逐波掃描記錄模型建立前后及過程中saahECG和常規(guī)12導聯(lián)心電圖(ECG)，隨后對saahECG時間軸心室測量，以S-VS和VS-VD作為標量參數(shù)進行分析，并與同步記錄的ECG對比分析。結(jié)果① 運用PTCA球囊封堵法成功建立豬急性心肌梗死模型，球囊封堵12 s后saahECG即出現(xiàn)VS-VD改變，39 s后S-VS顯著增加，而ECG的ST段改變則于24 s后出現(xiàn)。② saahECG心室時間軸標量參數(shù)S-VS、VS-VD改變早于心電圖改變。③ 球囊封堵前及封堵2 h后，saahECG標量參數(shù)S-VS、VS-VD差異顯著。結(jié)論我們發(fā)現(xiàn)了一種新的監(jiān)測心肌缺血的體表心電圖，即saahECG，saahECG比ECG提前反應，并可以實現(xiàn)心肌缺血改變的數(shù)據(jù)化顯示，對心肌缺血更早期的診斷有重要價值。

[關鍵詞]急性心肌梗死；動物模型；豬；心電圖；尼沙赫電圖；時間軸心室測量

冠心病目前已成為威脅人類健康的主要疾病之一，快速、準確地診斷急性心肌梗死(AMI)并予以及時、有效地治療對預后至關重要[1]。標準12導聯(lián)心電圖(ECG)作為一種無創(chuàng)性診斷技術(shù)，對診斷急性心肌梗死具有重要的臨床應用價值，此外，急性期心電圖尚能對預后及危險分層提供進一步信息[2]。但心電圖診斷心肌缺血的敏感性及特異性相對較低[3]，對心內(nèi)膜下心肌缺血甚至部分透壁心肌缺血不能準確提示[4-5]。本研究通過應用一種新的體表監(jiān)測心臟電活動的方法——尼沙赫電圖(saahECG)，來準確記錄早期AMI過程中除極相及復極相的變化，以提高早期診斷AMI的準確性。我們制備了豬的急性心肌梗死模型，用saahECG及ECG同步記錄整個過程中心肌缺血的電生理變化，隨后對saahECG進行時間軸心室測量，用VS和VD量化分析去極、復極期變化，并與標準12導聯(lián)心電圖ST-T變化進行對比。

1材料與方法

以下所做的動物實驗均經(jīng)湘潭市中心醫(yī)院倫理委員會認定通過。

1.1實驗動物

中國中型豬6頭，體質(zhì)量39～67(44.5±12.70)kg，健康雌性，由中南大學湘潭臨床醫(yī)學院動物實驗中心提供，經(jīng)檢驗均為健康合格的家豬。

1.2實驗材料

美國通用公司C型臂X射線機；中國深圳邁瑞公司心電監(jiān)護儀；日本泰爾茂公司各種導絲(長、短導絲及球囊導絲)、動脈鞘、各種導管(冠狀動脈造影導管、豬尾導管及7F鞘管)及壓力泵等。PHS-A10型SaahECG心電圖監(jiān)測儀，由菲士醫(yī)學儀器公司提供(可同時記錄saahECG和ECG，參數(shù)設置為25 mm/s，10 mm/mV)。

1.3實驗方法

動物麻醉：中國中型豬術(shù)前禁食12 h，禁飲4 h，用3%戊巴比妥以10 mL/kg的總劑量在豬耳后分次行肌注麻醉，約20 min后豬站立不穩(wěn)而臥倒。將豬仰臥固定于操作臺，用套管針在豬耳緣靜脈建立靜脈通路，以1.5%戊巴比妥3～15 mL/h靜脈泵維持麻醉，并根據(jù)豬的麻醉情況，酌情靜脈推注適量利多卡因維持麻醉及預防室顫，予以心電監(jiān)護，注意其生命體征情況。

手術(shù)方案：豬取仰臥位，右側(cè)腹股溝部、前胸部及四肢備皮，按照標準12導聯(lián)心電圖連接方式在豬的四肢及前胸壁放置一次性電極。常規(guī)消毒、鋪巾，2%利多卡因局部麻醉，尋找右側(cè)股動脈鞘，穿刺右側(cè)股動脈，置入6F血管鞘。皮下注射低分子肝素4 000 IU抗凝。經(jīng)鞘管用6F共用冠脈造影導管行左、右冠狀動脈選擇性造影，注入碘帕醇行冠脈造影，觀察豬冠狀動脈的分布情況(圖1)，再將該導管置于左冠狀動脈開口處，造影后置入PTCA球囊導絲，在導絲指引下置入20 mm或25 mm球囊至冠脈左前降支(LAD)第一對角支遠端，以3 040 mmHg(4 atm)或4 560 mmHg(6 atm)打開球囊堵閉LAD，造影示球囊遠端血流中斷(圖2)。120 min后撤除球囊及鞘。術(shù)中予以連續(xù)心電監(jiān)護及動脈內(nèi)壓力檢測。全程同步描記標準12導聯(lián)心電圖和saahECG電圖。

病理學檢查：術(shù)后4周，處死實驗動物，取出心臟，行石蠟包埋切片，并予以蘇木精-伊紅染色，以界定心肌梗死區(qū)。

圖1　球囊封堵前Fig.1　Before Balloon occlusion

圖2　球囊封堵后Fig.2　After Balloon occlusion

1.4統(tǒng)計學方法

2結(jié)果

2.1SaahECG時間軸心室測量

下面我們就SaahECG具體的時間軸心室測量方法進行逐一介紹(圖3)。

S點為QRS波群的S最低點；VS點為QRS波群后最后一個

2.2心電圖導聯(lián)與冠脈供應區(qū)域的對應關系

我們知道，冠脈的解剖及供血特點決定了心電圖不同導聯(lián)對梗死相關冠脈的定位(表1)[1]。而豬的循環(huán)與人類類似，阻斷冠狀動脈分支后形成的心肌梗死模型與人類心肌梗死病變有很大相似性[6]。

表1　心電圖導聯(lián)與冠脈供應區(qū)域的對應關系

我們選用其中一只豬(編號1019)的saahECG的V5導聯(lián)進行數(shù)據(jù)測量，通過對比分析整個急性心肌缺血、梗死過程中QRS波群后面的新發(fā)現(xiàn)小波的形態(tài)、個數(shù)、S-VS、VS-VD、(S-VS)/(VS-VD)的變化來判斷心肌缺血的變化。分別在球囊封堵前、封堵后，選取三個時間點，每個時間點選取20個波形進行測量(表2，圖4)。并進行組間比較(表3)。

表2　球囊封堵前后三個時間點saahECG V5導聯(lián)QRS波群后小波變化

a：與基線狀態(tài)相比，P<0.001；b：與封堵后12 s相比，P<0.001

在球囊封堵前，基線狀態(tài)下，V5導聯(lián)QRS波群后有5個小波，(S-VS)/(VS-VD)均<1，證實心室收縮時程小于心室舒張時程，即心室工作時間比休息時間短，符合生理情況下心室肌做功規(guī)律。球囊封堵12 s后，V5導聯(lián)QRS波群后小波數(shù)仍為5個，心室收縮時程(S-VS)較基線狀態(tài)下無明顯變化，兩組間差異無統(tǒng)計學意義，P=1；而心室舒張時程(VS-VD)較基線狀態(tài)下顯著縮短，P<0.001 ；(S-VS)/(VS-VD)>1，P<0.001。球囊封堵39 s后，V5導聯(lián)QRS波群后小波數(shù)增至6個，心室收縮時程(S-VS)較基線狀態(tài)下及球囊封堵后12 s明顯延長，P均<0.001；且心室舒張時程(VS-VD)較基線狀態(tài)下及球囊封堵后12 s進一步縮短，P均<0.001；(S-VS)/(VS-VD)仍>1，且較球囊封堵后12 s顯著增大，P<0.001。

圖4　球囊封堵前后三個不同時間點saahECG V5導聯(lián)表現(xiàn)

saahECG QRS波群后小波時程變化對心肌缺血非常敏感，在球囊封堵造成心肌急性缺血后12 s即發(fā)生改變；時間軸心室測量標測參數(shù)變化明顯，比心電圖出現(xiàn)ST-T改變早。對同步記錄的ECG進行分析，發(fā)現(xiàn)球囊封堵后24 s才開始出現(xiàn)ST段的水平上抬，比saahECG的VS/VD變化晚12 s。而對另一只豬(編號1069)的saahECG與ECG比較可發(fā)現(xiàn)，saahECG發(fā)現(xiàn)心肌缺血變化至少比ECG早5 min(圖5～7)。

我們對6只豬采用PTCA球囊封堵術(shù)建立急性心肌梗死模型，封堵時間為2 h，隨后退出球囊。4周后，處死實驗動物，取出心臟，行石蠟包埋切片，并予以蘇木精-伊紅染色，發(fā)現(xiàn)6只豬均成功實現(xiàn)心肌梗死，心肌梗死范圍包括間壁、單純前壁和心尖。對6只豬球囊封堵前及球囊封堵2 h后的saahECG 12導聯(lián)時間軸心室測量VS、VD進行綜合統(tǒng)計分析(表3、4)。

通過表3、4，我們可以得出，球囊封堵前后心室舒張時程顯著縮短，P<0.001；球囊封堵前，(S-VS)/(VS-VD)<1，而球囊封堵后(S-VS)/(VS-VD)>1，差異有統(tǒng)計學意義，P<0.001。

表3　球囊封堵前后saahECG時間軸心室測量

圖5　球囊封堵前同步記錄的saahECG (上)和ECG(下)

圖6　球囊封堵5 min后同步記錄的saahECG 圖(上)和ECG(下)

圖7　球囊封堵25 min后同步記錄的saahECG (上)和ECG(下)

表4　球囊封堵前后saahECG時間軸心室測量12導聯(lián)

3討論

自Einthoven于1903年第一次記錄到弦性心電圖波以來，ECG得以在臨床廣泛使用并得到大力發(fā)展，尤其是對于心肌梗死診斷。心電圖是心臟在興奮過程中以電偶變化的幅度與方向為基礎的各種動作電位的綜合效應。ST段代表心室的緩慢復極期，此時正常情況下心室各部分細胞均處于去極化狀態(tài)，相當于動作電位的平臺期，電位差很小，故ST段應與基線平齊[7]。當發(fā)生心肌缺血時，由于組織缺氧，導致細胞內(nèi)儲存的ATP減少，隨之產(chǎn)生電機械分離，從而造成ATP依賴性的跨膜電勢變化，表現(xiàn)為心電圖(ECG)上復極期ST段和T波改變。故ST-T段變化常被當作急性心肌梗死(AMI)的預測指標[8]。但越來越多的研究表明其臨床應用價值有一定局限性，如按慣用心電圖診斷AMI，Parker等[9]通過1 910例尸檢分析證實其敏感性為75%，特異性為68%。部分研究表明，不管是在動物還是人類[10-11]，AMI后均可引起去極期變化。本研究提出一種新的監(jiān)測心電信號的方法——尼沙赫電圖(saahECG)，來實時、逐波反映心肌梗死導致的心室去極化和復極化狀態(tài)。根據(jù)電勢能分析，saahECG QRS波群后的小波跟心室肌動作電位2相和3相復極化相一致[12]。

saahECG[12]檢測儀是由美國菲士醫(yī)療儀器公司運用國際及美國最新的工程技術(shù)專利創(chuàng)造發(fā)明的，它利用特殊的信號處理技術(shù)能分辨出0～150 Hz的卷積信號。運用分頻線性技術(shù)，saahECG可以在與傳統(tǒng)ECG同時掃描記錄心電信號的情況下，提取出超微信號。我們對比saahECG和ECG可以發(fā)現(xiàn)，除既有P-QRS-T波群外，尚在P波前、PR間期、ST段及T波上升支發(fā)現(xiàn)有小波(圖3)。本研究就ST段及T波上升支的小波進行研究分析，以論證其對心肌缺血所引起的變化的診斷價值。首先，在球囊封堵冠脈造成急性心肌缺血后，最先改變的是心室舒張時程縮短(VS-VD)，這是因為心肌急性缺血損傷后，細胞膜對鉀離子通透性增加，細胞膜動作電位、靜息電位降低，呈部分極化狀態(tài)，0相上升速度及振幅都降低，且2相、3相也都處于部分除極狀態(tài)，動作電位時限縮短，綜合的結(jié)果就是心室舒張時程(VS-VD)縮短。其次，隨著心肌缺血時間延長，心室舒張時程(VS-VD)進一步縮短，而心室收縮時程(S-VS)則逐漸延長。20世紀90年代初期，Antzelevitch等[13]發(fā)現(xiàn)心室肌內(nèi)膜下、中層以及外膜下心肌動作電位時限有明顯差異，外膜下心肌外向鉀離子流(Ito)較內(nèi)膜下心肌明顯，心肌急性缺血狀態(tài)下外膜心肌損傷，其Ito外向鉀流更為明顯，加之2相開始后的平臺期鈣內(nèi)流(ICa-L)及緩慢鈉流(INa)減弱，復極相的平臺甚至可以消失，至不同心肌呈現(xiàn)明顯的復極離散，故心室收縮時程延長。第三，在球囊封堵前基線狀態(tài)下心室收縮時程/心室舒張時程均小于1(S-VS/VS-VD<1)，而球囊封堵造成心肌急性缺血后心室收縮時程/心室舒張時程比值發(fā)生逆轉(zhuǎn)，S-VS/VS-VD>1，且該比值隨心肌缺血時間延長而增加，今后臨床應用中或許可以利用這一點來評估心肌缺血損傷程度。第四，saahECG可以利用具體數(shù)值逐波、實時直觀反映出心肌缺血過程中去極和復極期的變化，比ECG ST段及T波改變時間明顯提前，而眾所周知，AMI發(fā)生后“時間就是生命”，及早預測心肌急性缺血變化，并及時治療，可以大大改善該類患者的預后。第五，通過分析球囊封堵前及封堵2 h后，saahECG心室時間軸標量參數(shù)VS、VD變化，發(fā)現(xiàn)心梗前后所測標量參數(shù)間差異有統(tǒng)計學意義。

總之，我們的研究提出了一種新的體表監(jiān)測心電信號的方法——尼沙赫電圖(saahECG)，它在不改變傳統(tǒng)ECG基本波形P-QRS-T的基礎上新發(fā)現(xiàn)了一些小波，使記錄到的體表心電信號更豐富、細膩，并證實了saahECG可以作為診斷AMI的新手段，且比ECG能更早監(jiān)測出心肌缺血導致的心電信號變化。對指導AMI的早期診斷、早期治療、改善預后具有重要意義。

4研究的局限性

本研究樣本量小，且對每只豬心肌缺血過程中的參數(shù)動態(tài)變化分析不夠充分，沒有足夠多的樣本量及數(shù)據(jù)來建立缺血指標閾值，以及評估其敏感性和特異性。

ECG 創(chuàng)造了110 多年的光輝燦爛的歷史，尼沙赫電圖(saahECG)在ECG發(fā)明后的今天，沒有改變P-QRS-T的基本波形，其形態(tài)、范圍和幅度都保持完樣，但它在P波和T波范圍內(nèi)得到新的波形，描記得更細膩更豐富，顯示更多新信號，且這些信號本身來自于心臟自然的自主神經(jīng)節(jié)律傳導、心房心室傳導、節(jié)律傳導、速率傳導、各種細胞電位及離子流等在各個解剖位置的正常電生理記錄。目前對于saahECG的研究尚處于起始階段，對其臨床價值的探索尚不充分，有很多已知或懸而未決的心電生理問題均可考慮采用saahECG來進行研究，或許會有新的進展及突破。

致謝：感謝美國菲士醫(yī)療儀器有限公司首席執(zhí)行官陳光人先生對本科研團隊的親自指導與支持，感謝曾院長的關心，感謝所有關心過我的人，我代表我們實驗團隊真誠的說聲，謝謝！

參 考 文 獻

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(本文編輯：李政萍)

Prognostic significance of saahECG on early myocardial ischemia

LiuLi1，ZhaoWen-jiao2，ZengJian-ping1，SunZhi-shan1

(1.Department of Cardiac Electrophysiology，Xiangtan Clinical School of Central South University；2.Department of Cardiology，the Second Xiangya Hospital of Central South University，Xiangtan Hunan 410000，China)

[Abstract]ObjectiveTo establish acute myocardial infarction(AMI) in medium-sized pigs induced by percutenoustransluminalcoro-nary angioplasty(PTCA) balloon occlusion,and to research the changes of saahECG timeline ventricular measurement scalar parameters S-VS and VS-VD in the whole process,and discuss the prediagnosis value of these changes.MethodsA total of 6 Chinese domestic medium-sized pigs, weighing39～67 kg(44.5 12.70 kg)were selected as experimental objects.After anesthesia, 20 mm or 25 mm angioplasty balloon was positioned in the mid-left anterior descending(LAD) distal to the first diagonal branch.The balloon was inflated and occluded the first diagonal branch for 120 min saahECG and ECG beat-by-beatweresynchronously scanned in the whole process.After that, the saahECG ventricle timeline was measured and the scalar parameters S-VS and VS-VD were analyzed and compared with the ECG changes.Results① PTCA balloon occlusion successfully induced models of AMI,VS-VD changed just after 12s obstruction,and S-VS significantly increased after 39 s,while ECG ST-segment changed after 24s. ② Changes of saahECG ventricular timeline parameters S-VS,VS-VD occurred obviously earlier than that of ECG ST-segment.③ saahECG ventricular timeline parameters S-VS,VS-VD were of statistically significant difference before and after 120min occlusion.ConclusionWe present a novel method that is capable of detecting ischemia-induced changes in body-surface ECG,that is saahECG. saahECG can reflect changes induced by myocardial ischemia in digitization earlier than ECG,and has important prognosis value for early diagnosis of AMI.

[Key words]acute myocardial infarction；animal model；swine/pig；electrocardiogram；saahECG；timeline ventricle measurements

(收稿日期：2015-10-26)

DOI:10.13308/j.issn.2095-9354.2016.01.004

[中圖分類號]R540.41

[文獻標志碼]A

[文章編號]2095-9354(2016)01-0017-07