向晉濤
按照一定的數(shù)字規(guī)則(如相鄰的RR間期迭代作圖)將動態(tài)心電圖中的RR間期表述為二維坐標(biāo)系中的“點(diǎn)”,所有“散點(diǎn)”的集合就會構(gòu)成一定的圖形,這樣的圖形即為心電散點(diǎn)圖。通過觀察心電散點(diǎn)圖的圖形,便可了解心臟的正?;虍惓9?jié)律運(yùn)行的規(guī)律?!包c(diǎn)”在數(shù)學(xué)幾何上的含義接近于零,但又不是“零”,所占的時空最小,故能用點(diǎn)表示大數(shù)據(jù)或海量數(shù)據(jù)。長程心電圖中每一R(QRS)波代表心臟一次電活動,根據(jù)電-收縮耦聯(lián),即R波代表一次心臟跳動,24 h心跳10多萬次(按每75次/分計算,24 h 心跳10萬8千次),這樣,10萬多次心搏就可在一個二維坐標(biāo)系中以點(diǎn)構(gòu)成圖形的形式呈現(xiàn)出來,通過對圖形的整體觀察分析即能達(dá)到分析心臟節(jié)律以及診斷心電的目的。其首先站在整體的角度上看待心臟節(jié)律,故稱之為心臟節(jié)律的整體觀[1]。由于計算機(jī)軟件技術(shù)的研發(fā),以及國內(nèi)心電專家近10年的研究與應(yīng)用,心電散點(diǎn)圖已形成一門學(xué)問,其標(biāo)志為3本關(guān)于心電散點(diǎn)圖專著的出版[2-4]。
目前,長程動態(tài)心電圖分析軟件對海量大數(shù)據(jù)R波處理成“散點(diǎn)”,按3種方式進(jìn)行處理或描述,因而形成3種類型的散點(diǎn)圖,即時間RR間期(t-RR)散點(diǎn)圖;Lorenz-RR散點(diǎn)圖;RR間期差值散點(diǎn)圖(又稱修正散點(diǎn)圖,目前臨床應(yīng)用較少)。
t-RR散點(diǎn)圖是以心臟節(jié)律發(fā)生的時間為橫坐標(biāo)(單位:小時),以相應(yīng)的RR間期為縱坐標(biāo)(單位:ms),即所有點(diǎn)(tn+1,RnRn+1)(n≥1)構(gòu)成的點(diǎn)集,計算機(jī)能將長時間24 h 或多小時或1 h 長度的時間壓縮在一個可視的二維坐標(biāo)系中,這樣橫軸較長,縱軸較短,形成的為長條狀二維坐標(biāo)系,因此其散點(diǎn)大多數(shù)呈條幅狀分布,反映的是心臟節(jié)律隨時間變化的規(guī)律。點(diǎn)體現(xiàn)的是“1 點(diǎn)2搏1周期”,所有的點(diǎn)是不會重疊的。
Lorenz-RR散點(diǎn)圖是以兩相鄰RR間期分別為橫、縱坐標(biāo)(單位:ms)迭代作圖,即點(diǎn)(RnRn+1,Rn+1Rn+2) (n≥1)構(gòu)成的點(diǎn)集,計算機(jī)能將所有的點(diǎn)匯聚在一個可視的二維坐標(biāo)系中,其橫、縱坐標(biāo)的比例與單位相同,故二維坐標(biāo)系為一個正方形體系,反映的是一個(或種)節(jié)律對另一個(或種)的關(guān)聯(lián)或影響。點(diǎn)體現(xiàn)的是“1 點(diǎn)3搏2周期”,點(diǎn)可以重疊的。
RR間期差值散點(diǎn)圖是以兩相鄰的RR間期變化值分別為橫、縱坐標(biāo)(單位:ms)迭代作圖,即所有點(diǎn)[(Rn+1Rn+2-RnRn+1),(Rn+2Rn+3-Rn+1Rn+2)(n≥1)]構(gòu)成的點(diǎn)集,計算機(jī)能將所有的點(diǎn)匯聚在一個可視的二維坐標(biāo)系中,其橫、縱坐標(biāo)的比例與單位相同,故二維坐標(biāo)系亦為一個正方形體系,反映的是節(jié)律變化之間的規(guī)律或關(guān)聯(lián)。點(diǎn)體現(xiàn)的是“1點(diǎn)4搏3周期”,點(diǎn)會發(fā)生重疊。
2.1竇性心率的變時性和變時不良 正常情況下,竇性心率在活動或白天時心率較快,而在安靜或睡眠時心率較慢,在心率由快至慢或由慢至快時,心率會呈現(xiàn)平滑的過渡狀態(tài),不會突然變快或變慢,這種竇性心率的平滑過渡狀態(tài),稱之為竇房結(jié)或竇性心率的變時功能正常。即使人體在比較平穩(wěn)的狀態(tài)下,竇性心率也不是“死水一潭”,而是有“潮漲潮落”即“漲落現(xiàn)象”,也就是在一定小幅范圍內(nèi)波動,t-RR散點(diǎn)圖用毫秒級單位度量竇性心率的漲落現(xiàn)象,使得條帶狀的t-RR散點(diǎn)圖圖形能直接地體現(xiàn)竇性心率的毫秒級變化。因此,t-RR散點(diǎn)圖能揭示竇性心率的變時性變化。向晉濤[5-8]通過對竇性心率的t-RR散點(diǎn)圖和相應(yīng)的Lorenz-RR散點(diǎn)圖的對比觀察,并用散點(diǎn)圖逆向技術(shù)逆向出相應(yīng)的片段心電圖,發(fā)現(xiàn)了一些竇房結(jié)(竇性心率)的變時性和變時不良現(xiàn)象。正常情況下,竇性心率的t-RR散點(diǎn)圖呈現(xiàn)一定寬度(粗度)的條索狀圖形,表現(xiàn)為活動或白天幅度(在坐標(biāo)系中的位置)較低,而休息和睡眠時幅度較高;而Lorenz-RR散點(diǎn)圖則呈現(xiàn)棒球拍形,沿45度線分布,頭小尾大(接近坐標(biāo)系原點(diǎn)圖形小,遠(yuǎn)端圖形膨大),這符合正常生理狀態(tài)下神經(jīng)和呼吸對心率的調(diào)節(jié)作用。在異常情況下,竇房結(jié)功能可以出現(xiàn)橫向和縱向分離[6]??v向分離在t-RR散點(diǎn)圖上常表現(xiàn)為條幅或條索的斷裂,而且振幅會發(fā)生上下變化,即互相錯位現(xiàn)象,是竇性心率譜的連續(xù)性中斷,如一段時間內(nèi)竇性心率譜為50~60次/分(1 200~1 000 ms),而另一時段則為80~100次/分(750~600 ms),61~79次/分頻率段則缺如;此現(xiàn)象在Lorenz-RR散點(diǎn)圖上則表現(xiàn)為沿45度線分布的2個棒球拍圖形。橫向分離在t-RR散點(diǎn)圖則表現(xiàn)為條索變成條帶,即散點(diǎn)圖變寬,是瞬時心率變化較大的緣故,實質(zhì)上也是心率的連續(xù)中斷,是兩個不同節(jié)律點(diǎn)(頻譜不一致)相互競爭節(jié)律的結(jié)果;此現(xiàn)象在Lorenz-RR散點(diǎn)圖上則表現(xiàn)為散點(diǎn)圖圖形的橫軸(垂直于45度線)變長。此外,向晉濤[7-8]還觀察到了竇性心率的跳躍式減速現(xiàn)象,以及竇性逸搏和竇性早搏現(xiàn)象。楊亞莉等[9-10]亦通過散點(diǎn)圖觀察,報告了竇房結(jié)功能不良以及竇性二聯(lián)律現(xiàn)象各1例。向晉濤等[7]根據(jù)這些現(xiàn)象,提出了竇性心率加速或減速的工作原理示意圖(圖1),利用該示意圖能很好地解釋竇房結(jié)的變時性以及變時功能不良現(xiàn)象。
竇房結(jié)結(jié)構(gòu)分為α、β、γ三部分,3部分中分別再分為A、B、C;D、E、F和H、I、J 3個亞層,亞層再分為若干再細(xì)的亞層,每一部分由上至下,心率由快至慢;而由下至上,則心率由慢至快的有順序發(fā)生,保證心率以毫秒級水平減速或增速,設(shè)心率的范圍在120~40次/分(500~1 500 ms)之間,則3部分的控制心率的范圍分別為500~750 ms,750~1 000 ms,1 000~1 500 ms。當(dāng)α區(qū)控制一段時間的心率后(500~750 ms),直接過渡(跳躍)至γ區(qū)控制一段時間的心率(1 000~1 500 ms),則會出現(xiàn)竇房結(jié)功能的縱向分離;當(dāng)不同位置的起搏點(diǎn)(頻率不連續(xù)的起搏點(diǎn)),如A、C亞層位置起搏點(diǎn)交替控制心率時,則表現(xiàn)心率變異性大,出現(xiàn)竇房結(jié)功能的橫向分離;當(dāng)A1A2A3中出現(xiàn)B3節(jié)律時,即A1A2B3A3(A1、A2、A3屬于同一細(xì)亞層,心率在3者之間變化是一連續(xù)譜),則B3的節(jié)律為竇性逸搏;而當(dāng)B1B2B3中出現(xiàn)A1的節(jié)律時,即B1B2A1B3,則出現(xiàn)竇性早搏A1。當(dāng)心率從B區(qū)跳至E區(qū)時,其RR間期會突然延長超過300 ms以上,則表現(xiàn)為RR間期的跳躍式延長,會引起肉眼觀察上的心電散點(diǎn)圖形的明顯變化,使心率的減速性質(zhì)發(fā)生改變
圖1竇房結(jié)心率加速或減速工作原理示意圖
2.2房性和室性早搏性質(zhì)的判定
心律失常發(fā)生的性質(zhì)有二:起源異常和傳導(dǎo)異常??焖傩穆墒СH缡倚栽绮?簡稱室早)和房性早搏(簡稱房早)則具體表現(xiàn)為自律性增高和折返或兩者兼有[11]。折返機(jī)制在心電圖上的表現(xiàn)為每一個早搏與之前正常心搏之間的聯(lián)律間期一致或相等;而自律性增高則表現(xiàn)為每一個早搏與之前正常心搏之間的聯(lián)律間期不一致或不相等,但是連續(xù)兩個早搏之間的間期一致(實際上這種早搏就是我們常說的并行心律)[11]。折返和自律性增高性早搏的心電圖規(guī)律顯示了早搏與主導(dǎo)節(jié)律(通常為竇性心律),早搏之間有特定的數(shù)字特征,因此在二維坐標(biāo)系中通過RR間期規(guī)則描繪的散點(diǎn)集構(gòu)成的圖形會占據(jù)一定的位置或區(qū)域,這一點(diǎn),景永明等[12-15]用幾何畫板構(gòu)建早搏的模型,模擬早搏的散點(diǎn)圖形成規(guī)律,從理論上證實了散點(diǎn)圖能判定早搏的性質(zhì),且臨床實踐觀察到的與之相符。
折返性早搏在t-RR散點(diǎn)圖上出現(xiàn)明晰的分層現(xiàn)象,從下至上,第一層為一條平直的線條,線條的粗細(xì)反映了早搏的聯(lián)律間期(NV間期)的變化程度,第二、三層分別為竇性心率間期(NN間期)和代償間期(VN間期)形成的曲線,兩曲線互相平行波動,如系室早則中間層距第一、三層線條的距離相等(表代償間期完全),如系房早則中間層距第一層的距離大于距第二層的距離(表代償間期不完全)。室早Lorenz-RR散點(diǎn)圖表現(xiàn)為室早點(diǎn)集(NV,VN)構(gòu)成的散點(diǎn)圖的長軸平行于Y軸,而室早后點(diǎn)集散點(diǎn)圖長軸的斜率為1/2[16]。房早的Lorenz-RR散點(diǎn)圖則表現(xiàn)為房早點(diǎn)集(NS,SN)構(gòu)成的散點(diǎn)圖長軸與Y軸有一定的角度,房早后點(diǎn)集(SN,NN)構(gòu)成的圖形偏向于45度線或者與竇性心律的散點(diǎn)圖形重疊(房早后等周期代償)。
自律性增高性早搏(并行心律)在t-RR散點(diǎn)圖上表現(xiàn)為寬幅條帶狀,但散點(diǎn)圖的密度分布不均,有或沒有模糊的分層現(xiàn)象。如有分層,則底層較寬,底層有清晰的下界。室早的t-RR散點(diǎn)圖如能看出分層,則中間層距上層和底層的邊界相等,而房早則不相等(中層距上層邊界的距離短于距底層的距離)[17]。房早的Lorenz-RR的散點(diǎn)圖則表現(xiàn)為三輪風(fēng)車形[18]或銳角三角形[15];而室早的Lorenz-RR散點(diǎn)圖則表現(xiàn)為倒丫字形[13]或者直角或鈍角三角形[14]。
折返性早搏與自律性增高性早搏的鑒別使用常規(guī)心電圖或片段心電圖識別,極不易診斷,因為早搏數(shù)太少,不能體現(xiàn)出早搏與主導(dǎo)節(jié)律或早搏與早搏之前的數(shù)字關(guān)系。心電散點(diǎn)圖是關(guān)于所有心臟節(jié)律的數(shù)字關(guān)系在二維坐標(biāo)系中的表現(xiàn),是對所用節(jié)律的歸類或總結(jié)。因此,心電散點(diǎn)圖能輕易診斷和鑒別診斷折返性和自律性增高性早搏。但關(guān)于折返和自律性增高性早搏兼有的心電散點(diǎn)圖特征還有待進(jìn)一步觀察與研究。
2.3快速識別心房撲動-顫動
心房撲動(簡稱房撲)和心房顫動(簡稱房顫)是一連續(xù)的心律失常譜,譜的兩端分別是房撲與房顫,譜中間存在房撲向房顫或房顫向房撲的轉(zhuǎn)化。在診斷房撲時,我們更依賴于房波的大小和形態(tài);而診斷房顫時,則更依賴于心室率是否規(guī)整。然而,當(dāng)房波不太清楚或不易辨認(rèn)而心室率處于變化狀態(tài)時,會造成房撲還是房顫的診斷困難。房撲和房顫時,由于心房頻率的快慢不同,規(guī)整程度不同,故房波對房室結(jié)造成的隱匿性傳導(dǎo)不同,而使房室結(jié)傳導(dǎo)的不應(yīng)期也發(fā)生變化,造成的傳導(dǎo)規(guī)律不一樣,產(chǎn)生的心室率規(guī)整程度不一,當(dāng)房率快的時候,心室率反而下降[19]。因此,房撲時心室率相對規(guī)則,房顫時心室率不規(guī)則;房撲和房顫同時發(fā)生時,則心室率時而規(guī)整,時而不規(guī)整。當(dāng)房撲發(fā)生時,在t-RR散點(diǎn)圖上則表現(xiàn)為清晰的分層現(xiàn)象,即散點(diǎn)清晰地分布在幾條互相平行的“直線”上;Lorenz-RR散點(diǎn)圖則表現(xiàn)為網(wǎng)格狀點(diǎn)的分布,分布區(qū)域呈現(xiàn)為扇形。當(dāng)房顫發(fā)生時,t-RR散點(diǎn)圖則表現(xiàn)為條帶狀,其下緣邊界整齊,上緣呈毛刺狀;Lorenz-RR散點(diǎn)圖則表現(xiàn)為扇形,其扇緣呈散發(fā)狀,扇邊邊界整齊。當(dāng)房撲和房顫同時發(fā)生時,t-RR散點(diǎn)圖表現(xiàn)為既有房撲散點(diǎn)圖特征,又有房顫的散點(diǎn)圖特征,即條帶狀散點(diǎn)圖中,可見明顯的互相平行的密度較大呈直線分布的散點(diǎn);Lorenz-RR散點(diǎn)圖也表現(xiàn)為既有扇形的散點(diǎn)分布,又有密度較稠網(wǎng)格狀點(diǎn)的散點(diǎn)圖形分布,也就是我們常說的混沌中有序,有序中有混沌[20]。因此,不管是房撲還是房顫,或者兩者兼有,只要通過動態(tài)心電圖散點(diǎn)圖分析界面呈現(xiàn)的散點(diǎn)圖特征,一眼就能辨識。
2.4房顫啟動的初始節(jié)律觀察
動態(tài)心電圖的心電散點(diǎn)圖分析技術(shù)提供的散點(diǎn)圖形為快速識別房撲和房顫提供了直觀化的圖像“語言”。在t-RR散點(diǎn)圖中,橫坐標(biāo)為時間,時間之“箭”有序發(fā)生,不回頭;縱坐標(biāo)為RR間期,因此t-RR散點(diǎn)圖中的散點(diǎn)隨時間有序發(fā)生,永不重疊。采用t-RR散點(diǎn)圖逆向技術(shù)[17],只要移動計算機(jī)鼠標(biāo),就能快速找到房顫發(fā)生的啟始散點(diǎn)圖處,相應(yīng)地顯示出房顫發(fā)生的初始節(jié)律的心電圖[21],通過其房顫始發(fā)前的心電圖分析其啟動節(jié)律特征。研究發(fā)現(xiàn),有3種類型的房早可誘發(fā)其房顫的發(fā)生,其機(jī)制各不相同。第一,折返性房早,在房顫發(fā)生之前,可見房早引起的房性心動過速,再在房性心動過速的基礎(chǔ)上,轉(zhuǎn)化為房顫,但此種房早、房性心動過速引發(fā)的房顫不常見,更常見的是房早引發(fā)的房性心動過速。第二,P on T房早,房早位于前一竇性心律的QRS波群的T波升支之上,即房早的P波提前程度早,其前面常有長PP間期現(xiàn)象,或者房早二聯(lián)律現(xiàn)象,類似于發(fā)生在心房肌中的“R on T”現(xiàn)象(將P類比為R),R on T常發(fā)生尖端扭轉(zhuǎn)型室性心動過速[22]。因此,P on T常發(fā)生短陣快速房顫,可能系發(fā)生在心房內(nèi)的二相折返引起的房顫。第三,自律性增高性房早(并行心律性房早),此種房早誘發(fā)的房顫之前,如有大量房早,此房早具有并行心律性房早的散點(diǎn)圖特征(三輪風(fēng)車形、銳角三角形、倒丫字形),其誘發(fā)房顫之前的節(jié)律特征為P→P’ →P→AF(P為竇P,P’為房早),可能是功能性折返引起的房顫。
同樣是房顫,其房早誘發(fā)的節(jié)律機(jī)制不同,針對不同上游節(jié)律的治療,可能預(yù)防房顫的發(fā)生,散點(diǎn)圖逆向技術(shù)能幫助醫(yī)師快速準(zhǔn)確尋找到房顫發(fā)生之前的片段心電圖,分析啟動的節(jié)律方式。
2.5心電現(xiàn)象的觀察
2.5.1散點(diǎn)圖的邊界 觀察發(fā)現(xiàn)各種心臟節(jié)律發(fā)生時,其計算機(jī)描繪的散點(diǎn)圖圖形都有一定的分布范圍,即散點(diǎn)圖有明確的邊界,有的邊界是由心臟的電生理機(jī)制決定的,例如房顫扇形的扇邊整齊,這是由房室結(jié)的功能不應(yīng)期決定的,這一特性有助于對房顫時發(fā)生的寬QRS波進(jìn)行鑒別,扇形邊界以內(nèi)的點(diǎn)由房室結(jié)下傳的R波形成,或者有由室性的QRS波形成,而邊界以外的點(diǎn)只能是來自室性的寬QRS波(R波)形成[23]。同理,房性并行心律形成的銳角三角形的靠近Y軸邊的邊界亦反映了在當(dāng)時竇性心律狀態(tài)下的房室結(jié)功能有效不應(yīng)期界線,這亦是因為與竇性P波競爭的房性P波只有落在房室結(jié)脫離了不應(yīng)期的時間點(diǎn),才能經(jīng)房室結(jié)下傳心室。室性并行心律形成的直角或鈍角三角形靠近Y軸邊的邊界(整齊)反映了在當(dāng)時竇性狀態(tài)下心室肌的不應(yīng)期,這也是因為與竇性下傳引起的心室激動競爭的心室異位興奮,只有當(dāng)心室肌從上一次不應(yīng)期中恢復(fù)過來之后,該異位興奮才能激動心室[14]。
2.5.2散點(diǎn)圖圖形的分離 正常情況下,竇性心率平滑加速或減速,以RR間期為基礎(chǔ)作圖形成的散點(diǎn)圖,其散點(diǎn)圖是緊密的一維分布(常稱1分布),當(dāng)竇性心律合并異位節(jié)律時則產(chǎn)生圖形的分離,如房早、室早,Lorenz-RR散點(diǎn)圖中分離的圖形中包含著竇性的節(jié)律,因此Lorenz-RR散點(diǎn)圖反映了兩個(種)節(jié)律的互相作用。同一節(jié)律由于頻譜的中斷,亦會產(chǎn)生分離,如竇房結(jié)功能的縱、橫向分離[6]。
當(dāng)出現(xiàn)房室結(jié)傳導(dǎo)阻滯時,由于P波的不下傳,造成長RR間期,常使原圖形分裂為多分布圖形,這一點(diǎn)大家都知道。但當(dāng)插入性室早隱性向房室結(jié)逆?zhèn)鲿r,造成室早后的下一個竇性RR變短(系室早后PR延長所致),則使原有的竇性心率的散點(diǎn)圖分離或分岔,使插入性室早的特征散點(diǎn)圖多出一個分布[24]。
2.5.3室早后點(diǎn)的翹尾征與鉤攏現(xiàn)象[25]絕大多數(shù)的室早在房室結(jié)逆?zhèn)鞣较蛏习l(fā)生隱匿性傳導(dǎo),使隨后的竇性P波下傳到房室結(jié)時發(fā)生阻滯,結(jié)果引起完全性代償間期。但少部分室早對其后的竇性P波產(chǎn)生正性變時作用,使其稍提前出現(xiàn),而發(fā)生鉤攏現(xiàn)象。發(fā)生鉤攏現(xiàn)象時,由于PP間期變短,而其后的PP間期基本不變,故室早后的代償間期變短,形成類似于不完全性的代償間期,這種表現(xiàn)發(fā)生在心率比較慢時明顯,故室早的Lorenz-RR散點(diǎn)圖早搏后點(diǎn)集的圖形會形成翹尾征。
2.5.4室早后點(diǎn)的翹尾征與室房傳導(dǎo) 隨著對翹尾征的觀察與研究,楊亞莉等[26]發(fā)現(xiàn)了另一類機(jī)制引起的室早后點(diǎn)的翹尾征,這類翹尾征也發(fā)生在基礎(chǔ)竇性心律較慢時,室性早搏引起的激動從心室逆向傳導(dǎo)心房,形成體表心電圖上的逆性P-波,P-波位于室性早搏的T波上,P-為心房提前的搏動,使得PP-間期
2.5.5魏登斯基現(xiàn)象的散點(diǎn)圖特征[27]研究表明,當(dāng)患者發(fā)生高度房室傳導(dǎo)時,由于魏登斯基易化作用,使得在交界性自主心律之后(370~700 ms)處發(fā)生竇性或房性搏動下傳心室[28],片段心電圖易診斷為房早。向晉濤[27]通過對魏登斯基現(xiàn)象發(fā)生時的散點(diǎn)圖觀察,發(fā)現(xiàn)2個特征:第一,魏登斯基易化作用發(fā)生時,1 h t-RR散點(diǎn)圖呈明顯的3層水平的散點(diǎn)分布(不是由易化作用引起的竇性奪獲或早搏只有2層分布),且上、中層距離很近,中層與下層距離較遠(yuǎn);發(fā)生魏登斯基效應(yīng)時,表現(xiàn)為4層水平的散點(diǎn)分布; 1 h Lorenz-RR散點(diǎn)主導(dǎo)的交界性自主心律在45度線上的分布發(fā)生向左上方的偏離或分離形成另一分布的散點(diǎn)圖團(tuán)塊。第二,魏登斯基易化時,診斷心電圖上表現(xiàn)為下傳竇性P波之后的RR間期稍短于逸搏或自主交界性心搏的RR間期,此可能為易化傳導(dǎo)后,使緊隨的交界性逸搏稍加速之故。此兩種特征有利于識別是魏登斯基現(xiàn)象,而不是“早搏”或不是由易化作用引起的竇性下傳奪獲心室。
心電散點(diǎn)圖的臨床應(yīng)用主要是從整體和聯(lián)系的節(jié)律觀考察心臟節(jié)律的發(fā)生和變化,其從另一個視野看待同一領(lǐng)域的各個方面,站的維度要高。因此,有所應(yīng)用,有所發(fā)現(xiàn),希望引起同道關(guān)注與應(yīng)用。