在临床工作中,我们用动态心电图分析软件中自带的Lorenz散点图制作系统分析经典病态窦房结综合征(sicksinussyndrome,SSS)患者的RR间期散点图时,发现其无法显示>2s的长间期的散点图图形改变。本文将Lorenz散点图制作系统中坐标上限由原来的2s设为4s,比较两种坐标上限所作RR间期散点图图形的异同,并采用逆向分析技术加以确认。结果发现:改良后RR间期散点图的吸引子多了1~4个,且能显示完整的散点图形状,而以2s为坐标上限的散点图只能显示局部特征。因此,以2s为坐标上限制作RR间期散点图来辅助诊断SSS是不合适的,以4s为坐标上限的改良版RR间期散点图能更全面、更有效地反映SSS的散点图特征。
一、经典病态窦房结综合征的分类
经典SSS的病变部位主要限于窦房结,表现为窦房结起搏和/或传导功能障碍所致的窦性节律紊乱。根据其心电图表现,经典SSS主要分为以下三种情况:
1、显著而持久的窦性心动过缓:心率多<50次/min,尤其是当心率<40次/min,且伴有黑蒙、晕厥者,除药物影响外,应高度怀疑SSS。
2、窦性停搏:窦房结在较长时间内不能产生激动。心电图会出现长PP间期;长间期与窦性周期之间无倍数关系;长间歇内可出现交界性或室性逸搏;
3、窦房阻滞:窦房结产生的冲动部分或全部无法传到心房。由于一度及三度窦房阻滞在体表心电图上无法诊断,因此主要分析二度Ⅰ型及二度Ⅱ型窦房阻滞。发生二度Ⅰ型窦房阻滞时,PP间期进行性缩短,直至一次P波脱漏出现长PP间期,以文氏周期重复出现;发生二度Ⅱ型窦房阻滞时,在基本匀齐的窦性PP间期中间歇出现长间歇,且长PP间期是基础PP间期的整倍数。
二、经典病态窦房结综合征的RR间期散点图特征
1、显著性窦性心动过缓的RR间期散点图特征
患者男,78岁,临床诊断:①冠心病,心功能不全Ⅱ级;②心律失常,SSS。动态心电图诊断:①显著性窦性心动过缓伴心律不齐;②交界性逸博及逸博夺获;③偶发房性早搏;④短阵性房性心动过速。监测全程平均心室率约42次/min,且>2s的RR间期次数共次,通过系统自带软件作散点图,可见窦性主导节律呈棒球拍状图形,因心率显著缓慢,散点主要集中于45°线上远离原点的区域,靠近2s坐标上限的边缘(图1A)。将坐标上限调整为4s后,在45°线远端多出了一个稀疏的“小尖角”(图1B)。对该吸引子进行逆向分析,发现其为逸博间期>2s的交界性逸搏节律散点集,如图2所示。
图1 A:显著性窦缓的全程RR间期散点图(坐标上限为2s);B:同一患者的全程RR间期散点图(坐标上限调整为4s)。
图2 采用逆向技术分析丢失的“小尖角”吸引子
2、窦性停搏的RR间期散点图特征
患者女,68岁,临床诊断:①冠心病,心功能Ⅲ级;②心律失常,SSS。动态心电图诊断:①窦性心律;②窦性停搏;③偶发房性早搏;④短阵性房性心动过速;⑤室性逸搏及逸搏后窦性夺获;⑥ST-T改变。监测全程>2s的RR间期共1万余次,长间歇后既有窦性节律,也有室性逸搏节律,部分室性逸搏后伴随窦性夺获。应用常规散点图软件进行分析,发现该患者的窦性主导节律表现为沿45°线分布的四角锥状图形,在横、纵坐标上限边缘有明显的切割痕迹(图3A);调整坐标上限至4s后,主导节律表现为沿45°线分布的三角锥状图形,虽然有类似二度Ⅱ型窦房阻滞的于45°线两侧对称分布的特殊二分布图形改变,但由于长短PP间期无倍数关系,在无交界性及室性逸博的情况下,PP间期与RR间期是一致的,采用RR间期做图形成的散点将会无规律地分布于45°线两侧,不如二度窦房阻滞所形成散点的规律性强。在三角锥状图形下缘,有一个独立吸引子(图3B),经过逆向分析技术分析,发现其为窦性夺获前的室性逸搏点,且逸搏间期均>2s(图4)。
由此可见,以2s为坐标上限所作出的散点图只是截取了部分图形,而无法反映窦性停搏散点图的整体特征。
图3 A:窦性停搏的全程RR间期散点图(坐标上限为2s);B:同一患者的全程RR间期散点图(坐标上限调整为4s)
图4 采用逆向技术分析丢失的独立吸引子。
3、二度Ⅱ型窦房阻滞的RR间期散点图特征
患者女,70岁,临床诊断:①心律失常,SSS;②高脂血症;③冠状动脉肌桥;④高血压病1级(中危组)。动态心电图诊断:①窦性心动过缓;②二度Ⅱ型窦房阻滞;③频发房性早搏。通过常规散点图制作软件作图,除窦性心律的网球拍状图形及房性早搏形成的特殊三分布图形外,还可以在散点(X=1s,Y=2s)和(X=2s,Y=1s)附近见到不完整的吸引子,疑似有边缘被切割的痕迹(图5A);调整坐标上限至4s后,由于该患者的基础窦律约1s,而长短PP间期间成倍数关系,因此在出现2:1窦房阻滞时,以(1s,2s)、(2s,1s)和(2s,2s)三个点为始点、围绕45°线呈对称分布;在对称线上,>2s的散点远离原点,<2s的散点靠近原点,其中(2s,2s)的散点集于45°线远离原点的位置(图5B)。采用逆向技术分析该吸引子,确定其为连续的PP间期>2s的长间歇的集合点(图6)。
显然,由于受到坐标上限2s的限制,图5A中无法显示出由于二度Ⅱ型窦房阻滞所形成的PP间期>2s的长间歇的吸引子。调整坐标上限至4s后,在散点图上完整地显示了特殊的三分布图形改变。
二度Ⅰ型窦房阻滞的散点图特征与二度Ⅱ型窦房阻滞类似,但由于前者的PP间期不等,在无交界性及室性逸博的情况下,PP间期与RR间期是一致的,采用RR间期做图时前者的吸引子的横轴宽度要长一些,且长间歇前点的吸引子更靠近45°线(图7)。
图5 A:二度Ⅱ型窦房阻滞的全程RR间期散点图(坐标上限为2s);B:同一患者的全程RR间期散点图(坐标上限调整为4s)
图6 采用逆向技术分析45°线上远离原点的吸引子。
图7 A:二度I型窦房阻滞的全程RR间期散点图;B:二度II型窦房阻滞的全程RR间期散点图。
三、讨论
RR-Lorenz散点图又称Poincare图,是以混沌理论主要创始人E.N.Lorenz和JulesHenriPoincare的姓氏命名的,是混沌理论在心律(RR间期)描绘上的具体应用。其作图原理是建立以X轴为横轴、Y轴为纵轴的二维坐标系,数据来源于动态心电图记录的连续的RR间期——X轴的数值代表间期RRn,Y轴的数值代表紧随其后的间期RRn+1;在坐标系中,按时间顺序不间断地追踪描记出X=RRn、Y=RRn+1的点,当数据达到一定数量时,便形成散点状图形。不同的节律可表现为不同的RR间期或R波,只要它们达到一定的数量,便会在散点图上呈现为某种图形,这就是混沌理论的体现。在操作中,通过动态心电图分析系统自带的心电散点图制作软件,可自动生成RR间期散点图等。只要通过分析散点图图形的形状及散点分布规律,就能揭示心律的特征。徐金义教授等研究了窦性心动过缓、二度Ⅱ型窦房阻滞及窦性停搏的散点图特点,发现窦性心动过缓伴心律不齐时,散点以(1.5s,1.5s)为始点并渐离原点沿45°线呈对称分布,RR时间散点图呈一分布图形;二度Ⅱ型窦房阻滞的散点以(1.5s,0.75s)和(0.75s,1.5s)为始点沿45°线对称分布,RR间期散点图呈二分布图形;窦性停搏心电图诊断标准中长RR间期与短RR间期无倍数关系,其形成的散点不如二度窦房阻滞所形成散点的规律性强。
在以上研究中,当系统设定的横、纵坐标上限为2s时,只能显示SSS的部分RR散点图特点。鉴于中华医学会心电生理和起搏分会心电图学学组年发布的《动态心电图工作指南》中将诊断窦房结功能不全的窦性停搏时间设定为>3s,且有研究发现动态心电图长RR间期在人群中多见于4s以内,故本研究分别以2s或4s为坐标上限,对临床诊断为SSS的患者作RR间期散点图,分析图形的异同,并采用逆向分析技术确认“丢失”的吸引子的性质。本研究发现,以4s为坐标上限时,RR间期散点图中吸引子的个数均多于以2s为坐标上限作出的散点图:显著性窦缓时,多出一个吸引子;窦性停搏时,多出4个吸引子;二度Ⅱ型窦房阻滞时,多出两个吸引子。此外,在坐标上限为2s的RR间期散点图中,在X轴和Y轴的上限界上,可以看到明显的被切割的痕迹,提示该吸引子图形不完整,不能完整表现出各心律失常应有的特征。而调整坐标上限至4s后,原本丢失的散点尽揽无余,完整的图形特征得以显现出来,且增加的各吸引子均远离原点,因此,以4s为坐标上限制作的散点图可以完整地反映SSS的RR间期散点图特征。
向黎明,医院功能检查科副主任,现任中国心电图会诊中心湖北分中心-中国心电学基地湖北分基地常务委员兼副秘书长,武汉医师协会心电学科医师分会常务委员,武汉市医学会心电分会委员,CMIA中国医药信息学会心脏监护专业委员会全国青年委员,中国心电图会诊中心专家委员会全国中青年委员,中国生物技术协会心电技术分会动态心电图专业委员会委员,湖北省生物工程学会心电信息专业委员会委员。
独立承担武汉市卫计委科研项目一项,参与中旗儿童心电图机的研发,参编《医院临床心电图图谱》,在国内核心期刊发表论文数篇。
亚心心功能科简介
医院心功能科是集心、肺功能各项检查于一体的科室。科室开展的检查项目达10余项,包括:普通心电图、动态心电图、24小时动态血压、平板运动实验、肺功能测定、无创动脉硬化、六分钟步行实验、直立倾斜实验、无创心功能、远程心电会诊、单导联长时间心电监测等。在全国率先引进大型MEMRS-ECG心电网络系统,率先实现了“数字化心电图网络诊断平台”,开创了一种全新的心电图检查模式。年全面开展远程心电会诊,远程心电辐射的区域远至千里之外的陕西、安徽、河北、新疆及江浙沿海地区,近至武汉市区的各个社区服务中心,服务于全国范围内的余家医疗机构。年在全国率先开展单导联长时程动态心电监测。单导联长时程动态心电图可记录1-30天甚至更长时间的心电活动,对不明原因的晕厥、一过性心律失常、发作性心肌缺血等检出率较普通动态心电图更高。
年,医院心功能科被中华医学会、中国心电图会诊中心授予“中国心电学基地湖北心电学基地”和“中国心电图会诊中心湖北分中心”,被中国健康促进基金会和中国远程心电联盟指定为省级“远程心电监护中心”。年,武汉市医师协会心电学科医师分会在医院成立,同年,成立了我省首个"高血压治疗与监控随访平台",并牵手中旗建立了“中旗心电临床实验基地/中旗亚心心电联合研究实验室”。年,牵手江苏斯坦德利医疗健康数据科技有限公司成立了“医院大数据研究联合实验室”。
医院心功能科有医技人员近30人,副主任医师、主治医师、博士生、研究生多人。刘鸣主任主编了《实用心电图图谱》、《临床心电图图谱》等专著,参编:《心脏瓣膜病诊断图典》、《远程心电监测与诊断》、《心电学技术规范化培训纲要》等专业学术著作。刘鸣主任主持了卫计委科研项目“远程心电网络平台建立的研究”。科室技术力量雄厚,专业技术团队在国家核心期刊发表论文50余篇。年,刘鸣主任获全国远程心电监测推广与临床应用“实践创新奖”,年被授予“21世纪杰出心电学奖”,被聘为武汉科技大学硕士研究生导师,特聘为汕头大医院客座教授,具有中国医师协会“心血管专科医师规范化培训师资”培训资格。年获中国医药生物技术协会心电学技术分会“动态心电突出贡献奖”,并带领亚心团队获得了“山德士杯”心电图大赛全国总冠军,全国心电图读图争锋赛湖北站冠军、全国心电学大比武三等奖等多项荣誉,并被中国心电学会评为“全国优秀心电集体”。
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