心电散点图在窦性心律失常诊断与鉴别诊断中的应用

张夏琳



心电散点图在窦性心律失常诊断与鉴别诊断中的应用

张夏琳

100144 北京，首都医科大学附属北京康复医院心电功能部

[摘要]为了探讨窦性心律失常的心电图表现与Lorenz-RR散点图、t-RR散点图图形的对应关系，辅助鉴别心电图中不典型或易混淆的图形，应用动态心电图逆向分析功能，对比分析窦性心动过速、窦性心动过缓、窦性心律不齐、窦性早搏这4种窦性心律失常动态心电图的不同特征。通过Lorenz-RR散点图吸引子及t-RR散点图图形分布的特征性表现来区分非同源心律。不同窦性心律失常的心电散点图各具特点，与心电图结合，有助于临床正确分析判断。

[关键词]窦性心律失常；心电图；吸引子；Lorenz-RR散点图；t-RR散点图[中图分类号]R540.41

[文献标志码]A

[文章编号]2095-9354(2016)03-0167-10

窦性心律失常在临床心电诊断中很常见，多见于正常人，但近年来随着检测手段的增多及心电散点图的临床应用日益广泛，我们发现其中不乏病理性改变者。特别是一些特异性的心电图变化，对高危患者起到了重要的预警作用。而这类问题的研究也得到了广大医务工作者的广泛关注[1]。

正常心脏激动由窦房结支配，窦房结发出冲动使心脏有规律地舒缩泵血，血液进入全身各细胞、脏器和组织系统，维持人体正常的生命活动。窦房结激动引起的心律称为窦性心律。而起源于窦房结的心律失常称为窦性心律失常，包括窦性心动过速、窦性心动过缓、窦性心律不齐、窦性早搏、窦性停搏和窦房阻滞。由于后两者讨论篇幅较长，本文只讨论前4项。

心电散点图是指具有非线性和混沌特性的多维空间结构截面图。它通过连续、集中、抽象地表达长程心电信号，使看图者可以在一张图上快速通览24 h内所有的心电信息。心电散点图属于非线性方法，而人的生命节律变化具有混沌特性，因此散点图的某些特征性变化揭示了部分心律变化的规律性，有助于临床辅助判断。

窦房结功能紊乱和房性心律失常是临床上缓慢与快速心律失常最常见的原因。由于窦房结和心房在解剖和功能上关系密切，两者之间易于互联和互扰，且窦房结本身的电活动在常规体表心电图难以记录，只能根据窦性激动发出后引起心房激动产生P波，再结合P波的特点来推测，即窦房结和心房的心律失常均以P波形态、时限的改变为依据。同时心电图检查又受到患者体内神经调节、环境及患者年龄等诸多因素的影响，所以有时判断非常困难[2]。

笔者将日常工作中动态心电图检查(DMS动态分析软件，版本20160130)所见的窦性心律失常散点图及其对应的心电图进行比较，分析总结了部分典型及易于混淆的患者资料，旨在为今后临床快速诊断提供依据。

1窦性心律的诊断

正常人的节律起源于窦房结，称之为窦性心律，其相应的心电图与心电散点图特征如下。

1.1心电图特征

P波规律出现，在Ⅰ、Ⅱ、aVF、V4～V6导联直立，aVR导联倒置；PR间期>0.12 s；传统上，静息频率的正常范围为60～100次/min。

1.2心电散点图特征

目前，心电散点图主要分为RR间期散点图、时间RR间期散点图及RR间期差值散点图。本文重点介绍前两项，分别简称为Lorenz-RR散点图和t-RR散点图。其中，Lorenz-RR散点图系采用迭代作图原理，将24 h依次发生的两个RR间期分别作为横、纵坐标，在直角坐标系中连续作图形成。t-RR散点图则是以横轴为时间长度、纵轴为RR波间距，再以QRS波发生的时间顺序成图[3]。

正常情况下，窦房结作为一个统一的整体，将心脏节律控制在相应的范围内，因此窦性心律在Lorenz-RR散点图上呈棒球拍状(图1)，也即同源同质偏差不会过大(由吸引子特性所决定)。而窦性心律表现在t-RR散点图中，则呈连续且相对平滑的水平“线段”(图2)。

图1　窦性心律的Lorenz-RR散点图(A)及其示意图(B)

A：24 h t-RR散点图，显示窦性心律为一条连续的略带毛刺状的“线段”，夜间心率慢、日间心率快；B：图A红框中1 h线段对应的t-RR散点图；C：与图B对应的1 h Lorenz-RR散点图，图中红圈与图B中的红圈相对应； D：绿框中的QRS波对应于图B、C的红圈，为逆向分析时的心电图

2窦性心律失常的诊断

常见的窦性心律失常包括窦性心动过速、窦性心动过缓、窦性心律不齐、窦性早搏。现逐一进行介绍。

2.1窦性心动过速的诊断

2.1.1心电图特征窦性心动过速时，窦性心律的心电图特征不变，心率>100次/min。见图3。

图3　窦性心动过速心电图

2.1.2心电散点图特征随着心率的加快，RR间期缩短，在24 h Lorenz-RR散点图上表现为其45°线散点集向近端偏移，吸引子特征(即呈棒球拍状)基本保持不变。而在24 h t-RR散点图中，则表现为水平连续的“线段”下移，且维持其相对平滑的特征。见图4和图5。

B:心率加快时红色散点集向近端移位

当心率较快时，表现为t-RR散点图位于纵轴相对低处(红色水平连续的“线段”)，代表RR间期缩短

2.1.3与房性心动过速的鉴别诊断房性心动过速时的P′波形态与窦性心动过速时的P波不同(可直立或倒置)，且P′R间期>0.12 s，频率为100～180次/min。折返性房速多为“突发、突止”，自律性房速常发生“温醒现象”。多源性房速的P′波形态超过三种；房速发作时，传导比例可不同，也可见室内差异性传导。下面通过一个具体病例来说明房性心动过速的心电散点图特征。

病例：患者女，70岁，冠心病。心电图表现见图6和图7。心电图诊断：阵发性房性心动过速(1∶1和2∶1房室传导)。

第12、13个QRS波群为窦性心搏。R2、R4、R6、R9、R11与其前的QRS波群联律间期较短(600 ms)，P′波融于T波中，使之变形。R1、R3、R5、R7、R8、R10前可见明显P′波，P′R间期0.12 s，在Ⅱ、Ⅲ、aVF导联倒置，aVR直立，其余导联低平或倒置。R2～R3、R4～R5、R7～R8、R9～R10联律间期较长(940 ms)，仔细观察其间可见2个P′波，其中前一个融于T波中，P′P′间期0.52 s。心房率136次/min，平均心室率80次/min

图7　 阵发性房性心动过速心电图(与图6为同一患者，连续2∶1房室传导)

该患者心动过速发作时的24 h t-RR散点图如图8A所示，其中红框对应于21∶40—22∶40时段的1 h t-RR 散点图(图8B)。由图可见，在22∶02—22∶09时段主导节律(水平粗线段)处出现断裂现象，为明显不相连的两条直线(粉色线条)，且两条直线呈上下错落分布；取断裂处观察(将圆形框移至该处)，所得心电图见图8D，图中绿框所示QRS波分别对应于图8B、图8C红圈内的散点，该心电图片段提示为传导比例不同的房性心动过速；粉色线段起始、结尾处分别是房性心动过速的起止处，其中上、下层分别代表2∶1和1∶1房室传导。图8C是与图8B 1 h t-RR 散点图对应的1 h Lorenz-RR 散点图，二维坐标系中45° 线近端出现的吸引子集(红圈处)与窦性心律的棒球拍状吸引子集相分离。图9为图8C的放大图，无论是Lorenz-RR 散点图还是t-RR散点图，它们与正常窦性心律图形比较均有显著差异，意味着心搏起源点发生了变异。

图8　心动过速发作时相应的心电散点图及心电图片段

1区：房速(1∶1房室传导)；2区：窦性心律；3区：房速(2∶1房室传导)的前一个QRS波所在区；4区：房速(2∶1房室传导)的后一个QRS波所在区；5区：房室连续2∶1传导

2.2窦性心动过缓的诊断

2.2.1心电图特征当窦性心动过缓发作时，窦性心律的心电图特征保持不变，心率<60次/min。见图10。

图10　窦性心动过缓心电图

2.2.2心电散点图特征随着心率变慢，RR间期延长，在24 h Lorenz-RR散点图中表现为其45°线散点集向远端偏移，吸引子特征(即呈棒球拍状)基本保持不变(图11)；而在24 h t-RR散点图中，则表现为水平连续的“线段”向纵轴较高处偏移(见图5中黄色水平连续的“线段”)，代表RR间期延长，也依然维持其相对平滑的特征。

B：心率加快时散点集向远端移位(红色)

2.2.3与加速性房性异位搏动心律的鉴别诊断下面通过临床实际病例来说明窦性心动过缓与加速性房性异位搏动心律的鉴别诊断。

病例：患者男，72岁，食管癌。2010年初次来我院就诊时的心电图见图12，外院诊断：窦性心律。后经与2007年正常心电图(图13)对比分析，发现该诊断有误。由图12可见，P波在Ⅰ导联低平，Ⅱ、Ⅲ、aVF、V3～V6导联负正双向或倒置，aVR导联直立。而图13中P波规律出现，在Ⅰ、Ⅱ、aVF、V4～V6导联直立，aVR倒置，且PR间期>0.12 s，心率75次/min，符合窦性心律的诊断。

图12　2010年心电图

图13　同一患者2007年心电图(诊断为窦性心律)

该患者来院后行动态心电图检查，其24 h Lorenz-RR散点图见图14。散点图上45°线散点集失去了窦性节律所特有的“棒球拍样”图形特征，而演变为不规则的“类球样”图形，意味着整体的心率变异性(HRV)降低。该患者为异位心律，其散点集呈一分布，周边相对平滑，位于45°线上。散点图之所以会出现上述特征性表现，考虑与患者24 h全程为异位心律，且异位节律RR间期基本一致有关。而散点集演变为不规则的“类球样”图形的原因是该患者失去了正常节律的变异性，其SDNN值为23 ms，明显降低。

图14　24 h Lorenz-RR散点图

综上所述，结合24 h Lorenz-RR散点图特征，图12心电图的最终诊断：异位心律，加速性房性异位搏动心律。

从该病例分析中，我们可总结得到下述经验：① 要重视心电图资料的前后对比。通过对比分析患者2007年与2010年的心电图资料不难发现，其2010年的心电图中P波已有明显改变。由于初次诊断时缺乏必要的既往资料，因此判断失误。② 要重视动态心电图检查。24 h长程心电图记录不仅可以提供常规12导联心电图(10 s)难以捕捉到的心电信息，同时，由于目前动态心电图软件携带的多种辅助检查工具可以生成更多的衍生信息，如散点图、T波电交替、窦性心律震荡、心率减速力等，从而可以多方位、多角度地协助心电图医师分析判断，是临床不可或缺的检查工具之一。

窦速或窦缓与异位心律的鉴别诊断要点：无论是窦速还是窦缓，其在Lorenz-RR散点图和t-RR散点图上仅表现为在图形分布的相应部位产生偏移，图形特征基本保持不变(在排除其他干扰的前提下)。一旦出现异位心律，大部分心律失常的吸引子分布就会出现“质”变，图形特征发生明显改变。上述诊断方法与逆向分析技术联用，可进一步提高诊断的准确率。

2.3窦性心律不齐的诊断

窦性心律不齐是临床最常见的心律失常之一。凡由于窦房结不规则发放冲动而产生节律不匀齐的心律，就称为窦性心律不齐。它是一种良性心律失常，一般没有重要的临床意义。

2.3.1心电图特征窦性心律不齐在心电图上表现为窦性节律有差异，同一导联上最长与最短的PP间期之差>0.12 s。见图15。

2.3.2心电散点图特征图16A为窦性心律不齐时的24 h t-RR散点图，红框中1 h 线段所对应的是图16B(1 h t-RR散点图)；图16B与图16C中两处红圈相对应，逆向回放同一时间(23∶35时)的心电图片段见图16D。无论是t-RR散点图还是Lorenz-RR散点图，整体线段及散点集均呈现出相对平滑、吸引子相对集中的图形特征。这表明节律同源，频率有快慢变化。2.3.3与窦房结游走心律的鉴别诊断窦房结游走心律是指心脏的起搏点不固定，从自律性最高的窦房结向自律性较低的心房，甚至房室交界区游走。起搏点的游走伴随着P波形态的渐变与PP周期的变化。心电图可表现为伴有P波形态改变的显著心律不齐，相邻RR间期的显著不齐，实际上反映了心率瞬时变异性的增大，见图17。

窦房结游走心律有其特有的心电散点图特征。下面通过临床实际病例来说明它与窦性心律不齐的鉴别诊断。

病例：患者男，36岁，体检。图18与图17为同一患者。由图18C的1 h Lorenz-RR散点图可见45°线上的棒球拍状散点集明显变“胖”，其长短轴比(SVL)为0.53，与国内学者对该节律SVL比值的计算结果[4]相符。

图15　窦性心律不齐心电图

图16　窦性心律不齐的心电散点图及心电图片段

图17　窦房结游走心律的心电图

A：24 h t-RR散点图；B：图A红框中1 h (00∶54—01∶54)线段对应的t-RR散点图，在00∶57—01∶17时线段变粗糙，可见波浪形上下偏移，偏移处相对光滑，未形成明显断裂，表明节律变化尚平稳； C：与图B对应的1 h Lorenz-RR散点图 ， 其中的红圈与图B中的红圈(时间点01∶09)相对应；D：绿框中的QRS波对应于图B、C红圈内相应的散点，心电图显示，随着心率快慢的不同，RR间期发生长短改变，并伴随P波形态及时限相应的微小变化

2.4窦性早搏的诊断2.4.1心电图特征由窦房结内正常起搏点附近提前发出的激动所引起的心搏，称为窦性早搏。窦性早搏的心电图特点如下：① 提前出现的一组P-QRS-T波群，其前P波的形态、时间、电压与正常节律的P波基本一致；② 联律间期固定；③ 具有等周期代偿间歇，即早搏的P波与其后第一个正常窦性P波的间距等于一次正常的窦性周期。由于窦性早搏可以频发，因此需要同窦性心律不齐、窦房结游走节律相鉴别。下面通过一个具体病例加以说明。

病例：患者女，61岁，糖尿病、冠心病，因心悸就诊。入院时心电图见图19。

红框中为提前出现的一组P-QRS-T波群，其P波形态、时间、电压与正常节律的P波一致；具有等周期代偿间期

2.4.2心电散点图特征图20为该患者的心电散点图。在1 h(06∶37—07∶37)t-RR散点图(图20B)中，红圈处对应的时间点为06∶50，该部分线段粗糙分层(上、下两层)；分层线段(红圈处)所对应的心电图见图21(绿框)，心电图显示为窦性早搏，部分呈三联律，其早搏点对应于图20B下层，早搏后第一个窦性心搏(早搏代偿间期)对应于上层。该患者的t-RR散点图(图20B)与房早的t-RR散点图(图22)大相径庭，其机制在于：窦性早搏出现时，联律间期缩短，相当于频率加快，因此位于纵轴(y轴)偏下部位(下层，RR间期短)；而紧随其后的代偿间期略长，相当于频率减慢，故位于y轴偏上部位(上层)。同时，该代偿间期等于基本窦律间期(即“等周期代偿”)，故与窦律RR间期所在部位相吻合。图20C 1 h Lorenz-RR散点图与图20B 1 h t-RR散点图(06∶50时)上红圈中的散点对应于图21的心电图。图20C 1 h Lorenz-RR散点图45°线上的棒球拍状散点集在左上方出现吸引子分离现象，分离出的散点(红圈处)对应于早搏点，早搏后点融于窦性节律棒球拍状的吸引子中，其机制与上述相同。

2.4.3与窦性心律不齐的鉴别诊断无论是在t-RR散点图还是在Lorenz-RR散点图上，窦性心律不齐在整体线段或45°线上的散点均呈相对平滑、吸引子相对集中的图形特征，表明节律同源，只是频率快慢有变化。而窦性早搏的t-RR散点图表现为粗糙分层，Lorenz-RR散点图45°线上的棒球拍状散点集吸引子出现分离现象。

A：24 h t-RR时间散点图；B：图A红框中1 h(06∶37—07∶37)线段所对应的t-RR散点图，部分线段粗糙分层；C：与图B对应的1 h Lorenz-RR散点图，45°线上的棒球拍状散点集左上方出现吸引子分离现象(见右上红圈，对应于时间点06∶50)

3结论

显而易见，就无创学的角度而言，用传统方法判定窦性心律失常的“金标准”是心电图。然而，由于在心电图检查过程中，不可避免地会受到患者体内神经调节、环境及患者年龄等诸多因素的影响，有时难以明确诊断。在窦性心律失常的诊断及鉴别诊断过程中，一些特殊的、不典型的心电图表现也会增加诊断难度。当心电图P波显示欠清晰时，参照其相应的心电散点图图形往往会带来意外的收获。

图21　与图20中1 h t-RR散点图及1 h Lorenz-RR散点图红圈处对应的心电图(放大)

早搏点(绿色)位于最下层，中间略粗的线段为窦性节律，最上层略微稀疏的散点为早搏代偿间期

总之，针对心电图不同的复杂图形，采用多种方法进行鉴别并相互印证，可提高诊断的准确性。心电散点图技术的临床应用，从另一个角度为我们开启了一扇知识的“天窗”。值得注意的是，无论采取何种检查手段，都应密切结合临床，以免误判。

除此之外，某些特殊类型的心律失常(如窦性停搏、窦房阻滞)的心电散点图图形变化也颇具特色，在诊断与鉴别诊断中具有重要的临床价值。相关论述及病例分析我们会在以后的文章中陆续报道。

参 考 文 献

[1] Woo MA, Stevenson WG, Moser DK, et al. Patterns of beat-to-beat heart rat evarizbility in advanced heart failure[J]. Am Heart J, 1992, 123(3)：704-710.

[2] 郭继鸿. 心电图学[M]. 北京：人民卫生出版社, 2005：353-367.

[3] 张夏琳. 心电散点图的作图原理与分析[J]. 临床心电学杂志, 2012, 21(1)：13-16.

[4] 景永明, 向晋涛. 游走心律的Lorenz-RR散点图特征及分析方法探讨[J].中国心脏起搏与心电生理杂志，2015,29(1)：11-13.

基金项目：北京市科学技术委员会资助项目(Z12110000551215)

作者简介：张夏琳，主任技师，主要从事心电图、动态心电图、心电散点图、动态血压和平板运动试验等研究，E-mail: xlzhang63@163.com

DOI：10.13308/j.issn.2095-9354.2016.03.004

(收稿日期：2016-05-06)(本文编辑：顾艳)

Application of ECG scatterplot in diagnosis and differential diagnosis of sinus arrhythmia

ZhangXia-lin

(Section of ECG Function, Beijing Rehabilitation Hospital of Capital Medical University, Beijing 100144, China)

[Abstract]To discuss the correspondence between ECG manifestation of sinus arrhythmia and figures of Lorenz-RR scatterplot and t-RR scatterplot, and to make secondary differential diagnosis on atypical or easily confused ECG figures, we comparatively analyzed different characteristics of ambulatory electrocardiography(AECG) of 4 kinds of sinus arrhythmias, including nodal tachycardia, sinus bradycardia, sinus irregularity and sinus premature beats, with reverse analysis function of AECG. Non-homologous rhythm can be distinguished out by attractor of Lorenz-RR scatterplot and featured manifestations of graphic distribution of t-RR scatterplot. Every kind of sinus arrhythmia has its characteristic ECG scatterplot which helps in making correct analysis and judgment clinically if combined with ECG.[Key words]sinus arrhythmia; electrocardiogram; attractor; Lorenz-RR scatterplot; t-RR scatterplot

专栏主持/张夏琳