心电散点图及逆向技术对阵发性房颤的快速诊断

武求花 龚春 武洪林 郭云霞

(江苏大学附属武进医院 1心电学科，江苏 常州 213002；2心血管内科；3影像科)

阵发性房颤(PAF)是突发突止、持续时间短(发作时间<7 d)的一种心房颤动〔1〕，医生通常选择24 h动态心电图作为首选检查项目〔2〕。动态心电图分析软件对于宽QRS形态的室性异位搏动检出率有独特优势，但对于窄的室上性早搏检出率是运用RR间期的提前百分比来实现，而PAF发生时因RR间期绝对不规则，经常被归为室上性早搏的编辑模版，难分彼此。本文运用Lorenz-RR散点图(Lorenz散点图)与时间-RR间期散点图(时间散点图)及逆向技术相结合的方法，快速识别不同发作时间的PAF，为临床提供更快更准确的心电诊断技术。

1 资料与方法

1.1研究对象 选择2016年1～9月在江苏大学附属武进医院、经动态心电图诊断为PAF的患者57例，男27例，女30例，年龄60～91〔平均(74.1±8.1)〕岁；合并高血压30例(52.63%)、脑梗死17例(29.82%)，冠心病9例(15.79%)，糖尿病9例(15.79%)，甲状腺功能亢进2例(3.51%)，肾功能不全3例(5.26%)，电解质紊乱6例(10.53%)。

1.2检测仪器 采用美国DMS公司十二导联24 h动态心电图仪，记录时间≥22 h，软件可以自动绘制出全部心搏的Lorenz散点图及时间散点图。

1.3散点图构成及逆向技术 ①Lorenz散点图构成：在相邻的RR间期中，以前一个RR间期(RRn)为X值，后一个RR间期(RRn+1)为Y值，用非线性混沌方法连续跟踪作图，自动构成24 h心电散点图。②时间散点图构成：以RR间期为纵坐标，以R波出现的时间为横坐标，形成以时间为顺序的RR间期散点趋势图。③逆向技术：在散点图的分析界面，任意选择一个或数个点集，逆向追踪形成该点集的实时心电缩略图〔3〕。

1.4心电散点图独立诊断要点〔3〕Lorenz散点图诊断要点：①窦性心律：呈棒球拍形并沿45°线分布，其细端靠近坐标系原点，粗端指向远侧。②房颤：呈扇形，沿45°线对称分布。③室上性和室性早搏，是二、三分布或多分布图形。为了便于描述，分别于X轴及Y轴1 000 ms处作垂直线，两线相交，将单象限图区划分为4个区域，从左下原点开始，按照逆时针方向分别定义为一～四区。时间散点图诊断要点：①致密波浪形细实线代表窦性心律点集。②下缘低位且平直、宽条带代表房颤点集。③早搏的时间散点图有分层现象：近低层(NS-粉红色或NV-绿色)、中间层(NN-黑色)、上层(SN-黑色)分别代表早搏联律间期、窦律周期、代偿间期〔4〕。

根据Lorenz散点图图形特征分为扇形、蘑菇形、伞形、感叹号形、多分布形；根据PAF发生的不同负荷量(即房颤发生的时间量/总记录时间量的百分比)分成3组，A组31例，0<负荷量≤20%；B组15例，20%<负荷量≤50%；C组11例，50%<负荷量<100%；比较3组PAF的Lorenz散点图图形特征，再结合时间散点图诊断特点及逆向技术，分析PAF的散点图特征。

2 结 果

2.1Lorenz散点图类型及按负荷量的分布情况 以伞形最多见，感叹号形最少。且扇形在C组最多见；感叹号形仅见于A组，见表1。

表1 Lorenz散点图各类型分布情况〔n(%)〕

2.2PAF各类型Lorenz散点图形态特点及与时间散点图对比分析

2.2.1扇形类 包含1个子图，顶端指向原点，然后沿45°线呈扇形分布，左右对称，窦性的棒状图形隐含在扇形中，位于45°线上，其散点较密集。PFA的散点基本分布于4个区域中，以一区面积最大，散点最密集。C组多见此类病例，散点分布范围较广。该分类的散点图与持续房颤散点图很相似，有时难以区分，结合时间散点图特征来帮助鉴别诊断。第一条形图为24 h RR间期趋势图；第二条形图为1 h 时间散点图，黑色宽条带为房颤点集，黑色细条带代表窦性心律点集；红点位置代表房颤起始时间；第三条时间散点图逆向分析界面的实时心电图为PAF；鼠标点中宽、细条带交界区，逆向分析界面图就会显示此区域的心电图片段(即逆向技术)；再选中宽条带区域，添加为房颤事件可以得到房颤发生的起止时间及持续时间，计算机自动算出房颤发生的负荷量，清晰又快捷，见图1。

2.2.2伞形类 主要含2个子图，在房颤负荷量小于20%时比较常见。图形主要由棒状结构的窦性心律(长径较长)与代表房颤的扇形连接在一起，组合成如打开的“雨伞”状，主要分布在一区及45°等速线上。两者散点图形都较密集而清晰，各自保持房颤和窦性心律的特征，由于房颤发生的时间不同及RR间期离散度不同，房颤的“伞面”和窦性心律“伞柄”大小会有所改变，但总体特征不变。本例患者除了主要的伞形散点图，在45°线的远端及其两侧也见稀疏的点集，类似于二度房室阻滞的特殊三分布图形，同样运用逆向技术，证实是二度Ⅱ型窦房阻滞。此患者在传统的事件模板中有大于2.5以上的停搏16个，最长的RR间期达4.99 s，为窦性停搏，间期散点图与Lorenz散点图都不能显示，因散点图对于大于2 000 ms以上RR难以表达，不足之处还需改进，但可结合传统的模板分析方法，各取所长，各补所短。见图2。

2.2.3蘑菇形 包含2个子图，一个是房颤形成的扇形，一个是代表窦性心律的分布在45°线上的棒状结构，长径短而小，大部分包含于房颤的扇形散点中，小部分露出扇形的远端，形成类似“蘑菇”状图形，并包含部分房性早搏的点集(粉红色)。房颤的散点与窦性分布范围均较小，基本分布在一区中。结合时间散点图的特点，黑色宽条带为房颤的点集，细条带区有早搏三分层；心电图片段提示窦性心律、PAF性房颤和房性早搏，并显示房颤发生的阵次和时间，通过逆向技术回放实时心电图片得以证实和鉴别。见图3。

2.2.4感叹号形 包含2个子图，一个是位于45°线上棒球拍状结构的窦性心律点集，另一个是位于一区原点近端类圆形的结构为房颤子图，两者分离，形成类似 “感叹号” 的形态。该类型仅见于A组，因房颤发生时的心率比窦性节律快，RR间期短、持续时间短，不能形成房颤的扇形特征；该分类的图形需与插入性、成对或连发的室上性/室性早搏相鉴别，利用逆向技术回放实时心电图片段，中间1 h散点图有橙黄色标记区为房颤发作时间段，红点为阵发性房颤宽条幅散点，细带状是窦性心律点集；最下边是红点对应的心电图片段，为PAF，诊断结果一目了然；结合时间散点图了解房颤发生的时间和阵次并加以编辑，见图4。

2.2.5多分布形 包含多个子图，每个子图都代表一个独立吸引子。该分类中由于合并不同类型心律失常，包括窦律、房颤、房性和室性早搏点集组成的不同吸引子，其吸引子除了窦律、房颤点集在45°等速线上，其他分布在长短周期区(加速区)或短长周期区(减速区)的不同位置。房性早搏和室性早搏根据各自早搏前点、早搏点、早搏后点的斜率不同加以区别〔5〕。此类型房颤组成的散点位于近原点端，呈类圆形，需与其他快速心律失常等相鉴别，运用逆向技术结合心电图的片段就可以得出诊断结果。该类型的时间散点图特征是：除了黑色细条带的窦性心律和宽幅的房颤点集外，有早搏发生时的时间散点图有分层现象，1 h散点图有橙黄色标记区为房颤发作时间段，红点为阵发性房颤散点，其前后是早搏三分层，细带状是窦性心律点集；最下边是红点对应的放大心电图片段，为PAF。见图5。

图1 扇形类 Lorenz散点图

图4 感叹号形Lorenz散点图及逆向分析界面

图5 多分布形Lorenz散点图及逆向分析界面由下列点集组成

3 讨 论

PAF是临床常见的心律失常，其引起的心脑血管并发症同持续性房颤一样倍受临床重视。美国2014年发布的房颤管理指南指出，房颤患者并发脑卒中的风险是普通人群的5倍〔6〕。房颤会降低生活质量，导致心力衰竭、血栓形成及脑卒中等并发症，且发病率随着年龄的增长而增高，病死率及致残率更高〔7〕。为预防脑卒中的发生，提高PAF检出率成为当务之急〔8〕。

根据景永明等〔9〕研究，应用“几何画板”软件的相关功能，已经模拟并验证出各种心律失常的Lorenz散点图形态特征。本文结果说明房颤发作时间较长，心率瞬时变异性远大于窦性心律，窦性心律被“淹没”在扇形中，容易诊断为持续性房颤，需结合时间散点图及其逆向技术加以鉴别；感叹号形仅见于A组，因房颤发生的时间较短，但发作时心率比窦性节律快，故其形成的短RR序列在原点近端形成类圆形“吸引子”，为与其他快速性心律失常鉴别，需结合逆向技术实现散点图和心电图之间相互验证的关系，与相关报道观点一致〔10〕。本研究中A组病例数最多，类型也最丰富，体现了散点图对PAF的检出率很高。伞形类在所有病例中所占比例最多，既有窦性心律的棒状结构，也有房颤的扇形特征，清晰表达了PAF的Lorenz散点图特征。多分布形主要是在PAF的基础上合并频发房性和(或)室性早搏所组成的多分布图形，其散点互相重叠时，配合时间散点图及其逆向技术可快速诊断；此类型所占比例也较大，因本研究患者年龄均在60岁以上，器官的功能也逐渐衰退，合并疾病也多，故心律失常的发生率同样高〔11〕。总之，在PAF患者中，其房颤发生的负荷量达到足够数量的点集时才会形成扇形特征，点集越多越密集，扇形特征就会越明显。图形特征一旦稳定，不会因数据量的增加而变化，这就是非线性混沌理论的特性〔3〕，与本文分析结果一致。

时间散点图是按照时间顺序实时记录RR间期变化的散点趋势图，被高度压缩形成一定的图形，也称心率趋势图。它可以被自由“浓缩”和“拉伸”，现代计算机可以从24 h趋势图选取1 h RR间期散点图放大，然后根据观察散点密集、虚实及分层现象来判断心律的性质〔12〕。由于人体受神经体液调节的因素，所形成的窦性心律点集表现为点集致密的波浪形细实线。房颤时，快速心房率向心室涌去，由于房室结功能不应期阻止部分心房波下传，使得心室率虽快速但仍在一定范围内，于是其散点条带的下缘低位且平直；上缘条带幅度明显变宽呈毛刺状，是因在心房波在房室结发生隐匿性传导导致极不规则的长RR间期所致〔13〕；所以PAF发生时，时间散点图表现为细实线和宽条带相互转换，在细、宽条带连接区用鼠标选中，逆向技术就会显示此区域的心电图片段，能清晰显示窦性节律和心房颤动的起始点或终止点，用鼠标选中所有宽条带区域添加入房颤事件中，得出房颤发生持续的时间，计算机自动算出心房颤动发生的总负荷量；当早搏发生时，相应RR间期也会随之变化，时间散点图表现为分层现象，层与层之间的距离高低，与早搏的性质有关〔4〕。时间散点图在动态心电图系统分析中对心率和心律失常也同样具有诊断优势，与传统模板相比省时省力。本研究利用这些特点对PAF进行快速诊断和鉴别诊断，但对于多种心律失常并存时，需结合Lorenz散点图及逆向技术帮助实现诊断和鉴别诊断。

本研究不足：(1)病例数比较少。(2)Lorenz散点图诊断复杂的心律失常具有很强的优势，但存在明显不足之处，即没有标记该散点发生的时间段，丢失了节律发生的时间信息〔14〕。(3)当多种心律并存在时，各种散点会互相重叠而无法立即判断。(4)散点图对于2 000 ms以上RR难以表达。鉴于此，Lorenz 散点图需要与时间散点图及逆向技术结合，相得益彰。这是一种新的理念和思路，给临床医务人员在分析各种疑难复杂性心律失常时，提供更为快捷、准确的诊断工具；同时，散点图也是一种语言，它需要更多研究者去研究和翻译这类语言所代表的不同心脏生理病理现象。

综上，不同负荷量PAF的Lorenz散点图有其独特的图形特点，配合时间散点图及逆向技术可准确判断PAF的起止时间和发作负荷量。Lorenz-RR散点图能清晰表达节律的信息，时间散点图能表达时间与节律的关系，两者相互补充、相互印证，再结合逆向技术，可对PAF进行快速诊断，提高了诊断和鉴别诊断的效率和准确率。