96例大学生24 h心脏节律和窦性心率谱的特征精细分析

向晋涛 鲁菲菲 张尊 欧阳洋 叶丽娟 陈元秀

正常成人窦性心律的正常值介定在60～100次/分,且一些最基本参数的确立都是基于患者在安静状态下,采用12导联心电图采集、测量的结果,且记录的时间一般为10 s[1－2]。

2018年8月发布的《中国正常成人心电图数据库》[3](可谓称巨著1056页)中对心电图建立的数据库也是基于10 s的片段心电图测量的结果。人体是一个有机活动的整体,静息状态下的心电数据值不能反映整体的心脏节律和心率的变时性问题,心率的变时性问题反映了心脏节律随人体机能和状态变化的功能状态。研究表明窦性心率谱并不总是呈连续状态,变异性很大[4－5];24 h单导联动态心电图记录技术为人群或患者记录长时间动态心电图节律提供了便利[6－7]。为此,笔者采用24 h单导心电图记录技术获取心电数据,对大学生(集体)24 h动态心脏节律及窦性心率谱进行精细分析,探讨特定人群心电动态的变化规律,进一步揭示心电活动的特性。

1 资料与方法

1.1 观察对象及数据获取 对刚进入临床课程学习的医学大学生(武汉大学第一临床学院)一个大班学生及部分在读的心血管专业硕士研究生进行24 h单导联心电图调查。从大学生中选取2名医学生,男女各1例,分别负责男、女生的记录仪器贴附和回收,另1名女生负责研究生的基础信息的收集。记录盒回收后,由笔者导入计算机,并进行编号,填写其基础信息(姓名、身高、体重、民族、年龄、有否疾病史),然后启动计算机自动分析,并通过下述程序或方法进行人工校正,达到精细分析的目的。

1.2 长程动态心电图检查及波形分析 采用杭州百慧医疗设备有限公司生产的单导联24 h动态心电图记录仪记录心电信号,仪器大小为14×80×43 mm3,约30 g,采用2个偏心贴片电极以增加电极间距,电极间距约10.5 cm,上端贴附于胸骨凹陷的下方,沿胸骨柄纵向放置贴附记录仪,详见图1。电极片采用一次性电极贴片(Ambu®Blue Sensor L,made in Malaysia)。采样频率最高3200 Hz,输入阻抗≥10 MΩ,频率响应＋3 d B～－3 d B,0.67～40 Hz,动态输入范围6 m V,耐极化电压±300 m V,可识别2～200 m V,0.1～2 ms脉冲。采用USB数据传输输入计算机,V1.0.1版本分析软件分析记录的心电信号,此版本为12导联动态心电图的分析版本,即单导与12导联动态心电图共享分析软件版本,方便数据分析与管理。

图1 单导联24 h动态心电图记录仪和电极贴片实物及粘贴方法与位置

波形精细分析主要采用散点图及散点图逆向技术,辅以直方图及逆向技术。具体方法:①首先采用Lorenz-RR散点图团块技术[8]先后获取窦性心律的NN间期、NS间期、NV间期的散点图团块,并对其团块分布进行逐点波形分析,重点注意边界点的具体逆向心电波形的分析,并结合时间散点图中相应跳动的“竖线”位置,观察其所指散点的性质(是游离于图形之外,还是图形之内,或是否分层上),以达到精细分析波形的诊断[9]。②第二,观看直方图,并采用直方图逆向技术回放心电波形分析,其重点是看直方图两侧,即RR间期小的直方图和RR间期大的直方图,因为这两侧的RR间期计算机识别容易出错,这两侧心电波形易出现伪差或干扰。③再次对心脏事件[包括房性早搏(简称房早)、室性早搏(简称室早)、停搏等]逐条逆向回放观察,看看波形与诊断的事件是否相等,并予以修改。④最后,再从RR间期整体Lorenz-RR散点图上看看散点图形,并重点观察边界外的散点分布并验证波形诊断是否正确。本研究不采用传统的模块分析方法。经过上述程序后,病例的散点图形中的每一个散点都与心电波形中的一个波形相对应(2期3搏中的中间一搏),反映了心脏节律真实的“运动”或“分布”轨迹。

1.3 观察指标 24 h最慢心率和最快心率:由计算机软件自动算出,并用人工查看予以证实。24 h平均心率:记录满24 h时,由计算机软件自动算出;不足24 h,但大于18.5 h时(满足昼夜记录时间均大于9.0 h),采用人工校正平均心率。采用鼠标框定整体Lorenz-RR全程散点图,下框片段心电图显示的分母数量,即为全程总心搏数,再看24 h时间与1 h时间散点图的动态显示的散点图形是否中断,中断者,为此时间没有记录到心搏,总24 h减去未记录到心搏的时间总和,即为所有记录到心搏的时间(转换为分钟);再用总心搏数除以记录心搏的实际时间,即为准确的24 h平均心率。

统计24 h记录时间内发生的心律失常,包括房早、室早、房室传导阻滞,房早未下传等的性质和数量,并行心律性房早和室早以其联律间期完全不等判定(通过散点图及心电图早搏的联律间期)。

窦性心率的最大变异值:窦性心率(NN间期)散点图中散点的最大偏离点的纵横坐标值的差值,在45度线左上方区域为减速区,其纵坐标值长于横坐标值,其差值为正值,表减速;在45度线右下方区域为加速区,其纵坐标值短于横坐标值,其差值为负值,表加速。如图2(取自于图6中顺号为39的NN散点图形)。

图2 窦性心率全程NN间期Lorenz-RR散点图减速区(45度线左上方)和加速区(45度线右下方)最大偏离散点A和B点

列出所有观察者的窦性心率(NN间期)的散点图总结其形态特征及偏离散点的特性。

计量数据用均数±标准差表示,计数资料用个数或百分数表示。

2 结果

2.1 一般资料 共计106例医学大学生参与佩戴单导24 h动态心电记录仪的心电调查,其中男性48例,女性58例,排除记录时间＜18 h者,最终进入统计分析的学生共计84例,其中男性44例,女性40例,平均年龄21(19～23)岁。参与佩戴单导24 h动态心电记录仪的医学心血管硕士女生12例,其中10例年龄为25岁,2例为31岁(在职研究生),佩戴时间均符合要求。所有符合佩戴在18.5～24 h(63例记满24 h)时间者共96例,男性44例,女性52例。其中汉族82例,土家族6例,壮族3例;苗族、彝族、畬族、回族和仫佬族各1例。所有参与被调查者均为武汉大学全国统一招生的来自全国各地的大学生和研究生。

2.2 96例的窦性心律与异位节律和房室传导阻滞(AVB) 96例中全程均为窦性心律者18例(18.8%),其中男6例(占男性的13.6%);女10例(占女性的19.2%)。其中2例虽为窦性心律,但有二度Ⅰ型AVB,分别发生了4次和1次P波未下传。

96例中发生异位心律者78例(81.3%),男性36例(占男性的81.8%),女性42例(占女性的80.8%),只有房早者46例(占总体47.9%),只有室早者8例(占总体8.3%),既有房早又有室早者24例(占总体25%);房早发生在10次之内者64例,在10～21次之内者5例;1例发生房早764次(房性并行心律,图3);室早发生1～10次者27例,发生13次1例。3例室性并行心律者,室早分别发生37次、71次、601次(双源)。1例频发室早者,室早发生了3 688次(图4)。

图3 1例房性并行心律的Lorenz-RR散点图及片段心电图表现(对应图7中序号为15的NN散点图)

图4 1例发生室早的Lorenz-RR散点图及片段心电图表现(对应图7中序号为93的NN散点图)

96例中,共有10例发生了二度AVB,其中9例为二度Ⅰ型AVB(发生P波未下传在1～6次之间),1例既有二度Ⅰ型,又有Ⅱ型AVB(发生P波未下传达76次)(图5)。2例因长间歇分别出现交界性逸搏、室性逸搏(图6)各1次。

2.3 96例窦性心率的变化 96例窦性心率的最快、最慢及平均心率见表1。男性最快心率达180次/分,最慢心率达39次/分;女性最快心率达177次/分,最慢心率达41次/分。

2.4 96例窦性心率谱的特征及最大变异性 96例的全程NN间期Lorenz-RR散点图按序号排列见图7。可见没有完全一样的两个图形,但有相似形的图形的较多。主要分为两大类:①匀称光滑形,尤如短棒形(全长粗细比较均匀),其周围散发散点分布较近,如图7-2中序号为51、61、95的图形,其减速区最大变异值分别为328、160和301 ms,加速区最大变异值则分别为－229,－170和－293 ms。②头大尾小形(远离坐标原点图形的一端为头,靠近坐标原点图形的另一端为尾)。这类又分为多种形态,如中间凹陷形(如序号为4、10、23的图形),中间隆起对称形(如序号为41的图形);如头部圆润形(如序号为54、71的图形),头部散发形(如序号为11、12的图形);头部方块形(如序号为14、15的图形)。散点图的整体形状有如棒球拍形、水滴形、楔椎形、慧星状等。但无论何形状,其周围,尤其是头部均有散在点的分布,所有受检者及男女的最大点偏离(变异性)均表现为减速区变异性大,而加速区变异性相对较小,女性变异性小于男性,见表2。

图5 1例发生二度AVB时的Lorenz-RR散点图及片段心电图(对应图7中序号为91的NN散点图)

图6 1例二度Ⅰ型AVB发生室性逸搏的心电图(对应于图7中序号为59的NN散点图)

表1 总体心率及男女心率的比较/(次/分)

表2 96例整体及男女散点图最大偏离点的变异性/ms

3 讨论

3.1 观察对象的依从性 笔者从大学生和研究生入手,进行24 h动态心电图检查,目的是初步了解此年龄段24 h的心率发生情况,旨在从一个侧面洞察心率的动态变化。参加大学生人数共106人,由于佩戴电极贴付问题,影响了22人的记录时间小于18.5 h,故排除了这22人数据的统计,其中女性排除在外的有18人,男性有4人。女性排除在外的人数很多,主要与其不重视此项调查有关(亦有可能电极位于两乳房之间,影响电极贴付)。但女性研究生12例,12例均记满了18.5～24 h,主要原因与其为心血管研究生,重视其程度好,深知其原理和调查的意义有关。提示,作动态心电图普查时一定要对受试者讲清原理、注意事项以及意义,才能保证其高质量的记录。

3.2 异位节律和AVB的发生 96例中24 h全程均为窦性心律者只有18例,占18.8%,说明在这一正常群体中纯窦性心率者较少,人或多或少都有异位节律的发生,只不过异位节律发生的数次很少,一般24 h在20次以内,本组发生在20次以内房早者有69例、室早者32例。按异位节律＜0.1%、0.1%～1%,＞1%分别为罕发、偶发和频发[6]。本组人群只有1例频发室早(3688次,占总心搏的3.3%,为图7中93号),1例偶发室早(601次,占总心搏数的0.5%),另1例为偶发房早(764次,占总心搏的0.8%),其余均为罕发异位节律。如果将罕发异位心律归于正常者,则异常异位心律的发生率只有3.1%。

图7-1 96例学生中的前48例的全程NN间期Lorenz-RR散点图

图7-2 96例学生中的后48例的全程NN间期Lorenz-RR散点图

研究表明[10],二度Ⅰ型AVB可以由心肌炎和迷走神经张力亢进等引起,很少发展为完全性AVB,如发生也是暂时性的,预后较好;而二度Ⅱ型AVB常为原因不明的纤维性变引起,常发展为完全性AVB,预后较差。本研究虽只有10例二度AVB发生,但有9例为二度Ⅰ型AVB,只有1例Ⅰ型和Ⅱ型兼有,通过再查看AVB发生的时间,发现均发生在夜间或睡觉时(通过看时间散点图曲线时获取的节律发生时间)。推测9例二度Ⅰ型AVB的发生与迷走神经的张力亢进有关;而另1例是否房室结有问题,则持怀疑态度,如此例算异常,则AVB异常发生率为1%。可见在这一组正常人群中,Ⅱ度Ⅰ型AVB常见,发生率为10.4%。

3.3 窦性心率的变化范围 人体是一个活动的有机整体,心率的快慢取决于人的状态。本组观察表明男性最慢心率可达39次/分,而最快心率可达180次/分;女性则分别达41次/分和177次/分。平均心率在75次/分左右。平均最慢心率＜50次/分,而最快心率＞150次/分。因此,对于人体心率是否正常的判定应参考动态心率的变化范围。

3.4 窦性心率谱的变化特征 窦性心率在大部分的时间,尤其是心率快的时候,呈平滑的心率加速或减速的状态;但在少部分的时间内心率变异性较大,尤其表现在睡眠或休息时。Lorenz-RR散点图中的散“点”,在坐标系的位置能体现相邻两个RR间期的变化程度,即能反映心率的瞬时变化;而24 h的全程散点的分布图则能反映24 h的整体变化。笔者对96例学生的Lorenz-RR散点图进行整体观察发现,96例没有完全一样的散点图,但有相似形的图形较多,此符合心脏节律跳动的“混沌规律”的准周期现象[10]。因此,笔者将所有Lorenz-RR散点图都呈现出来了。但大体可分为二种状态,第一种为匀称光滑形,体现了心率变异不大;第二种为头大尾小形,体现了在休息或睡眠时瞬时心率变化大的特性。但其具体反映的生理病理特性有待进一步研究。

研究发现,在减速区点的偏移程度(点的纵坐标尺度减去横坐标尺度)大于在加速区点的偏移程度,而且心率越慢,偏移点越多,且偏移的程度越大,说明在副交感相对处理活跃时,或加强时,心率减慢的幅度大;而心率加快的幅度小。因此,采用最大偏移点的变化值(变异性)能体现副交感神经的相对活性。本研究还发现女性偏移程度(变异)明显小于男性。

窦性心律的Lorenz-RR散点图反映了前后两节律的互相作用和互相联系,反映了动态变化的特征,研究其形态规律,可能会揭示自主神经对窦性心率的调控机制,或者病理状态下变化的特征,此将有助于临床应用。