心電散點圖在竇性心律失常診斷與鑒別診斷中的應用

張夏琳

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心電散點圖在竇性心律失常診斷與鑒別診斷中的應用

張夏琳

100144 北京，首都醫科大學附屬北京康復醫院心電功能部

[摘要]為了探討竇性心律失常的心電圖表現與Lorenz-RR散點圖、t-RR散點圖圖形的對應關系，輔助鑒別心電圖中不典型或易混淆的圖形，應用動態心電圖逆向分析功能，對比分析竇性心動過速、竇性心動過緩、竇性心律不齊、竇性早搏這4種竇性心律失常動態心電圖的不同特征。通過Lorenz-RR散點圖吸引子及t-RR散點圖圖形分布的特征性表現來區分非同源心律。不同竇性心律失常的心電散點圖各具特點，與心電圖結合，有助于臨床正確分析判斷。

[關鍵詞]竇性心律失常；心電圖；吸引子；Lorenz-RR散點圖；t-RR散點圖[中圖分類號]R540.41

[文獻標志碼]A

[文章編號]2095-9354(2016)03-0167-10

竇性心律失常在臨床心電診斷中很常見，多見于正常人，但近年來隨著檢測手段的增多及心電散點圖的臨床應用日益廣泛，我們發現其中不乏病理性改變者。特別是一些特異性的心電圖變化，對高危患者起到了重要的預警作用。而這類問題的研究也得到了廣大醫務工作者的廣泛關注[1]。

正常心臟激動由竇房結支配，竇房結發出沖動使心臟有規律地舒縮泵血，血液進入全身各細胞、臟器和組織系統，維持人體正常的生命活動。竇房結激動引起的心律稱為竇性心律。而起源于竇房結的心律失常稱為竇性心律失常，包括竇性心動過速、竇性心動過緩、竇性心律不齊、竇性早搏、竇性停搏和竇房阻滯。由于后兩者討論篇幅較長，本文只討論前4項。

心電散點圖是指具有非線性和混沌特性的多維空間結構截面圖。它通過連續、集中、抽象地表達長程心電信號，使看圖者可以在一張圖上快速通覽24 h內所有的心電信息。心電散點圖屬于非線性方法，而人的生命節律變化具有混沌特性，因此散點圖的某些特征性變化揭示了部分心律變化的規律性，有助于臨床輔助判斷。

竇房結功能紊亂和房性心律失常是臨床上緩慢與快速心律失常最常見的原因。由于竇房結和心房在解剖和功能上關系密切，兩者之間易于互聯和互擾，且竇房結本身的電活動在常規體表心電圖難以記錄，只能根據竇性激動發出后引起心房激動產生P波，再結合P波的特點來推測，即竇房結和心房的心律失常均以P波形態、時限的改變為依據。同時心電圖檢查又受到患者體內神經調節、環境及患者年齡等諸多因素的影響，所以有時判斷非常困難[2]。

筆者將日常工作中動態心電圖檢查(DMS動態分析軟件，版本20160130)所見的竇性心律失常散點圖及其對應的心電圖進行比較，分析總結了部分典型及易于混淆的患者資料，旨在為今后臨床快速診斷提供依據。

1竇性心律的診斷

正常人的節律起源于竇房結，稱之為竇性心律，其相應的心電圖與心電散點圖特征如下。

1.1心電圖特征

P波規律出現，在Ⅰ、Ⅱ、aVF、V4～V6導聯直立，aVR導聯倒置；PR間期>0.12 s；傳統上，靜息頻率的正常范圍為60～100次/min。

1.2心電散點圖特征

目前，心電散點圖主要分為RR間期散點圖、時間RR間期散點圖及RR間期差值散點圖。本文重點介紹前兩項，分別簡稱為Lorenz-RR散點圖和t-RR散點圖。其中，Lorenz-RR散點圖系采用迭代作圖原理，將24 h依次發生的兩個RR間期分別作為橫、縱坐標，在直角坐標系中連續作圖形成。t-RR散點圖則是以橫軸為時間長度、縱軸為RR波間距，再以QRS波發生的時間順序成圖[3]。

正常情況下，竇房結作為一個統一的整體，將心臟節律控制在相應的范圍內，因此竇性心律在Lorenz-RR散點圖上呈棒球拍狀(圖1)，也即同源同質偏差不會過大(由吸引子特性所決定)。而竇性心律表現在t-RR散點圖中，則呈連續且相對平滑的水平“線段”(圖2)。

圖1　竇性心律的Lorenz-RR散點圖(A)及其示意圖(B)

A：24 h t-RR散點圖，顯示竇性心律為一條連續的略帶毛刺狀的“線段”，夜間心率慢、日間心率快；B：圖A紅框中1 h線段對應的t-RR散點圖；C：與圖B對應的1 h Lorenz-RR散點圖，圖中紅圈與圖B中的紅圈相對應； D：綠框中的QRS波對應于圖B、C的紅圈，為逆向分析時的心電圖

2竇性心律失常的診斷

常見的竇性心律失常包括竇性心動過速、竇性心動過緩、竇性心律不齊、竇性早搏。現逐一進行介紹。

2.1竇性心動過速的診斷

2.1.1心電圖特征竇性心動過速時，竇性心律的心電圖特征不變，心率>100次/min。見圖3。

圖3　竇性心動過速心電圖

2.1.2心電散點圖特征隨著心率的加快，RR間期縮短，在24 h Lorenz-RR散點圖上表現為其45°線散點集向近端偏移，吸引子特征(即呈棒球拍狀)基本保持不變。而在24 h t-RR散點圖中，則表現為水平連續的“線段”下移，且維持其相對平滑的特征。見圖4和圖5。

B:心率加快時紅色散點集向近端移位

當心率較快時，表現為t-RR散點圖位于縱軸相對低處(紅色水平連續的“線段”)，代表RR間期縮短

2.1.3與房性心動過速的鑒別診斷房性心動過速時的P′波形態與竇性心動過速時的P波不同(可直立或倒置)，且P′R間期>0.12 s，頻率為100～180次/min。折返性房速多為“突發、突止”，自律性房速常發生“溫醒現象”。多源性房速的P′波形態超過三種；房速發作時，傳導比例可不同，也可見室內差異性傳導。下面通過一個具體病例來說明房性心動過速的心電散點圖特征。

病例：患者女，70歲，冠心病。心電圖表現見圖6和圖7。心電圖診斷：陣發性房性心動過速(1∶1和2∶1房室傳導)。

第12、13個QRS波群為竇性心搏。R2、R4、R6、R9、R11與其前的QRS波群聯律間期較短(600 ms)，P′波融于T波中，使之變形。R1、R3、R5、R7、R8、R10前可見明顯P′波，P′R間期0.12 s，在Ⅱ、Ⅲ、aVF導聯倒置，aVR直立，其余導聯低平或倒置。R2～R3、R4～R5、R7～R8、R9～R10聯律間期較長(940 ms)，仔細觀察其間可見2個P′波，其中前一個融于T波中，P′P′間期0.52 s。心房率136次/min，平均心室率80次/min

圖7　 陣發性房性心動過速心電圖(與圖6為同一患者，連續2∶1房室傳導)

該患者心動過速發作時的24 h t-RR散點圖如圖8A所示，其中紅框對應于21∶40—22∶40時段的1 h t-RR 散點圖(圖8B)。由圖可見，在22∶02—22∶09時段主導節律(水平粗線段)處出現斷裂現象，為明顯不相連的兩條直線(粉色線條)，且兩條直線呈上下錯落分布；取斷裂處觀察(將圓形框移至該處)，所得心電圖見圖8D，圖中綠框所示QRS波分別對應于圖8B、圖8C紅圈內的散點，該心電圖片段提示為傳導比例不同的房性心動過速；粉色線段起始、結尾處分別是房性心動過速的起止處，其中上、下層分別代表2∶1和1∶1房室傳導。圖8C是與圖8B 1 h t-RR 散點圖對應的1 h Lorenz-RR 散點圖，二維坐標系中45° 線近端出現的吸引子集(紅圈處)與竇性心律的棒球拍狀吸引子集相分離。圖9為圖8C的放大圖，無論是Lorenz-RR 散點圖還是t-RR散點圖，它們與正常竇性心律圖形比較均有顯著差異，意味著心搏起源點發生了變異。

圖8　心動過速發作時相應的心電散點圖及心電圖片段

1區：房速(1∶1房室傳導)；2區：竇性心律；3區：房速(2∶1房室傳導)的前一個QRS波所在區；4區：房速(2∶1房室傳導)的后一個QRS波所在區；5區：房室連續2∶1傳導

2.2竇性心動過緩的診斷

2.2.1心電圖特征當竇性心動過緩發作時，竇性心律的心電圖特征保持不變，心率<60次/min。見圖10。

圖10　竇性心動過緩心電圖

2.2.2心電散點圖特征隨著心率變慢，RR間期延長，在24 h Lorenz-RR散點圖中表現為其45°線散點集向遠端偏移，吸引子特征(即呈棒球拍狀)基本保持不變(圖11)；而在24 h t-RR散點圖中，則表現為水平連續的“線段”向縱軸較高處偏移(見圖5中黃色水平連續的“線段”)，代表RR間期延長，也依然維持其相對平滑的特征。

B：心率加快時散點集向遠端移位(紅色)

2.2.3與加速性房性異位搏動心律的鑒別診斷下面通過臨床實際病例來說明竇性心動過緩與加速性房性異位搏動心律的鑒別診斷。

病例：患者男，72歲，食管癌。2010年初次來我院就診時的心電圖見圖12，外院診斷：竇性心律。后經與2007年正常心電圖(圖13)對比分析，發現該診斷有誤。由圖12可見，P波在Ⅰ導聯低平，Ⅱ、Ⅲ、aVF、V3～V6導聯負正雙向或倒置，aVR導聯直立。而圖13中P波規律出現，在Ⅰ、Ⅱ、aVF、V4～V6導聯直立，aVR倒置，且PR間期>0.12 s，心率75次/min，符合竇性心律的診斷。

圖12　2010年心電圖

圖13　同一患者2007年心電圖(診斷為竇性心律)

該患者來院后行動態心電圖檢查，其24 h Lorenz-RR散點圖見圖14。散點圖上45°線散點集失去了竇性節律所特有的“棒球拍樣”圖形特征，而演變為不規則的“類球樣”圖形，意味著整體的心率變異性(HRV)降低。該患者為異位心律，其散點集呈一分布，周邊相對平滑，位于45°線上。散點圖之所以會出現上述特征性表現，考慮與患者24 h全程為異位心律，且異位節律RR間期基本一致有關。而散點集演變為不規則的“類球樣”圖形的原因是該患者失去了正常節律的變異性，其SDNN值為23 ms，明顯降低。

圖14　24 h Lorenz-RR散點圖

綜上所述，結合24 h Lorenz-RR散點圖特征，圖12心電圖的最終診斷：異位心律，加速性房性異位搏動心律。

從該病例分析中，我們可總結得到下述經驗：① 要重視心電圖資料的前后對比。通過對比分析患者2007年與2010年的心電圖資料不難發現，其2010年的心電圖中P波已有明顯改變。由于初次診斷時缺乏必要的既往資料，因此判斷失誤。② 要重視動態心電圖檢查。24 h長程心電圖記錄不僅可以提供常規12導聯心電圖(10 s)難以捕捉到的心電信息，同時，由于目前動態心電圖軟件攜帶的多種輔助檢查工具可以生成更多的衍生信息，如散點圖、T波電交替、竇性心律震蕩、心率減速力等，從而可以多方位、多角度地協助心電圖醫師分析判斷，是臨床不可或缺的檢查工具之一。

竇速或竇緩與異位心律的鑒別診斷要點：無論是竇速還是竇緩，其在Lorenz-RR散點圖和t-RR散點圖上僅表現為在圖形分布的相應部位產生偏移，圖形特征基本保持不變(在排除其他干擾的前提下)。一旦出現異位心律，大部分心律失常的吸引子分布就會出現“質”變，圖形特征發生明顯改變。上述診斷方法與逆向分析技術聯用，可進一步提高診斷的準確率。

2.3竇性心律不齊的診斷

竇性心律不齊是臨床最常見的心律失常之一。凡由于竇房結不規則發放沖動而產生節律不勻齊的心律，就稱為竇性心律不齊。它是一種良性心律失常，一般沒有重要的臨床意義。

2.3.1心電圖特征竇性心律不齊在心電圖上表現為竇性節律有差異，同一導聯上最長與最短的PP間期之差>0.12 s。見圖15。

2.3.2心電散點圖特征圖16A為竇性心律不齊時的24 h t-RR散點圖，紅框中1 h 線段所對應的是圖16B(1 h t-RR散點圖)；圖16B與圖16C中兩處紅圈相對應，逆向回放同一時間(23∶35時)的心電圖片段見圖16D。無論是t-RR散點圖還是Lorenz-RR散點圖，整體線段及散點集均呈現出相對平滑、吸引子相對集中的圖形特征。這表明節律同源，頻率有快慢變化。2.3.3與竇房結游走心律的鑒別診斷竇房結游走心律是指心臟的起搏點不固定，從自律性最高的竇房結向自律性較低的心房，甚至房室交界區游走。起搏點的游走伴隨著P波形態的漸變與PP周期的變化。心電圖可表現為伴有P波形態改變的顯著心律不齊，相鄰RR間期的顯著不齊，實際上反映了心率瞬時變異性的增大，見圖17。

竇房結游走心律有其特有的心電散點圖特征。下面通過臨床實際病例來說明它與竇性心律不齊的鑒別診斷。

病例：患者男，36歲，體檢。圖18與圖17為同一患者。由圖18C的1 h Lorenz-RR散點圖可見45°線上的棒球拍狀散點集明顯變“胖”，其長短軸比(SVL)為0.53，與國內學者對該節律SVL比值的計算結果[4]相符。

圖15　竇性心律不齊心電圖

圖16　竇性心律不齊的心電散點圖及心電圖片段

圖17　竇房結游走心律的心電圖

A：24 h t-RR散點圖；B：圖A紅框中1 h (00∶54—01∶54)線段對應的t-RR散點圖，在00∶57—01∶17時線段變粗糙，可見波浪形上下偏移，偏移處相對光滑，未形成明顯斷裂，表明節律變化尚平穩； C：與圖B對應的1 h Lorenz-RR散點圖 ， 其中的紅圈與圖B中的紅圈(時間點01∶09)相對應；D：綠框中的QRS波對應于圖B、C紅圈內相應的散點，心電圖顯示，隨著心率快慢的不同，RR間期發生長短改變，并伴隨P波形態及時限相應的微小變化

2.4竇性早搏的診斷2.4.1心電圖特征由竇房結內正常起搏點附近提前發出的激動所引起的心搏，稱為竇性早搏。竇性早搏的心電圖特點如下：① 提前出現的一組P-QRS-T波群，其前P波的形態、時間、電壓與正常節律的P波基本一致；② 聯律間期固定；③ 具有等周期代償間歇，即早搏的P波與其后第一個正常竇性P波的間距等于一次正常的竇性周期。由于竇性早搏可以頻發，因此需要同竇性心律不齊、竇房結游走節律相鑒別。下面通過一個具體病例加以說明。

病例：患者女，61歲，糖尿病、冠心病，因心悸就診。入院時心電圖見圖19。

紅框中為提前出現的一組P-QRS-T波群，其P波形態、時間、電壓與正常節律的P波一致；具有等周期代償間期

2.4.2心電散點圖特征圖20為該患者的心電散點圖。在1 h(06∶37—07∶37)t-RR散點圖(圖20B)中，紅圈處對應的時間點為06∶50，該部分線段粗糙分層(上、下兩層)；分層線段(紅圈處)所對應的心電圖見圖21(綠框)，心電圖顯示為竇性早搏，部分呈三聯律，其早搏點對應于圖20B下層，早搏后第一個竇性心搏(早搏代償間期)對應于上層。該患者的t-RR散點圖(圖20B)與房早的t-RR散點圖(圖22)大相徑庭，其機制在于：竇性早搏出現時，聯律間期縮短，相當于頻率加快，因此位于縱軸(y軸)偏下部位(下層，RR間期短)；而緊隨其后的代償間期略長，相當于頻率減慢，故位于y軸偏上部位(上層)。同時，該代償間期等于基本竇律間期(即“等周期代償”)，故與竇律RR間期所在部位相吻合。圖20C 1 h Lorenz-RR散點圖與圖20B 1 h t-RR散點圖(06∶50時)上紅圈中的散點對應于圖21的心電圖。圖20C 1 h Lorenz-RR散點圖45°線上的棒球拍狀散點集在左上方出現吸引子分離現象，分離出的散點(紅圈處)對應于早搏點，早搏后點融于竇性節律棒球拍狀的吸引子中，其機制與上述相同。

2.4.3與竇性心律不齊的鑒別診斷無論是在t-RR散點圖還是在Lorenz-RR散點圖上，竇性心律不齊在整體線段或45°線上的散點均呈相對平滑、吸引子相對集中的圖形特征，表明節律同源，只是頻率快慢有變化。而竇性早搏的t-RR散點圖表現為粗糙分層，Lorenz-RR散點圖45°線上的棒球拍狀散點集吸引子出現分離現象。

A：24 h t-RR時間散點圖；B：圖A紅框中1 h(06∶37—07∶37)線段所對應的t-RR散點圖，部分線段粗糙分層；C：與圖B對應的1 h Lorenz-RR散點圖，45°線上的棒球拍狀散點集左上方出現吸引子分離現象(見右上紅圈，對應于時間點06∶50)

3結論

顯而易見，就無創學的角度而言，用傳統方法判定竇性心律失常的“金標準”是心電圖。然而，由于在心電圖檢查過程中，不可避免地會受到患者體內神經調節、環境及患者年齡等諸多因素的影響，有時難以明確診斷。在竇性心律失常的診斷及鑒別診斷過程中，一些特殊的、不典型的心電圖表現也會增加診斷難度。當心電圖P波顯示欠清晰時，參照其相應的心電散點圖圖形往往會帶來意外的收獲。

圖21　與圖20中1 h t-RR散點圖及1 h Lorenz-RR散點圖紅圈處對應的心電圖(放大)

早搏點(綠色)位于最下層，中間略粗的線段為竇性節律，最上層略微稀疏的散點為早搏代償間期

總之，針對心電圖不同的復雜圖形，采用多種方法進行鑒別并相互印證，可提高診斷的準確性。心電散點圖技術的臨床應用，從另一個角度為我們開啟了一扇知識的“天窗”。值得注意的是，無論采取何種檢查手段，都應密切結合臨床，以免誤判。

除此之外，某些特殊類型的心律失常(如竇性停搏、竇房阻滯)的心電散點圖圖形變化也頗具特色，在診斷與鑒別診斷中具有重要的臨床價值。相關論述及病例分析我們會在以后的文章中陸續報道。

參 考 文 獻

[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] 郭繼鴻. 心電圖學[M]. 北京：人民衛生出版社, 2005：353-367.

[3] 張夏琳. 心電散點圖的作圖原理與分析[J]. 臨床心電學雜志, 2012, 21(1)：13-16.

[4] 景永明, 向晉濤. 游走心律的Lorenz-RR散點圖特征及分析方法探討[J].中國心臟起搏與心電生理雜志，2015,29(1)：11-13.

基金項目：北京市科學技術委員會資助項目(Z12110000551215)

作者簡介：張夏琳，主任技師，主要從事心電圖、動態心電圖、心電散點圖、動態血壓和平板運動試驗等研究，E-mail: xlzhang63@163.com

DOI：10.13308/j.issn.2095-9354.2016.03.004

(收稿日期：2016-05-06)(本文編輯：顧艷)

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

專欄主持/張夏琳