Poincaré散點圖及時間RR間期散點圖在房顫評估中的應用

魏哲 焦華琛 李運倫

心房顫動(房顫)是臨床常見的心律失常。據(jù)報道，亞洲及中國人群房顫患病率為0.2%～7.9%，發(fā)病率為每年0.5‰～1.4‰[1-6]。60歲以下患病率約為1%，75～84歲的患病率可上升至12%，80歲以上可超過1/3[7]。西方人群房顫患病率及發(fā)病率分別為每年0.5%～7.5%及0.17%～0.37%，明顯高于中國人群，這可能與西方人群進行房顫篩查有關(guān)。

心電散點圖是一種非線性技術(shù)方法，主要包括Poincaré散點圖、時間RR(t-RR) 間期散點圖和差值散點圖，適用于分析具有海量心電數(shù)據(jù)的24 h動態(tài)心電圖[8-10]。心電散點圖在大量心電數(shù)據(jù)分析方面有著傳統(tǒng)心電檢測方法所沒有的優(yōu)勢[11]，其既簡化了動態(tài)心電圖的分析過程，也強化了其診斷與鑒別診斷功能，使心律失常的診斷更為快捷準確。本文重點討論Poincaré散點圖及時間RR間期散點圖在房顫診斷及鑒別診斷中的應用，及Poincaré散點圖在臨床評估房顫的自主神經(jīng)類型方面的作用。散點圖可根據(jù)散點圖圖形以及心率變異性的變化，對房顫自主神經(jīng)類型進行分類，根據(jù)交感性房顫與迷走性房顫的不同類型特點，有目的性地選擇用藥。

1 心電散點圖基本原理

1.1 Poincaré散點圖

Poincaré散點圖是以混沌學說的主要創(chuàng)始人Jules.Henri.Poincaré及E.N.Lorenz的姓氏而命名的[11]，也可稱為Lorenz散點圖。Poincaré散點圖是利用計算機自動測量 RR間期[12-14]，以前后相鄰的兩個心臟搏動的RR間期分別為 X軸、Y軸，繪制成一點，如此連續(xù)繪制，即形成心電散點圖[15]。Poincaré散點圖是以“混沌吸引子”理論為基本原理，即同一系統(tǒng)包含相同性質(zhì)的心律，其包含的RR間期的序列特點類似，從而會集合成同一“吸引子”；而不同系統(tǒng)則包含有不同種類的心律，其包含的RR間期則具有其各自不同的序列特點，從而分別形成不同的“吸引子”[16]。不同類型的心律有不同的Poincaré散點圖圖形[17]，反之，根據(jù)不同的散點圖圖形也可以快速判斷出心律的性質(zhì)。如多數(shù)正常人的Poincaré散點圖為棒球拍形，其沿45°線分布，棒球拍尖端靠近坐標系原點，粗端遠離原點[18]。

1.2 時間RR間期散點圖

時間RR間期散點圖可彌補Poincaré散點圖沒有時間概念的不足，它是以RR間期為縱坐標，以RR間期發(fā)生的時間為橫坐標，在二維直角坐標系中描述的一段時間關(guān)于RR間期構(gòu)成的圖形[19]。其橫坐標高度壓縮在一個可視的視野中，表現(xiàn)為一條實線，不同RR間期的心律分層不同，通過對分層的分析，可明確心律的性質(zhì)。臨床上，時間散點圖常結(jié)合散點的逆向技術(shù)及Poincaré散點圖來判斷復雜的心律失常。

1.3 散點圖數(shù)據(jù)要求

散點圖主要適用于有大量心電數(shù)據(jù)資料的分析[20]，因此散點圖常應用于12導聯(lián)動態(tài)心電圖。數(shù)據(jù)應以人機對話為主要采集方式,需要剔除偽差和干擾。

2 Poincaré散點圖在房顫診斷及鑒別診斷中的應用

2.1 持續(xù)性房顫診斷

持續(xù)性房顫的散點圖為單一的扇形[21]，沿45°線對稱分布，其扇形的邊界與坐標軸保持一定的角度與距離，代表動態(tài)房室結(jié)功能不應期[22]。少數(shù)研究發(fā)現(xiàn)持續(xù)性房顫散點圖圖形多呈現(xiàn)更復雜的形狀[23]。時間RR間期散點圖呈寬幅條帶狀，其條帶的上緣無明顯邊界，呈毛刺狀，而下緣整齊[24]。

2.2 陣發(fā)性房顫診斷

陣發(fā)性房顫的散點圖圖形為扇形與棒球形共存，兩種圖形可有局部重合，也可全部重合。扇形散點圖[25]多位于對角線近坐標原點區(qū)域，棒球拍圖形位于對角線的遠離坐標原點部分。也有見扇形與棒球拍形部分分離[26]，即扇形的遠端與棒球拍形的近端重疊；扇形與棒球拍形完全重疊。少數(shù)研究發(fā)現(xiàn)陣發(fā)性房顫的Poincaré散點圖圖形多呈現(xiàn)為魚雷狀以及短棒狀[27]。陣發(fā)性房顫的時間RR間期散點圖包括兩部分，竇性心律部分和房顫部分，竇性心律部分時間散點圖無分層，呈寬窄不一的“致密繩狀”，且上下邊緣有毛刺狀；房顫部分時間散點圖呈下部致密、上部稀疏的“增寬的條帶狀”，條帶下緣清晰整齊，有界限[24]。

2.3 房顫伴早搏診斷

房顫患者合并不同心律失常表現(xiàn)出不同散點圖形。陳全福等[28]分析567例陣發(fā)性房顫患者的散點圖發(fā)現(xiàn)，房顫伴頻發(fā)的室上性早搏的散點圖為類似于“傘形”的圖形；房顫合并較多的室性早搏時的散點圖為“多分布型”圖形；李惠榮等[29]發(fā)現(xiàn)房顫伴室性早搏的散點圖為扇形下方有一條與橫坐標平行的線性圖形；亦有少數(shù)房顫伴室性早搏的散點圖為單一扇形[30]。臨床上，房顫伴室性早搏與房顫伴室內(nèi)差異性傳導常難以鑒別，根據(jù)散點圖，可對兩者快速鑒別診斷。房顫伴室性早搏的時間RR間期散點圖為房顫散點圖的下緣邊界下有一條平行于時間橫軸的線段，呈間斷性[31]。

2.4 房顫伴室內(nèi)差異性傳導診斷

房顫伴室內(nèi)差異性傳導的散點圖為扇形圖形下方有一條與其完全重合或在其上方有一條完全與其平行的線條[29]。

2.5 房顫伴交界區(qū)性逸搏診斷

房顫伴交界區(qū)性逸搏的散點圖多為扇形遠端邊緣被“曲尺”切成平直狀，以及45°線遠端細棒狀圖形[30]。其時間RR間期散點圖與房顫不同，房顫伴交界性逸搏的時間RR間期散點圖有明顯的上界，且上界整齊[32]。

2.6 房顫伴預激綜合征診斷

房顫伴預激綜合征的散點圖圖形均為單一分布的扇形，扇形底邊與X軸平行[33]。

2.7 房顫伴心房撲動診斷

520例患者的散點圖發(fā)現(xiàn)[34]，房顫合并心房撲動的散點圖圖形為扇形中隱約可見格子分布，即有房顫和心房撲動雙重散點圖特征；房顫伴心房撲動的時間RR間期散點圖形為寬幅條帶中有較明顯的散點分層現(xiàn)象，寬幅條帶要平行于X軸。同時，還能根據(jù)散點圖RR間期變化規(guī)律鑒別房顫、心房撲動或房顫伴心房撲動。

2.8 房顫伴陣發(fā)性室性心動過速診斷

房顫伴室性心動過速散點圖圖形為扇形外45°線近端有小圓形穩(wěn)態(tài)吸引子圖形及平行于X、Y軸的線狀非穩(wěn)態(tài)吸引子圖形[35]。

2.9 房顫伴房室阻滯診斷

房顫伴三度房室阻滯散點圖圖形呈類似菱形[36]。房顫伴二度房室阻滯的時間RR間期散點圖圖形有明顯上界，下界呈“點狀或云霧狀”[37]。

2.10 房顫伴雙徑路診斷

房顫伴雙徑路(包括旁路) 散點圖圖形為兩個扇形，兩者可能完全分離，即各自的頂點和邊界不同，兩者可能部分重疊在一起，其中，通過快徑路形成的扇形在45°線近原點端，且邊界散開角度較大；通過慢徑路形成的扇形在45°線遠離原點端，且扇形邊界夾角較小，頂點淹沒于快徑路扇形中，需要通過邊界延長線相交來確認[38]。

3 評價房顫自主神經(jīng)功能狀態(tài)

研究發(fā)現(xiàn)，自主神經(jīng)系統(tǒng)在房顫的發(fā)生中起重要作用，心率變異性是指心電圖中的RR變異性[39]，它可以反映交感神經(jīng)活性與迷走神經(jīng)活性及緊張性、平衡性，是一項評價心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)活動的方法，Poincaré散點圖是研究心率變異性的一種重要的非線性分析方法，分為定性分析和定量分析。左明[40]以定性分析方法，根據(jù)Poincaré散點圖的圖形將房顫分為蜘蛛痣形房顫、橢圓形房顫、橢圓+蜘蛛痣形房顫和其他形房顫，并對各組進行心率變異性分析，得出蜘蛛痣形房顫為交感神經(jīng)介導性房顫，橢圓形+蜘蛛痣形房顫、橢圓形房顫及其他形房顫為迷走神經(jīng)介導性房顫。定量分析指標包括矢量角度指數(shù)(VIA)和矢量長度指數(shù)(VIL)，VIA是指Piocnaré散點圖沿45°方向散開的程度，VIL是指Piocnaré散點圖沿45°方向延伸的長度。楊永麗[41]研究20例陣發(fā)性房顫患者，發(fā)現(xiàn)隨著定量分析指標VIA、VIL的增加，心迷走指數(shù)增加，心交感指數(shù)降低，說明其迷走神經(jīng)張力增高。

4 評價與展望

心電散點圖是以RR間期為研究對象，所有心律失常都有其特定的RR間期變化模式，形成不同的散點圖圖形，從而確定了心電散點圖在心律失常診斷中的可行性和可靠性。Poincaré散點圖能更快更直觀地對房顫、早搏、陣發(fā)性異位心動過速、逸搏心律等心律失常作出快速診斷，同時對并行心律及寬QRS波作出鑒別診斷。但是Poincaré散點圖沒有標識心臟節(jié)律出現(xiàn)的時間，從而缺少心臟節(jié)律與時間的相關(guān)性，而時間散點圖能夠彌補此不足。但當有較復雜的心律失常出現(xiàn)的時候，不同節(jié)律的心電散點集在Poincaré散點圖中可能出現(xiàn)部分重合甚至完全重合，從而影響對心律失常的診斷，因此，多種散點圖及其逆向技術(shù)結(jié)合起來綜合分析，能夠高效處理海量心電數(shù)據(jù)，提高診斷的速度及準確性；在快速診斷心律失常方面具有較好的臨床應用價值。

散點圖的作圖和分析主要用動態(tài)心電圖分析儀中的專用軟件來完成，因此散點圖的推廣及應用與專用軟件的應用和創(chuàng)新息息相關(guān)。同時，由于現(xiàn)在心電散點圖主要用于心電工作者對動態(tài)心電圖的診斷，臨床醫(yī)生對其知之甚少，今后應以加強臨床醫(yī)生對心電散點圖的了解與使用為主要任務,只有將訓練有素的醫(yī)生與強大的軟件功能結(jié)合起來，才能使心電散點圖得到更長足的發(fā)展。