Lorenz散點圖在心血管疾病中的應用進展

魏娜，吳曉羽

本文創新點：

本文介紹了Lorenz散點圖在心血管疾病臨床診斷及研究中的進展，為臨床診斷心律失常、判斷心率變異性提供了一種新穎的檢查手段，進而可提高臨床工作效率及準確性。Lorenz散點圖在判斷心律失常中的作用眾所周知并毋庸置疑，目前關于Lorenz散點圖的研究較多，但其對心率變異性的結論有一定差異，故對Lorenz散點圖仍有進一步探索并求證其臨床意義的空間。

Lorenz散點圖（又名Poincaré散點圖）是以動態心電圖為載體，利用計算機測定大量連續的RR間期后得出的圖形，可反映相鄰RR間期間的動態變化，因此不同節律在坐標系中會出現不同的圖形［1］。Lorenz散點圖的理論基礎為混沌原理，表現為同一性質的心律屬于同一系統，在Lorenz散點圖中匯聚成同一“吸引子”，而不同性質的心律屬于不同系統，存在不同的RR間期，故在Lorenz散點圖中匯聚成不同的“吸引子”［2］。研究表明，健康人群的心律為竇性心律，受其“吸引子”作用在Lorenz散點圖上表現為圍繞45°直線分布的“棒球拍狀”，近端（離坐標系原點近的一端）狹小說明心率在加快，散點幾乎位于45°直線上提示前后兩次心搏的周長相差較??；而遠端（離坐標系原點遠的一端）寬大說明心率在變慢，散點離散度較大提示前后兩次心搏的周長相差較大，而最寬處邊緣的點提示前后兩次心搏的周長相差最大，這是正常的生理現象［3］。目前，Lorenz散點圖已廣泛應用于心血管疾病的診斷，主要用于判斷心臟的節律運行規律，并作為心率變異性（heart rate variability，HRV）分析方法判斷機體自主神經功能。Lorenz散點圖已成為一門系統的學問，因其具有分析大數據心電圖的整體性、直觀性、準確性等優點而被廣泛推廣。目前將Lorenz散點圖應用于臨床試驗的研究層出不窮，本文就Lorenz散點圖在心血管疾病中的應用進展進行綜述。

1 Lorenz散點圖在心血管疾病中的應用

1.1 HRV HRV是目前臨床常用的可反映自主神經系統活性的指標，可定量評估心臟交感神經（SNS）與迷走神經（PNS）的張力及其平衡性，但其因受神經、呼吸等因素影響而存在差異。目前關于HRV的線性分析研究較多，該方法是將自主神經對心率的調控過程作為一個線性系統進行分析，雖可反映總體HRV，但掩蓋了心率每搏瞬時變化，而心率調控過程是一個非線性系統。Lorenz散點圖是HRV的非線性分析方法，可反映心率每搏瞬間變化，可提高HRV分析效率［4］。國外研究表明，Lorenz散點圖的定量指標長度、寬度及面積與HRV線性分析中的時域指標〔包括24 h全部正常RR間期的標準差（SDNN）、相鄰RR間期差值均方的平方根（rMSSD）、相鄰RR間期相差＞50 ms的個數占總心搏次數的百分比（PNN50）〕及頻域指標〔高頻段功率（HF）〕明顯相關［5］。胡蔓莉等［6］進行的前瞻性研究表明，Lorenz散點圖預測心臟病的陽性預測值、特異度及準確率均高于HRV線性分析中的時域指標。近年研究表明，Lorenz散點圖長度與時域指標SDNN、rMSSD及PNN50相關，Lorenz散點圖寬度與頻域指標HF及低頻段功率相關［7］；遲曄虹等［8］研究顯示，在冠狀動脈粥樣硬化性心臟病患者中，Lorenz散點圖RR間期的長度與SDNN呈正相關，Lorenz散點圖RR間期的寬度與rMSSD、PNN50呈正相關，且Lorenz散點圖HRV異常檢出率為90%，表明Lorenz散點圖RR間期可反映HRV情況，可為臨床提供更可靠的診斷依據。由此可見，Lorenz散點圖與HRV線性指標間存在相關性，其可反映HRV，甚至較HRV線性指標的敏感度更高。

1.2 竇性心律 正常情況下，人體心率存在晝夜差異，主要表現為心率快慢變化，但由快轉慢或由慢轉快的過程不是突然發生的，而是平滑變化的［9］。研究表明，竇性心律在Lorenz散點圖中一般表現為“棒球拍狀”，近端狹小，遠端寬大，若竇房結功能出現橫向或縱向分離，則稱為竇性心律變時不良，其中竇房結功能橫向分離在Lorenz散點圖上表現為橫軸垂直于45°線并變長，竇房結功能縱向分離則表現為橫軸沿45°線分布并呈2個甚至3個“棒球拍形”，竇房結功能橫向、縱向分離均為竇性心律連續性中斷，表明瞬時HRV較大［10-11］。向晉濤等［12］認為，跳躍式減速現象是竇性心律變時不良的另一表現，與神經、呼吸對心率的調節作用相關。

1.3 心房顫動、心房撲動 心房顫動和心房撲動均為室上性心律失常，其中心房顫動是規律有序的心房電活動喪失，代之以快速無序的心房顫動波，其心電圖表現為p波消失，代之以f波，心房率為350～600次/min，心律絕對不規整；心房撲動是心房快速而有規律的電活動，心電圖表現為p波消失，代之以f波，心房率為250～350次/min，心律快而規整，至少在一個體表導聯上無等電位線。心房顫動患者心房率為350～600次/min，通過心電圖判定其心房波與QRS波的關系有一定難度；而針對心房撲動患者，單純心電圖檢查難以準確分辨其心律失常類型，尤其是心房波不明顯［3］。不同心律失常類型具有不同的“吸引子”，故不同心律失常類型患者的Lorenz散點圖亦不同，如心房顫動在Lorenz散點圖中表現為扇形，其扇緣呈散發狀，扇邊邊界整齊；而心房撲動在Lorenz散點圖中則表現為網格狀點分布，此為心房波傳導比例不斷變化所致；心房顫動并心房撲動在Lorenz散點圖中表現為扇形的散點分布，同時存在網格狀點分布［13］。研究表明，陣發性心房顫動與持續性心房顫動均屬于同一性質的心律失常［14］，其中陣發性心房顫動的Lorenz散點圖表現為扇形與棒球拍形并存；而持續性心房顫動合并其他類型心律失常時，Lorenz散點圖表現為扇形與特異性散點并存。心房顫動患者Lorenz散點圖扇形的輪廓不受主觀因素的影響［15］。ESPERER等［16］研究表明，在Lorenz散點圖上，Fan形與心房顫動或多灶性心動過速有關，島型圖形僅與房性心動過速或心房撲動有關，其檢測的靈敏度及特異度均達到了100%?？梢娦姆款潉?、心房撲動在Lorenz散點圖上具有各自特異的圖形，而通過Lorenz散點圖對動態心電圖分析可鑒別心律失常類型，極大地提高了心律失常鑒別正確率。

1.3.1 房室結功能不應期（AVNFRP） AVNFRP指室上性心動過速下傳至心室的最短RR間期。心房顫動患者心房率極快，但并不是所有心房激動均能下傳至心室，通過Lorenz散點圖可大致估算出AVNFRP。在Lorenz散點圖上，AVNFRP將心房顫動下傳至心室的心搏“限制”在扇形中，一系列的最短RR間期形成了扇形的邊緣線，即為動態AVNFRP，扇形的底邊（近X軸的邊緣，即B線）斜率介于室上性期前收縮與室性期前收縮之間［17］。

1.3.2 心房顫動伴差異性傳導與心房顫動伴室性期前收縮在快心室率的心房顫動中時常出現寬QRS波，單純心電圖檢查難以分辨此寬QRS波為差異性傳導還是室性期前收縮，但上述兩種心律失常的臨床處理方案不同，因此能準確分辨心律失常類型尤為重要。Lorenz散點圖上存在B線斜率，B線斜率是Lorenz散點圖中期前收縮前點形成的“吸引子”所描繪成圖形的長軸，反映的是期前收縮聯律間期與其前正常竇性RR間期間的關系，其有助于對寬QRS波的起源進行鑒別診斷［18］。研究表明，室上性期前收縮Lorenz散點圖的B線斜率約為0.5，而室性期前收縮Lorenz散點圖的B線斜率更接近0［2］。在Lorenz散點圖中，若心房顫動伴差異性傳導時，寬QRS波的“吸引子”分布在扇形中，B線斜率的絕對值接近扇形下邊界線；當室性期前收縮激動起源于心室，則會出現兩種情況：當室性期前收縮的聯律間期較AVNFRP短時，其“吸引子”位于扇形下方，B線斜率小于扇形下邊界線斜率；當室性期前收縮心搏的聯律間期較AVNFRP長時，其“吸引子”與扇形重疊，B線斜率與扇形下邊界線斜率不一致［18］；另有研究表明，不同起源部位的室性期前收縮Lorenz散點圖的B線斜率存在明顯差異［19］，表明B線斜率可鑒別室性期前收縮的起源部位。故通過Lorenz散點圖可更直觀、簡便、準確地鑒別心房顫動中出現的其他心律失常類型。

1.4 并行心律 當心臟出現異位起搏點時，主導心律（通常是竇性心律）與異位心律同時存在并競爭控制心房或心室，構成了并行心律。在臨床中，單純心電圖檢查難以鑒別并行心律，而通過Lorenz散點圖可準確、清晰地進行鑒別。向晉濤等［20］研究表明，房性、室性并行心律的Lorenz散點圖大致呈斜倒的“Y”字形。心室激動是否引起QRS波的出現與心室肌的最短不應期有關，最短不應期在心電圖上顯示為最短RR間期，而所有最短RR間期構成的點集中在Lorenz散點圖上則表現為一條幾乎平行于Y軸的邊界，心室肌的最短不應期隨竇性心律的變化無較大改變。研究表明，竇性心律合并室性并行心律所有“散點”的邊界，構成了特殊的“△”形組合圖形［21］。同理，房性并行心律與房室結的不應期相關，其形成的銳角三角形中，靠近Y軸的邊界表示當時竇性心律狀態下房室結的有效不應期［22］。

1.5 房性期前收縮與室性期前收縮 在臨床上，房性期前收縮心電圖表現為提前出現p'-QRS-T波，其特點為代償間歇不完全，其隨后的QRS波形態多正常，當出現室內差異性傳導阻滯時可出現異常，且房性期前收縮是否能下傳至心室與房室結的有效不應期相關，而房室結的有效不應期受心動周期的影響，即心動周期長時房室傳導的有效不應期長。景永明等［23］對房性期前收縮的Lorenz散點圖進行了數學模型顯示，房性期前收縮的Lorenz散點圖呈4-8分布，分別是房性期前收縮點集、房性期前收縮二聯律點集、房性期前收縮前點集、房性期前收縮后點集、房性期前收縮未下傳前、后點集、房性期前收縮未下傳二聯律點集及竇性心律點集，且期前收縮點與坐標軸不垂直，存在一定斜率；同理，室性期前收縮多表現為提前出線寬大畸形的QRS波，其前無p波，代償間歇完全。此外，還包括形態介于正常與畸形的室性并行心律及無代償間歇的插入性室性期前收縮。按照Lorenz散點圖的作圖原理，頻發室性期前收縮時可記錄如下點集：期前收縮前點集、期前收縮點集、期前收縮后點集，當出現二聯律時還會出現二聯律點集，因此通過數學模型顯示，頻發室性期前收縮為四分布或五分布［24］。從中可發現頻發室性期前收縮的特點為室性期前收縮點與二聯律點對稱分布于45°線上，室性期前收縮點幾乎垂直于X軸，二聯律點幾乎垂直于Y軸，而一般情況下室性期前收縮前點集與二聯律點集重疊而不易分辨［25-26］。

1.6 其他心臟疾病 以HRV及心律失常作為研究切入點，在慢性心力衰竭患者中單導長程心電散點圖形態特點可直觀反映其心臟節律性質，有助于指導心力衰竭患者的節律控制治療［27］；在擴張性心肌病患者中［28］，Lorenz散點圖可作為擴張型心肌病風險分層的參考依據。

2 小結

Lorenz散點圖可將動態心電圖中大量信息轉變為清晰、直接的圖形，從而從整體上分析、處理患者的心臟電生理情況，對于心房顫動、心房撲動、并行心律、期前收縮等心律失常的鑒別具有明顯優勢。HU等［29］將二維Lorenz散點圖引入時間軸，構成三維Lorenz散點圖，從而促進了Lorenz散點圖發展，為診斷及鑒別診斷復雜心律失常增加了新視野。

作者貢獻：魏娜、吳曉羽進行文章的構思與設計；魏娜進行文獻/資料收集、整理，撰寫論文；吳曉羽進行文章的可行性分析，進行論文的修訂、英文的修訂，負責文章的質量控制及審校，并對文章整體負責、監督管理。

本文無利益沖突。