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第四章 诊断方法
一、诊断模型法
经过十多年的临床研究与应用,越来越多心律失常的心电散点图诊断模型被建立起来。采用与动态心电图诊断对照的图例积累是建立诊断模型的基础,与此同时,根据子图数目、位置、形态等对同类心律失常归类和特征进行提取是制作模型的主要方法。对照诊断模型探索心律失常散点图成图原理,学习散点图诊断方法是初学者的捷径。
(一)诊断模型的建立
根据长期的临床观察和对心律失常特征的提取,发现常见心律失常散点图诊断较为特异的指标主要有四个因素(心律失常诊断四要素):子图数目、图形位置、图的形态、线状图形长轴的斜率。
1.子图数目
由于作图的心电数据不同,一张散点图可以只有一个子图组成,称单分布图形;也可以有多个子图组成,称多分布图形(图4-1)。目前的观察发现,如果一个子图代表一个吸引子,则边缘光滑散点稀疏,反映心律是同一个起源点。如果子图由一个以上吸引子部分重叠集合而成,只能称为散点集或散点集落(图4-2)。如果是多分布图形,则提示心律起源是两个或两个以上。通常情况下,每增加一个心律起源点或出现一种新的传导模式,就会增加两个子图,分别位于加速区与减速区。如果新增起源点或新增传导模式呈连续性,则还会再增加一个子图,分布在45°线上。
图4-1 单分布与多分布图形
图中A、B、C图为单分布,E为二分布,D、F为三分布,G为五分布,H为多分布图形
图4-2 吸引子与散点集落的散点图及其示意图
图中A、B、C、D图每图都是一个独立的吸引子;E、F、G图每图由两个吸引子部分重叠而成,称“散点集”或“散点集落”
散点图中子图的数目没有“上限”,这取决于心律失常的复杂程度,根据子图的数目,可以了解心律起源点或传导模式。
2.图形位置
在散点图中,每个子图都有其特定的位置,其位置取决于RR序列的模式。分布在45°线上的子图是大致匀齐RR序列的吸引子,多数情况下是同一起源的心律。分布在45°线中段的图形是正常心率RR序列的吸引子;分布在45°线近端的图形是快速心率RR序列的吸引子;分布在45°线远端的图形是缓慢RR序列的吸引子。
分布在加速区的子图反映在RR序列中有“加速现象”(在形成散点的一对RR间期中,前RR﹥后RR);分布在减速区的子图反映在RR序列中有“减速现象”(在形成散点的一对RR间期中,前RR﹤后RR)。
分布在快加速区的子图反映在RR序列中有“快加速现象”(由正常RR间期变为短于正常的RR间期);分布在快减速区的子图反映在RR序列中有“快减速现象”(从短于正常的RR间期回到正常或更长的RR间期)。
分布在慢加速区的子图反映在RR序列中有“慢加速现象”(从缓慢的RR间期回到正常RR间期);分布在慢减速区的子图反映在RR序列中有“慢减速现象”(由正常的RR间期变为长RR间期)。
根据图形分布分位可判断RR序列变化的模式。通常,有“快加速”就有“快减速”,这是发生一次早搏性心律失常心动周期变化所形成的图形;有“慢减速”就有“慢加速”,这是发生一次阻滞性心律失常心动周期变化所形成的图形。
因此,根据子图分布的位置可以从宏观层面了解是否有同一起源的连续心律,这些心律属于正常、快速还是缓慢,了解是否有早搏或阻滞性心律失常。由于散点图的坐标值代表RR间期,因此任何子图都与坐标保持一定距离。
3.图形形态
在散点图中,子图的形态变化多端,这是心律和心律失常千变万化的表征,在诊断模型中均可见到。
(1)棒球拍形:
健康人正常窦性心律的吸引子图形是分布在45°线中段的棒球拍形稳定态吸引子图形,棒球的头部在远端,棒球的尾部在近端。这一图形特点反映心率在正常范围,随心率减慢RR间期变化增大,随心率加快RR间期变化减小。
棒球拍的面积可以发生改变,面积增大称“扩张形”,面积缩小称“收缩形”,这是反映总体HRV的指标。
(2)棒形:
棒形是由棒球拍形演变而来的,是最接近棒球拍形的图形,棒形图形的近端与远端等粗,表明失去了棒球拍形所反映的生理特征。
根据其长、短、粗、细,分别称谓。棒形图形可分布在45°线、加速区、减速区的各个位置。分布在45°线上的棒形反映HRV的改变类型(见本书例84)。
(3)带(线)状:
带(线)状图形是较棒形更细长的图形,其中宽者谓“带”,细者谓“线”。通常是分布于加速区或减速区,与心律失常相关的图形。在众多的这类图形中,目前关注最多的是由“早搏前点”(X=正常RR间期,Y=早搏联律间期)形成的图形。我们对心律失常进行特征提取时发现,这个图形的长轴斜率值得关注。
(4)扇形:
扇形是房颤特有的图形。它是房颤时心脏电生理特性的外在反映。房颤扇形提供了关于AVNFRP的信息,为房颤伴宽QRS波的鉴别诊断,以及房颤时的房室结双径路诊断提供了有重要意义的基线。扇形属于单分布图形,在一幅散点图中只有一幅扇形。但当房颤沿房室结双径路交替传导时可以呈两个相关的扇形,称二分布图形。在联律间期较短的频发多源室上性早搏时,提前出现的室上性激动也能够“触及”房室不应期,使散点图呈现类扇形。
(5)格子形:
已有的研究发现,格子形是持续性房室传导比例不断变化的心房扑动的特有图形。格子形是由多个独立的接近圆形的小子图有序排列而成的,小子图的数目取决于传导、变化的模式,传导比例变化模式越多,小子图越多,传导比例每变化一次就有四个有序分布的散点出现,如果反复重复这一模式,就形成四个小子图。如果传导比例一直不变,则格子不复存在,表现为单分布图形。
(6)近圆形:
近圆形可以分布在45°线或加速区、减速区的任何位置。因窦性心律变异性的存在,通常心电吸引子都是有明确矢量方向的图形(有长短轴),而不是矢量方向不明确的近圆形。所以近圆形提示心搏起源不在窦房结,或窦律的HRV发生明显改变。
(7)不规则形:
散点图中的每个子图都是一个心电吸引子,应具有边缘光滑稀疏的特点。不规则形的散点集落边缘失去光滑稀疏的特点,提示这个散点集落不是同一个吸引子,而是由不同的吸引子重叠而成,反映心律起源点是一个以上。
(8)疏散形或弥散形:
严重心脏疾病患者的散点图或记录不良的散点图上,经常见到疏散的散点集落,或弥散的散点分布。反映心脏有多个异位起搏点控制心室,或由记录噪音干扰形成。
4.图形斜率
图形斜率是指散点图中分布在45°线、加速区、减速区的线状、带状图形的长轴的不同变化。不同起源的心搏属于不同系统,在时间序列中所形成的吸引子图形有不同“发展趋势”,其长轴的斜率出现差异。在表现“顺向型”图形的心律失常病例中由早搏前点形成的B图长轴——B线的斜率(图4-3),在大多数室上性早搏与室性早搏之间有不同趋势,室内差异性传导与室性早搏之间也有不同趋势;房颤扇形边缘形成的线状图形在单纯房颤与房颤伴预激传导的图形之间也有不同表现。
图4-3 图形中的B线斜率
左一图是房颤扇形边缘线与X轴呈夹角,是动态AVNFRP界线特有的图形形态;左二图是房颤伴预激传导的扇形边缘线与X轴平行,是“动态旁道不应期界线”特有的图形形态;右二图是室上性早搏,B线与X轴呈夹角,是大多数室上性心律失常的B线特征;右一图室性早搏,B线与X轴平行,是大多数室性心律失常的B线特征
(二)临床基本心律失常模型
诊断模型来自根据“诊断四要素”对心律失常特征的提取和综合分析,以及与动态心电图对照研究的结果。
1.窦性心律
位于45°线中段,呈棒球拍形的一分布稳态吸引子图形(图4-4),窦律的不同情况见图4-5、图4-6,HRV变化见图4-7。
图4-4 窦性心律的诊断模型
图4-5 窦速、窦缓、窦不齐
左图窦性心动过速,中图窦性心动过缓,右图窦性心律不齐
图4-6 窦性心律吸引子“破裂”
图4-7 窦性心律的不同HRV图形
2.窦性心律伴室上性早搏
多数窦性心律伴室上性早搏的图形呈三分布,由位于45°线中段的窦律稳态吸引子(A图)、位于快加速区的早搏前点的非稳态吸引子(B图)和位于快减速区的早搏点非稳态吸引子(C图)组成,由于早搏后点的吸引子(D图)与A图重叠被掩埋其中,只表现为三分布,为隐形四分布。少数窦性心律伴室上性早搏的图形呈四分布,是因为早搏后点的D图未与A图重叠而分布在慢加速区。室上性早搏B图的长轴(B线)与X轴呈夹角,斜率多在0.5左右(图4-8)。
图4-8 窦性心律伴室上性早搏三分布与四分布
左图是室上性早搏三分布(隐性四分布),右图是室上性早搏四分布
3.窦性心律伴室性早搏
多数窦性心律伴室性早搏是四分布图形(图4-9),由位于45°线中段的窦律稳态吸引子(A图)、位于快加速区的早搏前点非稳态吸引子(B图)、位于快减速区的早搏点非稳态吸引子(C图)和位于慢加速区的早搏后点吸引子(D图)组成。少数窦性心律伴室性早搏的图形呈三分布,为室性早搏三联律,如果室性早搏呈无休止二联律状态则其图形呈二分布。室性早搏图形的B线与X轴平行,斜率多趋向零。
图4-9 窦性心律伴室性早搏的诊断模型
左图为经典室性早搏四分布;中图为窦性心律伴无休止性室性早搏二联律;右图是无休止室性早搏二联律
4.持续性心房颤动
持续性心房颤动的散点图呈扇形,扇形近端的边缘与坐标轴之间保持一定距离(AVNFRP),且与坐标轴呈夹角,在X轴一侧的斜率多在0.2左右(图4-10和图4-11)。
图4-10 持续性房颤的诊断模型
图4-11 快心室率房颤(左图)和慢心室率房颤(右图)
5.持续性心房扑动
持续性传导比例不断变化的心房扑动是格子状有序多分布图形(图4-12)。
图4-12 持续性心房扑动的诊断模型
6.心房颤动伴室性早搏
心房颤动的散点图呈扇形,在扇形之外与X轴(Y轴)之间各有一条平行于X轴(Y轴)的线状图形(图4-13)。
图4-13 心房颤动伴室性早搏的诊断模型
7.心房颤动伴室内差异性传导
心房颤动伴室内差异性传导(差传)的单象限散点图呈扇形,在四象限图形中,由差传宽QRS波形成的线状图形的形态与房颤扇形边缘的形态相对称(图4-14)。
图4-14 心房颤动伴差传的诊断模型
左右两图分别是不同类型的差异性传导图形,但都与AVNFRP有关
8.房颤伴预激、房扑伴预激
房颤与房扑伴预激时近端图形边缘平行于坐标轴(图4-15)。
图4-15 房颤、房扑伴预激
左图房颤伴预激,右图房扑伴预激
9.心房颤动合并心房扑动
房颤合并房扑的散点图具有房颤与房扑两种图形特点,是在扇形中重叠着隐约可见的格子状图形(图4-16)。
图4-16 房颤合并房扑的诊断模型
10.传导阻滞
传导阻滞的散点图包括二度Ⅰ型、二度Ⅱ型窦房或房室传导阻滞。如果发生一次阻滞则呈三分布图形(图4-17左图),由位于45°线中段的窦律稳态吸引子(A图)和位于慢减速区的阻滞前点非稳态吸引子(C图)、慢加速区的阻滞后非稳态吸引子(B图)组成。与早搏不同,传导阻滞的非稳态吸引子都位于图形远端。如果阻滞接续发生,出现连续长RR间期,图形(D图)呈四分布(图4-17右图),即在三分布基础上,增加一个在45°线远端的连续阻滞点的稳态吸引子图形。
图4-17 传导阻滞远端三分布、四分布的诊断模型
左图是反复发生单次2∶1传导阻滞;右图是既有单次2∶1传导阻滞,又有连续2∶1传导阻滞
房性早搏未下传、窦阻滞、房室传导阻滞的图形十分相似,需与动态心电图对照区分。
11.并行心律
并行心律包括窦性心律与室上性或室性异位心律并行。图形与大多数窦性心律伴室性早搏图形一样呈四分布,但其中三个非稳态吸引子的长轴斜率发生改变,室性并行心律呈“倒Y字”形,室上性并行心律呈“类倒Y字”形(图4-18),伴二联律时呈“椅子形”。
图4-18 并行心律的诊断模型
左图室性并行心律,呈“倒Y字”形,右图室上性并行心律,呈“类倒Y字”形
12.心房颤动伴结性逸搏
房颤的散点图呈扇形,房颤伴结性逸搏时,扇形的远端被“切成”直角,当形成逸搏心律时,扇形远端的45°线上有较小而紧致的连续逸搏的稳定吸引子图形(图4-19)。
图4-19 心房颤动伴结性逸搏的诊断模型
13.窦性心律伴发作性心房颤动
窦性心律伴发作性心房颤动(本书后称:PAF)具有窦性心律与房颤两种图形特点,房颤的扇形分布在坐标系近端,窦性心律的稳态吸引子图形分布在45°线的中段(图4-20)。
图4-20 窦性心律伴发作性心房颤动的诊断模型
二、吸引子诊断法
心电吸引子分为两大类——“稳态吸引子”和“非稳态吸引子”。稳态吸引子是同一起源心律的动力系统,最常见的是连续窦性心律;其次是各种连续异位心律,如房性心动过速、室性心动过速或逸搏心律等。当这些系统处于稳态时,RR序列总是在自身频率范围内随时间产生微小的变化,其吸引子图形分布于二维相空间图的45°线上。稳态吸引子的频率范围和形态是区分不同系统的标志,如正常窦性心律系统的吸引子是位于45°线中段的棒球拍形,而异位心律的吸引子都是非棒球形的,并根据其在45°线上分布的位置可以判断属于快速性还是缓慢性心律。非稳态吸引子是心搏从一个起源点变化为另一个起源点时产生的吸引子,是一个系统向另一系统过渡的吸引子,由不同系统的RR间期耦合而成。窦性心律伴各种异位心律或阻滞等都可产生非稳态吸引子。不同的系统有各自的频率范围,当这两个系统发生交替时,就会产生与两者频率相关的耦合吸引子,如窦律与早搏的耦合吸引子脱离45°线分布在图形的近端;窦律与逸搏的耦合吸引子脱离45°线,分布在图形的远端。由于不同的系统随时间变化呈现不同的发展趋势,因此非稳态吸引子不仅可以脱离45°线,还能以不同形态分布于相空间的不同位置,如由窦律间期与房早联律间期形成的吸引子,其发展趋势多是在相空间中形成一个与坐标轴呈一定角度(斜率一般﹥0但﹤1)的图形;由窦律间期与室性早搏联律间期形成的吸引子,其发展趋势多是在相空间中形成与X轴平行的图形。与此相对应,交界性逸搏分布有图形远端,分别平行于坐标的X轴和Y轴;夺获心搏的图形“逆向型”与45°线呈夹角。由此可见,从吸引子的角度来分析心电大数据可执简驭繁。
在高维相空间中,每一个心电吸引子都是独立的,但在二维的散点图中由于维度对视觉产生的限制,看起来一些吸引子可能重叠在一起。注意抓住吸引子内部致密,边缘稀疏的几何图形特征,对一些部分重叠在一起的吸引子形成的散点集落做出判断,以推测其心律起源。在多分布散点图中有多个子图或散点集落,用吸引子理论判断每个散点图集落是几个吸引子。
三、逻辑分析诊断法
根据不同心律失常RR间期变化规律和散点图作图原理,可直接解读一部分散点图信息。对于分布在45°线上的稳态吸引子图形,可以确认心律为同一起源,根据其分布位置(远端或近端)及形态,可以初步推测其起源点,如正常窦性心律的心率变化范围多在60~100次/分,室性及室上性心动过速的心率多在120次/分以上,而逸搏心律的心率多在50次/分以下;正常窦性心律的图形呈棒球拍形,而异位心律的图形多为紧致的非棒球拍形。再结合动态心电图对照,最后确定心律起源点。
对脱离45°线非稳态吸引子图形,根据其位置(加速区或减速区)初步了解是阻滞还是早搏。位于快加速与快减速区的图形反映存在早搏性心律失常,位于慢加速与慢减速区的图形反映存在缓慢性心律失常,如传导阻滞。再与实时心电图对照确认诊断。
最经典的逻辑推理诊断是房颤的散点图。房颤的图形呈扇形,扇形的边缘与坐标轴保持一定的距离,这个距离就是AVNFRP的坐标值,由于AVNFRP受自主神经的调控,在24小时昼夜间在一定范围内发生变化,遂使房颤的扇形边缘线与坐标轴形成夹角。这个边缘线称为动态AVNFRP界线,这是室上性激动与室性激动的“分水岭”。分布在AVNFRP界线与坐标轴之间的散点所反映的RR间期都小于AVNFRP,不可能是经房室结下传心室的激动,因为源于室上性并经房室结下传的激动其RR间期肯定≥AVNFRP,所以一定分布在扇形之中。从这个意义上讲,联律间期小于AVNFRP的宽QRS波只有可能是以下两种情况:与房室结无关的室性心搏或未经房室下传而是经旁道下传心室的预激心搏。事实上无论是根据逻辑推理还是根据大量的临床对照结果,对这两者都可进一步进行区分。
在窦律伴室性早搏时,室性早搏的B线(窦律间期与早搏联律间期形成早搏前点吸引子的长轴)多与X轴平形。这一特点也毫不例外地表现在房颤时的室性早搏图形上,房颤的边缘线与坐标轴形成夹角,而室性早搏的图形长轴与坐标轴平形,表现出与AVNFRP毫不相干。这种不同的图形表现总是重复地出现在室上性与室性之间,即各种室上性图形总是表现为与坐标轴呈夹角,而室性图形多数都与坐标轴平行。室性图形的这一特点是房室分离的散点图表现,同时也揭示,这可能与二者的神经支配不同有关,在房室结或房室结之上的心房、窦房结有交感与迷走神经分布,其中主要受其迷走神经的影响,而心室主要分布有交感支。
与室性早搏相对应,预激传导虽然也不过房室结,但其通过旁道下传心室,属于房室连续传导,从逻辑上讲,不应用房室分离的图形表现,事实上,我们看到临床病例也正是如此。只不过房颤伴预激传导时的扇形边缘线不是AVNFRP,而是旁道的功能不应期。旁道的不应期与房室结的传导特性不同,其有“全或无”的特点,这种特点表现在房颤的图形上就使扇形的边缘线变成与坐标轴平行的模式。
逻辑推理诊断的另一实例是对房颤伴房室结双径路的识别。在《心电散点图》一书曾展示的双扇形各自独立,是分别沿快径与慢径下传的心房颤动。在临床上,根据吸引子理论,我们也观察到两个扇形部分重叠在一起的图形(参见下篇例26)。
对并行心律也是如此,根据“倒Y字”形图形及散点图的作图原理,不难推测出这一图形所表现的RR间期序列是“联律间期不等”“联律间期+代偿间期=2个窦律间期”,从而使并行心律的诊断阳性率大大提高。
四、逆向技术分析法
散点图的诊断模型是对临床常见心律失常的几何图形表述,对于初学者不失为简单快速入门的方法。但由于心律失常千变万化,尤其是复合型、复杂性心律失常,常表现不同心律失常模型的复合图形,当不同心律失常相互影响引起RR序列发生变化时,散点图也会随之变化,因此,在临床实际应用中,需综合运用诊断模型、逻辑推理、吸引子判断和对照实时心电图波形进行诊断。其中逆向技术是目前临床最常用和行之有效的诊断方法。
逆向技术原指从散点图系统中,选择要关注的吸引子或某个区域中的散点,通过系统软件中的逆向回放功能,追溯出相对应的心电波形图,以帮助诊断的方法。但目前的软件功能已不止于此,而是可以在散点图、时间散点图、分时散点图、心电波形图之间自由切换,充分利用各自系统的诊断优势,完成诊断过程。
(李方洁)
参考文献
李方洁,向晋涛.心电散点图.北京:人民卫生出版社,2014.