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心律失常心电散点图的分析方法

窦性心律并不是绝对匀齐,而是在一定范围内不断地根据生理需求发生变化。在反复发生同一心律失常时,由于窦性心律的心率变异性,决定这些心律失常的散点每次都会随窦率的变化产生一定位移,形成散点集落——吸引子。分析心律失常的过程就是对吸引子进行描述的过程。常见心律失常心电散点图的分析方法主要有诊断模型对照法、逻辑推理法、吸引子分析法与逆向回放法。

诊断模型法

我们用十余年时间,通过心电散点图与动态心电图诊断对比、与腔内电生理对比、不同心律失常心电散点图相互对比的临床观察,建立了临床常见心律失常心电散点图的诊断模型。诊断模型是建立在对同类心律失常归类和特征提取基础之上,诊断的特异性因心律失常的类型、频发程度、异位心律起源点的多少、数据的质量、数据时间长度等而有所不同。目前的经验认为,特异性最高的是窦性心律、心房颤动、房颤伴短联律间期的室性早搏、传导比例不断变化的心房扑动等,单纯根据诊断模型就可进行大致的诊断。窦性心律伴室上性早搏、窦性心律伴室性早搏、传导阻滞、房早未下传等情况,根据诊断模型,再与动态心电图形进行对照,诊断特异性高。

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,发现常见心律失常心电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(性)态、线状图形长轴的斜率。

一、子图数目

由于作图的心电数据不同,一幅心电散点图可以只有一个子图组成,称单分布心电散点图;也可以有多个子图组成,称多分布心电散点图。目前的观察发现,一个子图代表一个吸引子,反映心律是同一个起源点。

如果一个子图是同一个吸引子(临床上多数情况是如此)图形,则单分布的心电散点图提示该份心电数据在宏观水平是同一起源的心律;如果是多分布图形,则提示该份心电数据的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。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。

心电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的数目。

二、图形位置

在一幅心电散点图中,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”(从长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“慢加速”就有“慢减速”,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。

三、图形形(性)态

心电散点图是心电吸引子在相空间中“立体”几何构形的二维剖面图。对于立体的心电吸引子而言,不仅有外观形状,也有反映其内涵特征的内部“性态”,如行为轨迹的混沌度、行为轨迹的疏密程度等。但在目前的二维心电散点图很难反映心电吸引子这些全部特性,只能反映吸引子的形态(轮廓形状),而不能反映吸引子的性态。

在心电散点图中,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。对此可归为以下类型:

  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态吸引子图形,棒球拍头部在远端,棒球拍尾部在近端。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(见第十五章)。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。棒球拍形的图形还可出现在加速区、减速区反映不同的心律失常。
  2. 棒形:棒形是由棒球拍形变化而来,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(见第十五章)。
  3. 线(带)状:线(带)状图形是较棒形更细更长的图形,其中宽者谓“带”,细者谓“线”。一般指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,目前关注最多是由“早搏前点”(X=正常RR间期,Y=早搏联律间期)形成的线(带)状图形(B图)。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:长期的临床观察发现,扇形是心房颤动特有的图形。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房室结功能不应期(atrioventricular node functional refractory period,AVNFRP)的信息,为房颤伴宽QRS波的鉴别诊断提供了有重要意义的基线。扇形属于单分布图形,在一幅心电散点图中只有一幅扇形。但如果当房颤沿房室结双径路传导时可以呈两个相关的扇形,称二分布图形。
  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,小子图的数目取决于传导比例变化的模式,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4个有序分布的散点出现,如果反复重复这一模式,就形成4个散点集落(小子图)。如果传导比例不变,则格子不复存在。
  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。所以近圆形可以反映HRV的改变,或反映形成近圆形的心律不是窦性心律(没有窦性HRV的特点)。
  7. 不规则形:心电散点图中的每个子图都是一个心电吸引子,应具有边缘光滑虚疏的特点。不规则形的散点集落边缘失去光滑虚疏的特点,所以不规则形的散点集落可能不是同一个吸引子,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:在严重心脏疾病患者的心电散点图或记录不良的心电散点图上,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,或由记录噪声干扰形成。

四、图形斜率

图形斜率是指心电散点图中分布在45°线、加速区、减速区的线状(带状)图形的长轴斜率(Y/X)。长期的观察发现,不同起源的心律其图形长轴的斜率具有不同的集中趋势。在心律失常的线状(带状)图形中,由早搏前点形成的B图长轴——B线的斜率,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(差传)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病例之间也有不同表现(见附录、第十四章)。

我们在此前的研究中对心电散点较长中B图的长轴(B线)斜率进行观察,显示室上性早搏(203例)B线斜率0.5±0.13,代表房室结功能不应期的房颤边缘(182例)0.26±0.19,室上性早搏伴差传(27例)0.23,室性早搏(195例)B线斜率0.08±0.07。经统计学处理,房颤与差传两组之间无显著性差异,室上性早搏、房颤、室性早搏之间均有显著性差异。对三分布室上性早搏(174例)与室性早搏(8例)的B线斜率比较,室上性早搏0.5±0.1,室性早搏0.04±0.04。对四分布室上性早搏(56例)与室性早搏(173例)的B线斜率比较,室上性早搏0.28 ±0.1,室性早搏0.09±0.1。可见由心房到房室结,再到心室的心律,B线斜率依次减小,其中代表房室结功能不应期的房颤边缘斜率与差传的B线斜率几乎重叠(见附录)。

临床常见心律失常的诊断模型

“诊断四要素”来自于对心律失常特征的提取,但不能靠单一要素进行诊断,要综合运用才能定义一种诊断模型。

一、正常窦性心律:位于45°线中段,呈棒球拍形的一分布稳态吸子图形。

正常窦性心律的诊断模型

正常窦性心律的诊断模型

二、窦性心律伴室上性早搏(包括联律性早搏):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图重叠被其掩埋,只表现为三分布。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轴成夹角,斜率多在0.5左右。

窦性心律伴室上性早搏的诊断模型

窦性心律伴室上性早搏的诊断模型

三、窦性心律伴室性早搏(包括联律性早搏):多数窦性心律伴室性早搏是四分布图形,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,为室性早搏三联律或发作性室性早搏二联律,如果室性早搏呈无休止二联律状态则呈二分布。室性早搏图形的B线与X轴平行,斜率多趋向零。

窦性心律伴室性早搏的诊断模型

窦性心律伴室性早搏的诊断模型

四、持续性心房颤动:持续性心房颤动的心电散点图呈扇形,扇形近端的边缘与坐标轴之间保持一定距离(房室结功能不应期),且与坐标轴成夹角,在X轴一侧的斜率多在0.2左右。

持续性心房颤动的诊断模型

持续性心房颤动的诊断模型

五、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。

持续性心房扑动的诊断模型

持续性心房扑动的诊断模型

六、心房颤动伴短联律间期室性早搏:心房颤动的心电散点图呈扇形,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。
 

心房颤动伴室性早搏的诊断模型

图5-6 心房颤动伴室性早搏的诊断模型

七、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)的单象限心电散点图呈扇形,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。

心房颤动伴差传的诊断模型

心房颤动伴差传的诊断模型

八、心房颤动合并心房扑动:心房颤动合并心房扑动的心电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。

心房颤动合并心房扑动的诊断模型

心房颤动合并心房扑动的诊断模型

九、传导阻滞:传导阻滞的心电散点图包括二度Ⅰ型、二度Ⅱ型窦房或房室阻滞。如果发生一次阻滞则呈三分布图形,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。如果阻滞连续发生,出现连续长RR间期,图形呈四分布,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。

传导阻滞的诊断模型

传导阻滞的诊断模型

房性早搏未下传、窦房阻滞、房室阻滞的图形十分相似,需与动态心电图对照区分。

十、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,呈“倒Y字形”。

并行心律的诊断模型

并行心律的诊断模型

十一、心房颤动伴结性逸搏:心房颤动的心电散点图呈扇形,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态吸引子图形。

心房颤动伴结性逸搏的诊断模型

心房颤动伴结性逸搏的诊断模型

十二、窦性心律伴发作性心房颤动:窦性心律伴发作性心房颤动具有窦性心律与房颤两种图形特点,房颤的扇形图形分布在坐标系的近端,窦性心律的稳态吸引子图形分布在45°线的中段。

窦性心律伴发作性心房颤动的诊断模型

窦性心律伴发作性心房颤动的诊断模型

逻辑推理法

根据不同心律失常RR间期变化规律和心电散点图作图原理,可直接解读一部分心电散点图信息。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RR间期所提示的心律起源,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°线的非稳态吸引子图形,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。

对包含丰富电生理信息的房颤图形,采用逻辑推理,可根据其独有的扇形图形快速确诊,并与其他快速性室上性心律失常的紊乱性心律相鉴别。根据逻辑推理,对房颤伴宽QRS波的起源进行诊断(见第十四章)。

吸引子分析法

我们的临床观察提示,同一个吸引子的心搏是同一起源,不同吸引子的心搏起源点不同。在分析复杂或难以鉴别的心律失常时常用到吸引子判断法。根据吸引子内部致密,边缘光滑虚疏的几何图形特征,判断同一个散点集落中的散点是否来源于同一个吸引子。如果是同一个吸引子,则这个散点集落的外缘光滑虚疏,说明为同一起源;如果不是同一个吸引子,则这个散点集落的外缘失去光滑虚疏的特征,说明是不同吸引子重叠在一起的散点集落,由不同起源的心律形成。

逆向回放法

运用系统中的逆向回放技术,经诊断模型、逻辑推理、吸引子判断方法大致诊断后,回放动态心电图中的实时心电图进行对照和确认,做出最终的诊断报告。

其他

由于心电散点图是全心搏RR间期的真实写照,表现出明显的个体差,尤如指纹和面容都具有唯一性,在不同个体之间不能完全重复。因此指标的量化无法千篇一律,而是要以“同身测量”为原则进行判断。

心电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、复杂性心律失常时,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,心电散点图也会随之变化,因此,临床实际应用中,需综合运用诊断模型、逻辑推理、吸引子分析和对照实时心电图波形进行诊断。

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