一.概述

　　心電散點(diǎn)圖（RR—Lorenz Plot； RR-LP）是近年來(lái)受到關(guān)注的大樣本心電數(shù)據(jù)分析的非線性方法，它以整體觀視角，對(duì)RR間期序列進(jìn)行詮釋,提高了診斷過(guò)程的自動(dòng)化程度和實(shí)現(xiàn)原始信息透明化，以及數(shù)據(jù)分析編輯過(guò)程中的批處理，簡(jiǎn)化了動(dòng)態(tài)心電圖（AECG）的分析過(guò)程，強(qiáng)化了AECG的診斷與鑒別診斷功能。由于RR-LP的應(yīng)用，顯著提高了處理大批量心電數(shù)據(jù)的速度及準(zhǔn)確率，減輕了AECG分析人員的工作壓力。

二．心電散點(diǎn)圖的理論基礎(chǔ)

　　RR-LP是數(shù)理方法、計(jì)算機(jī)技術(shù)與心電學(xué)理論相結(jié)合的產(chǎn)物，只有在大樣本心電數(shù)據(jù)中，包括RR間期序列在內(nèi)的心臟節(jié)律的非線性混沌特征才得以表現(xiàn)出來(lái)。RR-LP是連續(xù)心電活動(dòng)的空間軌跡截面圖，是對(duì)海量RR間期按時(shí)間序列追蹤作圖得到的圖形，它具有混沌的很多特征。

　　用24h心電RR間期制作的RR-LP圖中，散點(diǎn)雖然是按RR間期出現(xiàn)的時(shí)間順序做成，但是每個(gè)散點(diǎn)所處的位置，看起來(lái)是隨機(jī)的，與出現(xiàn)的先后順序無(wú)關(guān)，當(dāng)后續(xù)散點(diǎn)尚未出現(xiàn)時(shí)，無(wú)法根據(jù)已知散點(diǎn)計(jì)算出后續(xù)散點(diǎn)的位置。如將24h數(shù)據(jù)中的RR間期全部做成散點(diǎn)，則整個(gè)圖形的輪廓十分清晰有序，表現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)部的貌似隨機(jī)和系統(tǒng)的確定性。用同一份心電數(shù)據(jù)分別制作30min、1h和24h的散點(diǎn)圖，顯示圖形形態(tài)十分相似。連續(xù)RR間期所代表的心臟節(jié)律是人體時(shí)間序列動(dòng)態(tài)變化的重要表現(xiàn)形式，因此RR-LP已成為用非線性混沌理論研究生命科學(xué)的重要方法學(xué)。

三．心電散點(diǎn)圖的技術(shù)方法

　　連續(xù)心電信號(hào)的RR間期具有非線性的高維特征，但目前所制作均為二維圖形，其中有單象限心電散點(diǎn)圖、四象限心電散點(diǎn)圖和差值心電散點(diǎn)圖。臨床多用的是單象限心電散點(diǎn)圖和差值心電散點(diǎn)圖。

1．作圖原理

　　以AECG的連續(xù)RR間期為數(shù)據(jù)來(lái)源，建立二維直角坐標(biāo)系，以任意RR間期（RR n）為X值，以緊鄰其后的RR間期（RRn+1）為Y值，連續(xù)追蹤作圖，圖中的每一個(gè)散點(diǎn)都取決于兩個(gè)RR間期及二者之間的變化關(guān)系。根據(jù)數(shù)據(jù)分析的不同需求，二維散點(diǎn)圖可制作成單象限圖和四象限圖。

1.1 單象限心電散點(diǎn)圖

　　將連隊(duì)RR間期按出現(xiàn)順序依次繪制在二維坐標(biāo)系的第I象限中。坐標(biāo)系X軸代表RR間期（RRn），Y軸代表RR間期（RRn+1）（圖1）。

圖1.單象限心電散點(diǎn)圖的制作

　　A圖是持續(xù)性房顫的實(shí)時(shí)心電圖片斷；B圖是制作散點(diǎn)圖的過(guò)程；C圖是該病例1h的心電散點(diǎn)圖，圖形沿坐標(biāo)系中45°線對(duì)稱分布成扇形

1.2 四象限心電散點(diǎn)圖

　　四象限心電散點(diǎn)圖中，RRn和RRn+1為兩個(gè)室上性（竇、房、交界區(qū)）RR間期的散點(diǎn)在第I象限；RRn為室上性、RRn+1為寬QRS波聯(lián)律間期的點(diǎn)在第IV象限；RRn為寬QRS波的聯(lián)律間期，RRn+1為寬QRS波代償間期的點(diǎn)在第II象限；RRn和RRn+1為兩個(gè)寬QRS波的RR間期的點(diǎn)在第III象限（圖2）。四象限心電散點(diǎn)圖可將圖中的寬QRS波散點(diǎn)提取出來(lái)，便于觀察。一般用于寬QRS波心律失常的數(shù)據(jù)。

圖2 四象限心電散點(diǎn)圖

圖中“N”代表窄QRS波，“V”代表寬QRS波　　　　　　　　　　　　 

1.3 差值心電散點(diǎn)圖

　　差值心電散點(diǎn)圖將兩個(gè)緊相鄰的RR間期的差值作為RRn,將其后RR間期的差值作為RRn+1，差值心電散點(diǎn)圖從不同的角度提供RR間期變化信息。對(duì)比閱讀，可獲得更多的心電信息（圖3）,根據(jù)差值心電散點(diǎn)圖的作圖原理，其對(duì)有規(guī)律的聯(lián)律性早搏的區(qū)分優(yōu)于普通的心電散點(diǎn)圖。

圖3 室性早搏的心電散點(diǎn)圖與差值心電散點(diǎn)圖

　　上圖是室性早搏的實(shí)時(shí)心電圖片段，左下、右下分別是其心電散點(diǎn)圖和差值心電散點(diǎn)圖

2．分析對(duì)象

　　RR-LP是用于大樣本心電數(shù)據(jù)分析的方法，其特點(diǎn)是在相互關(guān)聯(lián)的海量心電數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)隱含于其中的規(guī)律。因此不能用于普通心電圖，而只能用于AECG這樣具有海量數(shù)據(jù)的長(zhǎng)時(shí)間心電圖分析。

　　海量數(shù)據(jù)是指能夠提取到有用信息所需的數(shù)據(jù)量，RR-LP根據(jù)圖的形態(tài)對(duì)圖形進(jìn)行定性，所以需要足夠數(shù)量的散點(diǎn)參與作圖，才能穩(wěn)定地表現(xiàn)圖形特征。這個(gè)圖形特征就是要提取的規(guī)律與信息。由于數(shù)據(jù)條件不同，所需要的數(shù)據(jù)量的絕對(duì)值不同（圖4）。一般情況下，同一起源的心搏在1000次以上就可以滿足作圖需要。

圖4海量數(shù)據(jù)圖示

　　上圖是正常竇性心律的實(shí)時(shí)心電圖片段，下方的A 、B、C、D圖均來(lái)自于同一份AECG數(shù)據(jù)， A 、B、C分別是5 min360次心搏數(shù)據(jù)、30 min2042次心搏數(shù)據(jù)和60min4080次心搏數(shù)據(jù)的圖形； D是24h 97988次心搏數(shù)據(jù)圖形，呈“棒球拍形”。

3.心電散點(diǎn)圖基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

3.1 散點(diǎn)圖背景結(jié)構(gòu)

　　散點(diǎn)圖背景可概括為等速線、近端、遠(yuǎn)端、加速區(qū)與減速區(qū)。等速線也稱45°線，是在坐標(biāo)系中與X軸和Y軸各為45°角的直線，只有兩個(gè)等長(zhǎng)的RR間期（RRn=RRn+1）形成的散點(diǎn)才能位于45°線上，故稱等速線。近端是指散點(diǎn)圖中靠近坐標(biāo)原點(diǎn)的方向、遠(yuǎn)端是指散點(diǎn)圖中遠(yuǎn)離坐標(biāo)原點(diǎn)的方向端，加速區(qū)是等速線與X軸之間的三角區(qū)域，減速區(qū)是等速線與Y軸之間的三角區(qū)域。在加速區(qū)中，靠近近端方向?yàn)榭旒铀賲^(qū)，靠近遠(yuǎn)端方向是慢加速區(qū)。在減速區(qū)中，靠近近端方向?yàn)榭鞙p速區(qū)，靠近遠(yuǎn)端方向是慢減速區(qū)（圖5）。

圖5. 散點(diǎn)圖背景結(jié)構(gòu)

　　在等速線上，越是靠近近端的散點(diǎn)RR間期越短，心率越快；越是靠近遠(yuǎn)端的散點(diǎn)RR間期越長(zhǎng)，心率越慢。在加速區(qū)的散點(diǎn)，X值（RRn）大于Y值（RR+1），表示有心率加速現(xiàn)象。同于加速的程度不同、X值與Y值的比例關(guān)系不同，圖形在加速區(qū)中所處的位置不同。在減速區(qū)的散點(diǎn)，X值（RRn）小于Y值（RR+1），表示有心率減速現(xiàn)象。由于減速的程度不同、X值與Y值的比例關(guān)系不同，圖形在減速區(qū)中所處的位置不同。快速性心律失常時(shí)，RR間期表現(xiàn)先加速（早搏聯(lián)律間期）后減速（早搏的代償間期），所以散點(diǎn)首先位于近端的快加速與快減速區(qū)。緩慢性心律失常的RR間期表現(xiàn)先減速后加速，所以散點(diǎn)位于遠(yuǎn)端的慢減速與慢加速區(qū)。

2.2 圖形名稱（圖6）

　　按散點(diǎn)圖中子圖的數(shù)目、形態(tài)、圖形位置、長(zhǎng)軸斜率對(duì)圖形進(jìn)行描述可對(duì)不同心律失常予以區(qū)分。

3.2.1子圖名稱

　　心電數(shù)據(jù)性質(zhì)不同，RR-LP的圖形不同，正常竇性心電數(shù)據(jù)的RR-LP是單一圖形分布，即只有一個(gè)“子圖”，而心律失常的RR-LP中往往分布有數(shù)個(gè)“子圖”，這些子圖組成一幅完整的RR-LP。子圖以英文字母的順序命名，是按圖形在一次早搏性心律失常中出現(xiàn)的先后為序，分別是A圖、B圖、C圖、D圖、E圖。

　　“A圖”分布于45°線上，是竇性心律的圖形，在任何長(zhǎng)程心電數(shù)據(jù)中，只要有兩次連續(xù)竇性心律存在，即可在散點(diǎn)圖上見(jiàn)到A圖。

　　“B圖”是在一組圖形中最靠近X軸的圖形，是表現(xiàn)早搏聯(lián)律間期的圖形。

　　“C圖”是一組圖形中最靠近Y軸的圖形，是表現(xiàn)早搏代償間期的圖形。

　　“D圖”是位于A圖與B圖之間的圖形，是表現(xiàn)代償間期與其后正常竇性RR間期關(guān)系的圖形。

　　“E圖”是多分布于A圖與C圖之間，是心率震蕩的圖形表現(xiàn)。

　　“扇形圖”是心房顫動(dòng)的特有圖形。

　　“格子圖”是心房撲動(dòng)房室傳導(dǎo)比例變化的特有圖形。

3.2.2 圖形的數(shù)目

　　有一分布圖形和多分布圖形，后者主要有二分布圖形、三分布圖形、四分布圖形、五分布圖形，以及其他復(fù)合多分布圖形。

3.2.3 圖形形態(tài)

　　竇性心律的RR-LP具多態(tài)性，反映竇性心率變化的不同類型，與心率變異性（HRV）有關(guān)。如類球拍形、收縮形、擴(kuò)張形、粗棒狀、細(xì)棒狀、梭形、雨滴形……。心律失常的圖形也具有不同形態(tài)，如有扇形、格子形等。

3.2.4 圖形的長(zhǎng)軸與“B線”

　　RR-LP中各線形圖形，有圖形固有的長(zhǎng)軸。其中A圖的長(zhǎng)軸為“A線”，B圖的長(zhǎng)軸為“B線”，C圖的長(zhǎng)軸為“C線”，E圖的長(zhǎng)軸為“E線”。目前“B線”及其斜率是研究者關(guān)注的重點(diǎn)之一。

圖6.心電散點(diǎn)圖的圖形名稱

　　A為竇性心律圖形（一分布棒球拍形）、B為室上性早搏（三分布）、C—F是室性早搏（分別為三分布、四分布和五分布圖形）G是室上性早搏伴差異性傳導(dǎo)（四分布）H與I是心房顫動(dòng)伴室性早搏（扇形的復(fù)合圖形）

四.心律失常的心電散點(diǎn)圖診斷方法

1．心律的失常診斷指標(biāo)

　　心律失常的RR-LP分析需對(duì)子圖數(shù)目、圖形形態(tài)、圖的位置、圖形長(zhǎng)軸的斜率，尤其是B線斜率進(jìn)行綜合分析。

2．心律失常診斷模型（圖7）

　?、?竇性心律：位于45°線上縱向分布，呈一分布的A圖。

　?、?室上性早搏：符合以下條件之一者。

　　1）三分布圖形，B線斜率約在0.18-0.80之間。

　　2）四分布圖形，B線斜率約在0.132-0.506之間。

　?、?室性早搏：符合以下條件之一者。

　　1）四分布圖形，B線斜率大約＜0.132  。

　　2）三分布圖形，B線斜率約在0-0.088之間，是陣發(fā)室性早搏二聯(lián)律的特征表現(xiàn)。

　　3）二分布圖形，B線斜率為0，是無(wú)休止性室性二聯(lián)律的特征表現(xiàn)。

　?、?心房顫動(dòng)：扇形圖形，扇形底邊斜率大約＞0.11。

　?、?心房撲動(dòng)：格子狀有序多分布圖形，是傳導(dǎo)比例變化的心房撲動(dòng)。

　?、?心房顫動(dòng)伴室性早搏：扇形圖形底邊下方存在一條與X軸平行的線性圖形。

　　⑦反復(fù)發(fā)生的一過(guò)性竇房阻滯或竇停搏、二度II型房室阻滯、室上性早搏未下傳，均可呈特殊三分布圖形。

圖7-A竇性心律的心電散點(diǎn)圖與實(shí)時(shí)心電圖片段

圖7-B室上性早搏的心電散點(diǎn)圖與實(shí)時(shí)心電圖片段

圖7-C室上性早搏伴差傳的心電散點(diǎn)圖與實(shí)時(shí)心電圖片段

圖7-D室性早搏的心電散點(diǎn)圖與實(shí)時(shí)心電圖片段

圖7-E發(fā)作性室早二聯(lián)律的心電散點(diǎn)圖與實(shí)時(shí)心電圖片段

圖7-F 持續(xù)性室早二聯(lián)律的心電散點(diǎn)圖與實(shí)時(shí)心電圖片段

圖7-G心房顫動(dòng)的心電散點(diǎn)圖與實(shí)時(shí)心電圖片段

圖7-H心房撲動(dòng)的心電散點(diǎn)圖與實(shí)時(shí)心電圖片段

圖7-I 二度的竇房阻滯、房室阻滯或房早未下傳的心電散點(diǎn)圖與竇房阻滯的實(shí)時(shí)心電圖片段

圖7-J房顫伴差傳的心電散點(diǎn)圖與實(shí)時(shí)心電圖片段

圖7-K房顫伴室性早搏的心電散點(diǎn)圖與實(shí)時(shí)心電圖片段

五.用于心率變異性分析

RR-LP是HRV分析非線性方法。人體心電信號(hào)具有非線性的混沌特征，近年來(lái)，該法受到臨床關(guān)注。

１.分析指標(biāo)

1.1 圖形描述

　　由于竇性心律的HRV不同，圖形同，其nz可呈多態(tài)性。竇性心律包括竇性心動(dòng)過(guò)速、竇性心動(dòng)過(guò)緩、竇性心律不齊。由于RR間期離散度的不同，雖同屬竇性心律，但圖形在坐標(biāo)中的位置和形態(tài)都可有很大差異。

1.2 定量分析

　?、?圖形長(zhǎng)短軸測(cè)量：將RR-LP的短軸（寬）名命為SD1（Width；W），長(zhǎng)軸名命為SD2（Length；L），正常人圖形SD1/SD2約等于0.25。SD1與SD2均為一條直線，兩條線相交處的點(diǎn)為平均RR間期。

　?、?圖形寬度測(cè)量：設(shè)圖形的長(zhǎng)度為100％，分別在各10％、25％、50％、75％、和90％處測(cè)量圖形寬度。

　?、?圖形面積測(cè)量：設(shè)面積為A, A=（∏.L.W）/4，式中L(Length)是圖的長(zhǎng)軸，W(Width)是圖的短軸。

2.正常心電散點(diǎn)圖

　　正常的竇性圖形呈“棒球拍狀”，之前稱“彗星狀”,前者是一個(gè)固定的形狀，而后者具有多態(tài)性，猶如彗星“頭”、“尾”的長(zhǎng)度、寬度、甚至形態(tài)在一定范圍內(nèi)可變。在心電圖正常的成人中，年青人和健康人的竇性心律圖形多呈棒球拍狀，而高齡和患有疾病的人中，較多地呈現(xiàn)非球拍狀，如“彗尾”尖細(xì)的梭狀，及“彗尾”短粗的彗星狀，甚至演化為“雨滴狀”。在心電圖完全正常的人中，其圖形并非都是棒球拍形。

　　正常圖形位于坐標(biāo)系的第I象限，其長(zhǎng)軸沿著45°線縱向分布，為單一分布圖形。在近端圖形分布較窄，遠(yuǎn)端圖形分布較寬。當(dāng)總體心率較快時(shí)，“棒球拍”移向近端，反之移向遠(yuǎn)端，清楚表現(xiàn)了心臟生理節(jié)律的變化規(guī)律。沿45°線方向上的長(zhǎng)度（Length）代表24h心率的總體變異度；垂直于45°線方向上的寬度（Width）代表相鄰R-R間期差異，表達(dá)瞬時(shí)心率變化，反映迷走神經(jīng)活性。（圖5-A）。

3.心率變異性異常的圖形

　　竇性心律圖形具有多種形態(tài)，反映HRV變化的不同類型。RR-LP的長(zhǎng)軸與時(shí)域中SDNN、SDANN、頻域中TP、LF較強(qiáng)相關(guān)，短軸與時(shí)域的rMSSD、頻域的HF較強(qiáng)相關(guān)。HRV改變的圖形有擴(kuò)張形、收縮形、粗棒狀、細(xì)棒狀、梭形、雨滴狀、不規(guī)則狀等（圖8）。

圖8不同形態(tài)竇性心律的心電散點(diǎn)圖

六．心電散點(diǎn)圖與動(dòng)態(tài)心電圖

　　AECG是一個(gè)海量信息數(shù)據(jù)庫(kù)，有強(qiáng)大的信息儲(chǔ)存功能，使其明顯有別于普通心電圖。但AECG的分析功能仍延用了普通心電圖的分析理念與模式，采用波形分類和對(duì)相鄰RR間期變化的計(jì)算功能，前者用于室性波形與室上性波形的區(qū)分，后者用于正常節(jié)律與早搏、逸搏節(jié)律的區(qū)分。動(dòng)態(tài)心電圖善于識(shí)別高尖和寬大的波形，將其與窄小的室上性波形區(qū)分開(kāi)。但由于靈敏度高，選擇性受到影響，記錄中的噪音常被歸為“室性波形”。動(dòng)態(tài)心電圖對(duì)室上性心律失常的識(shí)別是依靠對(duì)相鄰RR間期變化比例的計(jì)算，但對(duì)RR間期紛繁復(fù)雜的室上性心律失常，其自動(dòng)識(shí)別受到局限。

　　同樣針對(duì)海量數(shù)據(jù)，RR-LP與AECG在分析理念與分析模式上有根本性不同，RR-LP以大數(shù)據(jù)量為基礎(chǔ)和優(yōu)勢(shì)，是借助于計(jì)算機(jī)，快速地將長(zhǎng)時(shí)程RR間期信息集中在一枚圖形上的可視性、非數(shù)字化、非線性的數(shù)據(jù)高密度表達(dá)方式，是真實(shí)RR間期分布全圖，無(wú)論數(shù)據(jù)量有多大，都能在一張圖上看到全部RR間期的分布。RR-LP表達(dá)的唯一方式就是RR間期序列變化關(guān)系，在一定條件下，數(shù)據(jù)量越大，圖形越清晰，識(shí)別越容易。大量對(duì)照研究結(jié)果顯示，臨床竇性心律和常見(jiàn)心律失常都有特異性的RR-LP圖形（圖2-3），揭示在長(zhǎng)時(shí)間RR間期系列中，每種心律都具有特征性的內(nèi)在相互關(guān)聯(lián)性節(jié)律，這是RR-LP帶來(lái)的幾乎令人難以置信的新的電生理信息。其實(shí)許多心電生理特性都反映在RR間期的變化上，如果不是解讀RR間期序列，而是孤立地分析每個(gè)心電波形或少數(shù)RR間期，就無(wú)法獲得這些信息。這是RR-LP與AECG在獲取信息和表達(dá)心電特征方面的根本區(qū)別。

　　RR-LP適用于海量心電數(shù)據(jù)分析，包括大樣本與超大樣本的心電數(shù)據(jù)，“植入性Holter”、遠(yuǎn)程長(zhǎng)時(shí)間心電監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、床旁連續(xù)心電監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)量越大圖形越清晰，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)疊加，對(duì)于診斷發(fā)作性心律失常具有優(yōu)勢(shì)。

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