重視心電散點圖的臨床應(yīng)用李方潔中國中醫(yī)科學(xué)院望心電散點圖（簡稱：散點圖）是近年來日益受到關(guān)注用于長時程心電數(shù)據(jù)分析的新方法，是數(shù)學(xué)思想、計算機技術(shù)與心電學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，散點圖以傳統(tǒng)心電學(xué)中前所未有的整體觀視角，采用非線性混沌的方法學(xué)，對RR間期序列進行詮釋。 近年來大量臨床積累表明，散點圖提供了很多未知的新信息，不僅能夠自成體系地對長時程心電數(shù)據(jù)進行宏觀定性分析，還能簡化動態(tài)心電圖的分析過程，強化動態(tài)心電圖的診斷與鑒別診斷功能。因此臨床醫(yī)生應(yīng)了解散點圖的理論基礎(chǔ)，認識常見的圖形、知曉圖形意義。 動態(tài)心電圖工作者應(yīng)學(xué)習(xí)非線性混沌理論，系統(tǒng)掌握散點圖的技術(shù)方法，達到“四會”：會作圖、會看圖、會分析、會應(yīng)用散點圖解決疑難動態(tài)心電圖的診斷與鑒別診斷問題。并以上述工作為基礎(chǔ)，開展應(yīng)用軟件的智能化研究和解析散點圖中出現(xiàn)的未知新信息，包括將散點圖形與臨床疾病相聯(lián)系，進行相關(guān)研究，也是實際應(yīng)用的重要方面。 一．心電散點圖［1］ 散點圖也稱Lorenz圖（Lorenz plot），或Poincare圖(Pincare plot)。分別以“混沌理論之父”、美國麻省理工學(xué)院教授、動力氣象學(xué)家E.N.Lorenz(1917-2008)和混沌理論的奠基者、法國數(shù)學(xué)物理學(xué)家J.H.Poincare(1854—1912)的姓氏命名。心電散點圖是連續(xù)心電活動的空間軌跡截面圖。因圖形由散點組成，又稱散點圖（Scatter plot、Scatter map）。連續(xù)RR間期所代表的心臟節(jié)律是人體時間序列動態(tài)變化的重要表現(xiàn)形式,因此心電散點圖已成為用非線性混沌理論研究生命科學(xué)的代表性方法學(xué)之一。 長期以來，散點圖曾被誤認為只是心率變異性（HRV）分析的一個輔助方法，而忽略了它所提供的令人驚異和興奮不已的前所未見的心電生理信息。散點圖是“混沌吸引子”（能表現(xiàn)混沌系統(tǒng)特征的幾何圖形），表現(xiàn)出混沌的很多特征，由此揭示：同一性質(zhì)的心律屬于同一系統(tǒng)，聚集成同一個“吸引子”，有相似的RR間期關(guān)系，具有共性圖形；不同性質(zhì)的心律屬于不同系統(tǒng)，有不同的RR間期關(guān)系，分別聚集成不同的“吸引子”，具有圖形差異。 根據(jù)圖形特征，可以推算出其RR間期序列特點，進而分析出其所代表的心律性質(zhì)。散點圖的這一功能，在某種意義上打破了動態(tài)心電圖診斷必須依賴心電波形的束縛，意味著僅僅根據(jù)心臟的節(jié)律，也有可能對心律的性質(zhì)做出判斷。這對于長時程大樣本數(shù)據(jù)的分析有舉足輕重的意義。 散點圖的功能特點是在相互關(guān)聯(lián)的海量（大樣本或超大樣本）數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)隱含于其中的規(guī)律，提取出傳統(tǒng)方法無法提取的有用信息。其中的關(guān)鍵詞是“相互關(guān)聯(lián)”和“海量數(shù)據(jù)”。連續(xù)記錄的動態(tài)心電圖屬于相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，而“海量數(shù)據(jù)”是一個相對的概念，是指能夠提取到有用信息所需的數(shù)據(jù)量。散點圖根據(jù)圖的形態(tài)對圖形進行定性，所以需要足夠數(shù)量的散點參與作圖，才能穩(wěn)定地表現(xiàn)圖形特征。這個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)量的絕對值不同。廣義上講，普通心電圖所提供的RR間期數(shù)據(jù)量遠遠達不到“海量”，而24h動態(tài)心電圖的數(shù)據(jù)量已達到“海量”要求，屬于散點圖分析的適用范圍(圖1)。
圖1 海量數(shù)據(jù)圖示 A是24h RR間期海量數(shù)據(jù)制作的散點圖，其圖形特點清晰，呈“棒球拍形”；B、C、D分別是同一份數(shù)據(jù)中截取的5、20和40min RR間期的散點圖，圖形特點不完整，說明不夠海量數(shù)據(jù)；E是同一份數(shù)據(jù)中截取的60min的散點圖，圖形輪廓清晰，與A圖特點一致，說明達到海量數(shù)據(jù) 二．心電散點圖與動態(tài)心電圖 動態(tài)心電圖是一個海量信息數(shù)據(jù)庫，有理想的信息儲存和回放功能，使其明顯有別于普通心電圖。但動態(tài)心電圖的分析功能仍延用了普通心電圖的分析理念與模式，只是用計算機代替了人工。動態(tài)心電圖主要分析模式是：波形分類和對相鄰RR間期變化的計算功能，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。動態(tài)心電圖善于識別高尖和寬大的波形，將其與窄小的室上性波形區(qū)分開。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”。動態(tài)心電圖對室上性心律失常的識別是依靠對相鄰RR間期變化比例的計算，但對RR間期紛繁復(fù)雜的室上性心律失常，其自動識別受到局限。 同樣針對海量數(shù)據(jù)，散點圖與動態(tài)心電圖在分析理念與分析模式上有根本性不同，散點圖以大數(shù)據(jù)量為基礎(chǔ)和優(yōu)勢，是借助于計算機，快速地將長時程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)高密度表達方式，是真實RR間期分布全圖，無論數(shù)據(jù)量有多大，都能在一張圖上看到全部RR間期的分布。散點圖表達心律的唯一方式就是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，識別越容易。大量對照研究結(jié)果顯示，臨床竇性心律和常見心律失常都有特異性散點圖圖形（圖2-3），揭示在長時間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，這是散點圖帶來的幾乎令人難以置信的新的電生理信息。其實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心電波形或少數(shù)RR間期，就無法獲得這些信息。這是散點圖與動態(tài)心電圖在獲取信息和表達心電特征方面的根本區(qū)別。 三．臨床應(yīng)用及注意 雖然散點圖所提供的心電信息不止于HRV和心律失常，但研究仍然是從這兩個已知領(lǐng)域最先展開。自上世紀(jì)80年代中期以來，隨著非線性動力學(xué)的迅速發(fā)展，不少學(xué)者開始對HRV的非線性分析進行了研究，散點圖是其中主要方法。散點圖對HRV的表達與時域、頻域指標(biāo)有對應(yīng)的相關(guān)性［2］，又由于圖形個體化程度高，因此較時域、頻域分析更為敏感。散點圖是RR間期的“真圖”，由偽RR間期產(chǎn)生的無序分布的散點，在圖上清晰可辨，因此較之時域、頻域方法，散點圖的分析結(jié)果抗干擾能力更強。散點圖是一種直觀化、圖像化的語言，應(yīng)采用圖像法的方法解讀HRV信息。 臨床觀察發(fā)現(xiàn)，不同個體的竇性心律散點圖都具有唯一性，單用目前常用的圖形面積、長度和寬度指標(biāo)難以完全涵蓋圖形特點，因此又將圖形描述歸類為：棒球拍狀、類棒球拍狀、擴張形、棒狀、梭形、……等［3］（圖2）。這些圖形分布特征在表達HRV的時域、頻域中找不到對應(yīng)的指標(biāo)，但通過不同圖形分布可以追尋其心率變化規(guī)律，進而找尋引起變化的可能生理病理因素。這是值得在今后研究中重點關(guān)注的信息。 365醫(yī)學(xué)網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請注明 在對心律失常的研究中，上世紀(jì)80年代國外研究者首次制作了包括異位心律在內(nèi)的散點圖［1］，至今國內(nèi)外大量觀察結(jié)果表明，在二維散點圖（目前使用的多為二維散點圖）上，常見心律失常都有各自的圖形特征。圖形表現(xiàn)、RR間期序列關(guān)系、心律起源這三者之間總是有密切聯(lián)系和對應(yīng)關(guān)系。圖形形態(tài)、子圖的數(shù)目、分布位置、B線斜率［4］相互參照分析，是認識心律失常的關(guān)鍵。目前得到較高公認和關(guān)注的有竇性心律、室上性心律、室性心律、房顫、房撲、寬QRS波的起源、竇房和房室的傳導(dǎo)滯等（圖3）。 有學(xué)者將其臨床應(yīng)用歸納為：評價心率波動范圍、評價自主神經(jīng)調(diào)節(jié)、診斷心律失常和評估疾病預(yù)后［5］。 365醫(yī)學(xué)網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請注明 各圖均為24h心電數(shù)據(jù)的散點圖，A是正常竇性心律；B是房性早搏；C是室性早搏；D是房早伴差傳；E是持性心房顫動；F是傳導(dǎo)比例不斷變化的心房撲動；G是房顫伴聯(lián)律間期固定的室性早搏；H是房顫伴房撲；I圖是二度竇房阻滯 學(xué)習(xí)應(yīng)用散點圖應(yīng)注意以下幾點：明確散點圖是一種節(jié)律分析方法，該方法可用于體表心電RR間期節(jié)律的分析，也可用于腔內(nèi)記錄的心電節(jié)律分析，但必須是連續(xù)記錄的長時程數(shù)據(jù)，才有分析的價值；注意海量數(shù)據(jù)的概念，在不同情況下絕對值不同，如果不夠海量數(shù)據(jù)就沒有分析價值；思維模式的轉(zhuǎn)換，從傳統(tǒng)方法的關(guān)注心電波形和孤立少數(shù)幾個RR間期，轉(zhuǎn)換為關(guān)注散點所代表的RR間期以及RR間期序列的整體變化關(guān)系；注意根據(jù)作圖的數(shù)學(xué)原理，分析圖形的意義；散點圖可對心律失常做出宏觀診斷，但不能一個不漏地辨識異位心搏，應(yīng)與動態(tài)心電圖互相參照，在解決疑難動態(tài)心電圖上發(fā)揮優(yōu)勢。 心律的變化和異常節(jié)律的出現(xiàn)，往往反映機體的狀態(tài)，通過對24小時RR間期序列形成的散點圖形的分析，可能會揭示出機體所處的狀態(tài)，這對疾病的評估和預(yù)后的判斷，可能有更重要的價值，加強此方面的研究，會拓展散點圖的應(yīng)用范圍。 四．軟件功能 散點圖的分析數(shù)據(jù)來源于動態(tài)心電圖記錄的24小時連續(xù)RR間期，二者資源共享。目前散點圖制圖和分析功能完全靠搭載于動態(tài)心電分析儀中的專用軟件來實現(xiàn)，故軟件的實用性和更新至關(guān)重要。 反向技術(shù)：近段時間，散點圖軟件在實用性上邁出的一大步是散點圖軟件與動態(tài)心電圖系統(tǒng)之間可以互相回放對照，稱“反向技術(shù)”。即在散點圖界面可以追朔到形成該散點的實時RR間期，相反，在心電波形界面，可以追朔到該RR間期在散點圖上的位置。這一技術(shù)便于散點圖對疑難動態(tài)心電圖的“會診分析”，真正意義上實現(xiàn)了散點圖軟件的臨床實用功能，應(yīng)大力推廣。 強化編輯功能：在散點圖界面進行心律分類編輯的最大優(yōu)勢是數(shù)據(jù)的高度直觀和透明，能大大減化和縮短分析過程。功能強化主要是在散點圖界面直接進行心律的心率計算與批量修改，以及經(jīng)臨床研究證實對診斷有重要作用的指標(biāo)的測量，如對圖的分布位置、分布形態(tài)、分布數(shù)目進行測量。 探索智能化診斷功能：需要通過反復(fù)觀察研究，將臨床已證實的散點圖診斷標(biāo)準(zhǔn)，做成診斷方案，賦予軟件智能化的功能［4］。 五．問題與挑戰(zhàn) 心電散點圖問世已有20余年，至今尚未像射頻消融技術(shù)那樣，橫空出世后立刻遍地開花，“思維轉(zhuǎn)換”是主要因素之一。由于思維貫性，從習(xí)慣的線性思維到接受非線性思維需要一個過程。另一方面，散點圖所展現(xiàn)的心電節(jié)律的真實信息具有非線性的混沌特性，是過去未知的信息，目前處理的手段方法還十分有限，軟件功能不強。 因此散點圖的研究有很大空間與挑戰(zhàn)，今后的研究應(yīng)是臨床與軟件設(shè)計緊密結(jié)合模式，功能強大的軟件在為臨床提供更大方便的同時，也提供更多新信息。臨床研究是解析新信息，為軟件不斷升級提供新的方案。研究的重點是在完善二維散點圖分析與智能化診斷功能的基礎(chǔ)上，探索“高維”軟件和高維圖形的臨床意義。同時探索獲取長時RR間期數(shù)據(jù)的更佳方法，如尋找不用皮膚貼片電極也能隨時獲取24小時或任意長時間內(nèi)心臟節(jié)律數(shù)據(jù)的方法，為制作散點圖提供更長時間的連續(xù)心電數(shù)據(jù)。 總之，獲取數(shù)據(jù)的簡便方法、強大的軟件功能、訓(xùn)練有素的人，這三者的結(jié)合才能更大限度地提取和利用人體心電節(jié)律所提供的寶貴信息。 |
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