动态心电图新技术及临床应用

第七节　动态心电图新技术及临床应用

一、心率变异性

(一)概述　心率变异性(Heart Rate Variability，HRV)分析是对窦性心律不齐的程度的定量分析，它是反映交感与迷走神经张力及其平衡的重要指标。近年来，HRV检测已作为一个反映自主神经对心脏调控的无创性指标，也是能定量分析自主神经功能的最佳方法。越来越广泛地应用于临床疾病，特别是心血管疾病的研究。HRV分析方法目前有时域分析、频域分析、非线性分析三种。频域分析常用于分析单一神经成分损伤的特异性和进一步区分心脏交感与迷走神经的张力及其平衡性。从理论上讲，HRV可用于任何与自主神经活动有关的疾患。临床研究证实，HRV对心脏性猝死是一个独立预测指标，而且也在高血压病、心力衰竭、心肌病、糖尿病、妊娠高血压综合征及心脏移植等方面被广泛应用。新近临床研究则显示，HRV分析对急性心肌梗死及急性心肌梗死后经皮冠状动脉腔内成形术(PTCA)、导管射频消融术(RFCA)后和β受体阻滞剂的临床应用亦有预测价值。HRV分析作为一种能定量、无创性、可重复应用的心血管自主神经测定的手段，在心血管疾病应用中具有重要的临床意义。

(二)检测方法　HRV检测实际上是心动周期变异的检测，各项HRV指标的测量都建立在NN间期(窦性心律的RR间期)测量的基础上，从方法学上可分为时域分析法、频域分析法及非线性分析法。

1．时阈分析法　目前常用的方法是通过动态心电图分析系统对连续记录24h的正常窦性心搏，按时间或心搏顺序排列的RR间期的数据，进行数理统计学分析的方法进行处理。

时域法以RR间期的变异为基础，可用标准差、方差、极差、变异系数等来表达。常用指标:①SDNN:所有窦性RR间期的标准差;②SDNN Index:每5min窦性RR间期标准差的均值;③SDANN:每5min窦性RR间期均值的标准差;④r－MSSD:所有邻近窦性RR间期长度差异平方均值的平方根;⑤pNN50:50毫秒间隔以上临近周期的比例，单位为百分数。

2．频阈分析法　对心率变异的速度和幅度进行心率功率谱的分析，亦称心率能谱分析。

频谱分析法则是把心率变化信号分解为不同的频率成分并将其相对强度定量为功率，提供了各种频率成分的功率谱测定。常用指标有:①高频带(HF，0．15～0．40hz):有迷走神经介导，主要代表呼吸变异。②低频带(LF，0．04～0．15hz)受交感神经和副交感神经共同影响。③极低频带(VLF，0．01～0．04hz):可作为交感神经活动的指标。④超低频带(ULF，1．15×10～5－0．0033hz):生理意义不明。⑤总频谱(TF):是信号总的变异性。代表HF、VLF、ULF的总和。⑥LF/HF:代表交感—迷走神经张力的平衡状态。HRV的时域和频域测量是相关的，HF与r－MDSS、pNN50相关，LF、VLF与SDNN Index相关，ULF与SDNN、SDANN明显相关。

3．混沌分析法　对RR间期的变化进行非线性分析，主要采用Poincare散点图(Loren's散点图)进行定性和定量分析，正常人96%呈彗星状(见第七十章)。

(三)推荐使用的图解法指标及其定义

1．三角指数　NN间期的总个数除以NN间期直方图的高度(在计算NN间期直方图时，横坐标的时间单位为1/128s，相当于7．8125ms)，无量纲。

2．TINN　使用最小方差法，求出全部NN间期的直方图近似三角形底边的宽度，单位为ms。

以上指标中，SDNN和三角指数适用于对24小时长程的HRV总体分析;sDANN反映HRV中慢变化成分(相当于频域分析中的ULF);RMSSD反映HRV中快变化成分(相当于频域分析中的HF)。

(四)时域指标的注意事项

1．HRV时域分析以长时程24小时为宜;特别对急性心肌梗死的预后判断，不宜取任意时间段分析。如有特殊需要，如观察药物反应或心律失常发作前后变化，则可根据需要取不同时段。计算图解法指标，采样时间不得少于20min。

2．各项指标不能相互取代，如SDNN与SDANN或RMSSD的变化代表不同的意义，不能交叉比较，还应该区分所用的指标是直接测定RR间期，还是测定RR间期的差值，各自所得的结果也不能直接比较。

3．HRV三角指数的计算结果与时间单位(bins)直接相关。目前国际通用的时间单位为1/128s(7．8125ms)。如果时间单位不同，即使同一份资料其计算出来的三角指数也不相同，为此不同采样间隔的三角指数不能进行比较。

4．任何情况下，任何指标，不同时程的HRV分析结果不能直接比较。

(五)频域分析的注意事项

1．对于长时程和短时程分析应严格区分，根据研究内容正确选择使用长时程或短时程分析，两者不能相互取代，两者所得结果不能比较。

2．短时程分析采样过程中最好避免有期前收缩、漏搏等情况，如不可避免时，应在软件设计中设置自动判别并可选择性插入或消除某一搏动的功能。

3．采用FFT方法除应提供频谱曲线及各频段的具体数据外，应说明所分析的样本数及所采用的平滑窗函数(目前较多用者为Hann、Hamming及triangular等)。采用AR法则应标以所使用的数学模型、计算时使用的数据个数、LF和HF等的中心频率以及相应的测试要求。

(六)正常参考值　由于尚未进行大样本正常人群的HRV分析，同时由于全国各地区医院采用的仪器性能和分析软件均无统一标准，无法进行多中心协作研究。为此，目前不可能提供有权威性的正常值。以下为欧美HRV专家委员会于1996年所提供的一组正常参考值(表62－1)。

表62－124　h时域分析正常参考值

表62－2　频域分析正常参考值

正常参考值:国内尚无统一的标准。

1996年欧洲心血管学会(ESC)和北美心脏起搏和电生理学会(NASPE)专题委员会提出正常参考值，推荐24小时HRV检测采用时域分析指标，5min静息HRV分析采用频域分析指标。

(七)临床意义　HRV降低为交感神经张力增高，可降低室颤阈，属不利因素;HRV升高为副交感神经张力增高，提高室颤阈，属保护因素。大多数人认为，SDNN、SDANN、SDNNIndex等时域指标＜50ms，为HRV显著减低，病死率大大增高。在频域分析指标中，HF主要反映迷走神经张力变化;LF主要反映交感神经张力变化，与外周血管温度调节、肾素—血管紧张素系统活动和心脏泵血功能等多种因素有关;LF/HF则可以评估心脏交感神经和迷走神经活动均衡性。

二、窦性心率震荡检测

(一)临床应用　窦性心率震荡检测技术是一种无创性的评价患者自主神经功能及其稳定性的有效方法，是对心肌梗死、心力衰竭、扩张型心肌病及糖尿病等猝死高危患者的预测指标。

(二)窦性心率震荡的检测方法　正常人和心肌梗死后猝死低危患者，通常在一次室性期前

图62－5　窦性心率震荡检测

结果:一次PVC可有相应的TO值，多次PVC可有相应的TO均值判定:TO＜0正常(表示PVC后有先快现象)TO≥0异常(表示PVC后无先快现象)

图62－6　窦性心率震荡检测

收缩后，窦性心率是先加速，然后逐渐减速，这种双向涨落式的变化称为窦性心律震荡现象;如室性期前收缩后窦性心率震荡现象较弱或消失，则见于心肌梗死后猝死的高危人群。此现象可用以下公式作定量的计算与分析。

1．窦性心率震荡初始(turbulence onset，TO)　计算公式中用室性期前收缩代偿间期后的前两个窦性心搏的RR间期的均值，减去室性期前收缩联律间期前的两个窦性心搏的RR间期的均值，两者之差再除以后者，所得结果称为TO，计算公式如下:

目的:检出室性期前收缩后是否有A相(先快)

图62－6图中纵坐标为RR间期(ms)，横坐标为心搏序号，以室性期前收缩为0序号，其前的心搏依次为－1、－2、－3，其后的心搏依次为1、2、…12，TO是室性期前收缩后的窦性心率和其前的平均窦性心率之差的百分数，计算方法为:TO(%)=100×［(R3R2+R2R1)－(R－3R－2+R－2R－1)］/(R－3R－2+R－2R－1)。TS是RR间期改变的最大斜率，计算方法为:从1～5号心搏，2～6号心搏，直到8～12号心搏(即R1R5、R2R6、……R8R12)，每5次心搏做一次直线回归，计算出每条直线的斜率，其中正值最大斜率即为TS。正常参考值:TO＜0;TS＞2．5。

2．震荡斜率(turbulenceslope，简称TS)

目的:检出室性期前收缩后是否有B相(后慢)

计算:室性期前收缩后的20个窦性心率中任何5个RR间期在回归线上的最大正斜率(单位:ms/RR间期)。

结果:(1)＞2．5ms/RR间期　正常

　　　　≤2．5ms/RR间期　异常

(2)一次PVC可有相应的TS值，

　多次PVC可有相应的TS均值。

判定:TS＞2．5ms/RR间期正常(表示PVC后有后慢现象)

　　 TO≤2．5ms/RR间期异常(表示PVC后无后慢现象)

图62－7　显示在单变量分析中，心率震荡的参数Ts是强有力的危险分层因素，而且TS异常TS正常的患者病死率高出约3倍

HRT检测结果分级:

(0)TO＜0、TS＞2．5ms/RR　正常

(1)TO＜0、TS≤2．5ms/RR　或TO≥0、TS＞2．5ms/RR　异常

(2)TO≥0、TS≤2．5ms/RR　明显异常

三、T波电交替

1909年Hering首先报告了心电图中发现了T波电交替现象，1913年Mine也记录到T波电交替。在研究中一些学者发现T波电交替与猝死有相关性。最初的研究是直接观察体表心电图上的T波电交替，其交替幅度为毫伏(mV)，因为T波电交替非常微小，许多T波电交替不能在常规心电图上显示出来，因而极大地限制了T波电交替的深入研究。1981年开始出现一系列关于微伏级T波电交替的文献报导，有关微伏级T波电交替的研究倍受欧美及亚洲一些国家的医院及医疗中心的关注。1988年Smith等报告应用频谱分析方法检测微伏级水平的T波电交替，具有很高的敏感性和可靠性。有关T波电交替的研究不断深入，临床上目前更常采用的是幅度为微伏(μV)的交替，又称为微伏级T波电交替。随着先进的减噪技术的发展，原来在运动试验中应用的T波电交替也已能在动态心电图中应用，于2002年开始，Verrier将微伏级T波电交替的检测应用到普通的动态心电图，并达到较高的敏感性和特异性。在日本以及许多欧美国家的医院和医疗中心已广泛开展T波电交替的检测和临床研究，T波电交替已逐渐发展成为一种无创性评定恶性室性心律失常及猝死危险性分层的有价值的无创技术。

(一)T波电交替的临床意义　T波电交替是一种电学交替，是指在窦性心律规整时，心电图T波的振幅、形态和极向出现逐搏交替变化的现象。是由多种原因引起的，反映心肌电活动不稳定。T波电交替常见于急性心肌缺血(急性心肌梗死、变异型心绞痛)、Q－T间期延长综合征、心力衰竭以及严重电解质紊乱的患者。具有发生恶性室性心律失常及猝死的高危患者，进行T波电交替检测对猝死的一级预防和二级预防，降低心脏性猝死率均具有重要的临床意义。T波电交替对心肌缺血所致的恶性心律失常可以进行危险分层，筛选出具有猝死高度危险性的患者进行干预性治疗和监控，对非缺血性心肌病和植入ICD治疗的患者均具有重要临床意义。

(二)影响T波电交替不准确结果的主要因素

1．心率　Tanno等研究表明，T波电交替的发生与心率呈线性关系，随着心率的增加，T波电交替发生的阳性率也增加，但在心率较快时发生的T波电交替会出现假阳性。在较低危人群当中检测T波电交替，需要增加心率来提高检出的阳性率，应用运动平板试验检查T波电交替时，要求心率在90～110次/min左右为宜。在心肌梗死、心肌病和心力衰竭的患者，因其出现T波电交替的阈值下降，即使心率在正常范围，T波电交替也会经常发生。对于器质性心脏病或有过持续性室性心律失常病史的患者，在比较慢的心率时也能检出有临床意义的T波电交替。

2．异位心搏　检测T波电交替要求排除所有的异位心搏，如果没有排除异位心搏(如房性期前收缩和室性期前收缩等)，将影响T波电交替的检测结果，假阳性率会增加。应用时域方法检测T波电交替时，分析程序会自动去除期前收缩及其后边相邻的心搏，保证T波电交替检测结果的准确性。

3．噪音和干扰　呼吸和运动试验的踏板均可以形成干扰而影响T波电交替的检测，皮肤处理不好，电极和皮肤接触不良以及导线老化、断裂等均可以产生高频噪音影响T波电交替的检测结果，为了保证检测结果的准确性，往往需要高质量的电极、精确的抗干扰算法以及准确的抗基线漂移处理。

(三)引起T波电交替的机制

1．缺血时T波电交替是由于逐搏发生的振荡电流或2相折返。

2．在再灌注时引起的T波电交替，是早期后除极伴2∶1传出阻滞所致。

3．心外膜层心肌动作电位2相折返是急性心肌缺血时ST段抬高及T波电交替的主要原因。

4．T波电交替的离子基础目前有各种不同的观点。细胞内钙水平、胞浆钾、Na⁺/K⁺交换的逐搏变化，其中从肌浆网释放入胞内的Ca²⁺可能在T波电交替的产生中起主要作用，Ca²⁺水平的逐搏变化调节着心脏的复极化电流产生T波电交替，钙通道阻滞剂如维拉帕米、地尔硫，可抑制T波电交替的发生。由低血钙、低血镁引起的T波电交替，经静脉补充钙、镁后T波电交替消失。

5．自主神经系统是参与T波电交替发生的重要因素，一些学者认为支配心脏的交感神经活性的不平衡是引起T波电交替的原因。

(四)微伏T波电交替的检测与诊断标准微伏T波电交替的检测分为频域法和时域法。相关性对照研究表明二者具有完全等效性。

1．频域法检测微伏T波电交替　此种方法可以活动平板或踏车作为提高患者心率的手段，采用模拟常规12导联或Frank导联系统，连续记录128个窦性心律，以每两个心跳为一个周期，在QRS波群后的同一时间段内测量T波振幅;将心电图上ST–T波形的变化转变成能量谱，应用快速傅立叶转换(fast Fourier transform，FFT)进行数据处理(图62－8)，借助现代计算机技术发展而成频谱—时间标测技术，交替波的频带与噪声的频带范围不重叠，将交替波分解成频率图后较易滤除噪声，提取电交替信号，且应用正交导联系统记录减少肌电干扰及基线漂移的干扰。

图62－8　频域法检测微伏T波电交替应用快速傅立叶转换进行数据处理

下列情况可诊断频域法微伏级T波电交替阳性:①发作心率≤110次/min时，存在持续性电交替;②休息时有持续性电交替，即使此时的发作心率＞110次/min;③静息时交替电压≥1．0μV，交替比＞3;④运动后交替电压≥1．9μV，交替比＞3μV。

T波电交替阳性预测室性心动过速(室颤)的敏感性为88．2%～92%、特异性为90%～91．2%。

2．时域法检测微伏T波电交替　这种方法既可以采用动态心电图分析系统检测，也可以采用运动平板分析系统检测。首先，选取一段连续的心搏，应用特殊算法(Cubicspline)纠正基线漂移。通过低通滤波的方式去除高频信号(＞40hz)的干扰，自动检测并排除受到干扰的心搏，然后将处理后的心电图波形依次标记为A₁B₁、A₂B₂、A₃B₃……AnBn，分别对A₁、A₂、A₃……An的波形依次进行渐量中值修正(Incremental updatemedian beat)，计算出An波形的中位数，用同样的方法分别对B₁、B₂、B₃……Bn的波形依次进行渐量中值修正，计算出Bn波形的中位数。时域检测方法的移动平均修正技术(Modifiedmoving Average，MMA)分析过程(图62－9)。a表示连续测量8、16、32或64个心搏，并标记为A₁、B₁、A₂、B₂、A₃、B₃……AnBn;b表示对分析的心搏应用特殊算法修正基线漂移，去除噪音和干扰心搏;c表示对A₁、A₂、A₃……A_n和B₁、B₂、B₃……Bn的波形依次进行渐量中值修正，并计算出An和Bn波形的中位数;d表示将An和Bn组的中位数波形叠加，两组T波的振幅的差值得平均值即为T波电交替值，再应用特殊算法(Cubic alignment)分别对A组和B组的中位数波形的基线再一次修正，然后选择T波终点至P波起点为噪音测量区，QRS波终点至T波终点为电交替测量区，在两个测量区比较A₁、A₂、A₃……An波形和B₁、B₂、B₃……Bn波形的中位数，其最大差值的平均值分别为噪音值和电交替值。为了减小高频噪音对电交替值的影响，需要通过非线性滤波(Non

图62－9　时域检测方法的测量平均修正技术(MMA)分析过程

－linear filter)的方法去除高频噪音，以20ms为窗宽，从QRS波终点开始同时扫描A₁、A₂、A₃……An组和B₁、B₂、B₃……Bn组的中位数波形，其最小差值保存于每个窗宽中，直到T波终点扫描结束，保存在窗宽中的最大值即为滤波后的电交替值。

时域方法检测T波电交替的阳性参考值为频域测量方法的阳性参考值的4倍，即T波电交替＞7．6μV，信噪比≥3，持续1min以上。有研究表明，频域法和时域法检测TWA的结果相关性很好。

四、动态心电图在睡眠呼吸暂停综合征诊断中的应用

睡眠呼吸暂停综合征(sleep apneasyndrome，SAS)是临床上常见的一种以睡眠过程中与睡眠相关的呼吸调节和上呼吸道开放调节失常的病理生理改变，以反复呼吸暂停、严重打鼾、白天嗜睡为特征的睡眠呼吸障碍性疾患，是心脑血管病的独立危险因素。睡眠时反复发生的部分和完全性呼吸中断，并伴有4%的血氧饱和度下降为特征，可引起频繁低氧和二氧化碳尿潴留，导致神经调节功能失调、内分泌紊乱及血液动力学改变，造成多系统多器官损害，甚至与夜间猝死有密切关系。如果早期认识和给予有效治疗，可明显改善心血管功能及其他系统功能。

(一)定义、分型及严重程度分级

1．定义　睡眠呼吸暂停综合征指睡眠期间鼻和口腔气流均停止10s以上。低通气指呼吸气流降低超过基础气流强度的50%，并伴有至少4%氧饱和度下降。睡眠呼吸暂停低通气综合征定义为7小时睡眠过程中呼吸暂停及低通气反复发作30次以上，或睡眠呼吸紊乱指数(即平均每小时睡眠发生呼吸暂停加上低通气的总次数)≥5次。

2．分型　睡眠呼吸暂停综合征分为中枢性、阻塞性和混合性三种。

(1)中枢性睡眠呼吸暂停综合征(CSAS)指呼吸气流与胸腹呼吸运动同时消失，主要发生于心力衰竭患者。

(2)阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(OSAS)指呼吸气流消失，但胸腹呼吸运动仍存在，可常伴有高血压、冠状动脉硬化、卒中和房颤等心脑血管疾病。此型患者最为常见，约占90%以上，而且部分患者同时伴有中枢神经系统功能紊乱。

(3)混合性睡眠呼吸暂停综合征(MSAS)　指一次呼吸暂停过程中，开始时出现中枢性呼吸暂停，随即出现阻塞性呼吸暂停。

3．睡眠呼吸暂停综合征严重程度分级　阻塞性睡眠呼吸暂停综合征诊治指南(草案)及中华医学会呼吸病学分会睡眠呼吸疾病学组将睡眠呼吸暂停综合征的严重程度分级如下:

指标:平均每小时呼吸暂停及低通气的次数(AHI);血氧饱和度。AHI(RDI)≥5轻度:5≤AHI≤20(最低SaO₂:85%～89%)中度:21≤AHI≤40(最低SaO₂:80%～84%)

重度:AHI＞40(最低SaO₂＜80%)

(二)诊断标准

低通气即气流下降≥50%，SaO₂≥4%。呼吸气流下降≥50%，SaO₂≥3%。呼吸气流下降≥30%，SaO₂≥4%。上述情况持续＞10s。

1．呼吸暂停综合征(阻塞性、中枢性)

(1)经多导睡眠图监测提示每夜7小时睡眠呼吸暂停及低通气反复发作在30次以上，或呼吸暂停低通气指数≥5次/h。

(2)临床有典型的夜间睡眠打鼾及呼吸不规律，而白天过度嗜睡。

注意:睡眠呼吸暂停低通气指数的高低，与临床呼吸暂停综合征症状和严重程度相关性较差，虽然AHI＜5，血氧饱和度无明显下降，但临床嗜睡症状可较明显;另外，一些老人，虽然AHI＜5，但临床上可无症状。

2．动态心电图在睡眠呼吸暂停综合征的应用及诊断标准　动态心电图在睡眠呼吸暂停综合征的应用主要采用两种方法，一种是应用心电图推导的呼吸曲线(EDR);另一种是应用心率变异性指标对睡眠呼吸暂停进行定性诊断。

(1)应用心电图推导的呼吸曲线(EDR)对阻塞性睡眠呼吸暂停定量初筛　此种方法比较直观，主要根据呼吸曲线的趋势图找出异常部分，然后逐段分析呼吸暂停及低通气反复发作在10s以上记为一次事件，可直接根据睡眠呼吸暂停的持续时间和次数进行定量诊断，诊断标准采用国际通用的呼吸暂停低通气指数标准，即7h睡眠过程中呼吸暂停及低通气反复发作在30次以上，或呼吸暂停低通气指数≥5次/h。

(2)应用心率变异性指标对睡眠呼吸暂停定性初筛　心脏电活动周期由中枢和周围神经有节律地进行调节。心率最直接地是由自主神经系统调节，接受交感和副交感神经的双重支配。心率的变化(HRV)是二者拮抗作用的结果。60年代开始人们用频谱方法研究HRV，一般认为迷走神经活动产生了HRV的高频分量;而低频分量，有人认为是交感神经调节的结果。总之，人们认为在反映自主神经对心脏活动的调节及评价自主神经功能方面，HRV比较其他生理参数有一定的特异性和敏感性，因为心率变异性的改变通常会先于其他症状的表现。通过动态心电图监测可观察到呼吸暂停发作时心率减慢，在呼吸暂停结束时心率加快，呼吸暂停结束后几次呼吸就可以使心率达到峰值，这种现象称为心率的周期性变化。因此，通过心率的周期性变化及心率变异性分析来初筛睡眠呼吸暂停综合征的定性，及评价其治疗结果和预后评估都有一定临床意义。

时域指标包括:①白天/夜晚的SDNN差异，＞－11ms;②白天/夜晚的SDNN INDEX差异，＞－20ms;③白天/夜晚的r－MsSD差异，＞－13ms。

频域指标包括:①全天/夜晚的TotalPower差异，＞－500;②全天/夜晚的VLFPower差异，＞－400;③% VLF to TotalPower，＞70%;④白天/夜晚的LFPower差异，＞－70%;⑤白天/夜晚LF tohF比率差值，＞+0．5%。

其他参数包括:室性心律失常，阈值＞10次/min;白天/夜晚QTc差异，阈值＞－20ms;睡眠QTc改变，阈值＞+40ms;平均心率，阈值＞72次/min;睡眠心率变化＞15次/min，阈值＞30次/min。