12導(dǎo)聯(lián)心電圖計(jì)算機(jī)算法在識(shí)別心外膜室性心動(dòng)過(guò)速中的臨床應(yīng)用

姚　丹　張鴻雁　羅　娜　范　博　郭　楠　周麗靜

(齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院附屬第三醫(yī)院，黑龍江　齊齊哈爾　161000)

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12導(dǎo)聯(lián)心電圖計(jì)算機(jī)算法在識(shí)別心外膜室性心動(dòng)過(guò)速中的臨床應(yīng)用

姚丹張鴻雁羅娜范博郭楠周麗靜

(齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院附屬第三醫(yī)院，黑龍江齊齊哈爾161000)

摘要〔〕目的探討12導(dǎo)聯(lián)心電圖計(jì)算機(jī)算法在識(shí)別心外膜或心內(nèi)膜室性心動(dòng)過(guò)速中的臨床應(yīng)用價(jià)值。方法收集患有室性心動(dòng)過(guò)速的43例患者進(jìn)行常規(guī)12導(dǎo)聯(lián)心電圖檢查，記錄患者相關(guān)信息和12導(dǎo)聯(lián)心電圖QRS波的特點(diǎn)，圖像計(jì)算機(jī)處理采用MATLAB軟件，采用圖像的斜率作為區(qū)分心外膜和心內(nèi)膜起搏MoG模型的特征性區(qū)別，通過(guò)訓(xùn)練樣本設(shè)置區(qū)分閾值，驗(yàn)證此法識(shí)別心內(nèi)膜和心外膜室性心動(dòng)過(guò)速的精確度和可信性。結(jié)果12導(dǎo)聯(lián)ECG起搏標(biāo)測(cè)對(duì)心內(nèi)膜和心外膜混合模型的識(shí)別總精確度為84%，敏感性和特異性分別為81%和80%。采用計(jì)算機(jī)算法，對(duì)左心室的識(shí)別精確度(83%)較右心室(76%)高(P<0.000 1)；對(duì)D區(qū)域(前游離壁基底段)的識(shí)別精確度(87%)最高，對(duì)無(wú)結(jié)構(gòu)性心臟病患者的識(shí)別精確度(94%)最高(P=0.000 4)；具有較高起搏標(biāo)測(cè)電位(>1.5 mV)部位的識(shí)別精確度(82%)較起搏標(biāo)測(cè)低電位(≤1.5 mV)部位精確度(80%)高(P=0.16)；對(duì)室速出口位點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)算法精確度為84%，敏感性為96%，特異性為71%。結(jié)論采用12導(dǎo)聯(lián)心電圖計(jì)算機(jī)算法識(shí)別心外膜和心內(nèi)膜起搏位點(diǎn)的準(zhǔn)確度較先前的識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)有所提高，可能有助于在臨床上區(qū)分室性心動(dòng)過(guò)速起源灶，提高治療效果。

關(guān)鍵詞〔〕室性心動(dòng)過(guò)速；12導(dǎo)聯(lián)心電圖

室性心動(dòng)過(guò)速(VT)是起源于心室流出道的特發(fā)性VT，但同時(shí)并不伴明顯的器質(zhì)性心臟病及致心律失常因素〔1〕。12導(dǎo)聯(lián)心電圖(ECG)已被廣泛用于區(qū)分心外膜與心內(nèi)膜起源的VT，但文獻(xiàn)報(bào)道的算法仍存在位置特異性及靈敏度的不足〔2〕。本研究旨在評(píng)估一種基于計(jì)算機(jī)的心內(nèi)膜和心外膜映射算法能否提高對(duì)VT的識(shí)別精度。

1材料與方法

1.1一般資料對(duì)患有心肌病和VT(n=29)或先天性心動(dòng)過(guò)速(n=14)的43例，男33例，女10例，平均年齡(51±7.5)歲，平均射血分?jǐn)?shù)(41±17)%連續(xù)患者進(jìn)行心內(nèi)膜和心外膜相關(guān)臨床數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。心臟病：無(wú)14例、非缺血型心肌病18例、心律失常性右心室發(fā)育不良6例、梗死性心肌病5例、VT周期長(zhǎng)度(341±94)ms、治療史：胺碘酮22例、其他抗心律失常藥物22例、β-受體阻抗劑31例、鈣通道阻滯劑5例。對(duì)33例患者右心室的893個(gè)不同部位和33例患者左心室的688個(gè)(共1 581個(gè))部位進(jìn)行心內(nèi)膜起搏標(biāo)測(cè)，對(duì)1 696個(gè)部位進(jìn)行心外膜起搏標(biāo)測(cè)，其中冠狀靜脈系統(tǒng)50個(gè)，心外膜表面1 649個(gè)。起搏的部位針對(duì)結(jié)構(gòu)性心臟病患者的正常(>1.5 mV)和低電位(<1.5 mV)部位。

1.2ECG檢查所有患者入院后進(jìn)行常規(guī)12導(dǎo)聯(lián)ECG檢查，記錄患者相關(guān)信息和12導(dǎo)聯(lián)ECG QRS波的特點(diǎn)。對(duì)心肌病患者的起搏標(biāo)測(cè)位于低電位區(qū)域開(kāi)始，將左心室和右心室分為10個(gè)分離的區(qū)域。見(jiàn)圖1。

圖1　左心室(左)、右心室(右)中位數(shù)12導(dǎo)聯(lián)心電圖形態(tài)及分區(qū)圖(粗體為心外膜部分)

第一作者：姚丹(1979-)，女，主治醫(yī)師，主要從事心電圖對(duì)疾病的輔助診治研究。

1.3ECG相關(guān)指標(biāo)的分析圖像計(jì)算機(jī)處理采用MATLAB軟件，主要采用兩種方式分析：性判斷分析(sLDA)和高斯混合模型(MoG)，分析顯示QRS圖像從最開(kāi)始到中間部分在心內(nèi)膜和心外膜VT圖像中存在較為顯著性差異，因此可以采用這部分圖像的斜率作為區(qū)分心外膜和心內(nèi)膜起搏MoG模型的特征性區(qū)別，通過(guò)訓(xùn)練樣本設(shè)置區(qū)分閾值。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法應(yīng)用SPSS17.0軟件，組間比較行χ2檢驗(yàn)或Fisher精確檢驗(yàn)。

2結(jié)果

2.1計(jì)算機(jī)算法精確度共收集1 696個(gè)心外膜和1 581個(gè)心內(nèi)膜起搏標(biāo)測(cè)結(jié)果。12導(dǎo)聯(lián)ECG起搏標(biāo)測(cè)對(duì)心內(nèi)膜和心外膜混合模型的識(shí)別總精確度為84%，按患者例數(shù)統(tǒng)計(jì)總精確度為84%，敏感性和特異性分別為81%和80%。其中對(duì)存在右束支傳導(dǎo)阻滯識(shí)別的精確度(82%)較存在左束支傳導(dǎo)阻滯(79%)高(P=0.019)。采用先前發(fā)表的區(qū)域特異性算法判斷，其精確度為68%。

2.2不同起源灶區(qū)域與識(shí)別精確度關(guān)系采用計(jì)算機(jī)算法區(qū)分心外膜和心內(nèi)膜VT的起源灶，對(duì)左心室的識(shí)別精確度(83%)較右心室(76%)高(P<0.0001)。不同區(qū)域起搏標(biāo)測(cè)，D區(qū)域(前游離壁基底段)的識(shí)別精確度(87%)最高，而對(duì)右心室游離壁基底段的識(shí)別精確度(68%)最低。D區(qū)域的識(shí)別精確度均較其他區(qū)域J,C,H,I,G高，t分別為74%、81%、82%、83%、83%，P<0.000 1、P=0.03、P=0.04、P=0.12、P=0.16。

2.3致心律失常性心肌病與識(shí)別精確度關(guān)系采用計(jì)算機(jī)算法比較患有不同結(jié)構(gòu)性心臟病的患者12導(dǎo)聯(lián)ECG結(jié)果，發(fā)現(xiàn)無(wú)結(jié)構(gòu)性心臟病患者的識(shí)別精確度(94%)最高，較其他患有不同結(jié)構(gòu)性心臟病的總精確度(80%)高(P=0.000 4)，且分別較患者有非缺血性心肌病(81%)、心律失常性右室心肌病(ARVD)(81%)及梗死后心絞痛(77%)患者的識(shí)別精確度顯著增高(P=0.04，P=0.06，P=0.004)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，具有較高起搏標(biāo)測(cè)電位(>1.5 mV)部位的識(shí)別精確度(82%)較起搏標(biāo)測(cè)低電位(≤1.5 mV)部位精確度(80%)高(P=0.16)。

2.4訓(xùn)練模型數(shù)據(jù)驗(yàn)證對(duì)51例 VTs患者室速出口位點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并用計(jì)算機(jī)算法區(qū)分心外膜心內(nèi)膜起源，其精確度為84%，敏感性為96%，特異性為71%。分別對(duì)各項(xiàng)計(jì)算法區(qū)分心內(nèi)膜心外膜起源的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)的精確度進(jìn)行評(píng)價(jià)，范圍42%～66%，如增加先前發(fā)表的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，精確度提高到68%。如果只采用D區(qū)域則精確度提升到85%。每個(gè)QRS特點(diǎn)單一參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)識(shí)別心內(nèi)膜或心外膜起源的VT的精確度、靈敏度和特異性結(jié)果。見(jiàn)表1。

表1心外膜起源室性心動(dòng)過(guò)速12導(dǎo)聯(lián)心電圖QRS特點(diǎn)識(shí)別結(jié)果比較(n)

變量精確度靈敏度特異性陽(yáng)性預(yù)測(cè)值陰性預(yù)測(cè)值下壁導(dǎo)聯(lián) q波消失5571345749 偽δ波≥75ms6179606260 MDI≥0.59477966745導(dǎo)聯(lián)I 出現(xiàn)q波6652837959 偽δ波≥34ms4264516747 類(lèi)本位曲折時(shí)間≥85ms4443847754 RS波時(shí)限≥120ms5132837049

3討論

目前研究認(rèn)為室速/室早的發(fā)生機(jī)制是環(huán)磷酸腺苷(cAMP)介導(dǎo)所致，cAMP介導(dǎo)的觸發(fā)活動(dòng)所致室速可在除右室流出道外，也可從左室流出〔3〕。因此尋找VT的局灶性起源靶點(diǎn)具有重要的臨床意義，目前臨床上通過(guò)激動(dòng)標(biāo)測(cè)和起搏標(biāo)測(cè)判斷起源靶點(diǎn)，其中采用QRS波形態(tài)鑒別室速起源部位進(jìn)行預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性一直存在爭(zhēng)議，

本研究采用12導(dǎo)聯(lián)ECG計(jì)算機(jī)算法識(shí)別心外膜和心內(nèi)膜起搏位點(diǎn)的準(zhǔn)確度可以大大提高，超過(guò)先前的識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)。該算法對(duì)無(wú)結(jié)構(gòu)性心臟病患者的識(shí)別精確度更高，可以達(dá)到90%，該法對(duì)全部病例的平均識(shí)別精確度為80%。

電生理學(xué)家采用劍突下穿刺12導(dǎo)聯(lián)ECG來(lái)幫助判斷VT的起源是心內(nèi)膜還是心外膜，為臨床提供了較為可靠簡(jiǎn)便的方法，但具有創(chuàng)傷性〔4〕。本研究表明，先前公布的用于區(qū)分心內(nèi)膜心外膜VT部位的標(biāo)準(zhǔn)精確度非常有限，在40%～60%內(nèi)。之后使用混合模型檢測(cè)，精確度提高到80%，但波動(dòng)范圍較大，從51%～100%之間。利用ECG允許識(shí)別從一個(gè)特定位置產(chǎn)生的特定信號(hào)(例如心外膜)的特點(diǎn)，提取分為若干個(gè)等距段QRS波的斜率的特征關(guān)鍵部位，可能用于識(shí)別心動(dòng)過(guò)速起源部位〔5〕。用于心外膜和心內(nèi)膜起搏位點(diǎn)的計(jì)算機(jī)比較的特征主要依賴(lài)于QRS波的斜率和特征波形。與健康的心臟心外膜相比，心肌衰弱患者的心肌組織通過(guò)特殊的傳導(dǎo)系統(tǒng)激活傳播慢，造成心外膜心律失常的斜率較低〔6〕。對(duì)于患結(jié)構(gòu)性心臟疾病的患者，除了心外膜心肌瘢痕組織外，普通組織會(huì)導(dǎo)致沖動(dòng)傳導(dǎo)減慢，從而其斜率也較低〔7〕。

雖然計(jì)算機(jī)化的方法優(yōu)于先前所描述的算法，但在識(shí)別嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)性心臟疾病患者的患者上仍存在精確度較低的問(wèn)題，對(duì)于這類(lèi)患者，需要考慮使用劍突下穿刺12導(dǎo)聯(lián)ECG來(lái)進(jìn)行心外膜起搏標(biāo)測(cè)以獲得較高的精確度。

綜上所述，本研究采用計(jì)算機(jī)算法區(qū)分心外膜與心內(nèi)膜起源的VT，能達(dá)到80%左右的精確度。該算法已被在有/無(wú)結(jié)構(gòu)性心臟病的心內(nèi)膜和心外膜VT患者中進(jìn)行驗(yàn)證，較先前的診斷標(biāo)準(zhǔn)具有更高的精確度和敏感性。計(jì)算機(jī)算法可能有助于在臨床上區(qū)分從心內(nèi)膜或心外膜起源的VCT，提高治療效果。

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〔2015-03-19修回〕

(編輯袁左鳴)

通訊作者：張鴻雁(1980-)，女，主治醫(yī)師，主要從事心血管內(nèi)科疾病診治研究。

中圖分類(lèi)號(hào)〔〕R54〔

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A〔

文章編號(hào)〕1005-9202(2015)24-7062-03；doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2015.24.042