心電圖技術(shù)在慢性阻塞性肺疾病并肺源性心臟病中的應(yīng)用進(jìn)展

楊浩毅，呂晉琳，向呈浩，趙航

作者單位：1.671000 云南省大理州大理市，大理大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院 2.671600 云南省大理州，賓川縣人民醫(yī)院功能科 3.671000 云南省大理州大理市，大理大學(xué)第一附屬醫(yī)院老年病科 4.161006 黑龍江省齊齊哈爾市，齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院腎臟內(nèi)科

慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary disease，COPD）是一種肺部異質(zhì)性表達(dá)的狀態(tài)，以咳、痰、喘、呼吸困難等慢性呼吸道癥狀為主要特征［1］。多數(shù)COPD患者長期且反復(fù)處于缺氧狀態(tài)，呼吸道癥狀急劇惡化，肺循環(huán)阻力增高到某一閾值后常出現(xiàn)肺動(dòng)脈高壓（pulmonary hypertension，PH），PH若未得到及時(shí)、有效診療，心臟負(fù)擔(dān)加重會(huì)并發(fā)肺源性心臟?。╬ulmonary heart disease，PHD）、右心衰竭等；此外，隨著COPD病情加重，患者肺動(dòng)脈壓力增高，進(jìn)而出現(xiàn)心臟結(jié)構(gòu)改變〔如右心室肥大（right ventricular hypertrophy，RVH）〕及功能改變（心律失常）。因此，早期診斷COPD并評(píng)估其嚴(yán)重程度非常重要［2］，而心電圖技術(shù)可以反映心臟形態(tài)、功能改變。本文旨在綜述心電圖技術(shù)在COPD并PHD中的應(yīng)用進(jìn)展。

1 COPD導(dǎo)致PHD的機(jī)制

PHD多是由COPD患者長期缺氧出現(xiàn)PH后引起的心肺共病，缺氧是肺中小動(dòng)脈內(nèi)皮功能紊亂、胃腸道功能紊亂的誘因，機(jī)體缺氧時(shí)肺臟各級(jí)動(dòng)脈急劇痙攣，內(nèi)皮細(xì)胞釋放大量一氧化氮、內(nèi)皮素1，進(jìn)而導(dǎo)致肺血管重塑、肺血管橫截面積縮小及呼吸肌負(fù)荷增加，引起大量清蛋白分解、前列環(huán)素合酶表達(dá)下調(diào)，致使肺功能損傷、肺血管阻力逐漸增加［3-4］。因此，肺血管重塑對(duì)COPD患者肺動(dòng)脈壓改變具有重要作用。COPD患者的PH會(huì)增加右心負(fù)荷，導(dǎo)致PHD，甚至引發(fā)右心衰竭。據(jù)統(tǒng)計(jì)，80%的COPD會(huì)發(fā)展為PHD，而PHD又與心力衰竭住院有關(guān)［5-6］。但COPD發(fā)展為PHD的過程比較緩慢，可經(jīng)歷代償期和失代償期兩個(gè)階段，臨床上常以RVH、PH等病理表現(xiàn)區(qū)分上述兩個(gè)階段［7］。

2 心電圖技術(shù)在COPD并PHD中的應(yīng)用

2.1 心電圖在COPD并PHD中的應(yīng)用

目前，COPD并PHD的診斷依據(jù)主要是患者的主訴、病史、臨床表現(xiàn)及影像學(xué)檢查結(jié)果。心電圖是臨床常用的心血管疾病診斷技術(shù)，具有操作簡單、方便快捷、無創(chuàng)、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)，使用率較高，特別是用于疾病篩查及預(yù)后評(píng)估，但其診斷COPD并PHD的靈敏度不高［8］，為60.1%～88.2%［9］，特異度較高［10］。按照中國PHD的診斷標(biāo)準(zhǔn)，心電圖檢查必須存在以下任意一項(xiàng)才能確診為PHD：（1）額面平均心電圖軸≥＋90°；（2）順鐘向轉(zhuǎn)位≥1；（3）嚴(yán)重順鐘向轉(zhuǎn)位≤1；（4）（RV1＋SV5）≥1.05 mV；（5）aVR導(dǎo)聯(lián)R/S或R/Q≥1；（6）除心肌梗死外，V1～V3導(dǎo)聯(lián)呈QS、Qr或qr型；（7）肺型P波（P波電壓≥0.22 mV）［9］。

2.1.1 心電圖P波

心電圖P波代表心房除極活動(dòng)，臨床上根據(jù)P波形態(tài)結(jié)合患者病史推斷疾病，如“高尖P波”常見于PH、PHD、先天性心臟病患者［11］。近年研究發(fā)現(xiàn)，心電圖P波可以預(yù)測(cè)COPD患者死亡風(fēng)險(xiǎn)，如P波異常時(shí)COPD患者死亡風(fēng)險(xiǎn)較高［12］。此外，心電圖P電軸垂直化與COPD密切相關(guān)，多位學(xué)者認(rèn)為，COPD及PHD患者肺部長期處于膨脹狀態(tài)，右心房通過下腔靜脈周圍致密的心包韌帶牢固地附著在橫膈膜上，且隨著橫膈肌逐漸變平，右心房向下扭曲、移位，導(dǎo)致P波向量出現(xiàn)明顯的向右偏移（垂直化）［13-18］。研究表明，P波向量與COPD、PHD患者第1秒用力呼氣容積呈負(fù)相關(guān)，而下肺葉或基底段肺氣腫似乎是心電圖P電軸垂直化程度和肺功能質(zhì)量的主要決定因素之一［19］。P波離散度是研究P波的另一個(gè)方向，CELIK等［20］、CAGLAR等［21］研究發(fā)現(xiàn)，COPD患者由于右心房壓力增加、內(nèi)徑增大，心房除極時(shí)間延長，并出現(xiàn)心房電機(jī)械延遲現(xiàn)象，導(dǎo)致最長P波時(shí)限（P-wave maximumtime，Pmax）和最短P波時(shí)限（P-wave minimum-time，Pmax）差值增大，從而導(dǎo)致P波離散度增加，提示COPD患者預(yù)后不佳。

2.1.2 心電圖ST-T段及Tp-e間期

研究表明，多數(shù)無其他并發(fā)癥的COPD并PHD患者心電圖可出現(xiàn)ST-T段改變，分析原因可能為：患者長期缺氧，心肌對(duì)氧氣的需求量增加，出現(xiàn)包括高碳酸血癥、低氧血癥等在內(nèi)的內(nèi)環(huán)境紊亂，造成心肌缺血、心肌損傷、心臟復(fù)極異常，從而出現(xiàn)ST-T段缺血性改變［22］，而胸悶、胸痛緩解或服用擴(kuò)血管藥物后ST-T段缺血性改變減輕，甚至恢復(fù)基線水平［23］。PANIKKATH等［24］、SYROMYATNIKOVA等［25］、VAN DEN BERG等［26］研究表明，Tp-e間期延長與心源性猝死密切相關(guān)。

2.1.3 心電圖QT間期

心電圖QT間期指整個(gè)心室除極和復(fù)極的總時(shí)間，QTc間期是校正心率后的QT間期，可反映心臟去極化和復(fù)極作用，二者均對(duì)惡性心律失常和心源性猝死具有預(yù)測(cè)作用；此外，QT間期或QTc間期還對(duì)COPD及PHD患者發(fā)生PH具有預(yù)測(cè)作用［27］。COPD患者氣道阻塞、肺過度通氣會(huì)間接影響QT間期［28］，既往研究表明，COPD嚴(yán)重程度與QT間期呈正相關(guān)［29-33］。VAN OEKELEN等［33］使用Fridericia公式校正QT間期并獲得了QTc間期，結(jié)果顯示，約11%QT間期延長的COPD患者會(huì)發(fā)生急性加重。此外，LAI等［34］、SIEVI等［35］、趙莉等［36］、聶春根等［37］研究表明，COPD并PHD患者長期心臟負(fù)擔(dān)重，QT離散度可作為其發(fā)生心律失常的預(yù)測(cè)指標(biāo)，且校正QT離散度≥48 ms時(shí)患者死亡風(fēng)險(xiǎn)升高［38］。因此，心電圖QT間期可為COPD并PHD患者心臟損傷程度評(píng)估提供參考。

2.2 動(dòng)態(tài)心電圖（dynamic electrocardiogram，DCG）在COPD并PHD中的應(yīng)用

DCG起源于20世紀(jì)60年代初，其可彌補(bǔ)心電圖時(shí)程短的弊端，可捕捉偶發(fā)心律失常、陣發(fā)性心房顫動(dòng)等異常心電信號(hào)波段［39］。研究表明，DCG技術(shù)對(duì)COPD并PHD患者ST段壓低或抬高的電生理現(xiàn)象具有較高的特異度［40］。

2.2.1 心率變異性（heart rate variability，HRV）、心率震蕩（heart rate turbulence，HRT）

HRV屬于DCG的線性指標(biāo)，可評(píng)估機(jī)體自主神經(jīng)功能，特別是竇房結(jié)自主神經(jīng)功能，其包括時(shí)域指標(biāo)〔如24 h竇性R-R間期的標(biāo)準(zhǔn)差（standard diviation of all normal to normal intervals，SDNN）、5 min竇性R-R間期標(biāo)準(zhǔn)差的均值（standard deviation of average 5 min NN intervals，SDANN）、相鄰RR間期差值＞50 ms占比（percentage of RR intervals differing more than 50 ms from the preeding one，pNN50）〕和頻域指標(biāo)〔如高頻譜功率（high frequency power，HF）、低頻譜功率（low frequency power，LF）〕。研究表明，PHD患者存在的缺氧與高碳酸血癥可影響其心肌收縮功能及頸動(dòng)脈竇、主動(dòng)脈體化學(xué)感受器，導(dǎo)致交感神經(jīng)系統(tǒng)興奮，反射性地增加兒茶酚胺分泌量，破壞交感-迷走神經(jīng)平衡，并引起HRV降低［41］，具體表現(xiàn)為SDNN、SDANN、相鄰竇性R-R間期差值均方根（square root of the mean of the differences between adjacent normal RR intervals，rMSSD）、pNN50、HF、LF降低［42-45］。邵克銳等［46］研究表明，HRV對(duì)PHD具有一定預(yù)測(cè)作用。

研究表明，HRT與惡性心臟事件的發(fā)生密切相關(guān)，其中震蕩斜率（turbulence slope，TS）、震蕩初始（turbulence onset，TO）、動(dòng)態(tài)心率震蕩（turbulence dynamics，TD）是評(píng)估慢性心力衰竭危險(xiǎn)分層及預(yù)后的重要指標(biāo)［47-51］。吳文芳［52］、王月文等［42］、袁冬梅［53］研究結(jié)果顯示，PHD患者TD、TO明顯升高，而TS明顯降低，提示HRT對(duì)COPD并PHD患者發(fā)生心臟惡性事件具有一定預(yù)測(cè)價(jià)值。

2.2.2 心率減速力（deceleration capacity of rate，DC）

DC是通過24 h心率的整體趨向性分析和減速能力的測(cè)定，定量評(píng)估受檢者迷走神經(jīng)張力，進(jìn)而篩選和預(yù)警猝死高?；颊叩囊环N新的無創(chuàng)心電技術(shù)［54］。王興德等［55］、黃佐貴等［56］、馮偉等［57］、張佳琪［58］研究發(fā)現(xiàn)，COPD、PHD患者DC呈降低趨勢(shì)，DC能有效區(qū)分迷走神經(jīng)與交感神經(jīng)的活躍程度［59］，特別是合并室性心律失常和/或心力衰竭的患者。DC降低說明迷走神經(jīng)活躍度下降，猝死風(fēng)險(xiǎn)升高。RIZAS等［60］研究發(fā)現(xiàn)，短期DC對(duì)心血管疾病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)能力優(yōu)于其他短期HRV指標(biāo)。

2.3 心電散點(diǎn)圖在COPD并PHD中的應(yīng)用

隨著DCG技術(shù)不斷發(fā)展，各類心電散點(diǎn)圖出現(xiàn)并應(yīng)用于臨床，進(jìn)而提高了臨床疾病的診斷正確率。Lorenz散點(diǎn)圖又稱為Poincaré散點(diǎn)圖，其是運(yùn)用非線性混沌學(xué)原理分析DCG中繁多的心電數(shù)據(jù)RR間期序列，以圖形形式分析結(jié)果呈現(xiàn)在二維平面坐標(biāo)系中，故又稱為二維Lorenz散點(diǎn)圖［61-62］；通過進(jìn)一步排布推導(dǎo)，將二維平面向立體空間延伸得到三維Lorenz散點(diǎn)圖［61］。二維Lorenz散點(diǎn)圖是通過圖形、數(shù)量、B線斜率等為心律失常的診斷提供依據(jù)，而三維Lorenz散點(diǎn)圖是在二維Lorenz散點(diǎn)圖及RR間期差值散點(diǎn)圖的基礎(chǔ)上，具有特有的“空間”優(yōu)勢(shì)，除去標(biāo)準(zhǔn)面xoy面及yoz面外，沿y軸觀察的xoz面散點(diǎn)圖形總體上與空間等速線對(duì)稱；xyz面是沿空間等速線觀察的散點(diǎn)圖形，與二維RR間期差值散點(diǎn)圖有相似之處，能反映相鄰RR間期的規(guī)律［61，63-64］。研究表明，多數(shù)COPD、PHD患者存在心律失常，如心房顫動(dòng)、頻發(fā)室性期前收縮等，Lorenz散點(diǎn)圖顯示的心律失常多呈復(fù)雜形、扇形、魚雷形，其長寬均明顯縮短，且寬大尾部形態(tài)不清楚或消失［65］，且散點(diǎn)圖上的偏離于“棒球拍狀”主圖的各區(qū)“梭形”或不規(guī)律的“樹枝狀分叉”即為心臟期前收縮投影點(diǎn)，可通過觀察其大小、數(shù)量及范圍評(píng)估心律失常嚴(yán)重程度。COPD、PHD患者散點(diǎn)圖“竇律點(diǎn)”上的非線性HRV指標(biāo)可反映自主神經(jīng)張力，如矢量長度指數(shù)（vector length index，VLI）、矢量角度指數(shù)（vector angle index，VAI）、散點(diǎn)圖長度、散點(diǎn)圖離散度、垂直標(biāo)準(zhǔn)差、水平標(biāo)準(zhǔn)差、長軸、短軸等。張建勇等［66］研究指出，針對(duì)COPD并PHD患者，Lorenz散點(diǎn)圖可以直觀、定量地分析其HRV指標(biāo)，其中VLI、VAI等明顯降低，提示COPD并PHD患者心臟自主神經(jīng)功能受損。因此，Lorenz散點(diǎn)圖對(duì)COPD并PHD患者心功能不全具有一定評(píng)估價(jià)值。

2.4 心電向量圖（vectorcardiogram，VCG）在COPD并PHD中的應(yīng)用

VCG是一種常用的心功能檢查方法，與心電圖僅能反映兩個(gè)電極的電位差不同，其可以準(zhǔn)確顯示人體心臟的三維空間；此外，與超聲心動(dòng)圖價(jià)格昂貴不同，VCG價(jià)格較低且同樣能很好地顯示心臟結(jié)構(gòu)改變［67-69］。既往研究表明，與心電圖相比，VCG能更準(zhǔn)確地診斷早期PHD患者的右心室肥厚與擴(kuò)張［7，70-74］。VCG診斷PHD患者右心室肥厚的條件如下〔（1）～（2）為主要條件，（6）～（7）為輔助條件〕［75］：（1）橫面QRS環(huán)向前面積＋向右面積＞總面積的70%；（2）橫面QRS環(huán)向右后面積＞總面積的20%；（3）橫面QRS環(huán)最大向量方位＞20°或＜－90°；（4）額面QRS環(huán)在右下面積或右上面積＞總面積的20%；（5）QRS環(huán)右向力＞1.0 mV，右向力/左向力比值＞1；（6）最大P向量＞0.18 mV（橫面或右側(cè)面），橫面P環(huán)呈順時(shí)針轉(zhuǎn)向；（7）橫面QRS環(huán)呈順時(shí)針方向運(yùn)行，最大角度＞110°，右向力≥左向力。李倩等［7］研究發(fā)現(xiàn)，早期PHD患者伴有輕度RVH時(shí)，心電圖僅表現(xiàn)為V1～V3、V5導(dǎo)聯(lián)QRS波群呈RS型（順鐘向轉(zhuǎn)位），VCG顯示最大橫面QRS向量環(huán)轉(zhuǎn)到右側(cè)且尚居左下，投影在心電圖Ⅰ導(dǎo)聯(lián)上的R/S仍然≥1，提示不同PHD患者的橫面QRS環(huán)轉(zhuǎn)向不同，RVH類型及其嚴(yán)重程度可能不同。因此，VCG記錄輕中度COPD和PHD患者心臟空間向量的準(zhǔn)確度較高，能更好地顯示心臟激動(dòng)順序及瞬間電位變化，反映心房和心室激動(dòng)順序及空間改變情況。

2.5 頻譜心電圖（frequency-domain electrocadiogram，F(xiàn)CG）在COPD并PHD中的應(yīng)用

FCG又稱為頻域心電圖、心電頻譜圖、心電頻域相關(guān)圖，是臨床上用來反映心電功率譜變化情況的新的檢查方法。雖然FCG與心電圖同源于心電信號(hào)，但其能提供時(shí)間域、空間域和頻率域信息。研究表明，F(xiàn)CG高、低頻成分下降考慮心肌缺血所致，其對(duì)COPD及其重要并發(fā)癥PHD和/或呼吸衰竭具有一定診斷價(jià)值，且可以定位PHD患者心肌缺血部位［21，76］。

3 小結(jié)

心臟導(dǎo)管術(shù)是目前臨床上診斷PHD的“金標(biāo)準(zhǔn)”，其能有效評(píng)估心功能，但屬于侵入性檢查，可能引發(fā)血液凝集，且存在造影劑后腎損傷、動(dòng)脈損傷等并發(fā)癥發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)［77］。近年來隨著心電圖技術(shù)不斷發(fā)展，其因準(zhǔn)確、安全、直觀而備受臨床工作者關(guān)注，其中心電圖、DCG、VCG、FCG、Lorenz散點(diǎn)圖對(duì)COPD并PHD具有一定診斷價(jià)值；此外，信號(hào)平均心電圖、心室晚電位已被證實(shí)與COPD并PHD無相關(guān)性［78-79］，時(shí)間RR間期散點(diǎn)圖（t-RR散點(diǎn)圖）、RR間期差值散點(diǎn)圖、心電瀑布圖等在COPD并PHD中的應(yīng)用仍有待進(jìn)一步探索。

作者貢獻(xiàn)：楊浩毅進(jìn)行文章的構(gòu)思與設(shè)計(jì)，撰寫論文；向呈浩進(jìn)行文章的可行性分析，論文的修訂；向呈浩、趙航負(fù)責(zé)文獻(xiàn)收集、整理；呂晉琳負(fù)責(zé)文章的質(zhì)量控制及審校，并對(duì)文章整體負(fù)責(zé)、監(jiān)督管理。

本文無利益沖突。