12導聯心電圖計算機算法在識別心外膜室性心動過速中的臨床應用

姚　丹　張鴻雁　羅　娜　范　博　郭　楠　周麗靜

(齊齊哈爾醫學院附屬第三醫院，黑龍江　齊齊哈爾　161000)

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12導聯心電圖計算機算法在識別心外膜室性心動過速中的臨床應用

姚丹張鴻雁羅娜范博郭楠周麗靜

(齊齊哈爾醫學院附屬第三醫院，黑龍江齊齊哈爾161000)

摘要〔〕目的探討12導聯心電圖計算機算法在識別心外膜或心內膜室性心動過速中的臨床應用價值。方法收集患有室性心動過速的43例患者進行常規12導聯心電圖檢查，記錄患者相關信息和12導聯心電圖QRS波的特點，圖像計算機處理采用MATLAB軟件，采用圖像的斜率作為區分心外膜和心內膜起搏MoG模型的特征性區別，通過訓練樣本設置區分閾值，驗證此法識別心內膜和心外膜室性心動過速的精確度和可信性。結果12導聯ECG起搏標測對心內膜和心外膜混合模型的識別總精確度為84%，敏感性和特異性分別為81%和80%。采用計算機算法，對左心室的識別精確度(83%)較右心室(76%)高(P<0.000 1)；對D區域(前游離壁基底段)的識別精確度(87%)最高，對無結構性心臟病患者的識別精確度(94%)最高(P=0.000 4)；具有較高起搏標測電位(>1.5 mV)部位的識別精確度(82%)較起搏標測低電位(≤1.5 mV)部位精確度(80%)高(P=0.16)；對室速出口位點為標準的計算機算法精確度為84%，敏感性為96%，特異性為71%。結論采用12導聯心電圖計算機算法識別心外膜和心內膜起搏位點的準確度較先前的識別標準有所提高，可能有助于在臨床上區分室性心動過速起源灶，提高治療效果。

關鍵詞〔〕室性心動過速；12導聯心電圖

室性心動過速(VT)是起源于心室流出道的特發性VT，但同時并不伴明顯的器質性心臟病及致心律失常因素〔1〕。12導聯心電圖(ECG)已被廣泛用于區分心外膜與心內膜起源的VT，但文獻報道的算法仍存在位置特異性及靈敏度的不足〔2〕。本研究旨在評估一種基于計算機的心內膜和心外膜映射算法能否提高對VT的識別精度。

1材料與方法

1.1一般資料對患有心肌病和VT(n=29)或先天性心動過速(n=14)的43例，男33例，女10例，平均年齡(51±7.5)歲，平均射血分數(41±17)%連續患者進行心內膜和心外膜相關臨床數據統計。心臟病：無14例、非缺血型心肌病18例、心律失常性右心室發育不良6例、梗死性心肌病5例、VT周期長度(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33例患者右心室的893個不同部位和33例患者左心室的688個(共1 581個)部位進行心內膜起搏標測，對1 696個部位進行心外膜起搏標測，其中冠狀靜脈系統50個，心外膜表面1 649個。起搏的部位針對結構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行常規12導聯ECG檢查，記錄患者相關信息和12導聯ECG QRS波的特點。對心肌病患者的起搏標測位于低電位區域開始，將左心室和右心室分為10個分離的區域。見圖1。

圖1　左心室(左)、右心室(右)中位數12導聯心電圖形態及分區圖(粗體為心外膜部分)

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

1.3ECG相關指標的分析圖像計算機處理采用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圖像從最開始到中間部分在心內膜和心外膜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分心外膜和心內膜起搏MoG模型的特征性區別，通過訓練樣本設置區分閾值。

1.4統計學方法應用SPSS17.0軟件，組間比較行χ2檢驗或Fisher精確檢驗。

2結果

2.1計算機算法精確度共收集1 696個心外膜和1 581個心內膜起搏標測結果。12導聯ECG起搏標測對心內膜和心外膜混合模型的識別總精確度為84%，按患者例數統計總精確度為84%，敏感性和特異性分別為81%和80%。其中對存在右束支傳導阻滯識別的精確度(82%)較存在左束支傳導阻滯(79%)高(P=0.019)。采用先前發表的區域特異性算法判斷，其精確度為68%。

2.2不同起源灶區域與識別精確度關系采用計算機算法區分心外膜和心內膜VT的起源灶，對左心室的識別精確度(83%)較右心室(76%)高(P<0.0001)。不同區域起搏標測，D區域(前游離壁基底段)的識別精確度(87%)最高，而對右心室游離壁基底段的識別精確度(68%)最低。D區域的識別精確度均較其他區域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別精確度關系采用計算機算法比較患有不同結構性心臟病的患者12導聯ECG結果，發現無結構性心臟病患者的識別精確度(94%)最高，較其他患有不同結構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%)患者的識別精確度顯著增高(P=0.04，P=0.06，P=0.004)。同時發現，具有較高起搏標測電位(>1.5 mV)部位的識別精確度(82%)較起搏標測低電位(≤1.5 mV)部位精確度(80%)高(P=0.16)。

2.4訓練模型數據驗證對51例 VTs患者室速出口位點進行監測，并用計算機算法區分心外膜心內膜起源，其精確度為84%，敏感性為96%，特異性為71%。分別對各項計算法區分心內膜心外膜起源的評判標準的精確度進行評價，范圍42%～66%，如增加先前發表的評判標準，精確度提高到68%。如果只采用D區域則精確度提升到85%。每個QRS特點單一參數標準識別心內膜或心外膜起源的VT的精確度、靈敏度和特異性結果。見表1。

表1心外膜起源室性心動過速12導聯心電圖QRS特點識別結果比較(n)

變量精確度靈敏度特異性陽性預測值陰性預測值下壁導聯 q波消失5571345749 偽δ波≥75ms6179606260 MDI≥0.59477966745導聯I 出現q波6652837959 偽δ波≥34ms4264516747 類本位曲折時間≥85ms4443847754 RS波時限≥120ms5132837049

3討論

目前研究認為室速/室早的發生機制是環磷酸腺苷(cAMP)介導所致，cAMP介導的觸發活動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的局灶性起源靶點具有重要的臨床意義，目前臨床上通過激動標測和起搏標測判斷起源靶點，其中采用QRS波形態鑒別室速起源部位進行預測的準確性一直存在爭議，

本研究采用12導聯ECG計算機算法識別心外膜和心內膜起搏位點的準確度可以大大提高，超過先前的識別標準。該算法對無結構性心臟病患者的識別精確度更高，可以達到90%，該法對全部病例的平均識別精確度為80%。

電生理學家采用劍突下穿刺12導聯ECG來幫助判斷VT的起源是心內膜還是心外膜，為臨床提供了較為可靠簡便的方法，但具有創傷性〔4〕。本研究表明，先前公布的用于區分心內膜心外膜VT部位的標準精確度非常有限，在40%～60%內。之后使用混合模型檢測，精確度提高到80%，但波動范圍較大，從51%～100%之間。利用ECG允許識別從一個特定位置產生的特定信號(例如心外膜)的特點，提取分為若干個等距段QRS波的斜率的特征關鍵部位，可能用于識別心動過速起源部位〔5〕。用于心外膜和心內膜起搏位點的計算機比較的特征主要依賴于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特殊的傳導系統激活傳播慢，造成心外膜心律失常的斜率較低〔6〕。對于患結構性心臟疾病的患者，除了心外膜心肌瘢痕組織外，普通組織會導致沖動傳導減慢，從而其斜率也較低〔7〕。

雖然計算機化的方法優于先前所描述的算法，但在識別嚴重的結構性心臟疾病患者的患者上仍存在精確度較低的問題，對于這類患者，需要考慮使用劍突下穿刺12導聯ECG來進行心外膜起搏標測以獲得較高的精確度。

綜上所述，本研究采用計算機算法區分心外膜與心內膜起源的VT，能達到80%左右的精確度。該算法已被在有/無結構性心臟病的心內膜和心外膜VT患者中進行驗證，較先前的診斷標準具有更高的精確度和敏感性。計算機算法可能有助于在臨床上區分從心內膜或心外膜起源的VCT，提高治療效果。

參考文獻4

1Yokokawa M,Liu TY,Yoshida K,etal.Automated analysis of the 12-lead electrocardiogram to identify the exit site of postinfarction ventricular tachycardia〔J〕.Heart Rhythm,2012;9(3):330-4.

2Bazan V,Gerstenfeld EP,Garcia FC,etal.Site-specific twelve-lead ECG features to identify an epicardial origin for left ventricular tachycardia in the absence of myocardial infarction〔J〕.Heart Rhythm,2007;4(11):1403-10.

3Hummel JD,Strickberger SA,Daoud E,etal.Results and efficiency of programmed ventricular stimulation with four extrastimuli compared with one,two,and three extra stimuli〔J〕.Circulation,1994;90(6):2827-32.

4Valles E,Bazan V,Marchlinski FE.Ecgcriteria to identify epicardial ventricular tachycardia in nonischemic cardiomyopathy〔J〕.Circ Arrhythm Electrophysiol,2010;3(1):63-71.

5Sosa E,Scanavacca M,D'Avila A,etal.A new technique to perform epicardial mapping in the electrophysiology laboratory〔J〕.J Cardiovasc Electrophysiol,1996;7(6):531-6.

6Bogun F,Bahu M,Knight BP,etal.Response to pacing at sites of isolated diastolic potentials during ventricular tachycardia in patients with previous myocardial infarction〔J〕.J Am Coll Cardiol,1997;30(2):505-13.

7Miller JM,Marchlinski FE,Buxton AE,etal.Relationship between the 12-lead electrocardiogram during ventricular tachycardia and endocardial site of origin in patients with coronary artery disease〔J〕.Circulation,1988;77(4):759-66.

〔2015-03-19修回〕

(編輯袁左鳴)

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

中圖分類號〔〕R54〔

文獻標識碼〕A〔

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