心律失常標測中單極電圖的意義和應用

劉福強 楊慶

近年來，盡管心臟電生理技術的發展日新月異，新的標測手段層出不窮，但單極電圖作為基本標測手段在快速性心律失常消融中仍具有重要作用。本文就單極電圖的產生及其在心律失常標測中的臨床意義作一綜述。

1 單極電圖的產生

眾所周知，所有心電活動的記錄均基于心肌細胞的動作電位，單極電圖記錄的電位實際上是探測電極局部區域心肌細胞群的細胞外綜合電位，任何電位的記錄均顯示兩個電極之間的電位差，所以“單極”電圖其實并非真的只是一個電極產生的電圖。其實，體表胸前導聯心電圖及加壓肢體導聯心電圖均為體表單極電圖，此時，探測電極作為正極，肢體導聯通過高阻抗區連接成的綜合電極(Wilson中心端)作無干電極充當負極。這樣一來，探測電極位于心前區不同部位，即可得到不同部位的胸前體表單極電圖。而如果將探測電極置于心腔內局部作為正極、無干電極作為負極，則可得到心腔內局部心肌組織的單極電圖。很多電生理中心在記錄腔內單極電圖時，同樣以Wilson中心端作為負極輸入端(圖1)。但有研究發現以Wilson中心端作為負極時，由于回路大，記錄電位可能會受到較明顯的遠場電位干擾，故有學者提出采用高通濾波(高通設置為30 Hz或100 Hz)記錄單極電圖，在濾過遠場電位干擾的同時可增強對異常心肌組織局部低頻信號的探測能力[1-2]。還有研究者提出，血管腔內的無干電極比外部的無干電極更有助于減少干擾，尤其當無干電極與記錄電極位于同一血管內時;具體方法是距導管頂端20～50 cm處配置一個第4或第5極的特殊電極，當導管頂端與心肌接觸時，這一位于血管腔內(往往位于上下腔靜脈)的電極(圖1)便可被視為無干電極，作為負極輸入端，從而獲得無干擾非濾波單極電圖[3-4]。

RA:右上肢;LA:左上肢;LL:左下肢

2 單極電圖的形態

早在20世紀70年代，Spach等[5-6]經研究證實，單極電圖波形形態受電信號傳導方向的影響：當信號傳導方向面向探測電極時，可記錄到正向波；當背離探測電極時，可記錄到負向波。當探測電極位于除極起始部位(100～200 μm)時，由于信號的傳導方向背離電極，可記錄到單相負向波(QS型)；當電極位于除極的終末部位時，由于信號的傳導方向面向電極，可記錄到單相正向波(R型)；而當電極位于除極組織中部時，可記錄到正負雙向波(RS型)(圖2)。根據這一特點，我們便可在臨床工作中初步定位心律失常的起源，并進一步確定局灶性起源的消融靶點。另外，在對傳導速度正常的心肌組織進行標測時，當電信號經過探測電極正下方時，單極電圖位于零電位點，并在此處具有最大的負向斜率(dv/dt)(圖3)，而若在起源點附近，其記錄到的QS波就具有最大的起始負向斜率，這有利于在標測中定位局灶起源心律失常的消融靶點。然而，若局部心肌存在病變，其電信號傳導速度可能會受到影響，則在該點記錄的單極電圖負向斜率可能會減小。另外，記錄圖形的電壓往往與電極是否接觸心肌表面，以及記錄區域參與除極的心肌數量有關。所以，單極電圖往往也可以用于心律失常的基質標測，且Spears等[7]研究發現，其敏感性甚至高于雙極標測。

3 單極電圖與雙極電圖的聯系與區別

目前，絕大多數電生理中心在臨床工作中都采用雙極電圖記錄和分析，而雙極電圖本質上是鄰近兩個記錄電極所得單極電圖的綜合[8]。由于這兩個電極記錄到的遠場電位相同，因此，雙極電圖的遠場干擾相對小于單極電圖(圖4)。而由于雙極電圖的記錄依賴于導管遠端相鄰兩個電極之間的電勢差，且要求兩個電極都與心內膜緊密貼靠，所以雙極電圖的圖形與兩個記錄電極的位置及信號波的激動方向有關[9]：當波峰傳導方向垂直于雙極連線時，每個電極都處于相同的電場內，兩極間的電勢差很小，記錄到的雙極電位就很低，甚至可能沒有電位，而誤認為該處為瘢痕；當波峰的方向平行于雙極連線方向時，兩極所處的電場不同，兩極間的電勢差就很大，記錄到的雙極電位就會很高，這一點與單極電圖有所區別(圖5)。由此可見，經雙極電圖標測為零電位的區域開啟單極標測，可以更準確地判定真正的低電壓區。

當信號傳導方向面向探測電極時記錄到正向波，背離探測電極時則記錄到負向波，位于除極組織中部時記錄到RS波

4 單極電圖的應用

單極標測能夠借助探測電極較準確地標測局部激動時間、構筑局部心肌組織激動順序、通過電壓顯示局部心肌是否存在病變，所以目前廣泛應用于旁路定位、房性心律失常及室性心律失常的標測和消融。張建軍等[10]和Tada等[11]報道，單極電圖甚至也被用于房室結雙徑路和房顫的標測及消融。

單極記錄電極位于除極組織中部，當信號經過探測電極正下方時，記錄到RS圖形，箭頭所指為信號通過電極正下方時的零電勢點，具有最大負向斜率(dv/dt)

電極頭端位于心房，雙極的近端及遠端電極的單極電圖均可記錄到心室遠場電位，綜合后在雙極電圖上遠場電位不明顯，可見綜合后的心房雙極電圖

A ：單極標測，同一位置，波陣傳播方向對單極電圖無影響；B：雙極標測，波陣傳播方向與雙極連線的方向對雙極電圖有影響

4.1 單極電圖在旁路標測中的作用

Ha?ssaguerre等[12]最早提出在竇律下經心內膜單極標測確定顯性房室旁路的消融靶點，顯性旁路的心室單極電圖呈QS波，采用單極電圖作為旁路定位的依據。如果單極電圖呈PQS型，則可準確定位旁路，消融的成功率高達97%。多元分析顯示，單極電圖呈PQS型是成功消融顯性旁路的獨立預測因素。隨后，Ha?ssaguerre等[13]及江洪等[14]研究證實，對于隱匿性旁路，單極電圖所記錄的連續的心房側逆傳電活動指導消融的可靠性較高。Grimm等[15]對16例顯性旁路患者進行單極標測發現，如果單極電圖呈PQS型(圖6)，則消融成功率較高，而呈PrS型的患者中無一例成功。單極標測之所以能在消融成功靶點記錄到PQS波、而在消融失敗靶點記錄到PQS波(單極P波和單極QS波之間有等電位線)或PrS波，與單極電圖的記錄方法有關。無干電極作為單極電圖記錄的負極，瞬間電位幾乎為零，因此它作為正極的探測電極所記錄的單極電圖受整個心電向量的影響較大，即受心房和心室激動順序的影響[16]。顯性旁路在竇性心律時心房激動順序正常，在旁路位置，心房向量正對旁路除極，則記錄到正向“P波”，而旁路附近的心室肌預激最先激動后再使整個心室除極，心室向量背離該處除極，故單極電圖的心室波顯示負向“QS波”，單極電圖的PQS波顯示單極正向房波(UP)和單極負向室波(UQS)融合，二者之間基本沒有等電位線。原因是心房激動傳至旁路并經此下傳激動心室而產生QRS波，此時仍有部分心房肌處于激動狀態，以致P波終末部和室波起始部同處于激動狀態，從而發生UP和UQS融合。盡管PQS波多見于旁路的成功消融部位，但Barlow等[17]報道，在消融失敗的部位也能記錄到PQS波。這可能是由于在一些病例中PQS波并不能定位旁路心室側插入點的近端，或導管雖然緊貼旁路但因為其他原因(導管穩定性差、放電溫度不夠、存在復雜的多旁路)而不能成功消融，由此認為PQS波定位旁路的特異性不高。記錄到以R波起始的部位通常不能成功消融，但當波形為PrS型而不是PR型或PRS型時，也有可能成功消融，記錄到PrS波可能表明旁路的插入點接近心外膜。Ominchi等[18]和Kubota等[19]研究證實，PQS波能預測左右游離壁旁路的成功消融靶點，但當采用冠狀竇單極電圖記錄時，定位于后間隔旁路的靶點可能不會出現PQS波，原因可能為，① 心室單極電圖的初始負向成分由心房的負向成分和負向心室波組成，而后間隔部位心房單極電圖的負向成分相對較明顯、較陡峭，這就導致了P波與QS波之間稍有距離；② 冠狀竇并不完全緊貼、平行于二尖瓣環，在冠狀竇口和后間隔區域二者距離最大，因此P波與QS波間也會有一定距離(圖6)。Simmers等[20]在旁路標測中對比了單、雙極標測，發現靶點單極電圖的心室信號初始正向成分缺失或振幅極小(≤0.1 mV)，并認為當導管逐漸接近靶點時，心室信號初始正向成分和AV間期也會逐漸減小。這使我們在雙極記錄不容易判斷靶點電位圖有無AV波的情況下，能夠通過單極記錄做出更加明確的判斷。張樹龍[21]認為，單極標測旁路消融靶點的局部電圖應該具備以下幾個特點：① 記錄到相對較大的P波，已確定導管位于房室環上；② 理想狀態下心室激動應記錄到QS波，實際上可能記錄到rS波，r波振幅≤0.1 mV；③ 心室激動緊隨心房激動出現，P波與QS波間無等電位線，形成PQS波。

A：單極標測左側游離壁旁道，箭頭所指為靶點，呈PQS型，房室間無間距；B：間隔旁道，箭頭所指為靶點，呈非PQS型，房室間稍有間距。CS表示冠狀竇電極

4.2 單極電圖在房性心律失常標測中的作用

單極電圖在房速激動起源和折返出口的標測中起到了重要作用，尤其是對局灶性房速的標測。在局灶性房速的消融中，往往以心動過速時心房最早激動點為消融靶點，若局部A波較體表心電圖P波提前20 ms以上，則可被認為是最早心房激動點。但研究證實，在消融成功靶點所記錄的AP間期范圍很大(20～60 ms)[22]，所以單純通過P波的提前程度來確定靶點并不一定準確，實際上，往往需要根據局部單極電圖的形態來進一步確定真正的起源點[23]。在局灶性房速的標測中，當記錄電極位于房速起源點時，隨著激動向四周心房肌傳導，心房的除極向量背離該處心肌，形成負向的QS型心房波；當記錄電極位于起源點以外的部位、激動面向電極傳來時，單極電圖心房波的初始為正向波。Tang等[24]對比了局灶性房速消融成功和消融失敗靶點的單極電圖特點，發現14個消融成功靶點單極電圖的心房波呈完全負向的QS型，20個失敗靶點單極電圖的心房波均為rS型。Soejima等[25]分析了房速消融成功靶點的單極電圖，得出局部單極電圖的平均電壓(2.0±0.5)mV；最初10 ms的平均負向斜率為(1.4±0.6)mV。另外，Delacretaz等[26]使用單導管同步記錄單、雙極電圖，用以評價房速時的最早局部激動，發現消融成功靶點單、雙極電圖的起點間距<15 ms。

單極電圖在局灶性房性心律失常治療中應用得較廣泛，也有研究將其用于典型房撲的消融治療。典型房撲的消融終點為峽部雙向傳導阻滯。雙極標測只能根據波形出現的先后確定是否達到峽部雙向阻滯，但有時由于波形不易辨認而不能排除緩慢傳導。單極標測則可以根據消融前后消融線部位所記錄的單極電圖波形改變來評價雙向傳導阻滯[27-28](圖7)。此外，Fenelon等[29]研究證實，典型房撲緩慢傳導區存在各向異性傳導，緩慢傳導區單極電圖波形特點為振幅較小、rS波前的基線出現緩慢負向偏轉的3相波，可據此定位緩慢傳導區。

A：消融前，起搏冠狀竇口，低位右房前側壁單極記錄可見明顯負向波；B：消融后，起搏冠狀竇口，低位右房前側壁單極記錄的負向波不明顯

在局灶性房速的標測中，消融成功靶點的單極電圖多呈QS型，且平均電壓高于雙極電圖，據此可更準確地判斷局灶起源。在大折返房速的標測和消融過程中，借助波形特點既可初步判定緩慢傳導區，也可以判定消融線的雙向阻滯。

4.3 單極電圖在室性心律失常標測中的作用

如前所述，靶點區域的單極電圖往往呈現QS形態，但既往研究顯示，QS形態的單極電圖可能出現在起源點附近的大片區域，甚至可能是由于電極未接觸心肌所致；導管接近但未接觸到組織時，單極電圖可能呈QS圖形，但其負向斜率小于真正接觸心肌組織時所記錄到的單極電圖(圖8)[4,30]。Man等[31]在右室流出道室早消融中發現，以單極電圖R波缺失標測右室的激動起源部位是不準確的，單極電圖形態呈QS型似乎也不能準確標測右室特發性室速的消融靶點，故對于特發性室性心律失常而言，QS形態伴初始除極及起始部快速負向斜率(最大dv/dt)，結合單極電圖起始部至體表心電圖QRS波起始部的提前程度判斷起源點具有獨特優勢[30]。而對于器質性心臟病室性心律失常而言，其起源點或折返出口因局部心肌病變，可能出現較小的負向斜率(dv/dt)。

特發性局灶起源室性心律失常的靶點具有如下特點：① 明顯提前的體表QRS；② 呈“QS”形態；③ 起始處具有最大負向斜率(遠端電極為“1”，近端電極為“2”)，接近但未接觸組織時，可能也呈“QS”型，但負向斜率比固定接觸時要小(Uni 1 vs. Uni 2，PE1 vs. PE2)，其中，Uni 1為遠端電極單極電圖，Uni 2為近端電極單極電圖，PE1 為探測電極遠端單極電圖，PE2為探測電極近端單極電圖

Okumura等[32]采用Ensite Array系統單極標測30例流出道室速，其中20例在右室流出道(RVOT)消融成功，10例在左室流出道(LVOT)、肺動脈等區域消融成功；根據最早激動點(EA)單極電圖提前體表QRS的時間(EA-QRS)及5 ms處斜率(Slope 5)，可以區分室速是否為RVOT起源。通過比較發現，EA-QRS≥8 ms且Slope5>0.3 mV提示室速起源于RVOT。Trevisi等[33]也提出類似觀點，他們采用Ensite Array系統單極標測100例流出道室速(其中36例為LVOT起源)，通過對比RVOT內標測發現：根據激動突破口(BO)單極電圖提前體表QRS的時間(BO-QRS)及最早激動點(EA)單極電圖20 ms處的電壓值(EA-V20)，可以判定室速是否為RVOT起源。他們通過對比發現， EA-V20>-2 mV 或BO-QRS>10 ms均提示RVOT起源(ROC曲線下面積分別為0.951和0.947，P均<0.001)。

單極電圖的電壓在室性心律失常的基質標測中也有一定的意義。Hutchinson等[34]發現，在非缺血性心肌病的消融治療中，內膜標測的單極電圖電壓可以標測非內膜心肌室速的基質(圖9、圖10)。該研究揭示：內膜單極電壓標測出的非內膜(包括中層心肌)異常心肌區域與磁共振提示的瘢痕心肌區域相匹配。這與Spears等[7]的研究結果相似，他們通過對比10例左室瘢痕性室速患者的內膜單極電圖電壓、雙極電圖電壓以及心臟磁共振對瘢痕進行標測，發現單極電圖電壓在預測非內膜瘢痕方面優于雙極電圖，其設置的內膜單極電圖低電壓值<6.7 mV。研究結果表明，若心肌存在瘢痕，無論該區域內膜雙極電圖是否提示該區域為低電壓區，無論磁共振提示非內膜瘢痕是否為致密瘢痕，相應區域的內膜單極電圖標測均呈現為低電壓區(圖11)。于是，Spears等[7]進一步提出，心內膜單極電壓標測在鑒別瘢痕構成方面的優勢更明顯，在非內膜瘢痕的識別上也比雙極標測更敏感。這就意味著內膜單極電圖電壓標測可能為非內膜起源的器質性室速提供重要線索，為進一步行外膜標測及消融提供臨床依據。在此基礎上，中國臺灣學者Chi等[35]對20例致心律失常性右室心肌病患者進行內膜單極電壓標測，發現內膜單極負向電壓在預測外膜室速基質方面具有重要意義，其可獨立預測右室外膜低電壓區、外膜致密瘢痕及靶點；負向電壓<1.66 mV可以預測右室外膜致密瘢痕區(圖11)。而Komatsu等[36]通過對46例器質性室速患者行內外膜聯合標測發現，內膜單極電圖低電壓區(右室<5.5 mV，左室<8.3 mV)與外膜標測到的局部異常心室電位(LAVA)區域一致，這也進一步提示內膜單極電圖電壓對于外膜異常心肌區域的標測具有重要意義。另外，器質性室速峽部多位于瘢痕內或瘢痕邊緣區，有研究顯示，單極電壓標測有助于確定折返環及其峽部。Chopra等[37]對20例缺血性心肌病室速患者進行首次標測，并于消融后隨訪3個月，8例再發室速，其中5例(62.5%)頑固性室速峽部在雙極低電壓區(<1.5 mV)邊緣附近的單極低電壓區(<8.3 mV)內；而在未復發病例中，僅有1例(8.3%)室速峽部在單極低電壓區內：室速復發組與未復發組比較差異有統計學意義(P=0.01)。Enriquez等[38]也對比了單、雙極電壓圖，并將單極電壓低閾值設定在1～8 mV范圍內進行比較，得出單極電壓閾值設為5 mV時可有效標測包含峽部在內的低電壓區。他們的研究顯示，與雙極電壓低電壓閾值1.5 mV相比，單極電壓閾值設為5 mV時標測到的低電壓區面積減少約43.8%，但雙極電壓圖和單極電壓圖上峽部的標測比例卻一樣。

綜上所述，在室性心律失常的標測和消融中，可以根據單極電圖形態等初步判定最早激動點；對于流出道起源室性心律失常，單極電圖還可以為確定左/右流出道起源提供一定的線索；在器質性室速的標測和消融中，局部單極電圖電壓有助于判斷心肌瘢痕區，且它判定非內膜異常心肌的敏感性高于內膜雙極電圖，為行外膜標測及確定峽部提供線索。然而，到目前為止，單極電圖低電壓區的設置尚未統一。在對非缺血性心肌病的研究中，Polin等[39]對23例右室室速患者(其中10例為已確診的致心律失常性右室心肌病)進行標測，發現右室內膜單極電壓≤5.5 mV的區域與心外膜瘢痕區(雙極電壓<1.0 mV)的面積及分布相關(r=0.63～0.81，P<0.05)。Spears等[7]通過對10例非缺血性心肌病患者進行標測發現，左室內膜單極電壓<6.7 mV提示非內膜瘢痕存在的可能，其陰性預測值91%。Tokuda等[40]通過標測31例非缺血性器質性室速患者，發現右室內膜單極電壓<4.4 mV預測對應外膜側瘢痕的敏感性為93%，特異度為76%；左室內膜單極電壓<5.1 mV預測相對外膜側瘢痕的敏感性為91%，特異度為75%。Chi等[35]對20例致心律失常性右室心肌病患者進行標測，發現右室內膜單極電壓<4.38 mV預示可能存在外膜瘢痕(敏感性85%，特異性51%)，右室內膜單極負向電壓<1.66 mV也預示外膜瘢痕存在的可能(敏感性89%，特異性53%)，兩者ROC曲線下面積分別為0.65和0.71(P=0.004)，該研究指出內膜單極負向低電壓值在預示外膜瘢痕方面更有意義。在對缺血性心肌病的研究中，Codreanu等[41]對心梗后左室室速患者進行標測，發現單極電壓<6.5 mV提示心肌瘢痕的存在，其分布與MRI顯示的瘢痕部位相關(r2=0.86，P<0.001)。Desjardins等[42]對心梗后室速患者進行標測，指出單極電壓<5.8 mV預示可能存在心肌瘢痕(敏感性84%，特異性81%)，且其電壓幅度與病變心肌深度有關，內膜下心梗和透壁心梗的電壓幅度分別為(4.55±2.75)mV和(3.77±2.38)mV(P=0.004)。Enriquez等[38]對10例心梗后室速患者進行標測，發現當單極電壓<5 mV時，95%的室速峽部、81%的異常電位位于標測出的低電壓區內。

A、B：外膜標測陽性的患者，內膜雙極標測正常，內膜單極標測可見低電壓區，且區域與外膜標測相對應；C：內膜標測陰性的患者，內膜單雙極標測基本正常

A、B：灰白色區域為內膜單極低電壓區，但外膜雙極電圖電壓正常；C：磁共振檢查提示該區域中層心肌異常。ENDO UNI：內膜單極標測；EPI BIP：外膜雙極標測；Unipolar-bipolar overlap：該區域內膜單極低電壓區與外膜雙極低電壓區重疊：Unipolar non-overlap：該區域內膜單極低電壓但外膜雙極電壓正常；Normal ENDO：正常內膜；Normal EPI：正常外膜；M-M DE：mid-myocardial delayed enhancement，中層心肌延遲增強

A：內膜標測；B：外膜標測；C：磁共振影像，其中，紅色為致密瘢痕區，黃色為致密瘢痕邊緣的灰色瘢痕區，黑色為正常心室?。籇：病變區的內、外膜雙極電圖；E：病變區的內、外膜標測單極電圖。此患者為中層致密瘢痕，外膜灰色瘢痕，內膜雙極電壓>1.5 mV，但內膜單極電壓<6.7 mV，于是行外膜標測：外膜雙極<1.5 mV，外膜單極電壓<6.7 mV

A：確診致心律失常性右室心肌病(ARVC)患者內膜及外膜電壓標測，其內膜單極電圖負向峰值電壓1.43 mV；B：疑似ARVC患者的內、外膜電壓標測，其內膜單極電圖負向峰值4.99 mV。BiV：雙極電圖電壓；Electrogram duration:電位持續時間;PNV：peak-negative voltage,負向峰值電壓；PPV：peak-peak voltage，正向峰值電壓+負向峰值電壓

5 總結

單極電圖在心律失常的標測和消融中發揮著極其重要的作用，在某些方面優于雙極標測，所以現已成為心律失常標測手段的重要補充。單極電圖可以廣泛應用于各類快速性心律失常的標測和消融，其特有的心電圖特征既可以提供最早激動點信息，也有助于進行異常基質的標測，從而為臨床精準標測和消融提供了重要線索。盡管既往研究針對單極電圖的作用進行了大量的研究和分析，但我們仍然面臨許多未知的問題亟待解決，比如，在器質性室性心律失常的標測中，單極低電壓區閾值的設置尚未統一等，尚需通過進一步研究尋找解答。