高頻QRS 波運動心電圖對心肌缺血多點診斷優勢及應用前景

彭 珽 吳秀勤 繆汝佳 王建剛*

（1、中南大學湘雅三醫院，湖南 長沙 410013；2、中山大學附屬第一醫院，廣東 廣州 510080）

2020 年12 月，美國心臟病學會雜志（JACC）發表了一項關于全球心血管疾病和危險因素負擔的權威報道。此項研究由WHO 全球疾病負擔研究中心（GBD）聯合美國國家心臟、呼吸和血液學研究所（NHLBI）共同發表，對1990-2019 年204 個國家的人口健康狀況進行了評估。結果顯示，心血管疾病患患者數從2.71 億增加到5.23 億，增長率為92.99%；心血管疾病死亡人數從1210 萬增至1860萬，全球心血管疾病致死率居疾病死亡首位。其中，中國人群心血管疾病的病死率最高[1]。冠心病是我國心血管疾病發病率排名第二的疾病，根據《中國衛生健康統計年鑒2019》，2018 年我國城市居民冠心病死亡率為120.18/10 萬，農村居民冠心病死亡率為128.24/10 萬。2002-2018 年急性心肌梗死死亡率總體呈上升態勢，從2005 年開始，急性心肌梗死死亡率呈快速上升趨勢[2]，我國每年有近80-120萬人因為心梗猝死失去生命。其中，75%的這類事件發生于院外，是院內的2.61 倍[3]?？梢?，研究冠心病的早期診斷對于預防心肌梗死、提高生活質量具有重要價值。

目前研究認為，冠狀動脈粥樣硬化導致冠狀動脈狹窄，繼而誘發心肌缺血，最終引起急慢性心肌梗死。在進展到心肌梗死前心肌會經歷一個缺血過程，如能在此階段及時發現病例并實施干預，將可能延緩缺血型心臟疾病進展速度。然而，冠心病患者中無癥狀心肌缺血的比例顯著高于有癥狀心肌缺血者[4]，隱匿性冠心病患者并無心絞痛等心肌缺血的相關癥狀，但存在冠狀動脈病變、心肌血流灌注集代謝異常和心電圖異常等心肌缺血的客觀證據。這種缺乏相應臨床癥狀的隱匿性特點，容易導致漏診從而延誤最佳治療時機，從而影響患者預后[5]。雖然疾病早期對患者生活影響較輕，但如果對其不予以重視任其發展，最終可導致心絞痛甚至心肌梗死的發生、促使患者心肌發生永久性的不可逆性損傷，嚴重危及患者軀體健康和生命安全。早期診斷無癥狀性心肌缺血是及時治療冠心病的重要基礎，可降低患者心臟事件的風險并改善預后，因此，提高心肌缺血檢測的敏感性、特異性，實現早期預警心肌梗死迫在眉睫。

目前，冠心病的心電篩查存在著不足之處，癥狀發作時的心電圖動態變化難以被抓取，靜息心電圖診斷效率太低，而通過運動平板ST 段改變是目前臨床用以初篩冠心病的主要檢查方法，但其敏感性和特異性離精確診斷均有較大差距[6]。此外，隨著社會老齡化的進展接受運動平板檢查的患者中高齡患者占比增高，很難達到85%的最大預測心率而影響檢測準確性。對于冠脈CTA、冠狀動脈造影、心肌灌注成像等影像學檢查不適用于人群普篩。因此，臨床亟需具有無創性、靈敏度高、特異性強的檢測手段。高頻QRS 分析是一種補充運動平板ST 段評估的新型工具。在負荷試驗期間實時記錄高分辨率的12 導聯ECG，并在150-250 Hz 頻率范圍內對心電圖數據進行分析，通過分析QRS 波群中心部分存在的高頻成分，為常規心電圖診斷提供附加信息，以更敏感、精準地捕捉心肌缺血的狀態，為實現心梗早預警、早防患、早干預治療提供了可能。

1 高頻QRS 分析的原理

QRS 波群反映心室肌除極的電位變化。標準ECG 使用濾波來評估頻率為0.05-100 Hz 的波形，這些波形的振幅以毫伏（mV）為單位。正常人QRS波群時間不超過0.11 s，多數在0.06-0.10 s 之間，6個肢體導聯的QRS 波群振幅（正向波與負向波振幅絕對值相加）一般不小于0.5 mV，6 個胸導聯的振幅一般不小于0.8 mV[7]，這樣的波形稱為低頻、高振幅。相反，高頻、低振幅波形也發生在心室去極化，即為高頻QRS（high frequency QRS，HFQRS）波形，振幅大約小100 倍，因此以微伏（μV）為單位進行測量。如果以高采樣速率（1000 Hz）獲得ECG，以及使用濾波器將150-250 Hz 高頻波形以外的信號降至最低，則可以測量HFQRS 波形。在去極化過程中，心肌通過肌細胞間的傳導被激活，并通過廣泛分支的浦肯野纖維擴散開來，產生大量的心肌激活點，形成具有大量HFQRS 信號的去極化波前。當部分心肌細胞缺血缺氧時，心電信號的傳遞就會減慢甚至中斷，隨著去極化向缺血區傳遞，高頻波形的振幅減小。

因此，使用高頻QRS 成分的自動分析來檢測運動過程中去極化的變化，包括切跡、扭挫和頓結等[8]，可以識別心肌缺血。而傳統的運動心電圖是通過分析復極相的ST 段改變，對識別冠心病和缺血的敏感性差[9]。由于高頻QRS 信號的振幅非常低，故最終需要高級信號處理來提取和解釋嵌入其中的有價值的生理信息。

現國外的相關應用以以色列BSP 公司開發的HyperQ 軟件自動分析為主，如圖1 所示的自動算法進行，該分析為瞬時性的，并在負荷試驗期間實時執行。簡而言之，在整個過程中連續記錄了高分辨率的12 導聯ECG。對每個導聯中QRS 波群進行平均，直至噪聲電平＜1 μV，以獲得高信噪比、排除噪聲和異位心博，并計算信號平均QRS。每個有效的平均QRS 波群在150-250 Hz 帶內通過帶通數字濾波器進行濾波。實時導出所得HFQRS 信號的均方根，隨時間繪制在所有12 個導聯上，并在整個過程中進行分析。根據默認配置，將具有足夠信號質量的單個導聯的缺血定義為：HFQRS 均方根信號最大值與最小值之間絕對減少≥1 μV 以及相對減少≥50%。若有3 條及以上導聯受到影響，將HFQRS 析視為陽性；有兩條或以下導聯用于指示高頻QRS 缺血或噪聲過大的患者被認為具有陰性結果；若HFQRS 分析沒有顯示缺血，并且3 條及以上導聯顯示過高的噪聲水平，則HFQRS 分析被認為是非診斷性的。

圖1 高頻QRS 分析的示意流程圖

2 高頻QRS 分析在心肌缺血診斷中的應用

半個多世紀以來，運動平板一直是臨床用于評估心肌缺血的主要檢查手段，1989 年Detrano 等[10]基于對過去24 年進行的147 項研究進行薈萃分析，估計運動測試的敏感性和特異性分別為68%和77%，然而，有更多的研究提示[11，12]在疾病早期不太嚴重時檢測率更低，這使得臨床醫生更加依靠運動核素心肌灌注成像檢查（SPECT-MPI）和侵入性血管造影等影像學檢查以提高診斷精準度。因此，我們需要探索出一種更為精準、高效、無創的心電診斷方式。早在50 年代初期，Langner（1952 年）首先發表了將心電圖上高頻切跡與心臟病理學相聯系的 文 章[13]。此 后，Langner 等[14，15]進 一 步 研 究 發 現ECG 中高頻成分與冠心病相關。Reynolds 等人（1967 年）研究了高頻切跡心電圖與原發心肌病的相互關系[16]。國內70 年代中期先后開展了高頻心電圖臨床應用研究，朱衛平和王樹春等人通過對比高頻心電圖與選擇性冠狀動脈造影在冠心病診斷中的應用，發現高頻心電圖與冠心病的診斷中符合率較高，敏感性可達90%以上，臨床實用價值明顯優于常規心電圖和運動試驗。1981 年初步研究表明[17]，在運動應激時進行高頻QRS 分析可以提高應激心電圖診斷冠心病的準確性。當患者的心臟發生缺血時，一個緩慢的去極化波陣面導致非缺血組織中正常的高頻信號轉換為一個低頻信號，這個低頻信號被捕獲，然后在計算機模型中進行模擬[18，19]?；谝幌盗醒芯?，從20 世紀80 年代初開始，HFQRS 分析被認為是各種冠狀動脈疾?。òㄐ募∪毖托募」Ｋ溃┑闹匾獙崟r和非侵入性指標[20]。急性缺血的高頻QRS 成分顯著變化定義為至少一個導聯平均高頻QRS 波幅的均方根相對下降20%或絕對下降0.6 μV[21]。高頻QRS 波幅和形態學的變化已被證明是心肌缺血診斷的敏感指標，通常優于ST-T 段改變的測量[8]。研究者還發現高頻心電圖在鑒別早期肥厚性心肌病和心內膜下心肌梗塞方面也有一定參考價值。他們也研究了中老年冠心病臨床診斷標準，發現其特異性和敏感性均在90%以上，表明高頻心電圖可以作為冠心病早期診斷的輔助手段[22]。

運動試驗的臨床研究[19]一致表明，高頻QRS 分析在檢測缺血方面具有更高診斷價值。高頻QRS分析的平均靈敏度為（75±6）%，特異度為（80±6）%，而ST 段分析的平均靈敏度為（48±16）%，特異度為（70±15）%。該研究對在急性心肌缺血患者中的高頻QRS 模式進行了描述和量化，結果發現急性冠脈綜合征（ACS）患者的高頻QRS 形態指數高于非缺血性患者，且對無ST 段抬高的患者敏感性較好。

2016-2018 年，在Nicolas Schaerli 教授等團隊帶領下，在瑞士巴塞爾醫院、德國漢堡大學醫院、Schiller 研究所等進行了一項前瞻性研究[23]，4219 名心臟病患者接受了運動負荷試驗并進行了高頻QRS 分析，通過篩選最終納入的662 名受試者的測試結果，進行兩年期臨床跟蹤，通過篩選最終納入的662 名受試者的測試結果，發現相較于既往僅通過ST 段改變來檢測是否有心肌缺血，高頻QRS 分析結合ST 段偏差分析可使敏感性增加到63%，特異性增加到97%。對于嚴重心肌缺血的診斷，敏感性由70%增加到90%，特異性從84%增加到94%，這有益于提高心肺運動試驗的診斷準確性，而且高頻QRS 分析是2 年后不良心臟事件發生的獨立預測因子。Balfour 等[24]通過對257 名符合條件的患者進行了運動核素心肌灌注顯像檢查，并結合高頻QRS 分析，研究發現運動負荷心電圖結合高頻QRS分析可準確識別出實質存在的心肌缺血，診斷準確率高，可使50%患者免于血管造影檢查。

對于臨床容易忽視的隱匿性心絞痛患者的診斷，HFQRS 分析顯示出更大的優勢，可以促進胸痛患者的正確分診，減少心臟事件的發生。Galante 等[25]的一項前瞻性研究旨在評價HFQRS 分析在疑似急性冠脈綜合征患者中的診斷性能，該研究納入因胸痛和疑似冠脈綜合征到急診就診的235 名患者，結果提示在ST 段抬高型心肌梗死的診斷中，傳統的心電圖更明了，但在非ST 段抬高的急性冠脈綜合征（NSTE ACS）中HFQRS 分析缺血的靈敏度為68%，而心電圖的靈敏度為44%，特別是在不穩定心絞痛的類別中，HFQRS 的靈敏度為65%，顯著優于傳統心電圖。

高頻QRS 分析對疾病預后、追蹤隨訪也有極其重要的指導作用。Tragardh 等[26]研究調查急性心肌梗死后第一年HFQRS 的連續變化，在急性心肌梗死后的一年中（幾天、6 周后和3、6 和12 個月后）記錄了五次常規和高頻心電圖，結果發現在個體內部和個體間HFQRS 都有巨大差異。Matsushita等[27]對70 名接受了冠狀動脈旁路移植或心臟瓣膜手術的患者進行高頻QRS 分析旨在評估高頻QRS電位作為心臟手術后心肌功能障礙標志物的效用，研究結果提示濾過的高頻QRS 電位的嚴重降低與心肌功能障礙有關。過濾后的高頻QRS 電位的測量可能成為一種有用的、無創的、實時監測手術后心肌功能障礙的方法。

3 結 論

高頻QRS 分析是一項新的分析心肌缺血的工具，其敏感性與特異性均高于普通心電圖，是預警心肌缺血的一項技術，對預后也有極其重要的指導作用。除此之外，高頻QRS 可以對日間非心臟手術風險評估、心臟性猝死預警與評估、心肺功能與風險評估，避免不必要的醫療隱患。目前，中國人群缺乏相關臨床研究，尤其是大規模研究；其次，對標ST 段診斷標準之于現階段運動平板對心肌缺血診斷，還需要對高頻QRS 波診斷心肌缺血的標準制訂進行探討。