林晓明， 杨希立， 赖玉琼， 高耀铭， 唐利敏， 刘宇清， 刘伟斌

佛山市第一人民医院心内科(广东佛山 528000)

心电散点图是对大量的心电数据进行非线性分析的一种方法，近年来已成为临床研究的特点，在医学领域主要应用于心律失常的诊断和心率变异性(HRV)的分析[1]。心电散点图比传统动态心电图在快速分析心律失常方面具有特征性的图形而显示其特有的优势。既往有一些心律失常Lorenz散点图的病例报道[2]，但未做大样本量的观察研究和深入探讨，因此本研究我们通过对大样本量的Lorenz散点图长程心电数据的分析，旨在探讨其对心律失常诊断和心率变异性分析的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择我院2016年10月至2017年10月在门诊或住院的心律失常患者1 240例，其中男701例，女539例，回顾性分析各种心律失常Lorenz散点图情况，根据心律失常类型分组，各类心律失常患者性别和年龄的基本情况见表1，结果显示：心房纤颤、房室传导阻滞两组男女性别构成比，与窦性心律患者相比差异有统计学意义(P<0.05)。

在房性早搏201例患者中，36例有器质性心脏病。在256例室性早搏患者中，冠心病34例，心肌梗死53例，心肌病42例，充血性心力衰竭37例，洋地黄中毒8例。在房早合并室早101例患者中，冠心病24例，心肌梗死31例，心肌病19例，充血性心力衰竭12例。在120例心房纤颤和50例心房扑动患者中，冠心病32例，风湿性心脏病38例，心肌病31例，心力衰竭20例。7例房性并行心律患者均无器质性心脏病。在17例室性并行心律患者中，冠心病7例，高血压性心脏病5例，心肌炎3例。在15例房室传导阻滞中，冠心病4例，高血压病4例，心肌梗死3例，心肌炎2例。

心律失常类型例数年龄(岁)性别[例(%)]男女P值∗窦性心律47360.70±6.87260(55.0)213(45.0)-房性早搏20165.38±10.34108(53.7)93(46.3)0.653∗室性早搏25668.45±11.62135(52.7)121(47.3)0.387∗房早合并室早10167.86±10.0554(53.5)47(46.5)0.681∗心房纤颤12069.41±10.3790(75.0)30(25.0)0.000∗心房扑动5070.96±11.4831(62.0)19(38.0)0.548∗房性并行心律766.63±10.934(57.1)3(42.9)0.999∗室性并行心律1769.74±11.569(52.9)8(47.1)0.996∗房室传导阻滞1568.32±10.1710(66.7)5(33.3)0.034∗

*与窦性心律比较

1.2 Lorenz散点图作图原理 我们采用深圳市博英医疗仪器科技有限分司BI9800系列动态心电图工作站进行24 h动态心电图监测，利用心电散点图软件自动绘制散点图。作图原理(图1)：在二维直角坐标系(下图)中以任意RR间期(RnRn+1)为横坐标X的值，紧挨其后RR间期(Rn+1Rn+2)为纵坐标Y的值，连续追踪描记X=RnRn+1,Y=Rn+1Rn+2的点，这样一个点就由3个QRS波(R)波、2个RR间期决定。我们规定第1个RR间期(R1R2)和第2个RR间期(R2R3)(R1→R2→R3)为第1个点，第2个RR间期(R2R3)和第3个RR间期(R3R4)(R2→R3→R4)为第2个点，依此类推，从R1→R10(上图)作图就可以得到8个点。运用心电散点图诊断模型法、吸引子分析法、逻辑推理法、逆向回放法来分析动态心电图。诊断模型法：根据长期得出的四诊断、四要素及反复临床观察制作而成，包括子图数目、图形位置、图的形态、线状图形长轴的斜率这四项指标。吸引子分析法：吸引子是组成一幅完整心电散点图的子图，同一个吸引子的心搏是同一起源。根据吸引子内部致密，边缘光滑虚疏的几何图形特征,判断同一个散点集落是否来源于同一个吸引子，是否是同一起源。逻辑推理法：根据吸引子图的分布位置及形态，通过逻辑推理，推测心律起源。逆向回放法：运用逆向回放技术，经诊断模型、逻辑推理、吸引子分析方法进行回放诊断。

上图有10个R波(R1-R10),9个RR间期，共作了8个散点，每个散点由3个R波，2个RR间期决定，每个点通过后2个R波和后1个RR间期与下1个点相关联

图1根据心电图RR间期所作的散点图

1.3 B线、B线斜率的概念及测量方法 (1)B图：即最靠近坐标原点和X轴的一个子图，是由窦性RR间期与提前出现的宽或窄的QRS波联律间期形成的散点集。(2)B线：每份心电散点图中最靠近X轴的线形图形的长轴。(3)测量方法：取B图，又称早搏前点集，以其顶端连线为长轴做延长线，测量此线与X轴的夹角。B线斜率是指B线(B图的长轴)的斜率(45°线斜率为1)。B线斜率=角度(B线与X轴的夹角)×0.022。见图2。

1.4 统计学方法 采用SPSS 17.0统计分析软件，计量资料以均数±标准差表示，组间两两比较采用t检验，定性资料组间比较采用2检验，B线斜率比较采用单因素方差分析，以P<0.05为差异有统计学意义。

图2 室上性早搏心电散点图B线斜率

2 结果

2.1 不同异位心搏次数Lorenz散点图分布特征 异位心搏<100次有457例，以单分布为主，占81.6%; 异位心搏在100～1 000次有374例，以多分布为主，占73.3%；异位心搏>1 000次有409例，以多分布为主，占74.3%。异位心搏在100～1 000和异位心搏>1 000的患者中，多分布发生率显著高于异位心搏<100患者(P<0.01)。

2.2 1 240例Lorenz散点图形态分布特征 各种心律失常Lorenz散点图形态分布特征见图3。在1 240例Lorenz散点图中，单分布图形578例，多分布图形662例。在单分布图形中，“棒球拍状”243例(图3-A)，“梭状”50例(图3-B)，“鱼雷状”158例(图3-C)，“短棒状”22例(图3-D)，“扇形”105例(图3-K)；在多分布图形中，二分布0例，三分布186例(图3-E、图3-S、图3-T)，四分布223例(图3-G)，五分布或六分布56例(图3-F、图3-H)，复杂形123例(图3-I、图3-J、图3-L、图3-M)，点阵格子状分布50例(图3-N)，倒“Y”字形分布17例(图3-O、图3-Q)，倒“Y”字形双分布7例(图3-P、图3-R)。

2.3 各种心律失常Lorenz散点图分布特征 根据Lorenz散射图中各种心律失常的形态特征、分布特征和B线斜率，得出Lorenz散点图结果，见图3。

2.3.1 房性早搏 共201例，其中单源性房性早搏171例，呈三分布(图3-E)，B线斜率在0～1之间(X轴及45°线之间)；双源性房性早搏30例，呈五分布(图3-F)，B线分两条且平行，斜率均在0～1之间(X轴及45°线之间)

2.3.2 室性早搏 共256例，其中单源性室性早搏223例，呈四分布(图3-G)，B线平行于X轴，B线斜率趋向于0；双源性室性早搏16例，呈五分布或六分布(图3-H)，B线有两条且平行于X轴，斜率均趋向于0；多源性室性早搏部分并插入性室性早搏有7例，呈复杂形(图3-I)，B线平行于X轴，斜率也趋向于0。

2.3.3 房性早搏并室性早搏 共101例，呈房早三分布与室早四分布叠加的复杂形(图3-J)，其B线平行于X轴，斜率趋向于0。

2.3.4 心房纤颤 共120例，其中单纯心房纤颤105例，呈扇形(图3-K)，B线斜率在0～1之间(X轴及45°线之间)；心房纤颤合并室性早搏15例(图3-L、图3-M)，呈扇形中重叠室性早搏图形的复杂形，B线平行于X轴，B线斜率趋向于0。B线的斜率小于扇形下界的斜率[3]。

2.3.5 心房扑动 共50例，呈点阵格子状的多分布复杂形(图3-N)。

2.3.6 房性并行心律 共7例，其中单源性房性并行心律5例，呈倒“Y”字形分布(图3-O)，B线平行于Y轴，斜率趋向于∞；双源性房性并行心律2例，呈倒“Y”字形双分布(图3-P)，B线两条且平行于Y轴，B线斜率均趋向于∞。

2.3.7 室性并行心律 共17例，其中单源性室性并行心律12例，呈倒“Y”字形分布(图3-Q)，B线平行于Y轴，斜率趋向于∞；双源性室性并行心律5例，呈倒“Y”字形双分布(图3-R)，B线两条且平行Y轴，斜率均趋向于∞。

2.3.8 房室传导阻滞 共15例，其中二度一型房室传导阻滞8例，呈三分布(图3-S)，B线斜率在0～1之间(X轴及45°线之间)；二度二型房室传导阻滞7例，呈三分布(图3-T)，B线斜率在0～1之间(X轴及45°线之间)。

2.4 B线斜率统计分析结果 各种心律失常B线斜率均值结果显示：房性并行心律(C组)和室性并行心律(D组)的B线斜率显著高于其他心律失常组(P<0.001)，房性早搏(A组)，心房颤动(E组)，传导阻滞(F组)的B线斜率显著高于室性早搏(B组)(P<0.001)，F组的B线斜率显著高于E组(P<0.05)。A组与E、F组比较差异无统计学意义(均P>0.05)。C组和D组数值是无穷大，与A、B、E、F组比较差异有统计学意义(均P<0.001)。C组与D组的B线均平行于Y轴，两者B线斜率比较差异无统计学意义(P>0.05)。各种心律失常的B线斜率见表2，各心律失常组间比较的t和P值见表3。

2.5 非线性分析(Lorenz散点图)与线性分析(时域频域)关系 Lorenz散点图与心率变异的关系见

A：棒球拍状; B：梭状; C：鱼雷状; D：短棒状;E：单源性房性早搏; F：双源性房性早搏; G：单源性室性早搏; H：双源性室性早搏; I：多源性室性早搏并插入性室性早搏; J：房性早搏并室性早搏; K：心房纤颤; L、M：心房纤颤并室性早搏; N：心房扑动; O：单源性房性并行心律; P：双源性房性并行心律; Q：单源性室性并行心律; R：双源性室性并行心律; S：二度一型房室传导阻滞; T：二度二型房室传导阻滞

图3各种心律及心律失常Lorenz散点图形态分布特征

心律失常类型例数B线斜率房性早搏2010.462±0.18室性早搏2560.030±0.05房性并行心律7∞室性并行心律17∞心房颤动1200.321±0.14传导阻滞150.565±0.20

表3 各种心律失常B线斜率之间t/P值结果

表4，结果显示：在“棒球拍状”243例中，HRV以正常范围为主，占83.5%；“鱼雷状”以HRV降低为主，占89.9%，其中“鱼雷状”频域降低占所有分类频域降低病例的65.5%，“鱼雷状”时域频域均降低占所有分类时域频域均降低病例的62.2%；在“短棒状”22例中，时域频域均降低占HRV降低病例90.9%；HRV降低发生率“短棒状”(100%)，“鱼雷状”(89.9%)和“梭状”(80%)均显著高于“棒球拍状”(16.5%)(P<0.001)。

表4 Lorenz散点图与心率变异的关系 例

3 讨论

3.1 心电散点图概述 心动周期或心率变化是与人体的生理或病理变化一致的，这一过程是一个复杂变化的非线性过程。动态心电图装载的心电散点图制作系统可自动生成心电散点图，表现为24 h或一段时间的所有表示心率的点构成的集合图形[4]。Lorenz散点图是以相邻RR间期为横、纵坐标迭代作图，在平面直角坐标系中描绘的长时程RR间期的散点集[3]。Lorenz散点图是具有非线性混沌特性的多维空间结构的截面图，是由混沌理论的奠基者，数学物理学家Poincare首先建立[5]，用于观察和研究非线性系统的演化规律，是定性和定量研究混沌现象的经典方法学之一[6]。心电散点图揭示的人体心率变化的混沌特性[7]，为我们发现“局部”异常和从“局部”逆向回放对应的心电图，提供了视野和有效手段[1]。心电散点图不依赖局部心电波图形，而是依赖海量的数据，具有从整体(宏观)现象推断局部(微观)变化的功能[7-8]，通过分析散点图的形态、位置、分布特征，达到诊断心脏节律的目的，是根据整体特征判定“局部”规律的思维模式与技术方法[9]。

3.2 不同异位心搏次数Lorenz散点图特征分析 从异位心搏次数与Lorenz散点图的分布特征中显示：异位心搏<100次以单分布为主，占81.6%; 异位心搏在100～1 000次以多分布为主，占73.3%; 异位心搏>1 000次以多分布为主，占74.3%。以上三种不同心搏次数散点图分布均差异有统计学意义(P<0.01)，说明异位心搏越多，分布越复杂，且异位心搏在100～1 000次和异位心搏>1 000次多分布发生率基本相似，说明异位心搏>100次多分布发生率明显增加。

3.3 各种心律失常Lorenz散点图特征分析 Lorenz散点图是按时间顺序，对长时程RR间期的序列作图,直观显示出RR间期的动态变化，揭示出记录过程的心律失常特征和类型[10]。本研究结果显示：窦性心律的Lorenz散点图表现为长轴沿45°线纵向对称分布的棒球拍状图形，长轴斜率为1，也可表现为“鱼雷状”、“梭状”和“短棒状”。心律失常散点图呈扇形、点阵格子状、多分布和复杂图形。图形长度代表24 h心率的总体变异度，宽度代表相邻RR间期的差异，表现瞬时心率的变化[11-12]。从Lorenz散点图的形态、位置、分布特征可以显示各种心律失常的类型：单源性房性早搏呈三分布；双源性房性搏呈五分布；单源性室性早搏呈四分布；双源性室性早搏呈五分布或六分布；多源性室性早搏、多源性室性早搏并插入性室早呈复杂形；房性早搏并室性早搏呈房性早搏的三分布与室性早搏四分布的叠加图形，呈复杂形；心房纤颤呈扇形，伴室性早搏呈扇形中存在一条与扇形底边相分离，且与X轴平行的线段；心房扑动呈点阵格子状；单源性房性并行心律和单源性室性并行心律呈倒“Y”字形分布；双源性房性并行心律和双源性室性并行心律呈倒“Y”字形的双分布；二度一型和二度二型房室传导阻滞呈三分布，可见Lorenz散点图与动态心电图心律失常类型有很好的对应关系，与秦庆庆等[7]报道结果基本一致。

3.4 各种心律失常B线斜率分析 B线斜率与心搏起搏具有相关性[12]。本研究从图形特征方面分析，窦性心律呈单分布的棒球拍状图形，位于斜率等于1的直线(45°线)上，其意义揭示了心率与RR间隔的依赖性关系。室性早搏B线基本平行于X轴(斜率趋向于0)；心房纤颤B线斜率介于室性早搏和房性早搏之间；二度一型和二度二型房室传导阻滞B线斜率介于房性早搏和窦性心律之间；单源性或双源性房性和室性并行心律B线斜率均趋向于∞。各种心律失常的B线斜率采用单因素方差分析，差异有统计学意义(P<0.05～0.001), 本研究结果显示：房性和室性并行心律的B线斜率均显著大于其他心律失常 (P<0.001)；房性早搏、心房纤颤、传导阻滞B线斜率均显著大于室性早搏(P<0.001);传导阻滞B线斜率显著大于心房纤颤(P<0.05)。提示不同起源的心律失常与B线斜率具有相关性，在宽QRS波的Lorenz散点图中，B线斜率有助于对宽QRS波起源作鉴别诊断[13]。

3.5 Lorenz散点图与时域频域的关系分析 时域及频域指标能较好地反映心率变异的总体趋势，但灵敏度和特异度低，而Lorenz散点图不仅与时域和频域指标相关性良好，而且对心率变异性的变化敏感性高[14]，在心率变异的瞬间变化分析中更显优势。非线性分析和线性分析的关系结果显示：“棒球拍状”者HRV以正常范围的为主，说明呈“棒球拍状”者大多数心率变异性良好；在所有分类中，频域降低以“鱼雷状”为主，时域频域均降低也以“鱼雷状”为主，表明呈“鱼雷状”者大多数心率变异性降低；呈“短棒状”图形的22例中，时域频域均降低占90.9%，表明呈“短棒状”者心率变异性显著降低，不仅24 h内总体心率变异性低，而且瞬时心率变化也小。HRV降低发生率“短棒状”，“鱼雷状”和“梭状”均显著高于“棒球拍状”(P<0.001)，提示呈“短棒状”、“鱼雷状”和“梭状”者交感和迷走神经张力降低，心源性猝死和恶性室性心律失常等心血管事件的发生率增高。

3.6 研究的局限性及评价 Lorenz散点图研究尚处于探索阶段，对同时存在多种复杂心律失常和小样本量数据分析仍具有局限性[4,15]，但心电散点图在部分心律失常特征明显，判图直观、简单、快捷[15-16]，它简化了动态心电图的分析过程，在诊断心律失常较普通心电图及24 h心电图更具优势[17]。心电散点图及逆向技术综合起来分析，能够快速把握心脏整体主导节律[18]，高效处理海量心电数据，在快速准确诊断心律失常方面具有较好的临床应用价值[19]。目前有许多图形尚待破译，部分非同源散点重叠[4,15]，Lorenz散点图对疾病的诊断及与预后的关系，尚有待于我们作更多的研究[16]，如何将心电散点图更好地应用于临床，仍值得我们进一步探讨。