体表电位标测图进行心室异位起搏点定位之分辨率及导联密度影响的仿真研究

胡小刚 李心雅 彭屹#*

1(北京交通大学电气工程学院，北京 100044)2(中国医学科学院基础医学研究所，北京协和医学院基础学院，北京 100005)

体表电位标测图进行心室异位起搏点定位之分辨率及导联密度影响的仿真研究

胡小刚1李心雅2彭屹2#*

1(北京交通大学电气工程学院，北京 100044)2(中国医学科学院基础医学研究所，北京协和医学院基础学院，北京 100005)

基于自行构建的全心脏电生理模型，利用体表电位标测图(BSPM)，进行心室异位起搏点定位之分辨率以及导联密度影响的仿真研究。在蒲肯野纤维网中选择24个心室异位起搏点，二维横向范围内(12.5 mm×16 mm)选取18个异位起搏点，在长度为7.5 mm的纵向区域选取6个异位起搏点。计算每个异位起搏点存在时的QRS等积分标测图(BSPMQRS)，并分别在横向和纵向区域内，就每一个异位起搏点与其它配对点之间BSPMQRS的相关系数进行计算。当相关系数小于0.95，则认为两点可区分。在体表导联密度对BSPM影响的探讨中，均匀抽取导联的同时保证剩余的导联依然可以覆盖整个胸廓。采用统计反演推算方法，根据较少导联上的数值反推整体导联的信息，并通过实际值和估算值的相关系数，以判断较小的导联密度是否有体现全局信息的能力。结果显示，心室异位起搏点定位的横向分辨率为(2.80±0.62) mm，纵向分辨率为(3.25±0.39) mm。导联数目从252分别减少到132，72和36时，得到的相关系数分别为0.987±0.050，0.946±0.060 和0.852±0.080，心室异位起搏点定位分辨率也随相关系数的减小而降低。可根据应用目的在导联密度和相关系数间作出平衡。

体表电位标测图(BSPM)；心室异位起搏点；空间分辨率；电极密度

引言

心血管疾病严重危及人类健康，其中室性心律失常和心肌梗塞是致死致残主要诱因[1]。临床上常规的12导联心电图或者动态心电图(Holter)，由于受导联数目限制，空间分辨率有限。体表电位标测图(body surface potential mapping, BSPM)是随着计算机技术的发展而兴起的一种无创诊断技术，在躯干表面放置数十甚至数百个导联，同步记录各部位的心电图，由于导联数众多，分布范围更广，因此可以获得较常规心电图更多的信息，具有更高的空间分辨率[2]。

BSPM对心脏疾病的诊断和异位靶点定位方面的作用已经得到了证实和应用，其中比较具有代表性的，一是探讨BSPM用于心室异位起搏点的定位[3-4]；二是通过扩大胸廓表面电极记录范围，覆盖常规心电图的诊断盲区，以加强对于急性心肌梗塞的诊断[5-6]。后者相对比较成熟，已有临床可用产品。。

目前由室性心律失常引起的心源性猝死(sudden cardiac death, SCD)依旧为死亡的主要原因。在过去的几十年，植入性和便携式除颤技术不断发展用以终止室性心动过速和室颤等恶性心律失常事件。此外，抗心律失常药物也在不断研发。但这些治疗手段的效果有时有限。导管射频消融术(radiofrequency catheter ablation，RFCA)通常用于治疗由异位起搏点引起的、而药物治疗无效的各种心律失常，是目前根治心律失常的唯一有效方法，对于异位起搏点的定位是实施此方法的关键。

当前临床RFCA治疗中所采用的标测系统虽然在异位起搏点定位分辨率方面有保证，但皆为有创方法，特别是心室异位起搏点的定位耗时较多，易引起严重的并发症，且准确率也有待提高[7-8]。BSPM由于其无创性并且比传统的心电图具有更高的空间分辨率，用于异位起搏点定位的思路是利用其形态特征。异位起搏点的存在会导致BSPM较正常生理状态时发生改变，且异位起搏点位置不同，BSPM改变的形式亦存在差异。研究者试图利用这些差异确定异位起搏点的位置。

但BSPM用于异位起搏点的定位尚未在临床上得到应用，还处在研究阶段。出现这种情况的原因是多重的，除特异性和有效性需要进一步大量的实验证明之外，标测系统导联数目众多，也给应用带来困难。目前体表心电标测中使用导联的数目尚无统一规定，大致的范围在200个～400个之间。导联数目多，虽有可能提高定位分辨率，也会产生导联噪声，且增加成本。

基于美国可视人计划数据集，我们前期构建了高精度全心脏电生理传导模型[9]。所建立的依据人体真实几何结构的三维心脏电生理模型，可以仿真电兴奋在心内的传播，生成BSPM。此模型仿真得到的由窦房结起搏的正常体表12导联心电图以及典型的异常心电图，满足正常心电的生理和典型病例的诊断标准，表明了模型的真实性和可靠性。本研究采用此模型仿真生成的BSPM，进行两个方面的探讨。首先进行心室异位起搏点定位空间分辨率的确定，进而在此基础上探讨体表导联密度对BSPM质量和异位起搏点空间分辨率的影响。

1 材料和方法

图1为本研究的流程图。利用我们自行构建的全心脏电生理模型，生成心室异位起搏点存在时不同时刻的BSPM。在心室内选取多个异位起搏点，并仿真得到每个异位起搏点所对应的一个心动周期内的异常BSPM数据。在计算每一心动周期QRS等积分标测图(BSPMQRS)的基础上，计算每组配对BSPMQRS的相关系数，以确定心室异位起搏点定位的空间分辨率。在探讨体表导联密度的改变对BSPM的影响中，减少体表导联密度，并利用较少的导联信息，用统计反演算法估算高密度时的全导联电压值。通过估计值和其相对应的实际值的相关系数，评价不同导联密度下获得的BSPM对整体信息的恢复能力。同时探讨体表导联密度的降低对BSPM进行异位起搏点定位分辨率的影响。

图1 本研究流程Fig. 1 The flow diagram of our work

1.1 仿真BSPM 和QRS等积分标测图

图2 BSMP标测点的空间位置示意Fig.2 The illustration of spatial arrangement for BSMP leads

所利用的全心脏电生理模型, 其构建是基于美国可视人计划数据集(http://www.nlm.nih.gov/ research/visible/ visible_human.html)之中男性解剖断层图像。通过图像增强、组织分割和三维重建，建立了分辨率为0.5 mm×0.5 mm×0.5 mm 的心脏结构和胸前表面几何模型；以单细胞动作电位仿真为基础，使用改进的规则型算法，基于惠更斯原理的各向同性和各相异性波面型算法，分别完成了特殊传导系统、心房和心室电活动的仿真，时间精度可达1 ms；结合双域模型理论，使用偶极子等效心脏的电活动，同时结合躯体模型，完成了心脏电活动到体表心电的映射，可生成正常和异常情况下的BSPM。将BSPM的标测点选在胸廓前表面，对于胸廓上的一点(设为Ps(x,y,z))，其在冠状面上的投影Ps(x,z)就是一个体表电位标测点。如图2所示，沿x轴和z轴方向以横向和纵向间隔各10 mm取点，总共取252个点(21×12)作为体表标测点。

BSPM随时间变化的过程是一种四维空间信号，其中有2个表示BSPM定位的坐标、一个表示电势幅度的坐标和一个时间坐标。体表等电势标测图电势分布的基本表达方法，是以二维平面代表人体表面，用等势线表达瞬时电势分布。但是表达一个完整的心动周期的变化过程需要很多张等势图，比如此仿真过程中一个QRS波持续200 ms，取仿真的时间步长为5 ms，那么QRS过程中将得到41张BSPM图，导致计算量过大，不便于观察和综合分析。临床研究表明，个体积分图与正常人群积分图均值之间的相对偏差大小能有效反映心肌电活动过程的异常程度[10-11]。根据临床分析和实用需要，采用QRS等积分标测图构造体表电势分布图，在有效压缩数据量的同时，还保有心室兴奋期间BSPM的整体代表性。

BSPM标测图中，对于第i个标测点的心电信号fi(t)，在QRS波所对应的时段内进行积分

(1)

对于每次心室的兴奋过程，将每个标测点的积分结果Fi绘制积分的等值线，可得到一幅具有252个标测点的BSPMQRS，以反映体表电势的分布。

1.2 心室异位起搏点的选择

蒲肯野纤维网由左右束支的远端分支在心内膜下交叉形成，人类的蒲肯野纤维网值分布在心内膜浅层，穿透心肌深度不超过2 mm。所采用心脏模型大小为330×264×235，分辨率为0.5 mm×0.5 mm×0.5 mm，代表同一水平线和纵向线相邻点之间的距离是0.5 mm。由于蒲肯野纤维网是具有纵深的立体结构，因此对于其上异位起搏点定位的精度，也需要在三维方向上求算。

当异位起搏点在立体的蒲肯野纤维网上时，首先在二维平面12.5 mm×16 mm的范围内以1.5 mm等间隔共选取了18个横向异位起搏点，分别计算得到它们各自的BSPM；同样以1.5 mm的间隔，在长度为7.5 mm的纵向线上选取6个纵向异位起搏点，分别计算得到它们各自的BSPM。

1.3 空间定位分辨率计算

分别在横向和纵向区域内计算定位分辨率。在这两个区域中，每次选取一个异位起搏点作为中心点，成对计算它及其周围各点的BSPM的相关系数。相关系数越接近1，表明BSPM的形态越相似，那么两个异位起搏点的位置越接近，可以将此看成同一个点。相关系数越小，则认为这两个异位起搏点是有区别的。具体包括4个主要步骤。

步骤1：获得每一个异位起搏点的BSPMQRS。取心动周期为1 000 ms。对每一个异位起搏点，以5 ms的仿真步长，在一个200 ms的QRS时段内，分别计算得到18个横向异位起搏点和6个纵向异位起搏点的BSPMQRS。

步骤2：计算图与图之间的相关系数。对于在同一区域(横向或者纵向)内已经选定的心室异位起搏点，分别将其中每一个点作为中心起搏点，同时与本区域内其他的异位起搏点配对。所以，对横向区域内的每一个异位起搏点，会形成17种配对；而对于纵向区域内的每一个异位起搏点，会形成5种配对。

对于每对异位起搏点，这两点BSPMQRS的相关系数(CC)以下式计算：

(2)

式中，n=252，表示导联的个数，Xi表示的当前异位起搏点BSPMQRS的第i个导联上的值，Yi则表示除了当前点之外其他点的BSPMQRS序列。

遍历所有的异位起搏点，对于横向区域，得到大小为18×18的相关系数矩阵；而对于纵向区域，则形成6×6的相关系数矩阵。

步骤3：设定相关系数的阈值。选取0.95作为相关系数的阈值[12]。当对应于两个不同异位起搏点的BSPMQRS的相关系数大于0.95，则认为此两点之间是无差别的，反之则认为此两点可以区分。

步骤4：计算异位起搏点的定位分辨率。对于一个中心点P，逐一求出它与相邻各起搏点得到的BSPMQRS的相关系数后，以点的顺序作为横轴，相关系数作为纵轴，可得到如图3所示的曲线。S1和S2是中心点P和左右两相邻点的欧式距离，当这两点和P点的BSPMQRS相关系数(CC)正好为0.95时，将(S1+S2)/2作为点P的空间分辨率。按照此步骤求出每点的空间分辨率后，再求此区域内所有的异位起搏点的空间分辨率的平均值，作为此区域的异位起搏点的空间分辨率[13]。

图3 不同异位起搏点间BSPMQRS相关系数计算Fig.3 Calculation diagram for the correlation coefficients for different ectopic pacemakers

1.4 电极密度的改变

如图2所示，我们所构造的体表导联系统的导联个数为252个，按照12行和21列分布。导联抽取的原则在不减少导联覆盖面积的条件下，减少导联密度。分别从行和列两个方向均匀抽取，通过加大行或者列之间的间隔，使导联密度减小。这样，导联的总数从252分别将至132、72和36。

1.5 统计反演算法

采用统计反演算法(statistical inverse deduction)[14]，通过较低密度导联上的电压估算全导联上的电压，判断由此较少个数的导联恢复全局信息的能力。包括4个主要步骤。

步骤1：首先构建协方差矩阵K有

(3)

可把矩阵A看成是一个N维的列向量，每列的维数是M×1(在我们的研究中，M=252)，同时设心室去极化和复极化的持续时间为200 ms，仿真步长为5 ms，可得到41个不同时刻的BSPM，即N=41。

步骤2：对协方差矩阵K和矩阵A进行分块。设低密度导联为已知导联，以下标k表示；其他的电压值待估的导联为未知导联，以下标u表示。

矩阵A可表示为

(4)

式中，Akk和Auu为自协方差矩阵，Auk和Aku为交叉协方差矩阵。

根据协方差矩阵计算转换矩阵T，则

(5)

步骤3：计算未知的导联上的电压。设当前时间点为i，Aki和Aui分别是已知导联的标测值和估计值，则

(6)

式中，Aui的大小为(252- Mk)×41，其中Mk为已知导联的数量。

步骤4：利用得到的Aui和已知的Aki计算得到的估算值矩阵与标测值之间的相关系数CC1，即

(7)

步骤5：不同导联密度下异位起搏点定位分辨率。按1.3中的方法计算各个密度下异位起搏点定位分辨率。

1.6 统计分析

采用SPSS 19.0(SPSS Inc., Chicago, USA)对实验数据进行t检验。分析结果中如P<0.05，认为被检验指标间存在显著性差异。

2 结果

图4为仿真得到的正常窦房结起博和存在心室异位起搏点时的BSPMQRS。图4(a)为窦房结起搏的无异位起搏点的情形，而图4(b)～(f)为窦房结起搏的同时还伴有心室异位起搏点的情形，而且各异位起搏点的位置不同。可见，不仅有无心室异位起搏点的BSPMQRS存在明显的差异，而且异位起搏点在不同位置时的5张BSPMQRS的形态也显现出差异。当起搏点位于不同位置，兴奋在体内的传导通路也不一样，反映在体表的正是BSPMQRS形态上的差别，这是利用BSPMQRS形态上的差异区分异位起搏点位置的基础。

图4 不同情形的QRS等积分图 (图中的数字为等势电压值)。(a) 正常兴奋传导; (b) 心室异位起搏点位于左束支蒲肯野纤维网区域Fig.4 BSPMQRS without and with ectopic pace makers (The numbers put on each sub-figure are equivalent voltage values). (a) Normal BSPMQRS without ventricular ectopic pacemaker; (b)～(f) The BSPMQRS with different ventricular ectopic pacemakers located in the Purkinje fibers

表1显示了所选的18个横向异位起搏点和6个纵向异位起搏点各自的定位分辨率，基于此，横向和纵向方向上的分辨率分别为 (2.80±0.62)mm和 (3.25±0.39) mm，几乎在相同的数值水平上。

表2为不同导联密度下，横向和纵向方向定位分辨率的平均值和标准差。可见，随着导联密度的降低，反推法估算的相关系数持续降低，相比于总导联为252(导联间隔为1 cm)的情况，随着导联密度的减小，总导联数降为132(横向导联间隔为2 cm)时，相关系数在相当高的水平，降至72个(横向导联间隔为4 cm)时，相关系数在可以接受的水平，而降至36(横向和纵向导联间隔分别为8 和4 cm)时，相关系数则显得过低。同样，异位起搏点定位分辨率也随着导联密度的降低而降低。

表1 对于所选心室异位起搏点的横向和纵向定位分辨率

Tab.1 Horizontal and vertical resolutions of selected ventricular ectopic pacemakers

横向异位起搏点横向分辨率/mm纵向异位起搏点纵向分辨率/mm12.5013.7522.1523.0033.4133.0042.5243.7553.7553.0062.5063.0072.12--82.12--92.12--101.96--111.80--123.91--134.07--142.92--152.52--162.58--173.58--183.20--

表2 导联密度对BSPM及其空间分辨率的影响

Tab.2 The influence of lead density on BSPM and spatial resolution

导联数CC1横向分辨率/mm纵向分辨率/mm2521.000±0.0002.80±0.623.25±0.391320.987±0.0502.92±0.513.83±1.81*720.946±0.0603.01±0.364.00±1.82*360.852±0.080*3.01±0.414.25±1.75*

注：*与导联数目为252时相比，P<0.05。

Note:*Compared with that with 252 leads,P<0.05.

3 讨论和结论

室性心律失常引起的SCD在世界范围内都是致死的主要原因，但目前的诊断工具难以准确判别SCD的风险因素，心律失常发生过程中心脏电兴奋的体内标测也存在局限性，以及对于特定患者在特定时刻室性心动过速和室颤的发生机制也缺乏全面的了解。目前，有研究提出利用高频超声、伽马刀等不必进行体内操作、无创的心脏组织消融治疗方法[15-17]，以期使得室性心律失常的诊断和治疗完全无创化，还有可能借此就心脏的电生理活动随时间的变化进行检测。这些技术发展依赖的基础，是对心室异位起搏点的无创精确定位，而在这方面BSPM几乎是目前唯一的无创方法。

BSPM用于定位心室异位起搏点主要包括两个方面，一是正常和异常BSPM的比较，二是异常BSPM间的比较，本研究偏于后者。我们所建模型定位的空间分辨率与文献[18]相当，再一次验证了所建模型的有效性。但目前只选择了一个心室区域的异位起搏点，对定位分辨率的探讨还需要结合更多的部位，特别是结合临床上关键的位置进行更加深入的研究。

在利用BSPM的基础上，Wang等提出了ECGI (electrocardiographic imaging)方法，其应用范围不仅涉及心脏电活动在体表的呈现，也可对心脏内部电活动实时无创成像[19-20]。ECGI是利用BSPM重建心脏电生理细节的一种无创方法，利用CT获取受试者心脏和胸廓的真实几何结构，再根据个体化导联分布获取BSPM数据。通过BSPM和时间序列，对心外膜和心内膜进行实时成像。利用它可以无创地得到每一时刻心内膜和心外膜的电压分布情况，在一个心动周期内完成对心室异位起搏点的定位。虽然该系统的定位分辨率只有4～6 mm，距离临床应用有一定差距，但体现了一种方向。CT的应用在体现个性化的同时，有助于在建模方面体现个性化，从而有可能帮助减少标测误差。事实上，正是成像技术的发展使个体化活体建模成为可能，加之无创消融技术对无创异位起搏点定位技术的需求，给BSPM的研究提供了新的机会和挑战。我们在仿真中的导联数目与ECGI相当，定位分辨率相对好一些，其可能的原因是ECGI算法需要映射心内膜和心外膜的电位分布，算法的复杂性导致误差源增多。

在所进行的导联密度对BSPM的影响实验中，导联数目从最初的252降到72时，两者BSPM的相关系数还保持在将近0.95，提示对于我们所建模型，降低导联密度在一定程度上是可行的。导联密度的降低可使导联安装更加便利，特别是适合急诊时使用。但从表2的结果我们还注意到，虽然横向定位分辨率随导联密度减少变化不大，但纵向定位分辨率对导联密度比较敏感，不仅分辨率降低，而且离散度增大。虽然我们生成BSPM的算法考虑了电兴奋传导的各向异性，但这种现象的产生提示我们对于算法的进一步探讨和改进，并在实际应用中，继续探讨导联密度敏感区域，通过区别对待的方式，比如对于靶向区域使用高密度导联而在其他部位使用较低密度导联，在导联密度和保证分辨率水平两方面做出平衡。

本研究基于自行构建的全心脏电生理模型，就BSPM区分心室异位起搏点的定位分辨率以及导联密度对于BSPM的影响进行了探讨，为BSPM的实际应用提供了一些依据。如何提高定位分辨率，以及进一步确立根据应用目的在导联密度和相关系数间作出平衡的原则，需要进行更加深入和广泛的工作。

[1] Mozaffarian D, Benjamin EJ, Go AS, et al. Heart disease and stroke statistics-2016 update a report from the American Heart Association [EB/OL]. http://circ.ahajournals.org/content/early/2015/12/16/ CIR. 0000000000000350.full.pdf, 2015-12-16/ 2016-02-01.

[2] Lux RL, Kornreich Fred. Crossroads in electrocardiographic lead development: a roadmap to the future of electrocardiographic leads in clinical electrocardiography [J]. J Electrocardiol, 2008, 41:183-186.

[3] Li G, He B. Localization of the site of origin of cardiac activation by means of a heart-model-based electrocardiographic imaging approach [J]. IEEE Trans Biomed Eng, 2001, 48:660-669.

[4] Bonizzi P, Maria de la Salaud AM, Climent JM, et al. Noninvasive assessment of the complexity and stationarity of the atrial wavefront patterns during atrial fibrillation [J]. IEEE Trans Biomed Eng, 2010, 57:2147-2156.

[5] 赵洪东. 心电体表地形图系统简介及其在急性缺血性心血管疾病诊断中的应用 [J]. 中国全科医学,2013,16(10B):3515-3518.

[7] 姚焰,王方正.心脏电生理学概念:心内多导联标测技术的进展[J].中国循环杂志, 2001, 16(2):85-86.

[8] Shannon HJ, Navarro CO, Smith BA, et al. Activation patterns during selective pacing of the left ventricle can be characterized using noninvasive electrocardiographic imaging[J]. Journal of Electrocardiology, 2007, 40:111-117.

[9] 李心雅 许亮 杨啸林,等. 全心电生理建模及体表电位标测图的仿真 [J]. 中国生物医学工程学报，2011，30(2):240-249.

[10] Hren R, Punske BB. A comparison of simulated QRS isointegral maps resulting from pacing at adjacent Sites [J]. Journal of Electrocardiologye,1998,31:135-144.

[11] Ichihara Y, Hayashi H, Tomita Y, et al. Small differences among body surface and epicardial QRST integral maps recorded during normal activation and experimentally simulated left bundle branch block or preexcitation in canine hearts [J]. J Electrocardiol, 1992,25(4):315-322.

[12] Hren R, Stroink G, Horacek BM,et al. Spatial resolution of body surface potential maps and magnetic field maps: A simulation study applied to the identification of ventricular pre-excitation sites [J]. Med Biol Eng Comput,1998, 36:145-157.

[13] Li G, Lian J, He B. Spatial resolution of body surface potential and laplacian pace mapping [J]. J Pacing and Clin Electrophysiology ,2002, 25(4):420-429.

[14] Kuenzler RO, MacLeod RS, Taccardi B, et al. Estimation of epicardial activation mapsfrom intravascular recordings [J]. Journal of Electrocardiology,1999, 32:77-92.

[15] Zimmer JE, Hynynen K, He DS, et al. The feasibility of using ultrasound for cardiac ablation [J]. IEEE Trans Biomed Eng, 1995, 42: 891-897.

[16] Strickberger SA, Tokano T, Kluiwstra JUA, et al. Extracardiac ablation of the canine atrioventricular junction by use of high-intensity focused ultrasound [J]. Circulation, 1999, 100: 203-208.

[17] Sharma A, Wong D, Weidlich G, et al. Noninvasive stereotactic radiosurgery (CyberHeart) for creation of ablation lesions in the atrium [J]. Heart Rhythm,2010, 7: 802-810.

[18] Green LS, Lux RL, Ershler PR, et al. Resolution of pace mapping stimulus site separation using body surface [J]. Circulation,1994, 90:462-470.

[19] Ramanathan1 C, Ghanem1 Raja N, Jia1 P, et al. Noninvasive electrocardiographic imaging for cardiac electrophysiology and arrhythmia [J]. Nature Medicine, 2004,10:422-428.

[20] Wang Yong, Cuculich PS, Zhang Junjie, et al. Noninvasive electroanatomic mapping of human ventricular arrhythmias with electrocardiographic imaging (ECGI) [J]. Science Translational Medicine, 2011, 3(98): 98ra84.

A Simulation Study Applied to Evaluation of Body Surface Potential Mapping in Ventricular Ectopic Pacemaker Separation and Influence of Lead Density

Hu Xiaogang1Li Xinya2Peng Yi2#*

1(SchoolofElectricalEngineering,BeijingJitotongUniversity,Beijing100044,China)2(InstituteofBasicMedicalSciencesChineseAcademyofMedicalSciences,SchoolofBasicMedicinePekingUnionMedicalCollege,Beijing100005,China)

Based on our constructed whole heart electrophysiological model, a simulation study was performed to evaluate body surface potential mapping (BSPM) in the ventricular ectopic pacemaker separation and the influence of lead density. 24 ventricular ectopic pacemakers were selected located in the area of the Purkinje fibers, among them 18 in a horizontal ventricular section within the region of 12.5 mm×16 mm and 6 in a vertical line with the length of 7.5 mm. For each ectopic pacemaker in the same region, correlation coefficients of QRS integral map of BSPM (BSPMQRS) between itself and every other ones were calculated. The two selected ventricular ectopic pacemakers were considered to be separable if the correlation coefficient was less than a threshold of 0.95. Lead density was reduced by evenly deleting the columns or rows in the lead array under the condition that the remaining leads covering the same area as the original ones. Using the method of statistical inverse deduction, the values of the whole leads were estimated based on the potentials on the leads with lower density. And the correlation coefficients between the estimated potentials and the simulated ones were calculated. The resolutions for ventricular ectopic pacemaker separation with lower lead density were evaluated as well. Results showed that the resolution for horizontal ventricular section was (2.80±0.62) mm. And the resolution for the vertical line was (3.25±0.39) mm. When the lead numbers were changed from the original 252 to 132, 72 and 36, the correlation coefficients of the estimated potentials and the simulated ones were 0.987±0.050，0.946±0.060 and 0.852±0.080, respectively. At the same time, resolution of separating ventricular ectopic pacemakers decreased with the reduction of lead density. In addition to proving the validation of our constructed model, the usability tests provide delighting information about the influence of lead density on the performance of BSPM.

body surface potential mapping (BSPM); ventricular ectopic pacemaker; spatial resolution; lead density

10.3969/j.issn.0258-8021. 2016. 03.008

2016-02-01， 录用日期:2016-05-08

国家自然科学基金(81071225, 81471746)

R318

A

0258-8021(2016) 03-0310-07

# 中国生物医学工程学会会员(Member, Chinese Society of Biomedical Engineering)

*通信作者(Corresponding author)， E-mail: pengyi@pumc.edu.cn