基于Lorenz-RR 散点图的心率变异性新指标评估急性心肌梗死患者冠状动脉病变程度∗

林敏 刘耿星 林艺嫔 李雨华 张丽娟

Lorenz-RR 散点图是以相邻的两个RR 间期分别为横、纵坐标进行迭代作图,即为点(RnRn＋1,Rn＋1Rn＋2)(n≥1)构成的点集,计算机能将所有的点汇聚在一个二维坐标系中,进行直观的呈现和分析[1]。散点图的优势在于体现了心电信息的混沌特性,图形中不同的形态学改变可以反映不同的心律失常,有助于快速、准确的作出诊断。心率变异性是目前量化反映自主神经功能的指标,但目前临床研究较多的是心率变异性的线性指标,而线性指标通常无法完全地体现心率的原始混沌特征。因此,笔者基于Lorenz-RR 散点图的面积和密度分布提出了几个心率变异性的新指标,并探讨其用于评估急性心肌梗死(AMI)患者的冠状动脉(简称冠脉)病变程度的临床价值。

1 资料与方法

1.1 对象选取

选取2018年1月1日至2019年12月30日因AMI就诊于本院的患者为AMI组,共174例。纳入标准:①符合急性冠脉综合征诊断标准符合«第四次心肌梗死全球统一定义2018»[2];②梗死后2～5天内完成24 h动态心电监测检查。排除标准:①合并心房颤动、二度以上房室阻滞及安装心脏起搏器者;②并发房性早搏或室性早搏超过500个者;③严重肝肾功能损害或恶性肿瘤晚期者;④监测时长短于22.5 h的患者。选取同时期于本院住院的非冠心病患者为对照组,排除资料不完整者后,共计98例,两组一般资料的比较见表1。再根据Gensini评分将AMI组患者进行三分位分组,分别为低分组、中分组、高分组。

表1 AMI组和对照组的一般资料比较

1.2 Lorenz-RR 散点图的获取及有关参数的测量与计算

采用DMS 公司动态心电图记录器(美国,DMS300-4 A),将记录器内的心电数据导入动态心电工作站(Cardioscan 12 satelite),提取原始RR间期数据,结合本课题组既往的研究方法[3]将数据导入Matlab软件进行散点图数据分析,采用自编程序剔除分布稀疏及严重偏离45°线的散点,集中分析窦性RR 间期的散点图面积和密度指标,以RnRn＋1为横坐标,Rn＋1Rn＋2为纵坐标,作出Lorenz-RR 散点图,共获得以下参数[3],具体计算方法如下:

1.2.1 散点图面积参数 S:散点图总面积;S1:散点图头端(靠近原点处)面积;S2:散点图短轴处面积计算详见本课题组既往的研究方法[3],单位ms2,见图1。

图1 AMI患者散点图面积计算示意图

1.2.2 散点图密度分布参数 将符合纳入条件的散点置于10×10分布的网格内,计算散点图覆盖的总网格数N,每个网格内的散点数量ti(i＝1,2,3...N),散点总数量T,计算出网格的散点的平均值Ta＝T/N,计算出所有比Ta高20%(Ta×120%)的网格的数量(Nh),计算出所有比Ta低20%(Ta×80%)的网格的数量(Nl),并以此将散点图分为高、中、低三个密度分布区(图2):

图2 AMI患者密度分布示意图

①H:散点高密度分布区占比,H＝Nh/N;②M:散点中密度分布区占比,M＝1－H－L;③L:散点低密度分布区占比,L＝Nl/N。

1.3 冠脉狭窄程度评估方法

Gensini评分标准[4]:冠脉造影显示每一支冠脉病变情况,以最狭窄部位作为评分点。狭窄程度＜25%计1分,狭窄程度在25%～49%计2分,狭窄程度在50%～74%计4分,狭窄程度在75%～90%计8分,狭窄程度在90%～98%计16分,狭窄程度在99%～100%计32分;再根据不同分支乘以相应系数,左主干病变×5,左前降支病变近段×2.5、中段×1、远段×1,左回旋支病变近段×2.5、钝缘支×1、远段×1,后降支×1,后侧支×1,右冠脉×1。将所有病变积分求和即为Gensini评分,评分越高,冠脉病变越严重。

1.4 统计学方法

采用SPSS 18.0统计软件进行数据分析。呈正态分布的计量资料以(±s)表示,组间比较采用独立样本的t检验;计数资料以相对数表示,组间比较采用χ2检验;多组间比较采用单因素方差分析;采用Pearson相关分析探讨相关性。以P＜0.05为差异有显著性。

2 结果

2.1 AMI组和对照组的心率变异性新指标参数比较

AMI组的S(31 256.87±18 536.12 ms2)、M(9.09±3.11%)均明显低于对照组S(47 376.83±2 162 ms2)、M(10.51±3.95%),而AMI组L(62.50%±6.77%)高于对照组L(60.17%±7.02%),差异均有统计学意义(P＜0.05,见表2)。

表2 AMI组和对照组的心率变异性新指标参数的比较

2.2 AMI组的Gensini评分三分位分组比较心率变异性新指标参数

在AMI患者中,Gensini评分三分位分组中的高分组H(27.27%±4.47%)、M(8.59%±3.18%)显著低于低分组H(28.17%±4.45%)、M(9.76%±3.29%),而高分组L(64.14%±6.94%)显著高于低分组L(61.07%±6.72%),差异均有统计学意义(P＜0.05,见表3)。

表3 AMI组的Gensini评分三分位分组比较心率变异性新指标参数

2.3 AMI组心率变异性新指标与冠脉狭窄程度的相关性分析

Gensini评分与H,M 呈负相关(r值分别－0.235、－0.178),与L 呈正相关(r值＝0.216)(P＜0.05,见表4)。

表4 AMI组心率变异性新指标与Gensini评分的相关性

3 讨论

目前常用的心率变异性分析方法包括线性分析和非线性分析,其中线性分析方法主要有时域分析和频域分析两种,它们是依赖总体RR间期的计算所得,无法反映逐搏心率变化的情况,也很容易受到噪音干扰、异位心搏影响,从而影响心率变异性的准确性。而Lorenz-RR 散点图通过相邻两个RR 间期真实而直观的呈现所有心搏图形的形态,不仅能将干扰、伪差和异位心搏自动从窦性图形中分离出来,也能充分反映心脏节律的混沌动力学特征,将自主神经功能的改变体现在形态学的变化之中,如正常的棒球拍的散点图,变为细棒状、团块状、鱼雷状等[5]。通过测量散点图中窦性心搏图形的长轴、短轴、计算其面积,可获得较时域、频域分析更准确的量化心率变异性的指标[6]。散点图的宽度指标反映心率短时变异性,主要受副交感神经调节的影响;散点图的长度指标反映心率长时变异性,受交感神经调节的影响[7]。一些生理性的因素,如睡眠、呼吸、情绪等,可能对心率变异性的线性指标造成虚假的影响,但是对其非线性指标可能没有显著的影响[8]。

在正常生理状态下,窦房结自律细胞主要由迷走神经控制,交感神经为辅,因此具有较大的心率变异性。一旦迷走神经因AMI等疾病受损,其对心率的控制作用减弱,相对交感神经活性增强,心率变异性即会发生明显减小。关于心率变异性与冠脉性心脏病的研究,显示冠脉病变越严重,心脏自主神经功能受损越严重。本研究针对AMI与非冠心病对照组的对比研究,发现新Lorenz-RR 散点图的面积、密度指标在AMI患者中均有显著的下降,提示自主神经功能损害。其可能的机制为:①冠脉狭窄或急性闭塞导致心肌缺血、缺氧,可致自主神经成分损伤或心脏迷走神经反射中枢损伤;②冠脉狭窄或急性闭塞导致心肌缺血、缺氧,心室壁或神经末梢受到机械性或化学性刺激,如分泌较多的儿茶酚胺类物质,反射性改变自主神经调节的均衡性,主要表现为交感神经活性增高,迷走神经活性降低[9]。目前认为旧的心率变异性指标临床应用价值有限。所以,心率变异性的散点图新指标的研究显得更有意义,并且笔者发现密度指标H、M、L与冠脉狭窄评分相关性更好,更有助于应用无创、简便的方法量化自主神经功能状态,并应用于AMI患者冠脉狭窄严重程度的评估,对早期识别高危患者有着重要意义。