李方洁老师：心电散点图的原理与基本方法

李方洁老师：心电散点图的原理与基本方法心电散点图的原理与基本方法李方洁中国中医科学院望一.概述心电散点图是近年来日益受到关注，并已在动态心电图分析中得到推广应用的心电大数据处理方法。

心电散点图亦Lorenz 图（Lorenz plot）或Pincare图（Pincare plot），分别以“混沌学之父”——美国动力气象学家E.N.Lorenz与“混沌理论的奠基人”——法国数学家J.H. Pincare的姓氏命名，表明心电散点图与传统的波形分析方法不同，而属于非线性混沌方法。

心电散点图以传统心电学中前所未有的整体观视角，对RR间期序列进行诠释,提高了诊断过程的自动化程度和实现原始信息透明化，以及数据分析编辑过程中的批处理，简化了动态心电图的分析过程，强化了动态心电图的诊断与鉴别诊断功能。

由于散点图的应用，显著提高了处理大批量心电数据的速度及准确率，减轻了动态心电工作者的工作压力。

二．心电散点图的分类与作图原理“心电散点图”的称谓有广义与狭义之分，广义上包括目前临床上所能见到的RR间期散点图、RR间期差值散点图，时间RR间期散点图；狭义上的心电散点图是指RR间期散点图，这一方法最为经典，其系统软件最早被装载于动态心电分析系统中，临床上对其图形解读最多，也是目前最常用于动态心电图分析的方法。

多数情况下心电散点图的称谓都指这一图形而言。

本文所涉及的各种图形为此图。

RR间期散点图和RR间期差值散点图均有“迭代计算”（后述）的性质，属于Lorenz Polt或Poincare Plot范畴。

时间RR间期散点图则不具有“迭代”的性质。

明显补充了RR间期散点图对心电数据分时段表达的需求。

不仅如此，时间RR间期散点图自身也能提供其他方法所不可替代的关于心率变化的信息。

（一）RR间期散点图RR间期散点图是对RR间期序列进行顺向简单迭代的二维图形。

这一图形主要反映原始RR间期之间的依赖、变化关系，是目前最常用的一种图形。

制作心电散点图的数据来源于动态心电记录的连续RR间隔信息，信息传输到心电散点图系统制作散点图。

系统在预设的二维直角坐标系中，以任意RR间期（RRn）为横坐标X的值，紧挨其后RR间期（RRn 1）为纵坐标Y的值，连续追踪作图。

图中每个点的位置都取决于两个相邻的RR间期，形成前一次散点中的Y值，是形成下一次散点中的X值。

根据数据分析的不同需求，二维散点图可制作成单象限图和四象限图。

图中的的N表示窦律R波；S表示室上性心律R波；V 表示宽QRS波。

1．单象限散点图3所有RR间期的散点都依时间序列绘制在同一象限中，相当于坐标系的第I象限。

坐标系X轴代表第n个RR间期（RRn），Y轴代表紧随其后的RR间期（RRn 1），见图1，2。

单象限散点图是目前临床使用最多的方法.全部RR间期，包括所有心律失常的联律间期与代偿间期都依次作图，全部表达在一个坐标象限中。

N-N：窦性RR间期；N- V(S)：早搏联律间期；V(S)-N：早搏代偿间期；V(S)- V(S):连续异位心搏间期（N表示窦律R波；S表示室上性心律R波；V表示宽QRS 波）365医学网转载请图1. 心电散点图作图原理365医学网转载请注明365医学网转载请注明图2. 单象限心电散点图示意图2．四象限散点图四象限散点图的迭代方法与单象限图形相同，对于心律失常的数据，四象限图形可将不同的心律分别表达在坐标系的四个象限中。

第I象限：RRn和RRn 1为两个室上性（包括窦、房、交界区）RR间期的散点；第IV象限：RRn为室上性RR间期，RRn 1为紧挨其后的宽QRS波联律间期的散点；第II象限：RRn为宽QRS波的联律间期，RRn 1为紧挨其后的代偿间期的散点；第III象限：RRn和RRn 1为两个宽QRS波的RR间期的散点。

四象限散点图可将重叠在室上性心搏散点图中的宽QRS波散点图“提取”出来，以便于观察。

一般用于房颤伴宽QRS波和宽QRS波伴有频发多种心律失常的数据（图3）。

图3. 四象限心电散点图示意图（二）RR间期差值散点图差值散点图是将两相邻RR间期差值作为坐标的X值和Y，进行顺向迭代，在二维坐标系中作图。

RR间期差值散点图是从另一个维度提供RR间期变化信息。

同一份心电数据可分别制作成心电散点图与差值散点图，对比阅读，可获得更多的心电信息，如同一份窦性心律伴室性早搏的数据，RR间期散点图可以提供室性早搏的图形，而RR间期差值散点图还能提供室早二联律和室早三联律的图形（图3-13），对发作性心房颤动也有较高的敏感图4.心电散点图与差值散点图左图是24h窦性心律伴室性早搏的心电散点图（RR间期散点图），右图是用同一份数据制作的RR差值散点图（三）时间RR间期散点图时间RR间期散点图不是迭代制作的图形，而是以记录时间为横坐标，以实时RR间期为纵坐标作图，是RR间期随时间变化的散点趋势图。

目前通过计算机技术的处理，与RR间期散点图系统之间实现了互相回放对照功能，时间RR间期散点图被设计成能够自如“伸缩”，可以“浓缩”以便宏观掌握总体RR间期变化模式及其时间规律，也可以“稀释”，以便于观察操作者关注的某个具体心搏模式。

时间RR间期散点图在挖掘心律失常时间特征或关注某时段心律状况时具有独特优势。

图5. 时间RR间期散点图图中上一条图是24h的RR间期变化趋势；下一条图是将其中1h 的图形延展开的RR间期的趋势图，见到有两种RR间期，纵坐标值较大（RR间期1250ms左右）的一条反映正常窦性心律，纵坐标值较小（RR间期在750ms左右）的一条反映早搏联律间期三．心电散点图的基本方法由于心电散点图记录和评价心电数据的视角完全不同传统的波形分析，因此需要突破贯性，转换思维，了解相关新概念，才能掌握和灵活应用心电散点图的技术方法，（一）吸引子临床病例中，由于心律和心律失常的类型不同，使心电散点图的图形呈多样性，组成心电散点图的基本单位是“吸引子”图形，也称“子图”（子图多数是独立的吸引子）。

根据吸引子在图中分布的位置，分为“稳态吸引子”和“非稳态吸引子”。

单一起源的心律，如最常见的正常窦性心律的图形由单独的子图（一个吸引子图形）形成，分在坐标系中45°线上，属“稳态吸引子”，而心律失常的图形常由多个子图形组成，心律失常越复杂，子图越多，常包含“稳态吸引子”和“非稳态吸引子”图形。

因此掌握吸引子的特性对分析心律失常十分重要。

1．稳态吸引子稳态吸引子是同一起源心律的RR间期迭代图形，最常见是连续窦性心律，其次是各种连续异位心律，如心房、心室等的心动过速或逸搏心律。

当这些RR序列总是在自身频率范围内随时间过程产生微小的变化，其吸引子图形分布于坐标的45°线上。

稳定态吸引子的频率范围和性态是区分不同系统的标志。

2．非稳态吸引子非稳态吸引子是心搏从一个起源点变化为另一个源点时产生的过渡吸引子，由不同心律的RR间期偶合而成。

窦性心律伴各种异位心律或阻滞等都可产生非稳态吸引子。

已有的研究结果表明，不同系统有各自的频率范围，如：正常窦律系统频率60-100次/分，心室逸搏心律系统是20-40次/分，当这两种心律发生交替时，就产生与两者频率相关的偶合吸引子；不同心律随时间变化发展趋势不同，所以非稳态吸引子不仅脱离45°线，形态和分布位置也不同，如由窦律间期与房早联律间期形成的吸引子其发展趋势多形成一个与坐标轴成角（一般﹥0,﹤1）的图形，而由窦律间期与室性早搏联律间期形成的吸引子其发展趋势多形成与坐标X轴平行的图形。

因此，关注非稳态吸引子的各种特征，对心律失常的诊断和鉴别诊断具有重要意义，尤其对鉴别异位心律的起源有独特的作用。

图6.稳态吸引子与非稳态吸引子在一份心电数据中，如果有两个或两个以上吸引子分布在心电散点图中，则反映心律的起源点是一个以上。

非稳态吸引子是心律交替过程的产物，只要心律起源点发生变化，就有非稳态吸引子的散点出现。

非稳态吸引子中散点的数目不代表某种心律出现的次数，而反映心律起源点交替的次数，非稳态吸引子的数目则与心律起源点的数目有关。

心律在不同起源点之间交替越频繁，非稳态吸引子中的散点就越多，图形越饱满。

正常情况下心律起源于窦房结，心电散点图中只有一个稳态吸引子图形。

当出现多分布的非稳态吸引子图形时，必有异位心律出现，根据非稳态吸引子图形的数目可推断有几个异位起源点。

又由于不同起源心搏的吸引子有不同图形特征，可确认异位心律的起源点。

3.吸引子与散点集落在心电散点图中，吸引子是组成一幅完整心电散点图的子图，散点集落（散点群落）也符合这一定义。

但二者有本质的不同，对于心律失常诊断也有不同意义。

每个吸引子都是同一个动力系统（早搏前点、早搏点、早搏后点均属不同动力系统）的图形表现，因此吸引子中的散点分布有其内在规律。

而散点集落可由无序散点或序散点组成，故散点集落既可由一个独立的吸引子组成引，也可由多个吸引子重叠或贴附在一起组成。

如传导阻滞与房早未下传的吸引子均分布于慢减速区与慢加速区，常常部分重叠，形成同一个散点图集落，因此一个散点集落中有几个吸引子就揭示有几种心律模式或类型。

散点集落为可为无序分布，故形态具有随机性，吸引子是同一个动力系统的图形，具有系统行为的模式特征：吸引子具有“凝聚性”，其图形核心散点密实，边缘光滑虚疏。

根据吸引子图形的特征可了解各散点集落有组成成份。

图7. 吸引子与散点集落左图是吸引子，右图是由三个吸引子部分重叠在一起形成的散点集落（二）标识标线与图形名称1.标识标线心电散点图背景中有等速线、近端、远端、加速区与减速区。

等速线也称45°线，是在坐标系中与X轴和Y轴各为45°角的直线，只有两个等长的RR间期（RRn=RRn 1）形成的散点才能位于45°线上，故称等速线。

等速线是稳态吸引子分布的区域。

近端是靠近坐标原点的方向、远端是远离坐标原点的方向，加速区是等速线与X轴之间的三角区域，减速区是等速线与Y轴之间的三角区域。

在加速区中，靠近近端方向为快加速区，靠近远端方向是慢加速区。

在减速区中，靠近近端方向为快减速区，靠近远端方向是慢减速区。

在等速线上，越是靠近近端的散点RR间期越短，心率越快；越是靠近远端的散点RR间期越长，心率越慢。

在加速区的散点，X值（RRn）大于Y值（RR 1），表示有心率加速现象。

由于加速的程度不同、X值与Y值的比例关系不同，图形在加速区中所处的位置不同。

在减速区的散点，X值（RRn）小于Y值（RR 1），表示有心率减速现象。

由于减速的程度不同、X值与Y值的比例关系不同，图形在减速区中所处的位置不同。

快速性心律失常时，RR间期表现先加速（早搏联律间期）后减速（早搏的代偿间期），所以散点先后表达在快加速与快减速区。

缓慢性心律失常的RR间期表现先减速后加速，所以散点先后表达在远端的慢减速与慢加速区。