12导联心电能量谱对心肌缺血定位诊断的初步研究

作者：刘海祥  张开滋  赵元淮

    频域心电图（FCG）自1987年以来作为心脏病检查的一项新技术应用于临床以来，在心脏疾病的诊断中有肯定的价值，特别是对冠心病的诊断价值较为突出。许多作者分别进行了大量的动物实验和临床与冠脉造影的对照实验，以不同的方法，从不同的角度研究FCG对心肌缺血诸指标改变的机理，为FCG的原理和临床应用提供了进一步的理论依据，一致认为FCG可作为非创伤性诊断早期冠心病的有效方法。与此同时，在用FCG检测技术诊断冠心病患者的实践中，FCG在诊断方法上也存在一些问题，急需解决，如赖世忠等指出以V₅导和II导的心电信号作为频谱分析，难以全面反映心脏各部位的电变化；邓开伯指出，采集信号的导联应尽量考虑到右心的信息，还指出FCG指标过多，造成敏感性与特异性的矛盾；田军等指出^（9），FCG采样的导联数太少，对于V₅导和II导联以外的变化不能检出；沈文锦等建议^（10）：改进诊断方法，以单项自功率谱代替传统的综合评分方法，则概念会更清楚，而且指标简便，有利于FCG的应用、研究和发展。

    基于对以上观点的认同，北京美高仪公司生产的《ECGLAB心电工作站心电综合分析系统2.0版》特别设计了“12导联FCG冠心病定位诊断功能”，即“12导联能量谱冠心病定位诊断技术”。本定位诊断分析系统的主要原理是根据常规12导联心电图其相应诸导联心电能量谱的变化来进行心肌缺血部位的定位诊断。我们通过小样本的病例与临床有创的冠状动脉造影对照检查，初步的结果表明，其符合率高达80.8%。目前，该项检查技术已进入临床试用阶段，正在积累病例，对比效果，上海长海医院李建国等的研究报告也进一步证实了心电能量谱的诊断价值。本文的目的是期望该技术为冠心病早期诊断提供一种新的无损伤性检测手段，以提高临床冠心病早期诊断提供确切的客观依据。

方法

一、与习用频域心电图诊断在方法上改进

    美高仪公司研制的“12导联能量谱冠心病定位诊断技术”与习用的频域心电图（FCG）诊断技术比较，在设计作了进一步的改进和完善，主要有以下四个特点：

    1. 把心电的频谱分析由原来V₅导、II导的两个导联分析扩大到临床常规的12导联的频谱分析；

    2. 只保留了心电的功率谱图形，取消了双导联对应分析的大多数指标；

    3. 只对冠心病和心肌缺血进行诊断，对原有FCG价值较肯定的指标作了认真分析、归纳后，重新定义了6个指标，作为冠心病的诊断参数，取消了原有FCG的计分诊断；

    4. 首次利用心电功率谱阳性指标在12导联上的分布，经导联组合得到冠心病和心肌缺血的定位信息，ECGLAB心电工作站诊断系统自动给出定位诊断。

二、12导联能量谱冠心病定位诊断的原理

    利用12导联心电图能量谱指标阳性分布，进行冠心病和心肌缺血的定位诊断的道理与利用心电图Q波进行心肌梗塞定位判断的原理相似。为了直观，设计了2组直方图，

作者单位

刘海祥  北京美高仪软件技术有限公司     100085

赵元淮  总装备部航天医学工程研究所     100094

张开滋  丹东市第一医院                 118000

    一组为额面直方联排列：I，-aVR，II、aVF，III，-aVL，-I，aVR，-II，-aVF，-III，aVL，I.在横面依次对应的导联排列是：V6，V5，V4，V3，V2，V1，-V6，-V5，-V4，-V3，-V2，-V1，V6.图中方柱低于或等于中线时属于正常，若连续3个导联上出现方柱高于中线，则说明受试者在该导联所反映的部位存在明显的心肌缺血。

图1 功率谱阳性指标定位直方图

    12导联FCG冠心病定位诊断系统，测试后绘图清晰，心脏区位图与所测试能量谱图相互映照表达直观，判断了然。

三、12导联能量谱的指标介绍

    1.正常12导联能量谱特征

    心电能量谱即心电功率谱，它是由一组间距相等的波峰（又称谱线）组成的，P1称为基波，P2、P3、P4等称为谐波。心电能量谱的谱图横坐标是以频率（赫兹）为单位，1赫兹（Hz）=5mm，纵坐标是以功率（毫瓦）为单位，1毫瓦（mW）=5mm。具体特征如下：

1）前4条谱线较为明显清晰，谱线为尖锐的单峰，奇数谱线一般高于其后的偶数谱线；

2）谱线等间距；

3）基波P1所在位置的频率值应相当于每秒钟的心率（bps，乘以60即为每分钟的平均心率bpm）。

图2 正常功率谱图形

    2.异常12导联能量谱的具体指标及图形特征

1）R21（P2波与P1波之比，Ratio of 2 by 1）

正常值定义：P2/P1<0.75

图3  R21指标阳性功率谱图形

 2）R51（P5波或以后的波与P1波之比，Ratio of 5 by 1）

正常值定义：MAX（P5，P6，P7，…）/P1<0.75

图4 R51指标阳性功率谱图形

 3）LO1（P1波过低，Low 1）

正常值定义：P1>0.5mm

图5 LO1指标阳性功率谱图形

   4）LO3（P3波过低，Low3）

正常值定义：P3>0.5mm

图6  LO3指标阳性功率谱图形

 5）HIA（P1至P4波过高，High All）

正常值定义：P1+P2+P3+P4<60mm

图7  HIA指标阳性功率谱图形

 6）LOA（P1至P4波过低，Low All）

正常值定义：P1+P2+P3+P4>10mm

图8 LOA指标阳性功率谱图形

四、12导联能量谱判断标准

    1、图中若所有导联心电能量谱正常，则黑线方柱未超越中线或等于中线，均在正常区，其后均为圆圈标志，判断正常（图9）。

图9  功率谱阴性指标定位直方图（正常）

    2、图中若相邻1个或2个导联发生心电能量谱异常，则相应的黑色方柱超越中线，达异常区内，其后有一个或2个黑色圆点标志。判定疑似冠心病，需结合临床和其它检查后，综合诊断（图10）。

图10  功率谱疑似阳性定位直方图（疑似冠心病）

    3、图中若相邻3个导联发生心电能量谱异常，则相应的三条黑线方柱超越中线，达异常区内，其后有三个黑色圆点标志。判为该区所反映的心脏部位存在明显的心肌缺血（图11）。

图11  功率谱阳性指标定位直方图（下壁心梗）

五、12导联能量谱冠心病定位诊断系统的导联组合

《ECGLAB心电工作站心电综合分析系统2.0版》程序内定的诊断组合如下：

（1）V1+V2+V3+V4           ------           前间壁（Anteroseptal）

（2）V2+V3+V4+V5           ------           前壁（Anterior）

（3）II+aVF+V1+V2          ------           后下壁（Inferior Posterior）

（4）I+aVL+V3+V4+V5+V6     ------           前侧壁（Anterolateral）

（5）I+a VL+V5+V6          ------           侧壁（Lateral）

（6）I+aVR+aVL+V6          ------           I导区

（7）II+aVR+aVF            ------           II导区

（8）III+aVL+aVF           ------           III导区

（9）I+II+aVR+V5           ------           aVR导区

（10）I+III+aVL            ------           aVL导区

（11）II+III+a VF          ------           aVF导区

（12）V1+V2+V6             ------           V1导区

（13）V1+V2+V3             ------           V2导区

（14）V2+V3+V4             ------           V3导区

（15）V3+V4+V5             ------           V4导区

（16）V4+V5+V6             ------           V5导区

（17）V5+V6+V1             ------           V6导区

（18）V1+V2                ------           间壁（Septal）

（19）II+a VF              ------           下壁（Inferior）

    若以上组合同时出现时，程序判定的原则以从1到19的顺序首先确定的异常部位为准。

    如果在检测过程中，患者10%的心搏为异位心搏，则12导联能量谱的诊断结果的可靠性降低，因为异位心搏信号会使心电能量谱的谱线紊乱，相应的指标失去了原有的意义。

病例

一、编号：A13  姓名：王XX，男，64岁（图12）

心电图诊断：正常；ECT诊断：正常。

冠脉造影检查结果：

前降支第一间隔支近侧有一阶段性（2cm）狭窄60%，回旋支开口侧有1cm50%狭窄。

12导联能量谱定位检查结果：

前侧壁区异常

图12  冠脉造影和12导联能量谱定位检查结果

二、编号：A31  姓名：李XX，男，62岁（图13）

心电图诊断：正常；LVEF：57%。

冠脉造影检查结果：LAD开口处100%狭窄。

12导联能量谱定位检查结果：I和V4区异常

图13  冠脉造影和12导联能量谱定位检查结果 

三、编号：15，姓名：潘XX，女，39岁（图14）

心电图诊断：Tv₅低平；运动平板实验：阳性；LVEF：80%。

冠脉造影检查结果：左主干偏心狭窄75%，长度1cm。

12导联能量谱定位检查结果：下壁区异常

图14  冠脉造影和12导联能量谱定位检查结果

四、编号：A5 姓名：黄XX，男，41岁（图15）

心电图诊断：窦性心动过缓（57次/分），肢体导联低电压；LVEF：80%。

冠脉造影检查结果：正常。

12导联能量谱定位检查结果：正常

图15  冠脉造影和12导联能量谱定位检查结果

小结

    习用的频域心电图（FCG），虽然自1987年临床应用以来，已初步取得较好的临床结果，但经过多年的临床应用也发现一些不足和急需改进的地方。主要问题是：FCG对冠心病的诊断敏感性高，特异性低；对前壁、前间壁的心肌缺血和心肌梗塞反映不够灵敏，假阴性多；许多不同病种，其32项指标阳性相互交叉的较多。究其原因，可能还是FCG记录采用的导联数少（只有V₅导和II导），不能全面反映心脏电势变化的全貌，另外，习用FCG结果采用计分评级的方法尚不够完善，再有就是各厂家生产的诊断仪器其诊断指标，诊断标准尚有差异，未能达到统一的诊断标准。

    令人十分欣慰的是，北京美高仪公司“12导联能量谱冠心病定位诊断系统”的软件问世不久，已得到上海长海医院心内科李建国等医师的高度重视并取得初步较好的结果，本文特引用如下：

    第一篇论文“心电能量谱对诊断冠心病的价值探讨”的结果显示，冠心病组心电能量谱阳性46例（82.1%），对照组9例（17.9%），两组差异有非常显著性意义（P<.001），对照组中40岁以上组与40岁以下组阳性率亦有显著性差异（P<0.05）。

    作者认为：12导联心电能量谱它是心电的能量在频域中的显示，它揭示了心电图的另一面，它与心电图的关系就好比彩虹与阳光。