认识心电散点图

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1、认识心电散点图中国中医科学院望京医院李方洁心电散点图（Lorenz散点图）是基于非线性理论和计算机技术,用于长程心电数据分析的一种新方法，是以数据高度集中的方式，将长程心电数据制作成一枚具有全心搏“可视性”的图形。心率变异性（HRV）的不同的变化模式和多数心律失常都有特异性图形，可在一枚图上将24小时或更长的心电数据“尽收眼底”,直观地判断HRV与心律失常的类型[1]。一心电散点图的理论基础及其认识与发展1.名称的沿革Lorenz散点图的名称来源于英文Lorenzplot，或Poincareplot，分别以“混沌理论之父”、美国麻省理工学院教授、动力气象

2、学家E.N.Lorenz和混沌理论的奠基者、法国数学物理学家J.H.Poincare的姓氏命名。因其图形呈散点状，又称散点图（Scatterplot、Scattermap）[2]。近年来将散点图方法用于连续心电信号的描记，先后称为Lorenz图、RR-间期Lorenz图、Lorenz散点图、RR间期散点图（RR-intervalPlott）[3-20]。2010年国内郭继鸿教授建议使用“心电散点图”。2．理论基础非线性混沌理论是数学科学中一门年轻的分支，自理论创立，在科学界广泛被认同，至今只有几十年时间,其最重要贡献是发现并认识到自然界乃至人类社会中普遍

3、存在的是非线性系统，而线性系统和随机只是隶属于非线性系统之中的一部分。非线性系统的行为模式包括“线性”（具有规律性，其变化模式可被预测）和“随机”（无规律性，其变化模式不能被预测）以及介于线性与随机之间的行为模式——“混沌”。在非线性系统中混沌是其主要行为模式。非线性混沌理论的另一个重要贡献是指出，过去一些被认为杂乱无章，完全无规律的“随机”现象其实可能是混沌行为，通过对混沌的定性、定量研究，在某种程度上其规律可以被掌握、其行为可以被预测[21]。3．混沌理论及其方法学在心电学中的应用近年来随着非线性科学的迅速发展，已经证实，人体属于非线性巨系统，其心电

4、信号具有混沌特征，与传统的线性方法相比，采用非线性方法，能捕捉到人体更多的生理与病理信息[22]。在国外，二十世纪中期就有人开始了对心律失常的数学建模探索，而70年代开始加拿大麦吉尔大学的物理、生理学家LeonGlass等人对胚胎鸡心脏自律细胞进行周期性12电刺激的实验，则是真正意义上对心脏节律活动中混沌现象的研究，曾经是混沌理论问世以来短短的历史中最受注目的研究项目之一[23]。　80年代，马场康维等绘制了一组临床资料的Lorenz图（图1）[24]山崎秀树等编制的Lorenz图时间序列解析系统和Lorenz图心电节律解析系统被用于医学研究领域[25]

5、。90年代，Anan等学者发表了心房颤动伴预激传导及不同室性早搏的图形，对室性早搏图形的发生进行了解析[26-27]；Chishaki观察并分析了心房颤动散点图表现的房室结电生理特性[28-29]。这一时期，国外很多学者关注散点图的机理，观察散点图对判断疾病预后和对HRV分析的作用，对心律失常的研究则集中于心房颤动的图形[30-43]。2004年Akiko等分析了房颤中室性心律失常RR间期动态变化特征与临床因素的关系[44]；2008年Hans等对常见心律失常的图形进行了分析和阐述[45]。图1.马场康维等描制的Lorenz图（1）、（2）窦性心搏；（3

6、）呼吸性窦不齐；（4）室性早搏；（5）间位性室性早搏；（6）复合型室性早搏；（7）配对间期不固定的室性早搏；（8）室性并行心律；（9）房性早搏；（10）房性早搏伴房早未下传；（11）配对间期不固定的房性早搏；（12）窦不齐、一过性窦停搏、早搏、逸搏心律等混合型心律失常；（13）房室阻滞2：1传导；（14）、（15）心房颤动。90年代，郭继鸿向国内介绍了混沌理论、心脏电活动中的混沌现象，及LeonGlass等对胚胎鸡心脏自律细胞进行电刺激的著名研究[46]；郭成军等阐述了心房颤动中以自旋波为表象的混沌现象,以及探讨运用散点图跟踪心脏RR间期变化的方法与意义

7、[47-48]；吕可诚等进行了人体心搏散点图动力学复杂性的实验观察[49]；李12方洁等观察临床若干常见心律失常的散点图特征，并解析其发生机理[3]。2005年江声选、时翠华等分析了心电散点图对HRV的诊断价值[50]；2006年彭晓榕等发表了538例[16]、李方洁发表了1153例[17]临床心电散点图与动态心电图的对比分析结果，证实其对临床长程心电数据的诊断作用。二心电散点图制作与诊断标准目前用于非线性研究的方法主要有非线性参数估算和图形法[22]，前者有复杂度、测度熵、分维数、Lyapunov指数等，后者即Lorenz散点图。图形法所表现的是系统行

8、为模式的几何结构——“吸引子”的图形。心电散点图就是RR间期动态变化模式的“奇怪