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郭继鸿专访:无创心电技术的发展
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文章号:W024515  
2008/9/23 9:52:16    
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关键字:郭继鸿  方丕华  卢喜烈  心脏性猝死  心电信息管理系统 编者按:随着影像及介入技术的快速发展及普及,有人认为无创心电技术相对成熟,似乎没有太多进展。对此,北京大学人民医院郭继鸿教授、阜外心血管病医院、方丕华教授以及中国人民解放军总医院卢喜烈教授从不同角度介绍了近年以及未来一段时间内无创心电技术的发展以及GE无创心电产品在这些进步中所发挥的作用。
关键字郭继鸿  方丕华  卢喜烈  心脏性猝死  心电信息管理系统
 
编者按:随着影像及介入技术的快速发展及普及,有人认为无创心电技术相对成熟,似乎没有太多进展。对此,北京大学人民医院郭继鸿教授、阜外心血管病医院、方丕华教授以及中国人民解放军总医院卢喜烈教授从不同角度介绍了近年以及未来一段时间内无创心电技术的发展以及GE无创心电产品在这些进步中所发挥的作用。
 
    郭继鸿教授:近年来,心脏性猝死的发生率不仅居高不下,反而有增高的趋势,这与全社会人口年龄的老化,大量的急性心血管病患者经过有效的现代治疗得以存活,以及现代心电技术的检测方法不断提高有关。心脏性猝死严重威胁着人类的生命与健康,是本世纪医学和整个社会面临的巨大挑战。
    对某一疾病进行人群的危险分层是当代医学领域被广泛接受并应用的一种做法。心脏性猝死也是一样,其有效的危险分层对控制及减少猝死的发生举足轻重,十分重要。
    毫无疑义,在心脏性猝死的危险分层时应用最多的技术当属无创技术,而无创技术中的无创心电技术又是应用最多的技术,其方法简单,无创而易于推广,被检人群容易接受。这些无创心电技术包括:短程及长程的HRV(心率变异)、心室晚电位、QT间期及QT离散度,压力感受敏感性试验(BRS),以及新近出现的HRT(室性心率震荡),TWA(T波电交替)等。为什么会同时存在这么多无创的危险分层的技术呢?主要原因是随着心脏性猝死发病率的显著提高,社会及医务对心脏猝死及其防治也日益重视,文献资料显示猝死已占总死亡的15%-20%,在美国每年猝死的人数,超过了肺癌,乳腺癌,中风及艾滋病死亡人数的总和。所有的猝死人群中,心脏性猝死占75%,而心性猝死中,心律失常引发者多。因此,有效、及时地检出猝死高危患者是临床医学十分关注的热点,人类征服猝死的路程中,ICD已迈出了重要的第一步,但目前,ICD植入缺乏有效的筛选指标,仅依据EF值及心律失常病史作为ICD植入的标准可能导致大量的浪费,据美国多中心的研究发现,每植入11~17个ICD,才有一个ICD真正进行了适当的除颤,说明以EF值<35%作为ICD植入筛选标准过于宽泛,而特异性不够,当今植入ICD的适应症及患者的获益预测和一些无创心脏危险分层的新技术和新指标结合,共同解决ICD植入筛选问题。在众多的指标中,TWA(T波电交替)无疑是近期研究最多,业已应用到临床的技术和指标。最近,GE公司与哈佛大学及慕尼黑心研所研究人员共同开发了两项引人注目,临床应用颇有声色的新技术,一项是HTR(室性心率震荡),另一项是TWA(T波电交替)。T波电交替是指心率规整而到达一定频律时,心电图T波的振幅、形态或极向出现逐搏交替变化的现象。根据交替的幅度不同,T波电交替又分为毫伏级电交替(又称显性电交替),以及微伏级电交替(隐匿性电交替)。毫伏级电交替1913年由Mine首次发现并描述,但由于发生率低,而且多数毫伏级电交替都会很快引发猝死现象,因此作早期预测的意义不大。1988年出现了频域法的微伏级电交替分析方法,微伏级电交替多数不能由肉眼直接观测到,需要借用特殊的仪器及方法进行分析。该检测方法主要配合运动试验使受检者心率到达一定水平时,心肌细胞的跨膜运转则发生逆波交替,进而引起整个心脏微伏级交替。在连续记录128个窦性心律后,将采集的每一次心跳的心电图形叠加后,应用快速傅立叶转换(FFT)成频率和幅度不同的正弦波,将单数T波幅度或双数T波幅度减去平均T波幅度、再减去平均噪音幅度, 所得结果的平方根为交替值。频域法TWA检测方法受到方法学的一些限制,目前还停留在研究阶段,未能在临床推广与广泛应用。主要原因包括:1.专用电极片昂贵,每次检查成本近2000元人民币;2.检查结果不直观,由于图形经过频谱处理,检查结果很难理解,即使结果阳性,也无法确定是哪些波形出现了电交替;3.检查过程复杂,需要专用设备等等。针对这些问题,2002年哈佛大学的Verrier和Nearing研究出了时域法TWA,上述问题得到了充分的解决,目前,时域法TWA的检测方法已经装备到GE公司的运动试验以及动态心电图设备中而在临床逐渐广泛使用,该方法无需特殊电极片及专用设备方法,常规运动试验及动态心电图检查完成即可进行TWA分析,简单易用。而且,因为时域法TWA采用直接比较单数QRST波及偶数QRST波,交替值就是单数波和偶数波T波最大差值,易于理解,而且可以通过观察交替发生时的原始波形进行验证。时域法TWA一经问世就得到了广泛关注,晚近的研究证实:TWA是有效的无创检查方法,临床用于检测室性心律失常引起心脏性猝死的高危患者;多中心循证医学的资料表明TWA阳性者有潜在的室性心律失常危险,而TWA阴性者危险低,适于检出低危人群,它是心律失常危险性的有力预测因子。多项研究表明TWA 与电生理检查预测无心律失常事件生存的价值相同,认为TWA 是预测室速及室颤发生的一个有重要意义的指标;随着先进的信号处理技术的发展,能在运动试验和动态心电图中测量TWA ,其预测室速(室颤) 的敏感性89 % ,特异性75 %;TWA 阳性者心脏性猝死的危险性是阴性患者的11 倍;最近一个针对549例患者进行的TWA与左室射血分数的对比研究认为TWA可以取代LVEF作为ICD植入的危险分层及患者植入后能够获益的指标。目前关于时域法的TWA在国内的研究刚刚起步,希望我们通过广泛深入的协作,在心性猝死防治研究领域能有所突破。
 
    方丕华教授:我认为心电信息管理系统的完善和普及是目前及将来一段时期内无创心电领域的重要技术进步。当前,心电图资料的系统存储及管理在国内尚未得到足够的重视,到目前为止,国内尚无一个真正意义上的心电图数据库,这严重影响了心电图技术的发展,导致了我们一直没有中国人心电诊断标准的主要原因。事实上,心电图资料信息,影像资料信息及检验资料信息共同构成了三大基础医疗数据,几乎每个人一生中都会产生多次心电图,影像及检验数据资料。对这些宝贵的医疗健康资料的存储,分析及共享在欧美等发达国家一直受到高度重视,而随着计算机及网络技术的不断发展,也为实现患者医疗数据电子化,网络化管理提供了可能。其中,心电信息管理系统的发展走过了40多年的发展历程,取得了辉煌的成就:1965年,由当时的美国Marquette公司发明的MUSE心电图无纸化存储设备开始应用于临床,可以对心电图以微缩胶片的方式进行存储,开创了心电图无纸化存储的先河;1974年,随着计算机技术的发展,推广,Marquette公司真正意义的MUSE心电管理系统面世并进行商业化使用,该系统基于小型计算机系统,是第一台真正的计算机辅助的心电图管理系统。截止2007年,已GE公司MUSE为主的心电管理系统在国外得到了广泛地应用。除了GE公司MUSE心电管理系统而外,在上世纪90年代末,又有Philips公司及美国Quinton公司先后推出了TraceMaster心电管理系统及Pyramis心电管理系统,在欧美有少量使用。在中国,直到2005年后,在医院信息系统(HIS),影像存储与通讯系统(PACS),检验信息管理系统(LIS)建设相继完成后,逐步开始了心电管理系统的建设,目前尚处于起步阶段。我认为一个真正意义上的心电管理系统应具备以下主要性能:1.数据安全:患者数据安全性应符合HIPPA(健康保险流通与责任法案)要求,登录系统人员应按照“系统管理员”,“高权限诊断医师”,“诊断医师”,“采集技师”等多层权限设置,每种权限可定义执行相应的操作,每个操作人员有相应的登录密码设置;在系统中的任何操作都会被记录存储下来以备查询;数据库中的数据可通过磁盘或数据流磁带等方式进行备份以防止可能出现的数据丢失;随着计算机技术发展,如数据库更新,提供老的数据库与新数据库的整合服务。2.流程方便:目前多数心电图机缺乏中文姓名等患者信息输入能力,而且即使可以输入,也使工作流程变得复杂,增加出错的可能性,因此心电管理系统需要与医院HIS系统整合自动获取患者信息,通过扫描条码卡或磁卡调取患者信息,方便快速,减少差错;检查完成后自动传输检查结果;检查结果自动传输并整合入HIS系统中。3.编辑统计功能强:序列比较功能可以自动将进入数据库的心电图与以前心电图进行比较并显示差异,也可以将历次心电图排列进行人工比较;调整波形设置功能可以通过多种格式显示波形,对于传入的有干扰的心电波形可以重新调节滤波,对于显示波形有重叠的心电图可以自动重排分离重叠波形;精确测量功能可以将波形放大多倍进行测量,修改自动测量结果,显示全面测量参数;报告编辑功能可预置诊断语句库,使用拼音缩写调取诊断语句,快速修改诊断报告;统计管理功能可以对每个设备,每个人员的工作量进行统计,自动打印周报,月报或年报;检索分析功能可以进行多参数联合检索分析,包括性别,年龄,测量值,诊断语句等。随着大家认识的不断深入,心电管理系统在中国也将快速普及并在以下几个方面取得长足发展:1.普及速度明显加快,从单一大医院向区域化方向发展:随着医院信息化建设的不断完善深入,心电管理网络系统将快速走入各级医院。目前,为了合理配置医疗资源,单个医疗机构的网络正逐步朝着区域化的方向发展,形成少量中心医院覆盖多个社区或农村医院的心电网络模式。2.不同心电网络之间的信息共享:在中国目前还没有一个心电管理系统能占有绝对的市场优势,不同品牌网络之间数据库不能共享,影响了资料数据的应用,不同品牌网络之间数据有限共享有助于建立大型的中国人心电数据库系统,建立中国人的诊断标准。3.心电产品终端输出格式统一:目前制约心电管理系统发展的主要因素就是不同品牌心电图机等终端设备的兼容问题,而GE,Philips采用的XML数据传输格式已开始被多数厂家认可,今后将成为心电传输的标准格式。
 
    卢喜烈教授:心电学技术另一个重要进展体现在分析技术的不断改进与完善。心电图诞生已经超过100年了,而自1980年GE Marquette发明同步12导联心电测量分析技术还不到30年,在这近30年的时间里,以GE Marquette为代表的心电设备公司,通过不断创新,使心电自动测量分析技术得到了不断进步和完善。心电图的自动测量分析技术不但大大加快了心电图的分析速度,也明显减少了可能发生的误诊漏诊的现象。同时,心电图自动测量分析技术对于一些基层医院来说还有普遍的指导意义。目前的GE公司专利的12SL心电图同步自动测量的精度已经远高于常规的人工测量,例如心电轴的测量,常规人工测量只能依据QRS波的代数和大概推算心电轴,而计算机辅助测量则是根据QRS波的面积来精确计算,心电轴的准确度得到了很大的提升;又如对条波间期的测量,计算机测量的精度达到了千分之一秒,比人工测量法高出了数十倍。近年来,心电图自动分析的主要进步体现在自动诊断技术的不断完善,心电图的自动诊断因为涉及因素多,个体心电图差异大,而且需要一定的逻辑分析能力,因此一直以来成为心电图技术发展的主要障碍。为了解决这一技术难题,GE公司依托其遍布全球的MUSE心电管理系统所建立的庞大的心电数据库,不断地进行研发、创新,使这项分析技术日臻完美。GE公司的12SL心电分析技术在以下几个方面取得了突破性的进展:
    1.年龄特异性分析:成人和儿童诊断标准有所不同,然而,以往无论成人还是儿童都采用成人的分析标准,这必然会影响儿童心电图分析的准确性,这种情况在新生儿患者表现的尤为明显,新生儿由于存在右心室右室的情况,常规成人分析标准显然是不合适的。GE公司新的12SL分析技术将患者年龄分为12个阶段,每个阶段采用不同的分析诊断标准,尤其针对新生儿不仅采用专用的分析软件,而且采用专用的导联连接体系,使分析准确度大大提高。
    2.性别特性行分析:传统观点认为男性患者冠心病的发病率及死亡率要高于女性,然而,根据1999年新英格兰杂志发表的文章证实女性患者冠心病的病死率远高于男性,分析其原因发现由于女性心肌梗塞诊断的标准要低于男性,若采用同一诊断标准必然会导致女性心肌梗塞的漏诊。因此,GE公司12SL分析方法采用性别特异性分析技术,针对女性患者采用专用的诊断标准,提升了14%的女性心肌梗塞的检出率。
    3.15导联右心室心梗分析:由于目前常规使用12导联心电图机,在需要加做右胸或左室后壁导联时,通常会任意取其他的胸导联电极替换,操作不规范而且心电图机也不能对这些导联进行测量和分析。根据ACC/AHA Guideline,凡出现急性的下壁心肌梗死和/或有ST段抬高的情况出现时,均应同步检查右胸导联V4R,而V4R的ST段抬高对提示右心室梗塞是有效和有益的。GE Marquette的心电图机是目前唯一可以同步15导联心电采集,测量和分析的设备,这对于及时发现,诊断右室及左室后壁心肌梗塞有重要意义
    4.急性冠脉综合征分析:急性冠脉综合征患者心电图往往没有典型的ST段抬高的变化,造成诊断困难,GE Marquette率先研究出急性冠脉综合征算法,通过引入性别,年龄,QRS及T波电轴,以及X,Y,Z正交导联特点进行非线性分析处理,有效地提高急性冠脉综合征检出率。
当然,需要指出的是,尽管计算机分析心电图具有速度快,精度高的特点。但是,正确的心电图诊断必须结合临床,以纠正计算机的错误判断,只有这样,才能实现心电图更好、更快地为临床服务的目标。
 
 
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作者简介
郭继鸿
单位:北京大学人民医院
简介:  主任医师、教授、博士生导师。北京大学人民医院心脏中心副主任。北京大学医学部医院管理委员会内科副主
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