心脏性猝死心电学特点研究进展

  心脏性猝死(sudden cardiac death, SCD)是指症状出现后1小时内或无症状24小时内突发的意外死亡,并推测该死亡主要由心律失常或血流动力学异常所致[1]。SCD发生率在女性人群中约为1.40/10万人年,而在男性人群中约为6.68/10万人年。每年全球范围内SCD可导致约4百万死亡事件,是一项世界范围内的重要公共卫生问题。


  SCD的直接原因主要是心律失常,其中以快速性心律失常为主,包括特发性室颤、室性心动过速、尖端扭转性室速等,而缓慢性心律失常仅约占17%[2]。SCD发生后,通过心肺复苏救治的成功率极低,院外生存率仅约为10%,即使是发生于拥有良好抢救人员和设施的医疗机构内,SCD的院内生存率也仅约为24%。SCD严重威胁公共卫生健康,如何对处于猝死高危状态的人群进行有效的风险预测是减少SCD发生的关键。目前,心电检测技术领域不断发展,已有多种心电特征在临床上对预测SCD起到重要的作用,现将几种对猝死有预测作用的心电特征作一综述。


1 心率

 

  1.1静息心率


  作为一项临床常用的简单指标,高水平的静息心率被多项研究报道与SCD风险相关。一项巴黎前瞻性研究表明,高水平的静息心率者(≥75次/分)的SCD风险约为低水平静息心率者(<65次/分)的4倍[3]。心率与心脏自主节律密切相关,进而也与心律失常密切相关。在经植入式复律除颤器(implantable cardioverter defibrillator, ICD)治疗的患者人群中,高水平静息心率还可预测治疗放电事件、室颤及持续性室速[4]。但是,心率常被认为是一项特异性较低的指标,并且,其易受包括药物在内的多种因素影响[5]。因此,仍需更深入的研究阐明心率与SCD之间的相关特异性及其可能的机制。


  1.2 心率震荡(heart rate turbulence, HRT)


  HRT描述了由室性早搏引起的心率短期改变,通常表现为显著的心率加速(TO)其后伴随逐渐的心率减速(TS)。异常HRT被报道与全因死亡及SCD显著相关,尤其在心梗后患者和心衰患者人群中[6]。同样的,也有研究显示HRT与心血管死亡显著相关,并且能够有效预测急性心梗后患者SCD事件的发生,其预测效率在联合其他心电特征后还有明显的提升[7]。


  1.3 心率变异性(heart rate variability, HRV)


  HRV即指各心搏间的频率变异,其反映了心脏自主神经功能状态,能够预测慢性心衰患者人群中SCD的发生[8]。根据测量方法的不同,HRV可由多个指标组成,包括总体标准差、均值标准差、差值均方根、总功率、低频带等。其中,低频带是一项较为广泛研究的指标,被多项研究报道于心衰患者的SCD事件显著相关[9]。然而,HRV受年龄、性别、药物等多种因素影响,并且,房颤患者或频发性心律失常患者无法测得HRV,这也限制了它的使用。


2 V1导联P波的深端负性(deep terminal negativity of P wave in V1, DTNPV1)


  DTNPV1是一种房性异常标志物,定义为通过静息12导联心电图检测出现的双相P波,并且负向P波幅度 >1 mm。一项纳入8146名对象并随访13.8年的美国大型队列研究显示,DTNPV1与成年人群的全因死亡、心血管疾病死亡及缺血性心脏病死亡密切相关,是一项简单但有效的预后预测指标[10]。此外,著名的社区人群粥样硬化风险(Atherosclerosis Risk in Communities,ARIC)研究通过对其纳入的15375名对象随访54.1年得出,即使在校正年龄、性别、冠心病等常规危险因素后,DTNPV1仍与SCD显著相关[11]。


3 QT间期


  3.1 QT校正间期(corrected QT, QTc)


  QTc是一项诊断心脏离子通道病(如长QT综合征及短QT综合征等)的经典指标,但其临床价值已经不限于心脏离子通道病的诊断,可延伸使用于心衰、糖尿病等疾病的风险诊断[12]。在细胞水平上, QT间期的延长反映出细胞动作电位时程的延长,进而导致L型钙离子通道的激活,最终引起心血管事件的发生[13]。但是,由于常规心电图T波终末端难以准确界定,以及受自主神经调节和心率的显著影响,QTc的敏感性和特异性往往不高[14]。此外,QTc无法提供不同心脏之间复极化的异质信息,可能会掩盖不同类型的恶性心律失常的风险[15]。


  3.2 QT离散度(QT dispersion, QTD)


  为了解决上述QTc的不足,临床实践中引入QTD以评估长QT综合征发生恶性心律失常风险。QTD是指12导联心电图中任意两导联QT间期差值的最大值,其正常平均值约为33 ms[16]。基于普通社区队列,QTD >80 ms者的心血管死亡风险约为QTD <30 ms者的4倍[17]。此外,一项基于运动员人群的研究显示,QTD的增高与心肌肥厚显著相关[18]。但是,也有研究报道,在长QT综合征患者中,尽管QTD与多形性室速显著相关,但多因素回归结果显示其并不是一个可靠的多形性室速的预测指标[19]。因此,QTD是否能作为恶性心律失常及SCD的有效预测指标仍缺乏统一定论。


4 QRS波


  4.1 QRS时长(QRSd)


  根据指南推荐,同时合并左室传导阻滞和超宽QRSd(≥180 ms)的患者是心脏再同步治疗除颤器(cardiac resynchronization therapy defibrillators, CRT-D)的I类适应人群[20]。进一步的最新研究表明,超宽QRSd的患者即使不合并左室传导阻滞在经CRT-D治疗后仍能获得生存率和再住院率的显著改善[21]。在一项芬兰的随访研究显示,高四分位QRSd者(QRSd ≥110 ms)的SCD风险是低四分位QRSd者(QRSd <96 ms)的2.5倍[22]。类似的,一项美国的纳入46933例院内就诊人群的随访研究显示,QRSd是心血管死亡的独立危险因素,每10 ms的QRSd增加会导致18%心血管死亡风险的增加[23]。


  4.2 QRS离散度(QRS dispersion, QRSD)


  QRSD是指12导联心电图中最大QRSd与最小QRSd的差值。在致心律失常右室心肌病人群中,QRSD被报道是SCD的独立预测因素,即使在考虑QTD、DTNPV1及晕厥症状等因素的影响下,其仍与SCD显著相关[24]。同样在心衰人群中,QRSD与左室收缩功能障碍显著相关,并可有效预测SCD[25]。


  4.3 QRS碎裂波(fragmented QRS, fQRS)


  fQRS是指12导联心电图相邻的两个或两个以上导联出现的多相QRS波,还需排除完全性或不完全性束支传导阻滞及不完全性右束支传导阻滞。早有研究报道fQRS可作为心肌瘢痕的预测指标,还可预测非缺血性心肌病的心律失常事件[26]。此外,fQRS还与致心律失常性右室心肌病、Brugada综合征显著相关,可以帮助预测SCD事件的发生[27]。然而,在部分健康者心电图肢体导连中也偶能观察到fQRS,应注意与病理性fQRS相鉴别。


  4.4 QRS-T角(QRS–T angle)


  QRS-T角是指QRS波与T波电轴的夹角,可分为空间角和正面角。一项病例对照研究显示,正面QRS-T角与SCD显著相关,且其预测价值独立于左室射血分数[28]。在急性冠脉综合征人群中,空间QRS-T角和平面QRS-T角均能帮助预测SCD事件,且在传统预测模型外仍具有16%的额外区分度[29]。在社区人群中,QRS-T角仍显示出与SCD及全因死亡显著相关,可作为常规危险因素外又一预测指标[30]。


  4.5 QRS积分


  QRS积分是由各导联Q、R、S波的幅度、时程及切迹等信息组成的评分。QRS积分最初是被设计基于心室除极的心电信号细微差异的心肌瘢痕定量和定位信号。在缺血性心肌病中,与现在流行的心肌核磁共振相比,QRS积分在心肌瘢痕的评估上仍有很高的可靠性[31]。QRS积分的增高被证明与室性心律失常、ICD放电的发生及左室逆重构的降低密切相关[32]。


5. J波


  早期复极化(early repolarization, ER)或J点抬高既往被认为是一种良性改变,近有报道提示其与特发性室颤相关[33]。此后,在急性冠脉综合征人群中,J波被证明与SCD显著相关[34]。大量研究表明,基于ST段抬高或不抬高的不同状态,J波的良恶性临床意义也各不相同[35]。因此,其对心律失常风险的预测机制仍需要进一步阐明以帮助判断其真实的风险预测价值。

 

6 Brugada心电图样改变


  Brugada心电图样改变是指V1至V3导联出现的ST段抬高和类右束支传导阻滞特征,同时未发现异常猝死症状或家族史。心电图可见Brugada心电图样改变同时伴有异常猝死症状或家族史者称为Brugada综合征。Brugada心电图样改变可分为三型,其中I型可作为Brugada综合征的诊断依据,并可帮助预测SCD风险[36]。


7 T波


  7.1 T波峰末间期(interval from the peak to the end of the T-wave, Tpeak - Tend)


  Tpeak - Tend定义为T波波峰与T波终末端之间的间期,其代表着复极化的弥散程度[37]。因Tpeak - Tend具有导联特异性,当分析Brugada综合征时应选取V4至V6导联,而分析长QT综合征时应选取V1至V3导联[38]。有研究报道显著延长的Tpeak - Tend常出现于长QT综合征1型人群中,并提示其可作为该长QT综合征亚型的心律失常风险预测指标[19]。Tpeak - Tend还可预测ST段抬高型心梗及非ST段抬高型心梗人群的死亡率[39]。一项丹麦的大型研究发现,Tpeak - Tend与多种心血管事件呈U型曲线相关,包括全因死亡率、心血管死亡率、房颤及心衰[40]。


  7.2 T波峰末间期与QT间期比值(Tpeak-Tend /QT)


  尽管多项证据显示Tpeak - Tend与心血管死亡密切相关,但其仍具有很强的个体异质性,易受种族及心率等因素影响。而将其对QT间期校正后得到的Tpeak-Tend /QT值则相对稳定,其范围约为0.17至0.23[41]。Tpeak-Tend /QT已被报道可有效区分长QT综合征人群中是否发生尖端扭转性室速[42]。此外,Tpeak-Tend /QT还可用于预测Brugada综合征人群或ST段抬高型心梗人群的全因死亡及SCD事件[43]。


  7.3 T波电交替(T wave alternans, TWA)


  TWA是指心电图中出现的T波的形态、振幅及极性的逐搏交替改变的现象。TWA主要是由单个心肌细胞复极化的交替而产生,其他可能的产生机制还涉及钙离子失衡、心肌记忆性、机械-电反馈等[44]。TWA可于多种疾病状态下被观测到,如心梗、心衰、长QT综合征及Brugada综合征等。已有多项研究探索TWA对SCD的预测价值,均显示TWA在预测SCD方面与心内电生理检查具有高度一致性,可作为SCD的预测因素[45]。在心衰人群中,慢性迷走神经刺激可以改善心室功能,同时降低TWA和SCD的发生[46]。


  7.4 微伏级T波电交替(microvolt T wave alternans, MTWA)


  MTWA反映了心脏每博之间更为细微的T波差异。在长QT综合征人群中,MTWA已被报道与尖端扭转性室速密切相关[47]。一项大型队列研究通过使用频域频谱法或时域校正平均法等信号处理技术获得各患者的MTWA特征,证明了MTWA有助于心律失常风险分层[48]。但也有大型研究显示,在心衰人群中,MTWA阳性组与MTWA阴性组的生存率并无显著差异[49]。总体而言,尚需更加明确的证据支持MTWA应用于临床诊治。


8 其他


  8.1 心脏电生理平衡指数(index of cardiac electrophysiological balance, iCEB)


  iCEB是由QT间期与QRSd的比值计算而得(iCEB = QT/QRSd)。一项家兔实验表明,iCEB可以预测多种药物所致的心律失常的发生,包括地高辛及异丙肾上腺素等药物[50]。与同家族基因突变阴性者相比,长QT综合征患者表现出iCEB增高,而Brugada综合征患者表现为iCEB降低[51]。心电传导速度和有效不应期的复杂信息通常需由有创心电检查才能获得,iCEB的优势在于可以简单快速的间接反映这些信息,进而提示心律失常事件的发生。


  8.2 心室异位QRS时间间隔(ventricular ectopic QRS interval, VEQSI)


  VEQSI是指室性异位波动间的最大间隔。一项意大利的基于健康者的研究发现,VEQSI与结构性心脏病显著相关,并能帮助预测全因死亡率[52]。在致心律失常性右室心肌病人群中,患者的VEQSI水平显著高于健康对照组的VEQSI水平,提示高VEQSI(VEQSI >180ms)能有效诊断致心律失常性右室心肌病,并能预测该人群心律失常事件的发生[53]。


  8.3 波形异质性


  计算机图像识别技术的快速发展,让心电图的数字化和更为复杂的计算指标成为了可能。有研究通过使用残差算法(the Residua algorithm)评估R波及T波在各导联上的异质性,为心律失常风险提供比常规心电图更为优秀的预测模型[33]。也有研究使用二阶中心矩分析方法(automated second central moment analysis)处理了5618位成年人的电子化12导联心电图,其结果显示R波、J波及T波的异质性的升高与SCD的发生显著相关,即使在校正常规危险因素后,J波及T波的异质性仍与SCD显著相关,提示波形异质性能够提供更多的心电信息并帮助评估SCD风险[54]。


9 总结与展望


  在本文中,我们总结了SCD高危患者的多种心电特征,为以后SCD心电预测信号提供阶段总结和理论参考。这些复杂多样的心电特征同时又具有疾病异质性,可分别适用于不同疾病。在日常诊疗工作中,高危患者需要快速得到心律失常风险评估,但是单纯的心电信号对SCD高危人群预警的敏感性和特异性较低。SCD高危人群植入ICD可以降低猝死的发生率和死亡率,已经被最新美国SCD防治指南作为I B类推荐,但是指南仍主要关注左室射血分数<35%、心脏骤停幸存者和心肌梗死后室速室颤高危人群,而大多数心脏性猝死发生在左室射血分数正常人群中,且该类患者目前尚缺乏有效的预警方法。因此,寻找左室射血分数以外新的SCD危险分层尤其根据高危心电信号的特点进行危险分层,更加精准的识别无左室射血分数下降的SCD高危人群并进行精准治疗的研究具有重要临床意义。


  随着计算机科学和大数据科学的蓬勃发展,多种心电信号组成的评分[55]、多导联波形异质性、图像识别特征等新型心电特征极有可能为SCD预警提供更多的有价值的信息。此外,无线信号传导技术和可穿戴设备的快速普及,为远程心电特征的提取分析提供了可能,这将极大的拓展基于心电监测的SCD风险防控的个体化、实时性和有效性,有望在不久的将来真正实现广大人群的SCD早期预警。


    2019/5/20 12:34:01     访问数:967
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