心室复极稳定性的心电学指标及其评价

王皎 综述 张树龙 审校

心室复极稳定性的心电学指标及其评价

王皎 综述 张树龙 审校

心肌动作电位是由细胞膜上的离子通道有规律地开放、关闭引起的。心室肌除极时间短，影响因素少，较稳定；复极时间长，影响因素多，稳定性差。心室复极是心脏电活动的一个重要阶段，复极过程中一些微小干扰即有可能触发心律失常。心电图是临床上最常用和最简便的检测心室复极不一致性的方法。常用的衡量心室复极稳定性的心电学指标有QTc间期、QTd、QT/RR斜率、Tp-Te间期、Tp-Te间期/QT、QRS-T夹角和VG等。这些指标已被广泛用于临床各种疾病的风险评估，现就上述指标的研究进展作一综述。

心室复极；心室复极离散度；心电图

全世界每年约有80万人死于心源性猝死(sudden cardiac death，SCD)，大多数SCD是由恶性室性心律失常(malignant ventricular arrhythmia，MVA)引起的。通常MVA易发生于器质性心脏病患者，但也有15%～20%发生于无器质性心脏病的患者。心室肌复极的不均匀性增加是导致室性心律失常的主要原因，直接威胁患者的生命安全。心室复极是心脏电活动的一个重要阶段，复极过程中的一些微小干扰即有可能触发心律失常，而心电图是临床最常用、最简便的检测心室复极稳定性的方法。

1 心室复极稳定性概述

1.1 细胞层面

心肌动作电位是由细胞膜上的离子通道有规律地开放、关闭引起的。在一次除极后，心肌又会恢复原来的极化状态，此过程称为“复极”；心室肌复极在体表心电图上表现为ST段及T波。心室肌除极过程短，影响因素少，较稳定；而复极过程涉及Ca2+、Na+、K+(Ito、Iks、Ikr)等多种离子流，复极时间长，影响因素多，稳定性差。

1.2 心肌组织层面

心室肌分为心内膜、中层和心外膜三层，其动作电位曲线各不一致；同一层心肌、不同区域的动作电位曲线也存在差异。心室肌在电学上并非一个均质体，而是一个异质体，因此，在心室复极过程中容易出现复极时间和电位不一致，即跨室壁复极离散度(transmural dispersion of repolarization，TDR)。正常心脏也存在复极差异，但差值尚在正常范围；异常情况如心肌缺血缺氧、离子紊乱、结构异常、基因异常等，均能引起心肌细胞复极紊乱，心肌细胞间出现电位差，TDR增大，引发异常电流，从而触发心律失常。文献[1-4]研究表明，TDR的增大与恶性心律失常的发生率相关。三层心室肌动作电位曲线，参与决定体表心电图上T波的形态、振幅、方向和时限。

2 心室复极稳定性的心电学指标

2.1 QT间期、QTc和QTd

尽管QT间期及QTc间期可用于预测心律失常，但敏感性和特异性均不高，故均不能作为评价心电图心室复极稳定性的“金标准”。因此，研究者提出了QT离散度(QT dispersion，QTd)，指12导联中最长与最短QT间期之差，计算公式为QTd=QTmax-QTmin。QTd 反映心室复极的不一致性和心电的不稳定性，可用来预测MVA及猝死的发生风险。Zabel等[11]也发现人心外膜单相动作电位时程离散和体表心电图QTd显著相关，与激动时间离散度、复极时间离散度呈显著正相关。因此，QTd被认为不仅与心室复极离散有关，还与除极顺序有关。多项关于长QT综合征、心肌梗死、心肌病、心力衰竭的研究也表明，QTd对MVA的预测有一定的价值[12]。然而也有研究结果与上述观点相矛盾，认为QTd不能独立预测MVA[13]，且QTd测量难度大，易受非心电因素的干扰，没有统一的测量标准，无法准确、重复测量，近年来应用减少。

2.2 QT/RR斜率

QT间期多从十几秒的平面心电图上获得数据，且为静态心电图参数，缺少动态观察评价，因而有一定的局限性。近些年，QT/RR斜率被认为可以反映心室复极的动态变化，对24 h动态心电图窦性心律下的QT间期和RR间期进行直线相关性分析，根据QT间期的起止位置不同，分为QTe/RR的斜率(QTe为Q波起始至T波终点的间期)和QTp/RR的斜率(QTp为Q波起始至T波顶点的间期)。在心肌梗死、心力衰竭、扩张型心肌病、肥厚型心肌病和长QT综合征患者中，观察到QT/RR斜率异常增大，其中QTe/RR比QTp/RR的灵敏性和特异性更高[14]。QT/RR斜率还可以帮助我们预测离子通道疾病心律失常的发生，心脏钾离子通道KCNE1(G38S)具有基因多态性，Yamaguchi等[15]发现KCNE1(G38S)基因多态性的患者易发生尖端扭转型室性心动过速，尤其是在QT间期延长的情况下，同长QT综合征(LQTS)患者具有相似的室性心律失常发生风险，QT/RR斜率也明显增大；通过补充电解质、使用β-受体阻滞剂等治疗手段，QT/RR斜率减小，患者心悸、先兆晕厥的症状也未再复发，因此QT/RR斜率可以用来评估KCNE1(G38S)潜在的遗传性心律失常的发生风险。QT/RR斜率与QTc间期、QTd等指标相比，不仅与心室复极有关，还和自主神经有关，斜率增大提示迷走神经张力减小，交感神经张力增大，而自主神经功能紊乱在心律失常的发生中起重要作用。

2.3 T波峰末间期和Tp-Te间期/QT

T波峰末间期(Tpeak-Tend interval，Tp-Te间期)指T波顶峰至T波终末的时间间期，代表心室肌不同部位最早和最晚复极结束的时间差。目前研究认为，体表心电图Tp-Te间期不仅和心室跨壁复极离散有关，而且与心室整体复极离散有关[16]。尽管迄今为止尚无关于Tp-Te间期正常值的共识，但已有一些学者进行Tp-Te间期与MVA发生风险的相关性研究。在长、短QT综合征的患者中，Tp-Te延长均预示较高的MVA发生风险[17]；Tp-Te间期对Brugada综合征患者的危险分层也有指导意义[18]，同时，对心肌病、心肌梗死、心力衰竭患者发生MVA也有预测价值[8，19]。心肌梗死患者的Tp-Te间期及其离散度较健康者延长，且心肌梗死后发生室性心律失常患者的Tp-Te间期较未发生室性心律失常患者延长， Hetland等[20]发现当校正年龄、左心室射血分数(LVEF)、QRS间期等因素后，Tp-Te间期在发生室性心律失常患者中明显增大[(116±26) msvs. (102±20) ms，P=0.01]，提示Tp-Te间期是室性心律失常的独立预测因素。在一些常见病，如长期高血压导致的左心室肥厚和糖尿病患者中，Tp-Te间期较正常对照组延长。

Tp-Te间期/QT是预测心律失常的一个新指标，避免了心率的影响(心率在60～100 次/min时该指标几乎没有变化)。在ST段抬高型急性心肌梗死患者中，Tp-Te间期/QT可以有效预测心律失常的发生及再灌注治疗的效果[8，21]；在心脏再同步化治疗时，Tp-Te间期/QT可以作为室性心律失常的风险标记[22]；在心力衰竭、肥厚型心肌病患者中，Tp-Te间期/QT值也明显增大。

2.4 T波电交替

T波代表心室复极，T波电交替(T wave alternans，TWA)是指体表心电图T波形态、极性和振幅逐搏交替变化，反映了心室复极时细胞内钙离子的变化对空间异质性的影响，反映心肌细胞动作电位持续时间和形状的改变[23]。TWA 可分为毫伏级(体表心电图可直接观测) 和微伏级(肉眼不能识别，需借助特殊检测仪器和方法)。既往研究表明，微伏级T波电交替(microvolt T-wave alternans，MTWA)是室性心律失常和SCD高危患者强有力的预测因子。Merchant等[24]进一步发现在LVEF≤35%的患者中，MTWA阴性者SCD发生率低，在LVEF>35%的患者中，MTWA阳性者SCD发生率高。这些发现可能对哪些患者需要植入ICD进行一级预防有一定的指导意义。

2.5 QRS-T夹角

QRS-T夹角是心电向量图上QRS波空间向量与T波空间向量之间的夹角，反映心室除极向量和复极向量之间的关系，可分为空间QRS-T夹角和平面QRS-T夹角。研究认为，QRS-T夹角与心衰、冠心病、糖尿病、脑卒中、室性心律失常等密切相关[25]。Selvaraj等[26]研究表明QRS-T夹角越大，B型尿钠肽(BNP)水平越高、左室质量指数越大或右室收缩功能越差；在调整BNP影响因素后发现，QRS-T夹角是再住院率或死亡率的独立影响因素。

2.6 心室复极梯度

心室复极梯度(ventricular gradient，VG)为QRS波综合向量与T波综合向量经平行四边形法则求出的综合心电向量，代表了心肌复极本身代谢的异常。VG可以用于区别原发性与继发性复极改变，为临床医师诊断冠心病及原发性心电疾病提供了新的参考指标[27]。

QRS-T波群是由多个动作电位时程的空间不均一性决定的，而不单单取决于动作电位本身，因而Geselowitz[28]提出了三维空间心室复极梯度(SVG)的概念。SVG有了方向性，成为一个矢量，其方向取决于空间QRS轴和T轴的方向，其大小为立体QRS环最大向量与立体T环最大向量经平行四边形法则求出的综合心电向量的大小。随着计算机技术的发展，常规计算SVG的大小和方向已经成为可能，它的广泛应用值得期待。

2.7 JT间期及其离散度

JT间期是指J点到T波终点之间的间期。JT间期离散度(JTd)是指心电图上不同导联之间最大JT间期和最小JT间期的差值。许多因素可以影响QT间期，尤其是室内传导阻滞导致的QRS延长使QT间期延长，而JT间期消除了心室肌除极时限的影响，但心室肌动作电位中除极时相很短暂，所以QRS波也包括心肌早期复极成分，将复极和除极完全分开是不可能的，加之心电图上J点的判断存在难度，所以目前临床上应用不广泛。

2.8 兴奋-恢复间期

兴奋-恢复间期(activation-recovery interval，ARI)定义为电描记图中RS段下降最快点和T波上升最快点之间的时间间隔。目前应用仿真研究，建立心室肌模型，应用双域模型并加入心肌各向异性条件，计算局部心电图，并提取相关参数，认为ARI可以很好地表征心室复极不一致。但目前尚无ARI的相关临床研究，其临床作用还需进一步探讨。

3 新的研究进展和问题

随着起搏器技术的发展，植入式心脏除颤器(implantable cardioverter defibrillators，ICD)已成为预防SCD最有效的方法， Li等[29]对509例ICD植入患者进行前瞻性研究，观察其QRS-T夹角的变化，平均随访34个月，去除其他因素后，QRS-T夹角为全因死亡率(HR=2.5，P<0.05)、心源性死亡率(HR=1.9，P<0.05)和心衰再住院率(HR=2.3，P<0.01)的独立危险因素，且优化治疗能显著缩小正面QRS-T夹角[(100.9±53.4)°vs.(107.2±54.4)°，P<0.001]，表明QRS-T夹角是一个强有力的预测心衰恶化植入ICD的患者全因死亡和心源性死亡的指标。

随着心脏再同步化治疗(cardiac resynchronization therapy，CRT)和心脏再同步化治疗除颤器(cardiac resynchronization therapy defibrillator，CRT-D)被越来越多地应用于临床，心室复极稳定性的心电学指标在起搏位置评价、治疗效果及风险评估方面也发挥着新的作用[1，10]。CRT-D植入术后左心室逆重构患者的TDR减小，左心室多部位起搏比单部位起搏的TDR减小，心内膜起搏比心外膜起搏的TDR减小。

近年来，不断有新的心室复极指标被提出，如QT/RR斜率、Tp-Te间期/QT、ARI等，一些研究也证明了这些指标可以预测心律失常的发生风险。 然而，有些心电学指标，如QTd、VG、JT及JTd，因其测量存在争议且计算复杂，难以广泛应用。而心室复极稳定性指标统一诊断标准的缺乏，也限制了上述心电学指标在临床实践中的应用。随着计算机技术的发展，可以利用软件对心电信号进行统一处理、测量和计算，相信这些心电图的复极指标的准确性和灵敏性能不断提高，从而更广泛地应用于临床工作。

4 结论

正常情况下，心室肌的电生理性质是不均一的，存在复极离散。病理条件下，复极离散会进一步变大，异常增大的复极离散为心律失常，尤其是威胁生命的室性心律失常提供了基质。心电图作为临床上一种简便、无创的检查手段，其中评价心室复极稳定性的各项指标，对预测心律失常甚至SCD的发生均有重要意义。

目前，针对心电图心室复极稳定性各项指标的统一标准尚未出现，因此可在充分全面的研究后提出关于各项指标的心律失常危险因素评分，从而有助于临床预测患者恶性心律失常发生的风险。

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(本文编辑：李政萍)

Electrocardiographic indicators of ventricular repolarization stability and their evaluation

WangJiao,ZhangShu-long

(Heart Center, Affiliated Zhongshan Hospital of Dalian University, Dalian Liaoning 116001, China)

Myocardial action potential results from the regular opening and closing of ion channels on the cell membrane. Different from depolarization, the repolarization of ventricular muscle goes through a long period, influenced by many factors and thus performs poor stability. Ventricular repolarization is an important stage in electrical activities of the heart. Even micro interference in the process may trigger arrhythmia. Electrocardiogram is the most commonly used and convenient method of detecting the inconsistency of ventricular repolarization. Several electrocardiographic indicators such as corrected QT interval, QTd, QT/RR, Tp-Te, Tp-Te/QT, QRS-T angle and VG are frequently used to evaluate the stability of ventricular repolarization. These indicators are used extensively in the risk evaluation of various diseases clinically. This paper reviews on the research progress of the above indicators.[Key words] ventricular repolarization; dispersion of ventricular repolarization; electrocardiogram

国家自然科学基金资助项目(81370307)

R540.41

A

2095-9354(2017)01-0047-05

10.13308/j.issn.2095-9354.2017.01.011

2016-11-22)