摘要

背景： 12导联心电图（ECG）为急性胸痛患者的后心室或右心室急性心肌梗死（AMI）的准确诊断提供了足够的信息。后胸导联（V7-V9）和/或右胸导联（V3R-V5R）从自这些特定区域提供了重要信息，但是由于涉及耗时的过程，这些附加的ECG不是常规记录的。本研究的目的是评估一个新开发的系统，使用标准12导联心电图信息非侵入性地合成这6个额外的导联心电图。 患者和方法： 30名患有急性胸痛的患者（25名男性，5名女性；平均年龄：65±11岁）。利用标准12导联和V3R，V4R，V5R，V7，V8，V9导联心电图被连续记录，并与由标准12导联信号数学推导的合成心电图相比较。 结果： 合成心电图波形和实际心电波形几乎相同，心电图变量包括P波，QRS波和T波，他们之间有着显著相关性（总共1个周期信号的相关系数：V3R为0.97，V4R为0.93，V5R;V7中0.98;V8中0.92;V9中0.88，p<0.001）。AMI患者（N= 16）和扩展导联ST段抬高患者（N= 8）均有显着相关性（相关系数均在0.88以上，p<0.001）。ST段的重复性与其他心电图变量一样好，即使在由于右心室后壁或右心室AMI而导致ST段抬高的患者中也是如此。 结论： 合成后右心导联心电图在急性心肌梗死的快速诊断中具有高度的可靠性和有效性，特别是在有后心室或右心室的早期检查中，从而减轻患者痛苦。

介绍

对心电图改变的准确和快速的解释对急性心肌梗死（AMI）的诊断和有胸痛患者的适当的治疗的选择是至关重要的。尽管12导联心电图（ECG）被广泛用于此目的，但是它们提供的信息不足以准确诊断后心室和右心室的AMI。 后壁胸导联（V7-V9）和右胸前导联（V3R-V5R）提供了这些特定区域的重要信息，并且可以显示AMI发生在后壁或右心室时的显着变化。

然而，这些特殊的导联心电图并不是常规的心电图机器记录，因为在繁忙的临床环境中需要紧急决策时，在后部和右侧前胸壁表面上安装和维护电极是不方便而且耗时的。如果能够获得这些特定区域的心电图信息而不需要操纵身体表面的电极，它则可以为胸痛患者的鉴别诊断节省很多时间，从而得到更好的预测。 Wei最近设计了一个理论系统，允许根据12导联心电图信息[3]合成对应于扩展的后部和右侧胸前导联的ECG。这一系统的理论基础可以从临床实践中广泛应用的著名的先导理论中理解。 根据这一理论，在身体表面的任何位置测量的心电图电位被解释为等效心脏源(心脏矢量)与电极位置的引导向量的投影。使用12导联ECG（I，II和V1-V6）中的8个导联来估计心脏矢量作为患者的电源。然后根据最小二乘法推导出代表体表心电图电位之间内在联系的传递矩阵。假设心脏周围有固定的电导，我们根据12导联ECG系统中的信息冗余，用8个测量的ECG信号的线性组合来计算扩展导联ECG。 本研究的目的是： 1）评估通过Wei系统获得的合成附加导联ECG与来自实际患者各个区域的记录ECG之间的一致性； 2）当与缺血性心脏病有关的ST有显著差异发生时，验证合成ECG上ST水平的重现性。

材料和方法

1. 主题 本研究采纳了日本医学院附属医院冠状动脉病室（CCU）连续的30例患者（男性25例，女性5例，平均年龄为65±11岁）。其中处于休克状态或难以忍受的严重疼痛的危重患者被排除在外，那些不能保持心电图记录的患者也被排除在外。 根据病人的入院情况和数字心电图仪1550（日本光电株式会社）记录的标准12导联心电图和附加导联V3R，V4R，V5R，V7，V8和1到3次的V9心电图。

 

在研究期间，患者通常按照各自的情况进行治疗。所有患者均获得知情同意。该研究方案经日本医学院医院伦理委员会批准。

2. 合成ECG的数据采集和处理 从标准的12导联ECG信号中导出的所有数字数据都以1kHz的采样率瞬时处理。然后用Wei设计的计算机软件快速合成模拟的V3R，V4R，V5R，V7，V8，V9心电波形。用电子表格软件程序（Excel，Microsoft  Corp.，Redmond，WA，USA）逐点计算实际信号和合成信号之间的数字化数据的数学差异。

3. 心电参数的测量和比较 自动计算所有ECG变量，包括P宽度，P幅度，QRS宽度，QRS幅度，T幅度和QT间隔。分别比较这些变量，并计算实际记录与来自6个附加导联的合成信号之间的相关系数。然后，将T波形态分为仅正向偏转(＋)，仅负向偏转(－)，正负偏转(＋/－)，负正偏转(－/＋)，几乎平坦且无偏转(0)的5种模式。推导出每个导联的实际信号和合成信号之间的重合率模式。 另外，每次记录实际和合成的ECG，准备从P波开始到T波结束的代表性1拍数字化数据（1周期的全部ECG信号由1毫秒的振幅的串行数据构成）。数字的数量取决于从P波开始到每个ECG的T波结束的时间间隔。然后，获得2个心电图之间的相关系数，并且在评估的心电图的每个导联上计算相关系数的平均值±标准差。

图1ST偏离基线的测量点

除了通常的心电图变量外，ST偏差（相对于基线的升高或降低）在每个记录中的3个点（ST-J，ST-M和ST-E）被评估，如图1所示。还导出了这些点的实际和合成的ECG。为了避免任何可能的T波形态突然变化的影响，3个点之间的间隔设置为RR间期的116。 4. 统计分析 计算了记录和合成ECGs之间各心电变量的相关系数，由于在每个ECG中导出了关于1个周期的总ECG信号的相关系数，所以在每个额外被评估的ECG的导联中计算出平均值±标准偏差。使用线性回归分析来评估上述ECG变量和记录和合成ECG之间的波形的一致性。R> 0.6和P <0.05的相关性被认为是显著的。

结 果

绝对差异（毫伏）表示为平均值±标准差，并通过配对t检验评估;P <0.05被认为有统计学意义。 急性心肌梗塞的诊断

表1患者特征和最终诊断

患者	年龄	性别	胸痛的最终诊断	ST高程
1	74	F	AMI，非Q前间隔
2	54	M	AMI，下后壁	V7―V9
3	60	M	胸痛综合征伴有CLBBB
4	59	M	AMI，后壁，伴有CRBBB
5	58	F	即将发生MI, 前壁
6	82	F	CHF基于IHD
7	63	M	AMI，下壁
8	60	M	AMI，下后壁＋RV	V3R―V5R
9	76	M	AMI，下后壁	V7―V9
10	72	M	AAD和CRBBB
11	64	M	CHF伴有IHD
12	72	M	AAD
13	61	M	AMI，下后壁伴有血管痉挛	V7―V9
14	90	M	CPA, CHF 基于IHD 伴有CLBBB
15	68	M	AMI，前间壁
16	69	M	AMI，下＋RV	V3R-V5R
17	59	M	PAF
18	81	M	CHF由于IHD伴有CRBBB
19	66	M	CHF由于IHD
20	59	M	AMI，下壁＋RV	V3R―V5R
21	49	M	急性PTE
22	35	M	急性心包炎
23	71	F	TAA
24	69	M	最近MI，非Q侧
25	67	F	CHF由于IHD伴有CLBBB
26	50	M	AMI，非Q后方
27	55	M	AMI，先前外侧
28	78	M	AMI，下后壁	V7―V9
29	44	M	AMI，后壁	V7―V9
30	70	M	应激性心肌病

如表1所示，本研究纳入16例AMI患者，6例充血性心力衰竭患者，3例主动脉疾病患者，1例心包炎，胸痛综合征，肺血栓栓塞症，应激性心肌病和阵发性心房颤动。根据肌酸激酶临界升高和肌酸激酶MB同功酶，肌钙蛋白T或心脏型脂肪酸结合蛋白和局部壁的存在，30例胸痛患者中有16例进行了AMI最终诊断，除了典型的心电图变化外，还有超声心动图的运动异常。 根据实际记录在V3R-V5R导联和V7-V9导联的显着ST升高，16名患者中的3名和5名患者的后壁被确定为右心室壁。超声心动图检测到心壁运动异常和心肌闪烁扫描中的灌注缺陷被用作需要时进行鉴别诊断的参考数据。 实际心电图与合成心电图的相关性

 

                           

图2 V3R-V5R ST段抬高急性心肌梗死病例

患者是一名60岁男性，伴有下壁和右心室AMI

图3  ST段抬高V7-V9的AMI病例

患者是一名61岁男性，后肢AMI

 

如图2和图3的例子所示，合成的信号具有与在所有延伸引线处的实际记录的心电图的波形几乎相同的波形： 右心室梗塞患者的V3R-V5R的ST段抬高的ECG波形（图2）和V7-V9在一个后部梗塞患者的波形（图3）明显地复制在合成的ECGs上。 记录和合成的信号在表2中列出了P宽度，P幅度，QRS宽度，QRS幅度，T幅度和QT间隔的显着相关性（所有p <0.001）。

表2实际和合成ECG之间的ECG参数的相关系数

	V3R	V4R	V5R	V7	V8	V9
P宽度	0.97	0.94	0.91	0.98	0.94	0.93
P振幅	0.88	0.93	0.92	0.94	0.85	0.81
QRS宽度	0.97	0.91	0.88	0.98	0.91	0.86
QRS振幅	0.96	0.92	0.89	0.92	0.81	0.81
QT间隔	0.93	0.91	0.84	0.93	0.86	0.88
T振幅	0.96	0.93	0.93	0.89	0.79	0.65
T形态 符合率(%)	86.0	72.1	81.4	82.7	82.7	82.7

V3R-V5R：N=44，V7-V9：N=52

 

所有额外导联的T波形态与70％以上的病例一致。另外，在44个心电图中，用右侧的引线和52个后导的心电图对1个周期的心电图信号的相关性进行了评估。如表3所示，大多数情况下每个心电图的相关系数为0.9或更高。

表3实际信号与合成信号之间1周期ECG信号的相关系数分布

R=	V3R	V4R	V5R	V7	V8	V9
>0	0	0	0	0	0	1
0-0.19	0	0	1	0	1	0
0.2-0.49	0	0	1	0	1	0
0.5-0.69	0	1	2	0	0	2
0.7-0.79	1	2	2	0	4	7
0.8-0.89	2	7	7	2	3	5
0.9-1.0	41	34	31	50	43	37

在V3R或V7中没有发现小于0.7的相关系数，而在其他导联中仅观察到少量的低相关系数。在5个例中，观察到的相关系数小于0.5，但在所有这些情况下，相应实际记录中的电信号的幅度都非常低，并且与显着的噪声相关联。 在急性心肌梗塞(N = 16)和ST抬高(N = 8)患者中，即使在异常心电图的情况下，均有显著高相关性的1周总心电图信号，在所有附加导联(表4)中实际和合成的ECGs之间也有明显的高相关性。 ST级别的重复性 不仅在P、QRS和T波上有偏转，而且在合成信号中也能很好地再现ST水平，即使是在显著ST升高或下降的情况下，如图2和图3和表5所示，在6个额外的附加导联，记录和合成信号之间的ST水平差异在3个测点(ST - J、ST - M和ST - E)上都是最小的;所有测点的绝对差异均小于0.03 mV。ST-M的差异比ST-J和ST-E的差异要小，但差异无统计学意义。虽然V3R-V5R在右心室梗塞（N = 3，表6a）中的差异是微不足道的，但是在V7-V9在后部梗塞（N = 5，表6b）时稍微大一些，但是记录和合成的信号在各个导联处显示出ST显著的升高。 由于样本量很小，统计考虑因素被省略了。

表4  AMI或ST抬高患者单周期总ECG信号的平均相关系数

	V3R	V4R	V5R	V7	V8	V9
所有患者 (N=30)	0.97±0.06	0.93±0.08	0.88±0.18	0.98±0.02	0.92±0.18	0.89±0.18
AMI  (N=16)	0.96±0.07	0.91±0.07	0.84±0.21	0.98±0.03	0.90±0.22	0.88±0.19
ST升高 (N=8)	0.97±0.02	0.91±0.04	0.87±0.14	0.98±0.04	0.97±0.06	0.94±0.06

平均值±标准偏差

表5实际和合成ECG之间ST水平的绝对差异

	V3R	V4R	V5R	V7	V8	V9
ST-J	0.019±0.017	0.019±0.018	0.016±0.018	0.018±0.019	0.025±0.025	0.028±0.025
ST-M	0.018±0.019	0.018±0.021	0.017±0.019	0.016±0.023	0.018±0.026	0.022±0.029
ST-E	0.023±0.024	0.025±0.025	0.021±0.022	0.020±0.031	0.022±0.037	0.027±0.042

平均值±标准偏差 (mV)

 

表6a  RV梗死病例中ST水平的绝对差异                  表6b后壁梗死患者ST水平的绝对差异

	V3R	V4R	V5R			V7	V8	V9
ST-J	0.003±0.004	0.003±0.004	0.010±0.007		ST-J	0.033±0.029	0.033±0.039	0.040±0.039
ST-M	0.013±0.018	0.020±0.021	0.018±0.011		ST-M	0.031±0.039	0.033±0.046	0.038±0.050
ST-E	0.020±0.014	0.025±0.021	0.025±0.007		ST-E	0.039±0.056	0.044±0.066	0.050±0.076

平均值±标准偏差(mV)                                                          平均值±标准偏差 (mV)

讨 论

方便无创伤的右心室后壁心电图诊断 急性心肌梗塞的诊断通常是基于典型的胸痛症状和12个主要的心电刺激和关键的心肌酶升高。但是，梗塞区域位于后壁或右心室时，有时难以明确诊断。尽管V1中ST段压低R波幅度的突然增加经常被用作后部梗塞的替代指标，但V1的变化有时非常小，导致诊断或误诊失败。在大多数后壁梗塞的病例中，导联V7-V9中出现显着的ST抬高。 右心室梗塞可能不会反映在12导联心电图中，这意味着V3R-V5R上的ST升高可能是右心室梗塞的唯一明确特征。然而，很少有商业心电图仪能够同时记录来自标准12以外的导联的心电图。当在临床设置中怀疑后壁或右心室的AMI时，无论是否检测到典型的ST变化，来自多个附加导联包括V3R，V4R，V5R，V7，V8和V9应在12导联心电图应当被记录。 然而，当需要紧急治疗AMI时，这是费时和不方便的。如果这些额外的导联心电图读数可以从标准的12导联信息中快速且无损地推导出来，那么将会使医生和患者都受益，并且很可能导致更好的结果。在本研究中，我们获得了额外导联的实际和合成心电图之间的良好相关性，以及ST水平升高的高重复性。因此，我们相信我们的系统可以满足医生和患者的需求，可以广泛应用于胸痛患者的临床诊断。 综合心电图与实际记录心电图的相关性和可重复性 使用Wei的方法后，扩展的后部和右侧胸前导联的数学导出信号的波形几乎与胸痛患者记录的实际ECG相同。不仅在胸痛的情况下，而且在AMI和ST抬高的情况下，在所有额外导联的实际和合成ECG之间可以获得良好的相关性。然而，相关系数倾向于按比例变小到的引线从心脏，即，从向V3R V5R的距离，以及从V7至V9。这一现象可能是由于距心脏越远的距离而导致心电图上越低的幅度。我们怀疑相关系数部分取决于总信号的幅度。 在大多数ST段抬高显着的患者中，ST变化也在合成的ECG中被准确地再现。记录和合成心电图的ST水平的绝对差异值小于0.03mV，对于AMI的鉴别诊断我们认为无关紧要。虽然在ST- M处的差异比ST- J和ST- E小一些，但差异没有统计学意义。 我们认为ST-M可能比其他点更稳定，因为ST-M的S波深度和持续时间的变化以及T波形态变化的影响较小。无论如何，这些研究结果表明，在临床环境中，如果没有从后侧或右侧的胸部中得到真实的ECG记录，就可以诊断出后或右心室梗死。 综上所述，我们认为由Wei设计合成的18导联心电图对急性心肌梗死的快速诊断非常有用，特别是在后或右心室的早期诊断中，从而减轻患者痛苦。

局限性

纳入研究的患者人数很少，因为大部分接受CCU的患者抱怨严重的胸痛而被排除在外，因为他们的病情非常危急。另一个限制是，由于患者人数少，实际和合成ECG之间的相关性不能根据梗塞范围或面积来评估。为了更可靠地分析ST级重现性，需要有更大的研究人群，因为在不同的区域有不同大小的梗塞。 致谢：感谢CCU医护人员在收集心电图数据方面的大力协助。

高冈 上野彰 田中圭司 二郎斯托 魏大明

1日本医科大学医学研究生院内科，心脏病学、肝病学、老年病学和结合医学部

2日本医科大学医院冠心病监护室

3日本光电株式会社，东京

4会津大学信息系统研究生院