连续12导联心电图(ECG)监测可检测出疑似急性冠状动脉综合征(ACS)患者的心肌短暂性缺血,即使患者无症状也能发现。本文中,我们描述了使用Holter设备启动患者监测、下载ECG数据以进行离线分析的方法,以及如何利用ECG软件识别短暂性缺血。
方法文章
连续12导联心电图(ECG)监测可检测出疑似急性冠状动脉综合征(ACS)患者的心肌短暂性缺血,即使患者无症状也能发现。本文中,我们描述了使用Holter设备启动患者监测、下载ECG数据以进行离线分析的方法,以及如何利用ECG软件识别短暂性缺血。
每年,约有785,000名美国人会发生首次冠状动脉事件,即急性冠脉综合征(ACS)。ACS的病理生理机制涉及动脉粥样硬化斑块破裂,因此治疗目标在于稳定斑块,以防止细胞死亡。然而,临床医生之间对于最佳治疗路径仍存在广泛争议:在有指征时采用早期侵入性策略进行经皮冠状动脉介入治疗(PCI/支架),或采用保守策略即,仅在症状复发时进行药物治疗联合PCI/支架术。
急性冠脉综合征(ACS)有三种类型:ST段抬高型心肌梗死(STEMI)、非ST段抬高型心肌梗死(NSTEMI)和不稳定性心绞痛(UA)。在这三种类型中,NSTEMI/UA的发生率几乎是STEMI的四倍。对于NSTEMI/UA的治疗决策,主要依据症状以及静息或运动状态下的心电图(ECG)。然而,由于动脉粥样硬化斑块具有动态性和不可预测性,这些方法常常未能充分检出心肌缺血,因为症状可能不可靠,和/或未采用持续心电图监测。
连续12导联心电图监测是一种经济且无创的方法,能够识别心肌缺血的短暂发作(心肌梗死的前兆),即使患者无症状也能发现。然而,连续12导联心电图监测并非医院常规做法,通常仅监测两个导联。通过12导联心电图监测获得的信息可能有助于确定最合适的急性冠脉综合征治疗方案。
研究目的。 因此,为了评估非ST段抬高型心肌梗死(NSTEMI)/不稳定型心绞痛(UA)患者在接受早期侵入性经皮冠状动脉介入治疗(PCI)/支架植入或保守治疗(药物治疗或因症状复发后再行PCI/支架)时,短暂性心肌缺血的发生频率及其临床后果,设计了采用12导联心电图监测的 COMPARE 研究(electroCardiographic evaluatiOn of ischeMia comParing invAsive to phaRmacological trEatment,即通过心电图评估比较侵入性与药物治疗的心肌缺血情况)。本文的目的在于描述 COMPARE 研究中所采用的方法学。
方法。 本研究已获得医院和大学机构审查委员会的批准。研究护士从急诊科和遥测监护病房中识别疑似急性冠脉综合征(ACS)的住院患者。在获得知情同意后,为患者佩戴12导联动态心电图(Holter)监测仪,并在患者整个住院期间持续使用。同时,患者仍根据医院规程接受常规床旁心电图监测。离线心电图分析通过先进的软件进行,并辅以严谨的人工审核。
根据美国心脏协会最新的统计数据,冠状动脉疾病(CAD)估计导致了120万次住院,是治疗费用最高的疾病1。超过一半的CAD住院患者在住院期间接受了经皮冠状动脉介入治疗(PCI)或冠状动脉旁路移植术(CABG)。由于CAD的高发病率,医院中的临床医生很可能频繁接触到这类患者。本文旨在描述COMPARE研究中所采用的心电图应用与分析方法(缺血性心脏病的电C生理评估:比较侵入性与药O物治疗方案,Myocardial Ischemia Project comparing invAsive to phaRmacological trEatment;R21 NR-011202),该方法也可供其他研究者在探索这一临床问题时使用。
每年,近70万名美国人会发生首次冠状动脉事件,即急性冠状动脉综合征(ACS)1。ACS的病理生理机制涉及动脉粥样硬化斑块破裂;因此,治疗目标在于稳定斑块,以防止细胞死亡。然而,在临床医生之间,关于最佳治疗路径仍存在广泛争议:是应采取早期侵入性策略,在有指征时采用经皮冠状动脉介入治疗(PCI/支架),还是采取保守策略(即仅使用药物治疗,或在症状复发时进行PCI/支架)2-5。
急性冠脉综合征(ACS)分为三种类型:ST段抬高型心肌梗死(STEMI)、非ST段抬高型心肌梗死(NSTEMI)和不稳定性心绞痛(UA)6。在这三种类型中,NSTEMI/UA的发生率约为STEMI的四倍7,8。对于NSTEMI/UA的治疗决策主要依据症状以及静息或运动心电图(ECG)。然而,由于动脉粥样硬化斑块具有动态性和不可预测性,这些方法常常未能充分检出心肌缺血,原因在于症状缺乏可靠性,和/或未采用连续心电图监测。
非ST段抬高型心肌梗死(NSTEMI)/不稳定性心绞痛(UA)的临床表现可能包括:(1)症状(胸痛、臂痛、下颌痛或颈痛,伴出汗、恶心);(2)NSTEMI患者出现心肌生物标志物释放(肌钙蛋白I、肌钙蛋白T或肌酸激酶同工酶MB);以及(3)心电图(ECG)改变(间歇性ST段抬高或压低,或T波倒置)。尽管急性冠脉综合征(ACS)患者可能出现症状,但已有充分文献证实,超过70%的患者存在心电图检测到的短暂性心肌缺血发作,而临床上并无症状表现。9-12 重要的是,多项研究发现,与未发生此类事件的患者相比,心电图检测到心肌缺血的患者在短期11-13和长期14-16均面临更高的不良结局风险。因此,在NSTEMI/UA中,症状作为心肌缺血的指标并不可靠,这带来临床挑战,因为早期侵入性策略或初始药物治疗策略的决策往往依赖于患者的症状表现。2-5 此外,生物标志物识别NSTEMI/UA患者的时间过晚,因其在血清中出现时已提示细胞死亡发生。
心电图上提示缺血的改变在冠状动脉血流减少数秒内即可出现。10,17 急性缺血期间心电图波形中发生变化的部分是ST段,其测量可在以下三个时间点之一进行:(1)J点,(2)J点后60毫秒(msec),或(3)J点后80毫秒(msec)(图1)。
12导联心电图在识别心肌梗死(MI)方面具有重要优势,相较于症状和生物标志物,它具有无创性、成本低廉的特点,并且如果持续监测,甚至可以在临床无症状的情况下识别出短暂性缺血。尽管12导联心电图监测是理想选择,因为它能够评估心脏的多个区域,但通常医院实践中仅使用两个心电图导联进行监测。在医院环境中,护士最常监测的两个心电图导联是V1导联和II导联。18 遗憾的是,这两个导联在许多急性冠脉综合征(ACS)患者中对检测短暂性缺血并不敏感。10,19 因此,发生在这两个被监测导联范围之外的缺血事件将被遗漏。
通过使用12导联心电图监测,COMPARE研究旨在评估在接受早期有创经皮冠状动脉介入治疗(PCI)/支架植入的非ST段抬高型心肌梗死(NSTEMI)/不稳定型心绞痛(UA)患者中,短暂性心肌缺血的发生频率及其临床后果,并与接受初始保守治疗策略的患者进行比较,后者仅使用药物治疗,并在症状复发后转为PCI/支架治疗。在本研究中,采用连续12导联心电图动态记录仪(Holter)来捕捉缺血事件。该描述性研究的目的是评估在接受早期有创PCI/支架治疗或保守治疗(仅药物治疗或在症状复发后进行PCI/支架治疗)的NSTEMI/UA患者中,短暂性心肌缺血的发生频率及其临床后果。
方法学挑战
尽管计算机辅助的ST段分析软件在检测短暂性缺血方面效果良好,但准确的分析仍需要经过仔细且专业的人员监督。分析过程中需要考虑的重要因素包括:(1)伪差,(2)电极放置的一致性和准确性,(3)体位变化,(4)药物效应,以及(5)心电波形的突然改变。20 下文将对这些因素逐一进行讨论。
伪影:由于具有临床意义的ST段改变可能小至100微伏(心电图纸上一小格),肌肉伪影产生的噪声信号会显著影响分析。大多数伪影问题源于皮肤准备不当。21 该问题可通过在监测开始时及监测期间根据需要对患者躯干进行仔细的皮肤准备而轻松解决。21-23 皮肤准备应包括清除电极安放部位的毛发、用力清除皮肤油脂/碎屑,并使用酒精消毒垫片和/或毛巾擦拭。23,24
电极放置的一致性与准确性:监测过程中若移动或移除电极,可能会出现假阳性的ST段改变。20 可在监测开始时使用永久性墨水标记每个电极的放置位置,以确保电极脱落或因检查(例如,超声心动图、X光)需要移除后能重新准确贴附至原位,从而减少此类问题。25 我们建议至少每4小时评估一次患者躯干情况,以确认皮肤电极仍位于胸部正确位置。
体位变化:采用连续ST段监测的研究表明,部分患者在体位改变(例如,左侧卧或右侧卧)时可出现QRS波和ST段振幅的同步变化,这些变化可能被误判为心肌缺血。26,27 我们的研究团队发现,体位变化是导致ST段假阳性报警的最常见原因。20 Feldman及其同事28通过超声心动图发现,当患者从仰卧位转为左侧卧位时,左心室更靠近侧胸壁。这直接影响了左心室与胸部电极之间的距离,导致覆盖该心肌区域的ECG导联中R波振幅增加。这些变化已被其他研究者所证实。26,27 通常,当ECG波形振幅增加并伴随ST段同步变化时,应怀疑为体位相关的ECG改变。一种有效的策略是在监测开始时,让患者分别采取仰卧位、左侧卧位和右侧卧位,获取“体位性模板ECG”,以便后续分析时进行比对。
药理作用: 即使在治疗剂量下,药物也可能影响心电图波形。其中,改变ST段的药物尤为重要,因为它们可能导致心肌缺血的误诊29。这类药物包括洋地黄类、抗心律失常药以及酚噻嗪类。所谓“洋地黄效应”用于描述使用该类药物时可能出现的特征性ST段和T波改变,包括“穹隆状”ST段压低、T波低平以及QTc间期缩短30。其他药物,如抗心律失常药(即,奎尼丁、索他洛尔和胺碘酮)30以及用于治疗精神分裂症/精神病性障碍的酚噻嗪类药物,则会延长QTc间期并降低T波振幅31。
然而,对于使用这些药物的患者,可监测其是否出现急性ST段改变,以提示是否存在急性心肌缺血。这些药物引起的基线异常属于慢性改变;因此,若患者出现相对于其基线ST段水平的任何ST段偏移(压低或抬高),均应评估是否存在急性缺血。
波形突然变化:短暂性状况,如心律失常、右束支或左束支传导阻滞(BBB)以及间歇性心室起搏搏动,可能扭曲ST段,导致心肌缺血的假阳性诊断。20
总之,持续ST段监测是识别疑似急性冠脉综合征(ACS)患者一过性心肌缺血的有效工具。然而,该方法要求在监测开始时及整个监测过程中,仔细放置电极和导联线。此外,该方法还需要严密的人工监护,以排除ST段改变的假阳性结果。
逐步操作方法
在COMPARE研究中,使用了一种数字式动态心电图记录仪(H12+,Mortara Instruments,美国密尔沃基),该设备以每4毫秒一次的采样间隔记录10秒内的电位信号,以识别出一个中位心搏。全部12个心电图导联(I、II、III、aVR、aVL、aVF、V1-V6)以每通道每秒1000个采样点的数字采样率同步采集,并将数据存储至一张紧凑型闪存卡中。此外,H12+具备电极阻抗测量功能,可在开始动态心电图记录前确保皮肤准备充分。设备显示屏可提示某个心电图导联是否脱落,并提供内置时钟以记录日记事件。动态心电图监测仪闪存卡中的数据随后被下载至H-Scribe系统,即一种离线动态心电图分析系统(Mortara Instruments,美国密尔沃基)。该软件可用于分析连续的心电图记录,以评估信号质量、心律失常及心肌缺血的存在情况。
由具有心脏患者人群工作经验的研究助理负责采集心电图动态监测(ECG Holter)数据。研究开始时安排了一次培训课程,以确保研究方案的质量和一致性。培训内容涵盖心电图监测操作流程,包括如何安装心电图监测设备、启动和维护心电图监测,以及将心电图动态监测数据下载至研究用计算机。通过返示操作验证掌握程度,并在研究过程中定期进行评估者间信度检验,随机抽查当前入组受试者的10%。每两周举行一次研究团队会议,以确保达到招募目标,讨论研究中遇到的挑战,并分享评估者间信度测试的结果。
COMPARE 研究中采用的研究方法包含两个重要步骤:患者准备和离线心电图分析。后续部分将逐步详细说明这两种方法。
1. 患者准备
2. 心电图分析流程
对心电图数据的初步分析包括使用 H-Scribe 软件评估11个导联中每个导联的ST段趋势。需要注意的是,aVR导联未在趋势图中显示,因为它是倒置导联,不适用于趋势分析;然而,该导联在12导联心电图打印结果中可见。该方法是一种快速简便的评估手段,用于判断长时间心电图数据中是否存在可能的短暂性心肌缺血。当ST段趋势发生变化时,需进一步深入分析趋势变化前、变化期间及变化后的打印版12导联心电图,具体方法将在下文说明。

图1. 图A显示正常的ST段,其形态相对于PR段呈水平;B显示ST段抬高,通常提示冠状动脉完全闭塞;C显示ST段压低,通常提示冠状动脉部分闭塞。ST段偏移可在J点、J点后60毫秒或J点后80毫秒处进行测量。(来源:Pelter M. & Carey M.,载于AACN Procedure Manual for Critical Care (主编 Wiegand Lynn McHale DJ),第511–518页(Elsevier Saunders,2011年,经许可使用)。)

图2. 图示躯干部分,显示Mason-Likar导联电极的放置位置。右臂(RA)位于右肩附近锁骨下窝;左臂(LA)位于左肩附近锁骨下窝;右腿(RL)位于脐下方右下腹部;左腿(LL)位于脐下方左下腹部;V1位于胸骨右缘第4肋间隙;V2位于胸骨左缘第4肋间隙;V3位于V2与V4连线中点;V4位于锁骨中线第5肋间隙;V5位于与V4同一水平的腋前线;V6位于与V4同一水平的腋中线。(来源:Pelter, M. & Carey, M.,载于AACN Procedure Manual for Critical Care (主编 Wiegand Lynn McHale DJ),第511–518页(Elsevier Saunders, 2011年,经许可使用)。)

图3. 展示一位23岁患者“正常”或非缺血性ST段趋势 ½ ST段监测的24小时图。纵轴(Y轴)显示11个心电图导联,其中V1导联位于顶部,III导联位于底部。Y轴上的0.0表示正常的等电位ST段。横轴(X轴)表示24小时的时间范围。本例中,心电图监测于上午0900前开始,次日0800结束。该患者在整个监测期间的ST段均保持在0.0水平(实线),表明未出现提示短暂性心肌缺血的ST段偏移。在监测期间的任意时间点,只需选择特定时间即可获取对应的12导联心电图并打印输出。还可将任意心电图以报告格式保存,用于科研资料归档。 单击此处查看大图.

图4. 本示例展示了一次短暂的ST段抬高事件。监测从接近1200时开始,并持续至次日1000(横轴)。在1230,即监测开始不到1小时后,导联II、aVF和III中可见ST段抬高(见底部三个ST段趋势图)。4A、4B和4C分别为事件前、ST段变化最显著期间及事件后的12导联心电图,显示导联II、aVF和III中出现突然的ST段抬高,提示完全性冠状动脉闭塞,该变化在1小时后自行缓解。值得注意的是,该患者无临床症状,且医院工作人员未发现ST段的改变。ST段趋势图还显示,在1500和接近1800时,上述相同导联出现了两次额外的轻微而短暂的ST段变化。由于这些ST段变化未达到ST事件所要求的100微伏阈值,因此未被计为短暂性缺血事件。次日上午0800,根据患者的症状和肌钙蛋白水平(2.5 μg/L),将其送入心脏导管室。检查发现右冠状动脉存在90%的狭窄病变,并置入了支架。监测期末段出现的ST段抬高发生于经皮冠状动脉介入治疗过程中,包括支架置入期间,并在手术结束后恢复正常。4A. 缺血事件前的短暂性缺血事件心电图。4B. 缺血事件期间ST段抬高最显著时的心电图。注意导联II、III和aVF中ST段抬高达200微伏。4C. 缺血事件后的12导联心电图。注意导联II、III和aVF中的ST段抬高已恢复正常(箭头所示)。 点击此处查看高清大图。

图5. 本图展示了动态心电图监测过程中可能出现的两种问题:(1)导联线或皮肤电极脱落导致连续监测中断;(2)运动伪影。在这两种情况下,心电图数据均无法用于分析。在1400时之前,当右腿电极(接地电极)脱落时,所有导联的ST段趋势均消失。在1600时重新连接导联后,监测恢复。遗憾的是,同一问题在0100之后再次出现,并持续至记录结束。 点击此处查看大图。
当监测在接近1600时恢复,该图还显示了ST段趋势的突然变化。大约在1200时以及从1830到2000期间,也可见类似的ST段趋势不规则变化。5A显示运动伪影是导致ST段变化的原因,也是其他不规则趋势变化的来源。通常情况下,ST段趋势的突然和/或不稳定变化往往提示存在运动伪影和/或体位改变,而非心肌缺血。然而,仍应打印ST段趋势变化前、期间及之后的心电图,并仔细评估是否存在可能的心肌缺血。

图6. 该ST段趋势图显示由于心室起搏器间歇性工作导致的假阳性ST段改变。在0100时间点之前不久,ST段趋势图显示导联V3、V4、V5、II、aVF和III出现ST段抬高。6A为趋势变化前于00:51:02采集的12导联心电图。值得注意的是,在II导联10秒节律条的最后4次心跳中可见心房起搏脉冲(见图底部)。注意导联II、III、aVF、V5和V6中的ST段压低,这可能与患者正在使用的药物洋地黄有关。这些改变为慢性表现,在整个监测期间均存在。6B为01:20:39采集的心电图,显示此时已出现心室起搏,同时可见心房起搏。心室起搏的结果是导致V3、V4、V5、II和aVF导联的ST段由以负向为主转变为以正向为主,从而表现为ST段抬高。然而,这些改变并非由心肌缺血引起,而是与心室起搏相关的异常去极化和复极化所致。 点击此处查看大图。
本文介绍了一种使用动态心电图记录仪获取连续12导联心电图记录的研究方法。尽管计算机辅助的ST段分析软件在检测短暂性心肌缺血方面表现良好,但准确的分析仍需经过专业人员的仔细人工审核。分析过程中需要考虑的重要因素包括:(1)伪差,(2)电极放置的一致性和准确性,(3)体位变化,(4)药物效应,以及(5)心电波形的突然改变。20
总之,持续的12导联心电图监测是一种经济且无创的方法,即使在无症状情况下,也能识别心肌缺血的短暂发作,而心肌缺血是心肌梗死(MI)的前兆10,12,33,34。然而,12导联心电图监测目前并非医院常规实践,通常仅监测两个导联。通过12导联心电图监测获得的信息可能有助于为急性冠脉综合征(ACS)患者选择最佳治疗方案。但尚需开展评估临床医生对缺血反应的随机临床试验,以明确该技术在识别高危患者方面的价值,从而判断哪些患者可能从ACS期间更积极的管理策略中获益。
作者声明无竞争性财务利益。
本研究由美国护理研究所资助项目 R21 NR-011202(MMP)和 R21 NR-009716(MGC)提供经费支持。
作者谨此感谢注册护士、理学学士Debbie Ganchan在数据收集过程中所付出的细致而周到的努力。我们还要感谢圣玛丽医院以及该院的护士和医生们,他们慷慨地为本研究提供了协助。
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 皮肤电极:Bio ProTech 泡沫透射线电极 | Cardiac Direct | SKU: T716C | |
| 透射线导联线 | Advantage Medical Cables | LW-3090R48/5A | |
| 动态心电图记录仪: H12+ 12导联动态心电图记录仪,版本 3.12,24 小时 Compact Flash 卡,美国心脏协会 10 芯 LeadForm 患者电缆 | Mortara Instrument, Inc. Milwaukee, WI | H12PLUS-AAA-XXXXX | |
| H-Scribe 心电图动态心电分析系统,版本 3.71 | Mortara Instrument, Inc. Milwaukee, WI | HSCRIBE - BAA - AACXX |
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