基于ECG-ViEW 數據庫的QT 間期校正方法比較

李媛 張鳳至 徐宗政 王悅 陳舒寧 李祥東 王德國

QT 間期是心電圖上自QRS 波起點至T 波終點所占的時間,反映心室除極化與復極化的總時程。QT 間期延長與惡性室性心律失常(如尖端扭轉型心動過速)相關,嚴重時還可能誘發心臟性猝死[1]。然而,QT 間期隨年齡和性別的不同而變化,也與心率的快慢密切相關:若正常人心率加快,則QT 間期縮短;反之則延長。因此,臨床評價QT 間期時,通常需要對其進行校正,最常采用Bazett's 法,即QTc=QT/[2]。但在心率過快或過慢時,該校正法存在明顯不足。有研究提出其他的校正方法,如Fridericia 公式[3]、Framingham 公式[4]以及Hodges公式[5]等。

目前,盡管有少數研究比較不同的QT 間期校正方法的應用效果,但心電圖多源自健康志愿者,心率波動范圍相對較小[5-6],尚缺乏心電圖大數據分析。本研究從心電圖警戒電子數據庫(ECGViEW)近百萬份的心電圖數據中,篩選出心率跨度在30～200 次/min 的心電圖QT 間期,擬通過不同的QT 間期校正公式進行校正,探索其在不同心率范圍的校正效果。

1 方法

1.1 心電數據的下載及篩選

ECG-ViEW 是韓國一個大型的單中心數據庫(http:∥www.ecgview.org)[7],包括1994 年6 月1 日至2013 年7 月31 日接受檢查的所有患者的數字化體表心電圖參數數據。由于數據庫信息使用的限制,本研究無法獲得疾病診斷、藥物及患者性別、年齡等數據,而僅下載心電圖數字化信息,用于分析QT間期。首先去除無P 波及無PR 間期數據,隨后去除QRS 波時限＜40 ms 或＞120 ms 數據,再去除極快與極慢的心率(心率＜30 次/min或＞200 次/min)、PR 間期極度異常心電圖(PR 間期＜100 ms 或＞300 ms)。本研究最終從數據庫中篩選出了699 778 份心電圖用于分析,并根據心率將心電圖分為30～60 次/min(112 959 份)、60～100 次/min(530 543 份)、100～150 次/min(53 911 份)及150～200 次/min(2 365 份)這4 組。

1.2 QT 間期校正法

對下載數據中的QT 間期,分別按照下述公式[5]進行校正:

其中,RR 為相鄰R 波的間期,QT 為從QRS 波起始至T 波終點的時間,HR 為心率。

1.3 數據統計

應用SPSS 21.0 軟件對數據進行統計學分析。心電圖參數以表示。采用方差分析比較各組的QT 間期,并比較上述4 個公式所計算的QTc。再應用Pearson 相關性分析計算QT/QTc 和HR 之間的相關系數。利用線性回歸分析QT/QTc 與相應HR之間的關系,以及不同校正公式所得QTc 值與實際測得的QT 間期的關系。以P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 心電圖QT 間期隨心率變化分布

如表1 所示,在ECG-ViEW 數據庫中,心電圖QT 間期在快心率組小于慢心率組。從QT 間期及QTc 的分布區間可見,當心率正常及較快時,數據相對聚集,而當心率＜60 次/min 時,QT 間期離散度增加(圖1,掃描OSID 碼可查閱彩圖)。隨著心率的加快,PR 間期、QT 間期、QRS 時限相對縮短。方差分析結果顯示,各心率組的QT 間期及經各公式校正后的QTc 比較,差異均有統計學意義(P＜0.01)。經Bazett 公式校正后,QTc 在100～150 次/min 心率范圍內最長;而經Fridericia 和Framingham 公式校正后,QTc 均在30～60 次/min 心率范圍內最長;經Hodges 公式校正后,最長QTc 在150～200 次/min心率范圍內。

圖1 QT 間期或QTc 隨心率變化的散點分布圖

表1 不同心率范圍內的基本心電圖參數及QTc 比較

2.2 QT 間期及QTc 與心率的相關性

如表2 所示,未經校正的QT 間期與心率在各心率范圍內均存在強相關性(P＜0.01);經Bazett 公式校正后,盡管在60～200 次/min 心率范圍內兩者仍呈一定的相關性(r=0.282,P＜0.01),但在30～60 次/min 心率范圍內QTc 與心率無相關性(r=0.004,P=0.206),在100～150 次/min 心率范圍內呈弱相關(r=-0.060,P＜0.01)。Fridericia 和Framingham校正公式校正所得的QTc 與心率在各心率范圍均呈顯著負相關,但在60～100 次/min 范圍內相關系數絕對值降低(r分別為-0.074及-0.097),QTc 與心率相關性減弱。經Hodges 校正公式校正所得的QTc 與心率的相關性降低(r=-0.069,P＜0.01),在30～60 次/min 心率范圍內與心率呈顯著負相關(r=-0.360,P＜0.01),而在150～200 次/min 心率范圍內與心率呈顯著正相關(r=0.336,P＜0.01)。

表2 QT 間期及QTc 與心率的相關性分析

2.3 QT 間期及QTc 與心率的線性關系

如表3 所示,線性回歸分析顯示,未經校正的QT間期與心率呈線性關系(P＜0.01);經Bazett 公式校正后,在100～200 次/min 范圍內QTc 與心率呈負線性關系,在60～100 次/min 范圍內與心率呈正線性關系(B=0.728,P＜0.01),但在30～60 次/min 范圍內二者無線性關系(B=0.024,P=0.206)。Fridericia 和Framingham 校正公式校正所得QTc 與心率在各心率范圍均呈顯著負線性關系。Hodges 公式校正所得QTc 與心率在30～60 次/min 心率范圍內呈顯著負線性關系(B=-2.569,P＜0.01),在60～100 次/min 范圍內也呈負線性關系,而當心率在100～200 次/min范圍內時呈顯著正線性關系。

表3 QT 間期及QTc 與心率的線性關系

2.4 QTc 與QT 間期測定值的線性關系

如圖2 所示,不同校正公式校正后的QTc 與QT間期呈直線關系。

圖2 QTc 隨QT 間期變化的散點分布圖

如表4 所示,在30～200 次/min 心率范圍內Bazett 公式線性擬合度最差,在60～100 次/min心率范圍內4 種校正公式校正所得QTc 均與QT 間期呈線性關系,以Bazett 公式線性擬合度最差。在30～60 次/min 心率范圍內,經Hodges 公式校正的QTc 與QT 間期的線性擬合度最佳(R2=0.958),而在100～200 次/min 心率范圍內二者的線性擬合度較差。

表4 不同公式校正所得QTc 與QT 間期測定值的線性關系

3 討論

健康人群之間QT 間期隨心率變化的差異很大,要找到最佳的QT 間期校正公式幾乎不可能。然而,比較不同校正公式所適用的心率范圍仍有必要,因為通過尋找區域“最佳”公式,能夠在一定程度上減少心率對QT 間期臨床風險預估的影響[8]。

正如表1 所見,測定的QT 間期隨心率加快而縮短,各心率組及各校正公式校正后QTc 并不相同。如Bazett 公式校正后QTc 在100～150 次/min心率范圍內最長,而經Fridericia 公式和Framingham公式校正后均為在30～60 次/min 心率范圍內最長,經Hodges 公式校正后最長QTc 在150～200 次/min心率范圍。相關性分析(表2)顯示,與校正前的QT間期相比,QTc 與心率相關性降低,在60～100 次/min心率范圍內Hodges 公式校正的QTc 比其他公式校正所得QTc 與心率的相關度低,在30～60 次/min 心率范圍內Bazett 公式校正的QTc 與心率相關性最低。在150～200 次/min 心率范圍內,Hodges 公式校正所得QTc 與心率有較高的相關性。這些結果提示,在不同心率范圍內,不同校正公式校正所得的QTc 間期差異較大。采用何種校正公式仍需要臨床研究探索。

通過心率分組分析發現,當心率≥100 次/min時,Bazett 公式對QT 間期的校正效果要優于另外三個公式。Hodges 在心率＜60 次/min 時校正效果較好。由此可見,隨著心率的變化,各種校正公式的效能不同,提示臨床應根據心動過緩、正常心率及心動過速等不同的心電狀況選擇合適的QT 間期校正公式。目前,對于適用于心率＜60 次/min 和＞100 次/min 時的QT 間期校正方法研究較少,所測得QT 間期及QTc與心率的線性關系在不同報道中差別很大[6,9]。DOGAN 等[6]的研究中,心率＜60 次/min 的低心率心電圖僅4 例,＞120 次/min 的快心率心電圖僅8 例,回歸方程無統計學意義。本研究結果與既往的小樣本研究[10-11]有相似之處,但是本研究中納入的低心率和快心率的心電圖較多,QTc 與心率之間的回歸方程有統計學意義。

理想的校正公式需要QTc 與測定的QT 間期盡可能呈線性擬合關系且離散程度較低。在正常心率范圍內,常用的4 種校正公式校正所得QTc 與心率呈較好的線性關系,但在心率過慢或過快時校正效果欠佳。通過進一步分析發現,低心率范圍(30～60 次/min)內,Hodges 公式表現出較好的線性關系;而快心率范圍(100～200 次/min)內除Hodges 公式外,經其他三種公式校正的QTc 均與心率之間呈現出較好的線性關系。

本研究尚有明顯的不足之處。首先,由于ECG-ViEW數據庫的開放程度不夠,無法獲得患者的性別、年齡、住院時間及用藥等影響QT 間期的數據,因此尚不能明確QT 間期延長的切點值。其次,該數據庫未提供疾病診斷信息,因此不能進一步分析疾病對QT 間期的影響。另外,數據庫僅提供數字化的心電圖信息,無法對心電圖做進一步的人工核查。但在數據篩選上,本研究剔除了可能是心房顫動或心房撲動(無P 波)、寬QRS 波(可能為束支阻滯)、嚴重PR 間期異常等心電圖。

總之,本研究表明,最常用的Bazett 公式在總體心電圖范圍內對QT 間期校正效果不佳,特別是對心率過慢者。Hodges 公式在低心率心電圖中校正效果較好,而在快心率心電圖中校正效果不佳;Fridericia及Framingham 公式在正常及快心率心電圖中校正效果較好。未來需要通過對臨床相關疾病及不良預后,如猝死、惡性心律失常、長QT 間期綜合征、短QT 間期綜合征等數據進行分析,進一步探討這些校正公式在不同疾病中的實際應用價值[3],從而為預防QT 間期異常相關惡性心律失常提供恰當的評價工具。