【心电散点图】三维Lorenz散点图精解：阻滞篇
循心电踪迹，探心脏奥秘！
作 者：景永明，李世锋，张芳芳，等
作者单位：郑州大学第二附属医院
［引用格式］景永明，李世锋，张芳芳，等.三维Lorenz散点图精解：阻滞篇[J].实用心电学杂志，2020，29（6）：397-406.
摘 要
本文精选了3个阻滞性心律失常的经典病例，在精解其二维时间散点图、Lorenz散点图、差值散点图的基础之上，循序渐进地探讨其三维Lorenz散点图的规律性。分析和总结二度Ⅰ、Ⅱ型房室传导阻滞，三度房室传导阻滞的三维Lorenz散点图特征，对比二维Lorenz散点图及差值散点图与三维Lorenz散点图的内在联系。结果表明：二度Ⅰ、Ⅱ型房室传导阻滞的散点图各具特征，可快速识别；三度房室传导阻滞表达逸搏心律的电生理特征：逸搏周期相对固定，逸搏心律随时重整；其散点图最大特征是早搏后点集或夺获后点集重叠在等速线的主导节律中，早搏点集与早搏前点集对称分布于等速线两侧；房室关系的判断及逸搏性质的确认往往需要借助逆行技术及瀑布图分析等手段；二维Lorenz散点图等同于三维Lorenz散点图的xOy面、yOz面；二维差值散点图相当于三维Lorenz散点图的xyz面，三维Lorenz散点图的xyz面图形相对更紧凑、描述更方便，也容易理解；zOx面仍对称分布于空间等速线。
关键词
时间散点图；三维Lorenz散点图；二维Lorenz散点图；差值散点图；二度Ⅰ型房室传导阻滞；二度Ⅱ型房室传导阻滞；三度房室传导阻滞；逸搏心律；节律重整；动态心电图
冲动传导异常是心律失常的常见病因之一，而传导阻滞是其中的主角，依据阻滞部位，可分为窦房传导阻滞、房内传导阻滞、房室传导阻滞、室内传导阻滞等。其中房内传导阻滞与室内传导阻滞只造成P波、QRS波群的增宽，不引起节律的变化，散点图无从观察；一度房室（窦房）传导阻滞也不引起节律的变化，散点图亦无从观察；只有二度以上的窦房（房室）传导阻滞才会造成间断或连续性的RR长周期，引起明显的节律变化，称为阻滞性心律失常，散点图高度敏感。不论是二维还是三维Lorenz散点图，都能快速识别阻滞性心律失常。虽然窦房传导阻滞与房室传导阻滞的阻滞部位不同，但RR间期的规律性却是相同的，所以二者有共同的散点图特征，其体表心电图的唯一区别是长周期中有无阻滞的窦性P波。二度以上的窦房(房室)传导阻滞引起阻滞性心律失常，其中2 ∶1以下的阻滞属低度阻滞，如3 ∶2、5 ∶4房室传导阻滞等；2 ∶1以上的阻滞属高度阻滞，如3 ∶1、 5 ∶1房室传导阻滞等。多数情况下，阻滞造成的长RR间期能启动低位起搏点的保护机制：交界性逸搏或室性逸搏等伺机发放（无保护性传入阻滞，有“感知功能”），类似人体内天然的AAI或VVI起搏器，但逸搏及逸搏心律的保护机制并不可靠，往往存在间歇性的传出阻滞，类似间歇性起搏功能“障碍”，故高度以上的阻滞往往需要植入永久心脏起搏器。二维与三维Lorenz散点图都能快速识别阻滞性心律失常，但由于后者整合了前者与二维差值散点图的所有优势，而前者又是认识后者的基础，故本文精选的3例阻滞性心律失常，都在精解其二维时间散点图、Lorenz散点图、差值散点图的基础之上，探讨并总结其三维Lorenz散点图的规律及特征，为快速识别阻滞性心律失常的动态心电图奠定基础。
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病例1散点图分析与诊断
患者男，72岁。文氏型房室传导阻滞。
1.1 二维心电散点图特征
1.1.1 时间散点图特征
如图1A所示，主导节律层（NN层）基本贯穿全程，高低起伏，部分时段分裂出高位的N.N层（中间加点表示长周期），N.N层略小于2NN层。仔细观察可见，不同于早搏二联律的联律间期层（相对固定）与代偿间期层（显著起伏），N.N层随NN层同步起伏，高低层之间无倍数关系，是文氏型房室（窦房）阻滞的时间散点图特征。
1.1.2 Lorenz散点图特征
如图1B所示，窦律点集（NNN）纵行分布于等速线近端，连续2 ∶1阻滞点集（N.N.N）分布于等速线远端，短长周期区的阻滞前点集（NN.N）基本分布在y=2x线以下，长短周期区的阻滞后点集（N.NN）大致分布在y=0.5x线以上，提示N.N<2NN。总体上看阻滞前、后点集不对称于等速线，此为文氏型房室传导阻滞的Lorenz散点图特征。
1.1.3 差值散点图特征
如图1C所示，由于低度阻滞的长周期大致是NN周期的2倍，按照排列组合原理，阻滞性心律失常的四搏三期点最多可以出现（1+1）3=8种散点集落，即NN周期与N.N周期的全排列（C03+C13+C23+C33=8），没有长周期的NNNN点集（C03）与全是长周期的N.N.N.N（C33），由于都是连续等周期，重叠分布于坐标原点；有一个长周期的NNN.N、NN.NN、N.NNN特征点集（C13）分别分布于y轴正侧、Ⅳ象限角平分线、x轴负侧；有2个长周期的NN.N.N、N.NN.N、N.N.NN特征点集（C23）分别分布于x轴正侧、Ⅱ象限角平分线、y轴负侧。如果是二度Ⅱ型房室传导阻滞，长短周期之间有倍数关系，各特征点集必然在上述标准位置；仔细观察本例差值散点图，发现NN.N.N点集向左上延伸，表明文氏周期后的长周期小于连续2 ∶1阻滞的长周期（等于2NN），此特征点集的走向符合文氏型阻滞的特征。
1.2 三维Lorenz散点图特征
三维Lorenz散点图是四搏三期点，多角度观察能看到8个特征点集（图2A、2B），但非标准观察面各特征点集的特征不易描述。4个标准观察面特征明显，便于描述，但由于部分点集重叠，命名难度增大。实战中逆行技术往往同时选中2个特征点集，分析散点性质略显复杂，所以实际工作中，建议将标准观察面与非标准观察面联合应用、多角度观察。4个标准观察面是理解三维Lorenz散点图的基础，下面重点介绍。
1.2.1 xOy面
如图2C所示，形态同二维Lorenz散点图，表面上像4个点集，实际上是8个特征点集两两重叠（略加旋转便能发现)。此面的分析技巧是“后加心搏法”，按二维Lorenz散点图的名称后加“N”或“.N”，即原“三搏两期点”后续正常NN周期或N.N长周期成“四搏三期点”。此面的散点图特征同二维Lorenz散点图，不再赘述。
1.2.2 yOz面
如图2D所示，此面形态特征同xOy面，名称略有变动，分析技巧是“前加心搏法”。
1.2.3 zOx面
如图2E所示，此面亦两两重叠，表现为四分布。先找到前排的4个特征点集：等速线近端是NNNN点集，远端为N.NN.N点集，等速线左上是NNN.N点集，右下为N.NNN点集，二者对称于等速线分布（注意xOy面中等速线两边的特征点集并不对称）。由于此面看不到y轴，后排的4个特征点集必是中间RR间期为长周期，只需要在上述4个特征点集中间加点，即NNNN、N.NN.N、NNN.N、N.NNN背后分别有NN.NN、N.N.N.N、NN.N.N、N.N.NN点集。
1.2.4 xyz面
如图2F所示，连续等周期（NNNN，N.N.N.N）中居原点，只有一个长周期的N.NNN、NN.NN、NNN.N点集分别分布于x、y、z轴正侧；有2个长周期的NN.N.N、N.NN.N、N.N.NN点集分别分布于x、y、z轴负侧。仔细观察发现,x轴负侧的NN.N.N点集延伸至zO-x区，表明z>y>x，符合文氏周期RR间期渐短骤长的规律，是文氏型阻滞的特征。
1.3 动态心电图诊断
动态心电图（图3）显示基础心律为窦性心律合并文氏型房室传导阻滞（心率为31~123次/min,平均71 次/min，分析心搏总数98 173个）；偶发室性早搏（4个），室性三联律(1阵)；心率变异性正常（SDNN 130，SDANN 140，SDNN Index 36，rMSSD 17，三角指数 21.4）。
1.4 点评
低度房室传导阻滞一般可分为莫氏Ⅰ、Ⅱ型，其中莫氏Ⅰ型房室传导阻滞P波脱落前伴有PR间期逐跳延长，RR间期一般有渐短骤长的规律，又称文氏现象；莫氏Ⅱ型房室传导阻滞P波脱落节前PR间期相对固定，长短周期之间大致呈倍数关系（低度窦房传导阻滞也有类似的分型）。本例为低度房室传导阻滞，部分时段为连续2 ∶1房室传导阻滞，其为高、低度阻滞的分界点，无法分型，易单独诊断。通常情况下文氏型房室传导阻滞所致长周期前、后的短周期不等，故二维Lorenz散点图中阻滞前（NN.N）、后（N.NN）点集不对称分布于等速线两侧，在文氏型连续3 ∶2阻滞的特殊情况下，阻滞前、后点集对称分布于等速线两侧，类似房早未下传。通常情况下，全程动态心电图中各种传导比例共存，总体上不对称。三维Lorenz散点图的xOy面、yOz面有类似特征；zOx面中，等速线两侧的特征点集由于是x、z坐标的互换，理论上总是对称的。仔细对比二维差值散点图与三维Lorenz散点图的xyz面，发现二者非常类似，都是2个连续等周期中居原点，6个长、短周期错排的特征点集分居六方。三维Lorenz散点图的xyz面相对表达得更紧凑，也更容易理解，原点之外的6个特征点集分居坐标轴的正、负两侧。
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病例2散点图分析与诊断
患者男，73岁。二度Ⅱ型房室传导阻滞，交界性逸搏及逸搏心律。
2.1 二维心电散点图特征
2.1.1 时间散点图特征
如图4A所示，部分时段高、低分层，高层（N.N层）基本贯穿全程，低层（NN层）时断时续；高、低层同步起伏，大致有倍数关系（N.N≈2NN），符合二度Ⅱ型房室传导阻滞的特点。仔细观察发现红色箭头指示处高、低层明显失去倍数关系(扫描文题右侧OSID码，可查阅彩图)，高层基本变平，低层显著起伏，逆行技术显示高层延续为交界性逸搏周期层（NJ、JJ层），低层延续为逸搏夺获层（JN层），表明低位起搏点的频率周期与连续2 ∶1阻滞的频率周期接近，二者发生低水平竞争，并造成一过性房室脱节。
2.1.2 Lorenz散点图特征
如图4B所示，窦律点集（NNN）纵行分布于等速线近端（范围较小），连续2 ∶1阻滞点集（N.N.N）分布于等速线远端（范围较大），短长周期区的阻滞前点集（NN.N）基本沿y=2x线分布，长短周期区的阻滞后点集（N.NN）基本沿y=0.5x线分布，提示N.N≈2NN，总体上看阻滞前、后点集对称于等速线，此为二度Ⅱ型房室传导阻滞的Lorenz散点图特征。仔细观察可见NN.N点集中有部分散点水平向右走，N.NN点集中有部分散点垂直向上走，表明部分时段有相对固定的逸搏长周期（NJ、JJ），逆行技术显示为交界性逸搏（J），水平走向的为NNJ、JNJ点集，垂直走向的是NJN、JJN点集。由于交界性逸搏心律与2 ∶1阻滞的窦性心律发生等频性竞争，故理论上N.N.N中重叠有NJJ、JJJ点集，NNN点集中重叠有JNN点集。红色箭头指示逸搏相关点集的临界连通图：NNN→NNJ→NJJ→（JJJ）→JJN→JNN→NNN（逸搏心律竞争事件）、NJN→JNJ→NJN（逸搏夺获二联律事件）等，临界向量平移至差值散点图中就是相应的差值散点图。
2.1.3 差值散点图特征
如图4C所示，连续等周期（NNNN、N.N.N.N）中居原点；有1个长周期的NNN.N、NN.NN、N.NNN特征点集分别分布于y轴正侧、Ⅳ象限角平分线、x轴负侧；有2个长周期的NN.N.N、N.NN.N、N.N.NN特征点集分别分布于x轴正侧、Ⅱ象限角平分线、y轴负侧。各特征点集基本沿坐标轴及Ⅱ、Ⅳ象限角平分线延伸，表明长短周期之间有倍数关系，是二度Ⅱ型房室传导阻滞的特点。红色箭头（来源于Lorenz散点图中的临界连通向量环）指示逸搏相关的特征点集，其基本重叠在阻滞点集中。仔细观察发现y轴正侧的JNNJ点集向左下延伸，x轴负侧的NJNN点集向右下延伸，Ⅳ象限角平分线的NNJN向左上移位，表明JN<NN。三者总体上形成“三轮风车”样结构，是逸搏双夺获的标志。
2.2 三维Lorenz散点图特征
2.2.1 xOy面
如图5A所示，形态同二维Lorenz散点图，特征不再赘述。“后加心搏法”面临“J”“N”“.N”3种选择，为了标注方便，后加“*”代表各种可能性。从实用角度出发，背后的点集既然看不见，就不必急于命名，如果旋转后有新点集出现再进一步分析。隐藏正常心搏点集（N居第2位的四搏三期点）时，可见交界性逸搏点集（J居第2位的四搏三期点）有部分重叠在N.N.N.N、N.NNN中（图6A），表明NJ≈N.N。
2.2.2 yOz面
如图5B所示，形态同xOy面，名称有所变动。“前加心搏法”面临“J”“N”“N.”的选择，前加“*”代表各种可能性。单独显示交界性逸搏点集（图6B）表现为四分布：等速线近端的*JNN重叠在NNNN中、远端的*JJJ重叠在N.N.N.N中、长短周期区的*JJN垂直分布、短长周期区*JNJ水平分布。这提示JJ≈N.N，交界性逸搏心律与2 ∶1窦性心律发生等频性竞争。
2.2.3 zOx面
如图5C所示，此面是RR间期的分类统计图，仍然表现出对称特征。阻滞相关特征点集同上例：等速线近端是NNNN、NN.NN点集，远端为N.NN.N、N.N.N.N点集，等速线左上是NNN.N、NN.N.N点集；主轴斜约为2，右下为N.NNN、N.N.NN点集，主轴斜y=x线约为0.5。逸搏相关的特征点集部分重叠在阻滞点集中，只显露有水平走向的NNJJ、NNNJ，垂直走向的JJNN、NJNN等（NJ=JJ，表明逸搏心律伴节律重整）。单独显示交界性逸搏点集（图6C），可见N.N.N.N点集重叠有NJJJ、JJJJ、NJJJ、JJNJ点集，N.NNN中重叠有NJNN、JJNN点集，仍有NJ≈N.N。
2.2.4 xyz面
如图5D所示，连续等周期（NNNN，N.N.N.N）中居原点，只有1个长周期的N.NNN、NN.NN、NNN.N点集分别分布于x、y、z轴正侧；有2个长周期的NN.N.N、N.NN.N、N.N.NN点集分别分布于x、y、z轴负侧。单独显示交界性逸搏点集（图6D），发现重叠在N.NNN点集（x轴正侧）中的NJNN、JJNN伸向xO-z区，表明x>y>z，即JJ>JN>NN，提示窦性心律频率稍增快，重新夺获心室。
2.3 动态心电图诊断
动态心电图（图7）显示基础心律为窦性心律合并二度Ⅱ型房室传导阻滞、2 ∶1房室传导阻滞，交界性逸搏心律伴不完全性房室脱节（心率35~88次/min,平均46 次/min，分析心搏总数66 465个）；偶发室性早搏（4个）；ST-T改变，提示心肌缺血；心率变异性增大（SDNN 280，SDANN 254，SDNN Index 94，rMSSD 158，三角指数36.2）。
2.4 点评
低度二度Ⅱ型房室传导阻滞的长、短周期之间大致呈倍数关系，散点图规律性极强。时间散点图高、低分层且有倍数关系，失去倍数关系的时段便是逸搏夺获节律。Lorenz散点图中阻滞前、后点集分别沿y=2x、y=0.5x线分布，总体上对称于等速线；三维Lorenz散点图xyz面像规则的“六瓣花”，“花蕊”是原点的连续等周期（NNNN、N.N.N.N），沿坐标轴正侧分布的“花瓣”只有1个长周期，沿坐标轴负侧分布的“花瓣”有2个长周期（所谓“三值相等居正中，两值相等守边疆”）。本例交界性逸搏心律与2 ∶1窦性心律频率接近，发生一过性房室脱节，是竞争性心律失常引起的房室分离，不应理解为一过性三度房室传导阻滞。至此可以理解为何三度房室传导阻滞的诊断标准中要求房率大于室率，且RR>2PP。这就是为了排除干扰因素，但真正的三度房室传导阻滞也不一定非要满足这条。另外，本例显示心率变异性明显增大，实际上Lorenz散点图中NNNN点集又短又窄，提示窦性心律的变异性并未增大（有可能减小），统计数据中包含了二度阻滞造成的RR长周期，所以本例中SDNN等统计学数据并无参考价值。散点图对心率变异性分析的优势是几乎不受伪差及心律失常的影响；缺点是只适合定性分析，而统计学数据可以定量分析；二者优势互补，可互为参照。
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病例3散点图分析与诊断
患者男，93岁。窦性心律合并三度房室传导阻滞，交界性逸搏心律+室性逸搏心律，频发室性早搏，成对室早，短阵室速。
3.1 二维心电散点图特征
3.1.1 时间散点图特征
如图8A所示，致密的NN层位置较高（1.5 s线附近），贯穿全程，略有起伏；下有绿色的NV、VV层，时断时续，基本无起伏。NN层上未见另外的VN层，提示VN层重叠在NN层中（VN=NN），表明室性早搏伴节律重整，主导节律可能是逸搏心律。
3.1.2 Lorenz散点图特征
如图8B所示，调整刻度范围为0~3 000 ms。主导节律（NNN点集）呈短棒状，纵行分布于等速线的较高位置（1.5 s线以上）。绿色的早搏点集（NVN）垂直分布于短长周期区，早搏前点集（NNV）对称分布于长短周期区，其中重叠有二联律点集（VNV），表明VN=NN，是节律重整的标志。等速线近端可见少量绿色室律点集（VVV），其正上方有散在的VVN（绿色），稍右是散在的NVV点集（绿色）。
3.1.3 差值散点图特征
如图8C所示，连续等周期（NNNN、VVVV）中居原点；早搏起点集（NNNV）分布于y轴负侧，其中重叠有三联律点集（VNNV），早搏始点集（NNVN）分布于Ⅱ象限角平分线，其中重叠有二联律点集（VNVN），早搏终点集（NVNN）分布于x轴正侧，早搏止点集（VNNN）重叠在原点的NNNN中；Ⅳ象限角平分线分布有大量二联律点集（NVNV）。室早连发散点稀疏，其特征不再赘述。
3.2 三维Lorenz散点图特征
3.2.1 xOy面
如图9A所示，形态同二维Lorenz散点图。四搏三期点名称由三搏两期点后加“N”“V”补全。
3.2.2 yOz面
如图9B所示，形态同二维Lorenz散点图。四搏三期点名称由三搏两期点前加“N”“V”补全。
3.2.3 zOx面
如图9C所示，依据对称特征，按x、z坐标互换并成对分析。等速线上的特征点集由近到远分别为VVVV、NVNV、NNNN，由于VN=NN，所以NNNN中重叠有VNVN、VNNN、NNVN点集；短长周期区是绿色NVNN，其中重叠有NVVN，其对称成分是长短周期区的NNNV，其中重叠有VNNV，其余散在点是室早连发，散点稀疏，特征不明显。
3.2.4 xyz面
如图9D所示，连续等周期（NNNN）中居原点，早搏起点集（NNNV）分布于z轴负侧，其中重叠有三联律点集（VNNV）；早搏始点集（NNVN）分布于y轴负侧，其中重叠有二联律点集（VNVN）；早搏终点集（NVNN）分布于x轴负侧；早搏止点集（VNNN）重叠在原点的NNNN中。y轴正侧有大量二联律点集（NVNV），其余不成势的稀疏散点是室早连发。
3.3 动态心电图诊断
动态心电图（图10）显示基础心律为窦性心律合并三度房室传导阻滞，交界性逸搏心律+室性逸搏心律（心率为31~40次/min,平均心率38次/min，分析心搏总数42 945个)；频发室性早搏（6 194个），成对早搏(8次)、室速(2阵)，二联律(499阵)、三联律(262阵)；心率变异性正常（SDNN 103，SDANN 10，SDNN Index 83，rMSSD 127，三角指数 9.8）。
3.4 点评
三度房室传导阻滞心电散点图表达的是逸搏心律的电生理特性。由于散点图丢失了形态信息，因此无法判断是交界性逸搏还是室性逸搏，而心电瀑布图较好地弥补了散点图的不足，本例瀑布图（图11）示P峰带消失，提示房室分离（无花色显示、室律相对匀齐，排除房颤）；R峰带双色交替，提示2种形态的QRS波群反复交替，逆行技术显示交界性逸搏心律+室性逸搏心律（起源于左前分支处，图10C）。不论是交界性还是室性逸搏心律，都表现出逸搏周期相对固定（瞬时变异性小）、逸搏节律随时重整（室性早搏的等周期代偿）的电生理特性。节律重整的散点图规律性极强：Lorenz散点图中早搏后点集融入等速线的主导节律中，早搏点集与早搏前点集对称分布于等速线两侧；二联律点集与早搏前点集重叠，差值散点图与三维Lorenz散点图的xyz面可以观察到游离的二联律点集（NVNV），再次展示了差值散点图与三维Lorenz散点图的优势。三维Lorenz散点图可从多角度观察，涵盖了二维Lorenz散点图与差值散点图的所有优势，值得心电工作者学习并使用。
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结语
本篇精选了二度Ⅰ型（病例1）、Ⅱ型（病例2）及三度房室传导阻滞（病例3）3个经典的阻滞性心律失常病例。从病例分析可知，低度二度房室传导阻滞的散点图形态类似，阻滞前、后点集的位置及走向决定其分型（有利于推测阻滞部位，Ⅰ型多在房室结，Ⅱ型多在希氏束远端），如果有逸搏夺获节律，阻滞前、后点集还会分出水平、垂直走向的逸搏夺获节律，体现了逸搏周期相对固定、逸搏节律随时重整的电生理特性；三度房室传导阻滞表现出逸搏心律的特征，其瞬时变异性较小（时间散点图中NN层相对致密，起伏不明显，NNN、NNNN呈短棒状），节律随时重整（频发室性早搏伴等周期代偿）。
虽然二维差值散点图类似三维Lorenz散点图的xyz面，但从实际病例分析中可以体会到，后者图形更紧凑、描述更方便，也更易理解，不同频率的连续等周期NNNN、N.N.N.N虽然重叠分布在原点，但稍做旋转就能分离，坐标轴正侧是3个有1个长周期的特征点集，坐标轴负侧是3个有2个长周期的特征点集，就是在非标准观察面，有3个坐标轴做参照，也容易分辨。如果联合运用逆行技术，三维Lorenz散点图的实用价值必定胜过二维Lorenz散点图。三维Lorenz散点图的xyz面之所以描述较方便，是因为此面有3个坐标轴的正、负两侧，分xyz面为坐标值各不相等的六区；而二维差值散点图只有2个坐标轴，只能分四区——参照物少，特征描述自然略显烦琐。三度房室传导阻滞时，由于不同部位的逸搏心律有相同的电生理特性，散点图不易发现，借助心电瀑布图或模板分析（叠加图分析），诊断会更全面准确。所有散点图的短板是忽略形态信息，而逆行技术或模板分析（瀑布图分析等）可以弥补此缺陷。只有明确散点图技术优缺点，才能更好地发挥其优势。
总之，三维Lorenz散点图是心脏节律的高级语言，正确解读和灵活运用它，是处理心电大数据的基本功，也是现代心电工作者树立心律整体观、综合认识心脏电生理现象的需要。
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