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1、T 波电交替现象张兆国 张海澄一、概述1909 年 Hering 首次报告在心电图上发现了电交替现象（图 1）。1948 年 Kalter 和Schwartz 总结分析了 6059 份心电图，其中仅 5 份存在 T 波电交替(Twavealternans,TWA)。嗣后，Kalter 等首次报告 T 波电交替的出现与猝死相关。由于 T 波电交替的图形变化细微，在常规心电图中较难发现，因此一直未能引起人们的重视。直到 1988 年，Smith 等应用频谱分析的方法检测出在体表心电图上肉眼所不能分辨的、微伏级的 T 波电交替，提高了 TWA 检出的敏感性和可靠性。 图 1 早期记录到发生尖端扭转型
2、室性心动过速前的 T 波电交替现象应用频谱分析原理在运动负荷试验中检测微伏级 TWA 的专业分析系统于 1994 年问世，迄今已在临床上广泛应用。2002 年 Verrier 等在动态心电图分析系统中应用时域分析原理检测微伏级 TWA，对 T 波进行动态的时域定量分析，这一系统的问世引起了医学界的广泛关注。由于时域定量分析 TWA 的方法是“动态的”，又便于捕捉日常活动时产生的短暂而剧烈的心律失常，为进一步研究 TWA 的临床价值开辟了更为广阔的前景。目前，这两种检测 TWA 的专业技术均已通过美国 FDA 认证，成为临床上检测 TWA 的常规方法。二、T 波电交替的检测方法（一）频域分析方法
3、（Spectralmethod）1988 年，Smith 等把体表心电信号经过特殊的高分辨率电极进行滤波处理后，再进行快速傅立叶转换（FastFourierTransformation,FFT）进行频谱定量分析。1994 年运动负荷试验检测TWA 的系统问世。首先，取 128 个连续的心搏排成一行，然后将 128 个连续的心搏标记为奇数心搏和偶数心搏，在 T 波上进行多点同步采样，计算出每一个采样点的电压值后进行平均计算，以T 波电压的平均值（128 个心搏）为纵坐标，以心搏的序号为横坐标，做出一条 T 波电压的趋势图，通过 FFT 将每个采样点的平均电压值转换成连续的频谱，显示成几个不同频率
4、的波形（图2），在 0.5 个变化周期处，所有的奇数心搏和偶数心搏的平均振幅之差就是 TWA。另一个有价值的参数为交替率（alternansratio，k），即电交替振幅与背景噪音的标准差的比值，反映TWA 信号与噪音的相对关系。当心率在 90-110bpm 时，这种方法对 TWA 的检出有较高的敏感性和可靠性，已广泛应用于临床。建议频域方法 TWA 的阳性的判断参考标准为：TWA1.9uV，信噪比3，持续 1 分钟以上。 图 2 频域检测方法的傅立叶转换过程（FastFourierTransformation,FFT）。a 表示连续测量 128 个心搏，b 表示对 128 个心搏的 T 波进
5、行同步采样，测量 T 波的振幅；c 示将 128 个 T 波的振幅连接起来画出一条曲线，并与每一次心搏相对应；d 表示将 T 波的振幅曲线通过 FFT 方法转换成频谱图，规定在 0.5Hz 处测量 T 波电交替值（二）时域分析方法（Modifiedmovingaverage）2002 年 Verrier 等把体表心电信号经计算机软件特殊的抗基线漂移和信号滤波算法处理后，自动检测并排除干扰的心搏，再做心电波形的移动平均修正（ModifiedMovingAverage,MMA），对 ST-T 波形区域进行动态的时域（Timedomain）定量分析，从而可在常规动态心电图检查时检测 TWA。首先，选
6、取一段连续的心搏，应用特殊算法（Cubicspline）纠正基线漂移。通过低通滤波的方式去除高频信号（40Hz）的干扰，自动检测并排除受到干扰的心搏，然后将处理后的心电图波形依次标记为 A1B1A2B2A3B3AnBn，分别对 A1A2A3An 的波形依次进行渐量中值修正（Incrementalupdatemedianbeat），计算出 An 波形的中位数，用同样的方法分别对B1B2B3Bn 的波形依次进行渐量中值修正，计算出 Bn 波形的中位数（图 3）。 图 3 时域检测方法的移动平均修正技术（ModifiedMovingAverage,MMA）分析过程。a 表示连续测量 8、16、32
7、或 64 个心搏，并标记为 A1B1A2B2A3B3AnBn；b 表示对分析的心搏应用特殊算法修正基线漂移，去除噪音和干扰心搏；c 表示对 A1A2A3An 和 B1B2B3Bn 的波形依次进行渐量中值修正，并计算出 An 和 Bn 波形的中位数；d 表示将 An 和 Bn 组的中位数波形叠加，两组 T 波的振幅的差值得平均值即为 T 波电交替值再应用特殊算法（Cubicalignment）分别对 A 组和 B 组的中位数波形的基线再一次修正，然后选择 T 波终点至 P 波起点为噪音测量区，QRS 波终点至 T 波终点为电交替测量区，在两个测量区比较 A1A2A3An 波形和 B1B2B3Bn
8、 波形的中位数，其最大差值的平均值分别为噪音值和电交替值。为了减小高频噪音对电交替值的影响，需要通过非线性滤波（Non-linearfilter）的方法去除高频噪音，以 20ms 为窗宽，从 QRS 波终点开始同时扫描 A1A2A3An 组和 B1B2B3Bn 组的中位数波形，其最小差值保存于每个窗宽中，直到 T 波终点扫描结束，保存在窗宽中的最大值即为滤波后的电交替值。建议时域方法检测 T 波电交替的阳性参考值为频域测量方法的阳性参考值的4 倍，即 T 波电交替7.6uV，信噪比3，持续 1min 以上。有研究表明，频域法和时域法检测TWA 的结果相关性很好。三、T 波电交替的发生机制T 波
9、电交替的详细发生机制目前尚不十分清楚。多数对 TWA 机制的研究主要集中在心肌细胞动作电位的钙和钾离子流以及细胞内钙循环(Ca2+icycling)等环节。（一）T 波电交替的离子机制心肌细胞内游离钙离子是产生电交替和机械交替的核心。游离钙离子浓度的瞬间变化可影响动作电位、兴奋收缩耦联、心肌激动的传导以及心肌细胞间连接等。当心率增快时,舒张期缩短，心肌细胞复极不完全,游离钙离子不能充分的完成循环,钙离子浓度发生瞬间变化会扰乱钙离子的正常分布，导致动作电位时程的长短交替。在一定阈值下，动作电位时程并不完全相等,而是呈长、短交替，总有一部分复极时间较长的心肌不能再次除极，需要休息一个心动周期后才能
10、恢复正常应激反应，表现为动作电位的交替变化和心电图上相邻心搏的电交替现象。另外，KATP通道在心肌不同部位的敏感性差异、心肌细胞内的 ATP 代谢障碍、心肌细胞膜上连接蛋白表达异常以及心肌细胞间的失耦联(uncoupling)都可能引起复极的离散程度增大，参与电交替现象的形成。（二）T 波电交替的电生理机制在心肌复极过程中，M 细胞与其两侧的心内膜心肌细胞层(Endo)和心外膜心肌细胞层(Epi)之间存在复极时间的差异，形成了跨室壁复极离散度（TDR），当刺激（如增加心率）达到其阈值时或者因病理改变使阈值降低时（如急性心肌梗死、心力衰竭等），心肌细胞内、中、外三层心肌的复极差异增大，呈现明显的
11、不均一性，在心电图上形成 T 波电交替。研究表明，在相邻心肌细胞间的复极交替有两种变化形式:一种为协调性交替(Concordantalternans)，即不同部位心肌细胞的复极时间的变化趋势是一致的，复极具有同向性，表现为动作电位都延长或者都缩短；另一种为非协调性交替(Discordantalternans)，即不同部位的心肌细胞的复极时间的变化趋势是不一致的或者相反的，复极具有异向性，表现为动作电位有的延长,有的缩短。Pastore 等研究表明,恶性室性心律失常（如室速和室颤）与心肌细胞的非协调性交替有着直接的联系，TWA的根源就在于心肌细胞复极产生的非均一性，通常是先出现协调性交替，继而出
12、现不协调交替。（三）T 波电交替的神经机制交感神经活性增高使儿茶酚胺增多，通过“交感风暴”引起心率增加，随之心动周期的舒张期（DiastolicInterval,DI）会相应变短，在一定范围内，动作电位时限与其前面一次心搏的舒张期呈线性相关，当心率超过一定范围时，动作电位的时限不随着舒张期的缩短而缩短，而是出现心肌细胞动作电位复极的交替，其表现在心电图上就是 T 波的电交替（图 4）。Rosenbaum 等研究发现,心率增快可导致相邻心肌细胞间舒张期的空间差异和各个心搏舒张期的不均一性，是心肌细胞间产生复极非协调交替的基础,这种非协调交替现象在不同的病理环境下具有极其强烈的“致心律失常性”。研
13、究表明， 受体阻断剂可通过降低交感神经活性来减少 T 波的电交替的发生，从而减少恶性室性心律失常和心脏性猝死的发生。图 4 动作电位整复曲线，a 点为动作电位开始出现交替的临界点，当舒张期小于 a 点时，动作电位开始出现交替四、影响 T 波电交替的因素(1)心率Tanno 等研究表明，T 波电交替的发生与心率呈线性关系，随着心率的增加，T 波电交替发生的阳性率也增加，但在心率较快时发生的 T 波电交替会出现假阳性。在较低危险的人群当中检测 TWA 需要增加心率来提高检出的阳性率，应用运动平板试验检查 TWA 时，要求心率在90110bpm 左右为宜。在心肌梗死、心肌病和心力衰竭的患者，因其出现
14、 T 波电交替的阈值下降，即使心率在正常范围，T 波电交替也会经常发生。对于器质性心脏病或者有过持续性室性心律失常病史的患者，在比较低的心率时也能检出有临床意义的 TWA。(2)异位心搏检测 T 波电交替要求排除所有的异位心搏，如果没有排除异位心搏（如房性早搏和室性早搏等），将影响 TWA 的检测结果，假阳性率会增加。应用时域方法检测 TWA 时，分析程序会自动去除早搏及其后边相邻的心搏，保证 TWA 检测结果的准确性。(3)噪音和干扰呼吸和运动试验的踏板均可以形成干扰而影响 TWA 的检测，电极和皮肤的接触以及导线移动等均可以产生高频噪音影响 TWA 的检测结果，为了保证 TWA 的检测结果
15、的准确性，往往需要干分辨率电极或精确的抗干扰算法以及准确的抗基线漂移处理，频域检测方法应用了高分辨电极去除噪音干扰，时域检测方法应用了精确的抗干扰算法，保证了 TWA 的检测结果的准确性。五、T 波电交替检查的适应证对于已知或可疑发生室性心律失常和猝死危险的患者，需要做 TWA 检测进行危险分层；为了捕获日常活动时产生短暂而剧烈的室性心律失常，也需要做 TWA 检测进行风险评估和判断预后。临床上主要对以下人群进行 TWA 检测，对已经确诊的冠心病和心肌梗死患者进行危险分层；对不明原因的晕厥患者提供诊断线索和预后评估；对心肌病患者发生室速和猝死作危险分层；对 ICD 治疗的患者进行疗效评价；对有
16、猝死家族史的高危人群进行筛选和预后评估；对长QT 间期综合症患者提供诊断线索和预后评估；对抗心律失常药物疗效进行评估；对心脏血管旁路手术患者的疗效进行评估。六、T 波电交替的临床意义T 波电交替现象常见于急性心肌缺血(急性心肌梗死、变异型心绞痛)、QT 间期延长综合征、心力衰竭以及严重电解质紊乱的患者。具有发生恶性室性心律失常及猝死的高危患者，检测 T 波电交替对猝死的一级预防和二级预防，降低心脏性猝死的病死率具有重要的临床意义。T 波电交替对心肌缺血所致的恶性心律失常可以进行危险分层，筛选出具有猝死高度危险的患者进行重点治疗和症状监控；对非缺血性心肌病和植入 ICD 治疗的患者均具有重要的临床指导意义。T 波电交替的临床意义（一）作为急性心肌梗死危险分层的指标Ikeda 等对 834 例心肌梗死后患者平均随访 25 个月，TWA 阳性患者猝死的危险性是阴性患者的 11.4 倍，其敏感性及特异性均超过任何其它无创的检测手段。Armoundas 等对 119 例心肌梗死后患者进行 TWA、
