心室复极变异性时-空联合分析理论与应用研究

Because of their high occurrences of sudden onsets and high mortality rate, the malignant cardiac events (MCE), such as malignant ventricular arrhythmia (MVA) and sudden cardiac death (SCD), have become one of the top health killers. Early prediction and screening out the high-risk persons are the key to improve the cure rate. Due to the complexity of the targeted subjects/patients, there have been no effective non-invasive analysis methods to meet clinical demands so far. In this project, a hybrid method based on time-frequency analysis and the statistical analysis is developed to analyse the ventricular repolarization variability in the temporal- spatial field. The relation between the variability magnitude and MCE is also evaluated. The main objectives of this research include: (1) To develop robust and accurate algorithms to extract the temporal- spatial information of JT related intervals by using wavelet network technologies and the position/amplitude/slope criteria of characteristic waves. (2) To investigate the positive criteria of ventricular repolarization variability based on the extracted information from JT related intervals. (3)To establish an accurate and effective database for patients' VRV clinical tests and the follow-up tests, and to analyse the relationship between the variability magnitude and the MCE risk level. (4) To investigate MCE risk stratification schemes; which will provide a new way of predicting MCE, and advance the relevant theoretic knowledge and technical support for the clinical prognostic study of acute myocardial infarction and myocardial ischemic.

恶性室性心律失常和心源性猝死这类恶性心脏事件因发病突然，患者死亡率高而成为当前人类最主要的健康杀手之一。提前预测和筛选出高危者是提高救治率的关键。受研究对象复杂性影响,至今尚无满意的无创分析方法应用于临床。项目利用时频分析理论和统计分析方法，对心室复极变异信息从时频和空间角度进行量化研究，并对变异强度与恶性心脏事件风险关系进行评估。主要研究内容包括：（1）利用小波网技术和特征波位置域/幅值/斜率判据，研究心电JT相关间期的时-空信息鲁棒准确提取；（2）JT相关间期时-空信息的心室复极变异性阳性判据研究；（3）建设恶性心脏事件的心室复极变异跟踪数据库，研究心室复极变异性强度与恶性心脏事件危险程度的关系；（4）有效的恶性心脏事件多级风险分层应用方案研究。研究成果将为恶性心脏事件有效预测提供新思路和理论依据，也为急性心肌梗死和心肌缺血预后临床研究提供重要的理论和技术支持。

心源性猝死(Sudden Cardiac Death, SCD)由于发病突然，留给抢救时间短，患者死亡概率很高。恶性室性心律失常（Malignant Ventricular Arrhythmia, MVA）是引起SCD的主要原因，预防SCD的关键是尽早筛选出易产生MVA的高危者。对MVA和SCD研究虽已有几十年的历史，但至今尚无一种方法能很好满足临床需求。心室复极变异性（Ventricular Repolarization Variability, VRV）可以反映心室肌本身的代谢和病变状态及心室水平自主神经的调节，对预测恶性心脏事件发生将有着重要的价值和临床意义。.心室复极过程主要体现在JT间期。 JT间期由于去除了心室除极产生的影响，能精确的反映心肌复极的过程。本项目开展了心电信号的JT间期提取算法研究，以人工检测作为金标准，显示改进算法在R波检测上误检和漏检率降低3%；J波和T波起止点定位准确率高于95%。.通过分析临床采集数据库中的135例病患、239例健康人测量得到的JT相关间期的变异性系数，比较健康人和病患的R1、R2、R3数据，得出了一种简单有效的判估方法，为判估心脏恶性事件提供了新线索、新思路。.在瞬时频率方面分别对数十例样本进行时频分析，统计学分析发现健康样本组和心源性猝死样本组、健康样本组和心率失常未发展成猝死样本组的平均瞬时频率在LF和HF部分均呈下降趋势。但是，在LF部分健康样本组和心源性猝死样本组在数值上有显著性差异(p<0.05)；在HF部分健康样本组和心率失常未发展成猝死样本组在数值上也有显著性差异(p<0.05)。以上研究实验虽然采用的样本数量和样本分布还不够广泛，但一定程度上表明心室复极变异性的瞬时频率指数，有可能在LF识别健康人和心源性心脏猝死患者，以及在HF识别健康人和心率失常未发展成猝死患者，这有助于在早期识别心率失常未发展成猝死患者和心源性心脏猝死患者，进而实现提前预警。.考虑心室复极变异事件发生的随机性和风险预警的实际应用场景，本课题研发了一套低功率、便携式心电信号采集监测系统，以及可佩带式单导联心电采集终端一套，支持长达7天的数据采集。