心外膜电位标测信号的自动联合分析方法研究

　　1　引　　言

　　心外膜电位标测(epicaridalpotentialmapping, EPM)是在开胸状态下利用直接贴靠在心脏外膜上的电极片对心外膜电活动进行多点同步探测、采样电位数据并加以分析的电位标测手段[1-2]。相对于心内膜电位标测,EPM具有定位更准确和信息量更大的优势,所显示记录的图形能客观而精确地反映心电兴奋起源及传播过程[3];相对于电位光学标测[4],EPM无染料毒副作用及光毒性影响,能用于在体标测。因而,在心电标测领域,EPM是心脏电生理机制研究和临床精密诊断的重要手段。在房颤研究领域,EPM发挥的作用亦十分重大。房颤是临床上最常见的复杂心律失常,其主要危害是房颤后易形成血栓、引发患者中风,严重时出现偏瘫,甚至死亡。房颤的主要治疗方法包括药物治疗、射频消融和电击复律等;其中射频消融因其成功率的提高和技术手段的改进,已受到越来越多的重视[5]。但房颤电生理现象多样且复杂,常常是多病灶、伴随多传导路径、且随时间变异性大,所以病灶的准确定位仍是射频消融的难点。通过EPM技术,可全面深入了解房颤时心脏电活动的规律、从而探索房颤电生理机制、精确定位病灶,这对于提高射频消融的成功率及适用范围,具有重要意义。

　　EPM的技术难点之一是如何分析采集到的数据、使得除极波在心外膜上的传播能够被清晰准确地显示、进而揭示心脏电活动的规律。现有分析方法虽已比较多样[6-7],但是缺乏更加清晰、定量的表达。本文使用波动图、具有时间依赖性的相关波形分析和波形能量分析联合对EPM信号进行分析,较清晰、准确地揭示出心外膜除极波的传播规律;同时提出了基于瞬时波形能量分析的特征点群识别算法,使得分析方法能够准确定位除极波出现的时间,实现了分析方法自动化的目标。

　　2　EPM系统描述[1-2]

　　EPM系统由柔性电极片、多路心电采集模块、模数转换部分和PC机组成,图1以64路EPM系统为例说明。64个电极按8×8的阵列安置在方形柔性印刷电路片上,极间距2 mm,电极编号如图示。每路心电采集模块包括前置放大器、光电隔离、50Hz陷波、40Hz~500Hz带通滤波和增益调节。模数转换部分包括多路快速切换模拟开关和12 b精度的高速模数转换器,保证单通道采样率为2 kHz。采集数据送入PC机保存和处理。数据以20 s为单元存储。

　　3　基本方法简述

　　3. 1　相关波形分析( correlation waveform analysis,CWA)[8]

　　CWA是一种经典的模式识别技术,用于描述两个波形的相似程度,其定义如式(1)所示。其中,ρ为相关系数,表示两个波形x和y之间的相似程度; -1<ρ<1,当ρ=1时,表明x和y完全匹配。N为两个波形的长度。xi为波形X的第i个点;yi为波形Y的第i个点。x为波形x的均值;y为波形y的均值。