心电门控：提高效率的优化方法

心脏在机械收缩之前先有电激动，心脏的电激动产生动作电流。人体是一个很好的容积导体，心脏正是处在这一导体之中，可以将心脏的动作电流传到身体各部分。因此，在两个适当的体表部位放置电极板，用导线连接至心电图机，就可以产生描述心电活动的曲线，称为心动电流图，简称心电图（Electrocardiogram，ECG），反映了心脏激动的电学活动。

一个常规的心电波形由P波、QRS波群和T波组成，如图3-69所示，它们的交替出现构成了整个心动周期，其中特征最显著的是R波。ECG信号表现出的特性与心脏运动，心动周期的变化与心电活动相对应，心动周期可简单分为收缩期和舒张期。收缩期一般从R波的波峰开始，到T波末结束；舒张期一般从T波开始到R波的波峰结束。

图3-69 常规心电图波形

对于ICUS图像序列中由周期性心脏运动引起的运动伪影，可采用心电门控的方法减小其影响。目前，临床主要采用联机和脱机两种ECG门控方式。

（1）联机ECG门控

根据ECG信号只在每个心动周期中的相同相位处采集一帧图像。在ECG信号中，特征最显著的是R波，通常一个心脏周期指的是相邻两个R波之间的间隔。只要在相邻的R波之间选择一个合适的位置，就可以在每个心动周期中采集与此位置最为接近的图像。在每个心动周期中，心脏在对应于R波的点上大致都处于相同状态。因此一般采用心电R波门控，即回撤导管的电动机与心电门控装置相连，人体表心电信号经过传感放大后，进行R整形放大，然后将整形后的R波（方波）信号送入计算机接口电路，由R波的上升沿作为触发源启动图像采集装置。

这种方法通过只在每个心动周期的R波处采集图像，改善心脏运动所致的伪影，并能识别心动周期（R-R间期）和心率。该方法原理简单，但是它的缺点在于：需要专门的ECG门控图像采集装置，而目前临床采用的多数IVUS成像系统不包含此功能；与连续回撤导管采集图像相比，这种方式需要更长的图像采集时间（每个心动周期只采集一帧），从而延长了介入检查的时间；门控时间点的选择没有统一标准，尤其对于心律失常的病人则更困难。(www.xing528.com)

（2）脱机ECG门控

脱机ECG门控示意图如图3-70所示，不采用心电门控采集装置，而是匀速连续回撤超声导管采集覆盖多个心动周期的ICUS图像序列，同时记录ECG信号。待介入检查过程结束后，由医生将所得的ICUS图像和心电信号进行对照、分析，根据ECG信号从图像序列中选取出在各心动周期中的相同相位（一般是R波）处采集的一帧图像，组成门控后的序列。

图3-70 脱机ECG门控示意图

这种方式虽然不会延长介入检查的时间，但是其不足之处在于：图像的帧采样率是固定的，因此只能获得近似同步的序列；结果的客观性和可重复性差，受医生的临床经验和主观因素影响较大；受病人本身和不同病人之间的差异影响，很难选取出心动周期中的最佳采样时刻；ECG信号记录的是心脏的全局电特性，而由于心脏运动所导致的伪影常取决于导管在管腔内的局部位置。

心电门控法能够抑制运动伪影的主要原因有两方面：一是在心脏运动到近似相同位置处采集图像，能够保证各帧图像之间具有更多的一致性。二是在心脏运动相对较慢时采集图像，可以减小运动伪影的产生。但是，该方法的缺点是较难选择最佳门控点，一般是凭医生的临床经验决定，当病人发生心律不齐等情况时，很难保证门控结果的精确性。