心率变异性的研究进展
作者：郭应军
单位：广东省中山市工人医院 (中山 528400)
关键词：
右江民族医学院学报9903114 心率变异指逐次心动周期之间的时间变异数。心律并不绝对规则，两次心搏之间有微小的时间差别，通过测量连续出现正常心搏间期之间的变异数，即可了解心率变异性(Heart Rate Variability, HRV)。90年代以来HRV分析研究受到普遍重视[1,2]，证明心率波动这一信号蕴藏着有关心血管调节的大量信息，对这一信息的提取和分析可定量评估心脏交感迷走神经的张力，两者均衡性及其对心血管活动的影响。迷走神经兴奋时心率变异性幅度大；而迷走神经功能受损时心率变异幅度小。且多种心脏病人的HRV明显减小。近年来国内亦有陆续报道，通过文件复习，在HRV的机制，研究方法及临床应用方面加以阐述。
1 研究方法和判断标准
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HRV的研究虽在国际上受到普遍重视，但方法学评价不一致[3]，国内研究刚起步，迄今未见统一标准。
1.1 时域测定法 在常规记录24h动态心电图后，将全部窦性心搏通过计算机专用程序软件来分析处理统计指标，这些指标可用来衡量NRV的大小。
1.1.1 R-R(N-N)间期的标准差 ①总体标准差：是最常用的数理统计指标。计算所有正常R-R期间的平均值并得到标准差(Standard Deviation NN, SDNN)。②均值标准差：24h连续记录心电图，计算每5min一段的平均正常R-R间期值的标准差(SDANN)。③标准差均值：计算24h连续的每5min一段的正常R-R间期标准差的平均数(SDNNIDX)。
以上标准差值≤50ms为HRV小；≥100ms为HRV大。
1.1.2 差值 ①最大差值：计算每两个相邻正常R-R间期的差值绝对数(Absolute Difference)得出最大差值。差值≤50ms，其HRV小。②差值>50ms的百分比(PNN50)：计算差值>50ms的正常R-R间期在特定时间内(如24h或每小时)R-R间期数中所占的百分比。也可计算PNN100或PNN200，其意义相同。此比值愈大提示迷走神经张力愈高。③差值均方的平方根：计算24h连续正常R-R间期差值均方的平方根(Root mean squared successive difference, r-MSSD)。用Von Neumann公式计算：δ2=[∑n-1i-1(Xi+1-X1]/(n-1)其中n=R-R间期数，Xi=第i个间期的时间，Xi+1=下一个间期的时间，用于测定短期HRV较标准差好。NRV大者在40ms以上。
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1.1.3 心率骤增次数 计算单位时间内心率突然增加至少>10次/min，且持续3～5min的次数。
1.1.4 变异系数 用上述方法测得的标准差或差值均方除以该段时间的平均正常R-R间期得出各自的变异系数(coefficient of variance, CV)，有利于进行对比。
1.1.5 心率变异指数 一段时间内R-R间期总数与占比例最大的R-R间期数之比。正常人此指数>25。
在计算上述指数过程中，要排除房性或室性早搏的干扰。如1min内包括的正常R-R间期少于20或连续5min内正常的R-R间期少于120个，该节段的R-R间期应全部剔除。短程心电图测得的HRV指标，不能反映HRV在日间小，夜间大的变化。故目前多主张进行24h心电图记录，有时还分别测定昼夜的变化，比较其差别。用数理统计指标表达HRV优点在于比较简单，指标意义直观，易为临床医师接受。其缺点是灵敏度和特异性低，且不能进一步区分心脏交感、迷走神经张力及其均衡性的变化。
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1.2 频域分析法 是用计算机对心率变异的速度和幅度进行频域分析，亦称心率功率谱分析(heart rate power spectrum analsis, HRPSA)或心率能谱分析。此也为目前普遍采用的分析HRV定量的方法。其优点是能较精确均反映HRV的昼夜节律特点，正常值：高频为0.22～0.32Hz，低频为0.04～0.12Hz。
2 HRV的临床运用
2.1 正常人HRV发生的特点及影响因素 正常人心脏电活动受到自主神经、体液因素、心理因素和外界环境因素的影响。如遇到外界环境突变，精神紧张，情绪改变时，交感神经兴奋，循环血中儿茶酚胺升高，心脏窦房结自律性增快，传导加强，心率便增快，心电图记录到的R-R间期缩短；反之，休息或睡眠状态下迷走神经兴奋时，窦房结自律性降低，房室传导减慢，心率减慢，R-R间期延长。不论自主神经活性还是体液中神经介质浓度均呈现出明显的昼夜节律改变。有学者[4～7]对正常人心率变化规律进行了分析。用动态心电图及频域分析方法分析表明，正常人凌晨觉醒前迷走神经活力较强，觉醒后迷走神经活力受到明显抑制；并提示健康人不同年龄和性别对HRV有影响，几乎所有HRV参数随年龄的增长而变小，说明老年人交感神经亢进，迷走神经功能相对低下。
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2.2 冠心病 冠心病病人早期即可表现植物神经功能损害。心肌的缺血对心室壁的机械、化学感受器是一种强有力的刺激，通过心—心反射活动改变心脏自主神经调节的均衡性。自主神经系统中交感神经活力有触发恶性心律失常的作用，迷走神经则有抗心室颤动的作用。HRV降低提示自主神经系统活动发生了改变，即迷走神经活动减弱和(或)交感神经活动增强，有报道显示心肌缺血及急性心肌梗塞后HRV均较对照组明显减低[8～12]。
2.3 高血压病 交感神经系统对维持和调节正常血压起决定性作用，抑制交感神经系统的药物能有效地降低血压。白梅等报道[13,14]高血压病患者HRV较对照组明显降低，其进一步揭示了植物神经在原发性高血压病中的地位。
2.4 心力衰竭 心血管功能的神经内分泌调节是充血性心力衰竭(CHF)血流动力学的重要病理机制。宋有城等[9,15～17]对CHF患者进行HRV测定结果表明SDNN、HRVI和功率谱中低频成分较健康组明显减少，反映自主神经对心脏调节的昼夜节律变化消失；同时证实心力衰竭时，自主神经对心脏的调节能力明显减弱，功能受到损害。至于心力衰竭时HRV下降，自主神经功能受损的可能机制：①当心功能不全时，内源性神经激素系统激活交感神经兴奋增加，神经递质释放增加直至耗竭，心脏β-受体密度下降；②压力感受器的功能受损。压力反射主要抑制交感神经，兴奋迷走神经，因此，一旦压力感受器受损，对生理刺激的响应性降低，导致心脏自主神经调节功能损害。
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2.5 糖尿病 糖尿病性自主神经系统损害及常伴的冠状动脉病变可造成糖尿病病人HRV各频带能量较正常人显著降低[18,19]。HRV测定技术可能成为糖尿病自主神经病早期诊断的手段。
2.6 其它 如心肌病、心脏移植、胎儿监测、吸烟及抗心律失常药物疗效评价等均可直接或间接影响人血管的自主神经系统而致HRV的变化。
总之，HRV的研究刚刚起步，研究方法、分析的技术不全尚待进一步改进和统一[3]。再加上影响的因素多，诸如昼夜节律，年龄情绪，性格体位，日常活动，呼吸，体温，药物，早搏及房室传导阻滞的漏检都影响结果。所以极需要改进和统一研究方法，对大样本人群进行正常HRV指标参考值，以及有关疾病诊断，分级界限值的建立。另外对HRV正常与异常变化的机理也需作进一步探讨。目前在HRV的应用与评价时必须持慎重严谨态度。
HRV是一项正在蓬勃发展中的无创检查手段。随着人们不断地深入研究，有望在临床上获得更有价值的应用。
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参考文献
1 Malik M. Heart rate variability: standards of mneasurement, physiological interpretation, and clinical use. Circulation，1996；93：1043
2 Guzzetti S, Dassi S, Pecis M, et al. Altered pattern of circadian neural control of heart period in hypertension. J Hypertens，1991；9：831
3 Malik M, Camm AJ. Heart rate variability. Clin Cardiol，1990；13：570
4 范中杰，林沁，左文宝，等.40岁以上正常人的心率变异分析.心脏起搏与心电生理杂志，1995；9(4)：118
, 百拇医药
5 刘芳，魏建西，李俊峡，等.正常人心率变异性的年龄相关性.中华心血管杂志，1995；23(1)：425
6 陈琴芬，韩星海，王丽娟，等.243例健康成人心率变异性的分析.中国循环杂志，1994；9(7)：425
7 曲秀芬，黄永麟，朴晶燕，等.正常人群的心率变异性分析.心脏起搏与电生理杂志，1995；9(2)：65
8 杨林，王乐民，魏林，等.缺血性心脏病患者心率变异性研究.心脏起搏与电生理杂志，1995；9(3)：133
9 周建华，华泽惠，马芸，等.冠心病和充血性心力衰竭患者的心率变异性.临床心电学杂志，1996；5(1)：9
10 Ewing DJ, Neilson JM, Travis P, et al. Heart rate variability: An inportant new risk factor in patients following myocardiol infarction. Clin Cardiol，1994；14：683
, 百拇医药
11 范中杰，耿铁侠，吴宁，等.心肌梗塞患者急性期和随访一年心率变异演变.中华心血管杂志，1995；6(6)：414
12 Cripps TR, Malik M, Farrell TG, et al. Prognostic value of reduced beart rate varility after myocardial infarction: clinical evalution of a new analysis method. Br Heart J，1991；65：14
13 白梅，郭春凤，王红宇，等.心率变异指数在预测高血压病患者预后中的作用.中华心血管杂志，1995；23(3)：207
14 任建英，徐尚志，黄伟明，等.高血压患者心率变异性的临床观察.高血压杂志，1996；4：212
15 宋有城，万立礼，胡桃红，等.充血型心力衰竭患者心率变异性分析.中华心血管杂志，1995；23(2)：107
, 百拇医药
16 Kienzl MG, Ferguson DW, Birkett CL. Clinical hemodynamic and sympathetic neural correlates of heart rate variability in congestive heart failure. Am J Cardiol，1992；59：761
17 胡桃红，宋有城，万立礼，等.慢性充血性心力衰竭患者心率变异性与病情的相关性分析.中国循环杂志，1996；11(7)：415
18 王红宇，白梅，刘晓玲，等.糖病尿合并缺血性心脏病患者的心率变异分析.中国循环杂志，1996；11(1)：12
19 Bellavere F, Balzani I, Masi GD, et al. Power spectral analysis of heart-rate variations improves assessment of diabetic cardiac autonomic neuropathy. Diabetes，1992；41：633～640
(1996-05-20收稿，1998-04-21修回), 百拇医药
单位：广东省中山市工人医院 (中山 528400)
关键词：
右江民族医学院学报9903114 心率变异指逐次心动周期之间的时间变异数。心律并不绝对规则，两次心搏之间有微小的时间差别，通过测量连续出现正常心搏间期之间的变异数，即可了解心率变异性(Heart Rate Variability, HRV)。90年代以来HRV分析研究受到普遍重视[1,2]，证明心率波动这一信号蕴藏着有关心血管调节的大量信息，对这一信息的提取和分析可定量评估心脏交感迷走神经的张力，两者均衡性及其对心血管活动的影响。迷走神经兴奋时心率变异性幅度大；而迷走神经功能受损时心率变异幅度小。且多种心脏病人的HRV明显减小。近年来国内亦有陆续报道，通过文件复习，在HRV的机制，研究方法及临床应用方面加以阐述。
1 研究方法和判断标准
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HRV的研究虽在国际上受到普遍重视，但方法学评价不一致[3]，国内研究刚起步，迄今未见统一标准。
1.1 时域测定法 在常规记录24h动态心电图后，将全部窦性心搏通过计算机专用程序软件来分析处理统计指标，这些指标可用来衡量NRV的大小。
1.1.1 R-R(N-N)间期的标准差 ①总体标准差：是最常用的数理统计指标。计算所有正常R-R期间的平均值并得到标准差(Standard Deviation NN, SDNN)。②均值标准差：24h连续记录心电图，计算每5min一段的平均正常R-R间期值的标准差(SDANN)。③标准差均值：计算24h连续的每5min一段的正常R-R间期标准差的平均数(SDNNIDX)。
以上标准差值≤50ms为HRV小；≥100ms为HRV大。
1.1.2 差值 ①最大差值：计算每两个相邻正常R-R间期的差值绝对数(Absolute Difference)得出最大差值。差值≤50ms，其HRV小。②差值>50ms的百分比(PNN50)：计算差值>50ms的正常R-R间期在特定时间内(如24h或每小时)R-R间期数中所占的百分比。也可计算PNN100或PNN200，其意义相同。此比值愈大提示迷走神经张力愈高。③差值均方的平方根：计算24h连续正常R-R间期差值均方的平方根(Root mean squared successive difference, r-MSSD)。用Von Neumann公式计算：δ2=[∑n-1i-1(Xi+1-X1]/(n-1)其中n=R-R间期数，Xi=第i个间期的时间，Xi+1=下一个间期的时间，用于测定短期HRV较标准差好。NRV大者在40ms以上。
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1.1.3 心率骤增次数 计算单位时间内心率突然增加至少>10次/min，且持续3～5min的次数。
1.1.4 变异系数 用上述方法测得的标准差或差值均方除以该段时间的平均正常R-R间期得出各自的变异系数(coefficient of variance, CV)，有利于进行对比。
1.1.5 心率变异指数 一段时间内R-R间期总数与占比例最大的R-R间期数之比。正常人此指数>25。
在计算上述指数过程中，要排除房性或室性早搏的干扰。如1min内包括的正常R-R间期少于20或连续5min内正常的R-R间期少于120个，该节段的R-R间期应全部剔除。短程心电图测得的HRV指标，不能反映HRV在日间小，夜间大的变化。故目前多主张进行24h心电图记录，有时还分别测定昼夜的变化，比较其差别。用数理统计指标表达HRV优点在于比较简单，指标意义直观，易为临床医师接受。其缺点是灵敏度和特异性低，且不能进一步区分心脏交感、迷走神经张力及其均衡性的变化。
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1.2 频域分析法 是用计算机对心率变异的速度和幅度进行频域分析，亦称心率功率谱分析(heart rate power spectrum analsis, HRPSA)或心率能谱分析。此也为目前普遍采用的分析HRV定量的方法。其优点是能较精确均反映HRV的昼夜节律特点，正常值：高频为0.22～0.32Hz，低频为0.04～0.12Hz。
2 HRV的临床运用
2.1 正常人HRV发生的特点及影响因素 正常人心脏电活动受到自主神经、体液因素、心理因素和外界环境因素的影响。如遇到外界环境突变，精神紧张，情绪改变时，交感神经兴奋，循环血中儿茶酚胺升高，心脏窦房结自律性增快，传导加强，心率便增快，心电图记录到的R-R间期缩短；反之，休息或睡眠状态下迷走神经兴奋时，窦房结自律性降低，房室传导减慢，心率减慢，R-R间期延长。不论自主神经活性还是体液中神经介质浓度均呈现出明显的昼夜节律改变。有学者[4～7]对正常人心率变化规律进行了分析。用动态心电图及频域分析方法分析表明，正常人凌晨觉醒前迷走神经活力较强，觉醒后迷走神经活力受到明显抑制；并提示健康人不同年龄和性别对HRV有影响，几乎所有HRV参数随年龄的增长而变小，说明老年人交感神经亢进，迷走神经功能相对低下。
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2.2 冠心病 冠心病病人早期即可表现植物神经功能损害。心肌的缺血对心室壁的机械、化学感受器是一种强有力的刺激，通过心—心反射活动改变心脏自主神经调节的均衡性。自主神经系统中交感神经活力有触发恶性心律失常的作用，迷走神经则有抗心室颤动的作用。HRV降低提示自主神经系统活动发生了改变，即迷走神经活动减弱和(或)交感神经活动增强，有报道显示心肌缺血及急性心肌梗塞后HRV均较对照组明显减低[8～12]。
2.3 高血压病 交感神经系统对维持和调节正常血压起决定性作用，抑制交感神经系统的药物能有效地降低血压。白梅等报道[13,14]高血压病患者HRV较对照组明显降低，其进一步揭示了植物神经在原发性高血压病中的地位。
2.4 心力衰竭 心血管功能的神经内分泌调节是充血性心力衰竭(CHF)血流动力学的重要病理机制。宋有城等[9,15～17]对CHF患者进行HRV测定结果表明SDNN、HRVI和功率谱中低频成分较健康组明显减少，反映自主神经对心脏调节的昼夜节律变化消失；同时证实心力衰竭时，自主神经对心脏的调节能力明显减弱，功能受到损害。至于心力衰竭时HRV下降，自主神经功能受损的可能机制：①当心功能不全时，内源性神经激素系统激活交感神经兴奋增加，神经递质释放增加直至耗竭，心脏β-受体密度下降；②压力感受器的功能受损。压力反射主要抑制交感神经，兴奋迷走神经，因此，一旦压力感受器受损，对生理刺激的响应性降低，导致心脏自主神经调节功能损害。
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2.5 糖尿病 糖尿病性自主神经系统损害及常伴的冠状动脉病变可造成糖尿病病人HRV各频带能量较正常人显著降低[18,19]。HRV测定技术可能成为糖尿病自主神经病早期诊断的手段。
2.6 其它 如心肌病、心脏移植、胎儿监测、吸烟及抗心律失常药物疗效评价等均可直接或间接影响人血管的自主神经系统而致HRV的变化。
总之，HRV的研究刚刚起步，研究方法、分析的技术不全尚待进一步改进和统一[3]。再加上影响的因素多，诸如昼夜节律，年龄情绪，性格体位，日常活动，呼吸，体温，药物，早搏及房室传导阻滞的漏检都影响结果。所以极需要改进和统一研究方法，对大样本人群进行正常HRV指标参考值，以及有关疾病诊断，分级界限值的建立。另外对HRV正常与异常变化的机理也需作进一步探讨。目前在HRV的应用与评价时必须持慎重严谨态度。
HRV是一项正在蓬勃发展中的无创检查手段。随着人们不断地深入研究，有望在临床上获得更有价值的应用。
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参考文献
1 Malik M. Heart rate variability: standards of mneasurement, physiological interpretation, and clinical use. Circulation，1996；93：1043
2 Guzzetti S, Dassi S, Pecis M, et al. Altered pattern of circadian neural control of heart period in hypertension. J Hypertens，1991；9：831
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5 刘芳，魏建西，李俊峡，等.正常人心率变异性的年龄相关性.中华心血管杂志，1995；23(1)：425
6 陈琴芬，韩星海，王丽娟，等.243例健康成人心率变异性的分析.中国循环杂志，1994；9(7)：425
7 曲秀芬，黄永麟，朴晶燕，等.正常人群的心率变异性分析.心脏起搏与电生理杂志，1995；9(2)：65
8 杨林，王乐民，魏林，等.缺血性心脏病患者心率变异性研究.心脏起搏与电生理杂志，1995；9(3)：133
9 周建华，华泽惠，马芸，等.冠心病和充血性心力衰竭患者的心率变异性.临床心电学杂志，1996；5(1)：9
10 Ewing DJ, Neilson JM, Travis P, et al. Heart rate variability: An inportant new risk factor in patients following myocardiol infarction. Clin Cardiol，1994；14：683
, 百拇医药
11 范中杰，耿铁侠，吴宁，等.心肌梗塞患者急性期和随访一年心率变异演变.中华心血管杂志，1995；6(6)：414
12 Cripps TR, Malik M, Farrell TG, et al. Prognostic value of reduced beart rate varility after myocardial infarction: clinical evalution of a new analysis method. Br Heart J，1991；65：14
13 白梅，郭春凤，王红宇，等.心率变异指数在预测高血压病患者预后中的作用.中华心血管杂志，1995；23(3)：207
14 任建英，徐尚志，黄伟明，等.高血压患者心率变异性的临床观察.高血压杂志，1996；4：212
15 宋有城，万立礼，胡桃红，等.充血型心力衰竭患者心率变异性分析.中华心血管杂志，1995；23(2)：107
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16 Kienzl MG, Ferguson DW, Birkett CL. Clinical hemodynamic and sympathetic neural correlates of heart rate variability in congestive heart failure. Am J Cardiol，1992；59：761
17 胡桃红，宋有城，万立礼，等.慢性充血性心力衰竭患者心率变异性与病情的相关性分析.中国循环杂志，1996；11(7)：415
18 王红宇，白梅，刘晓玲，等.糖病尿合并缺血性心脏病患者的心率变异分析.中国循环杂志，1996；11(1)：12
19 Bellavere F, Balzani I, Masi GD, et al. Power spectral analysis of heart-rate variations improves assessment of diabetic cardiac autonomic neuropathy. Diabetes，1992；41：633～640
(1996-05-20收稿，1998-04-21修回), 百拇医药