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【摘 要】大量流行病研究表明，抑郁症，焦虑症，高血压，糖尿病等疾病有并发自主神经病变的风险，心率变异性（Heart Rate Variability，HRV）的频域分析在评价自主神经功能具有重要的作用，通过基于Ewing试验各状态的HRV频域指标以及参照静息状态下的频域指标分析在诊断早期的心血管疾病和自主神经病变具有重要的意义。
【关键词】心率变异性；自主神经病变；Ewing试验；心血管疾病
【中图分类号】R331.3+6【文献标识码】A【文章编号】2096-0867（2016）-1-056-03
引言
心率变异性（HRV）是指逐次瞬时心率间或RR间期的微小差异，产生于自主神经系统对窦房节律的调制。HRV分析方法主要包括时域分析、频域分析、几何分析以及非线性分析，其中频域分析在评价自主神经功能具有重要的作用。Ewing试验是评估心血管自主神经功能的标准测试，包括了深呼吸动作，Valsalva动作和站立动作[1-3]。本文基于Ewing多状态以及静息状态的HRV频域分析在临床方面的意义进行综述。
1心率变异性的频域分析方法
HRV频域分析方法即功率谱分析方法，大部分文献[4-7]把常规心电图记录的连续RR间期经快速傅里叶变换（FFT）得到横坐标为频率，纵坐标为功率谱能量的RR间期功率谱曲线，低频功率（LF）的测定值是0.04~0.1Hz频段下的面积，高频功率（HF）的测定值是0.1~0.4Hz频段下的面积。这种常规计算心电信号的功率方法具有一定的局限性，具体表现在：（1）高频功率反映迷走神经功能且受到呼吸频率的调制，即高频功率的中心频率为呼吸频率，高频部分的带宽和幅值随着中心频率的变化而改变；（2）低频功率受到交感和副交感神经系统对窦房结的复合调制作用；（3）心电信号是非稳态信号，FFT分析功率谱是假定信号是稳态信号；（4）FFT不能同时满足高的时间分辨率和频率分辨率。基于以上考虑，Aysin[8，9]等认为计算心电功率谱的方法是通过呼吸频率来确定心率功率谱的低频和高频部分，低频功率（LFa）和高频功率（RFa）能更有效反应交感神经和副交感神经功能，两者的比值（SB=LFa/RFa）来评价交感-迷走神经的平衡性，本文所引用的频域参数是基于这种方法求解的。
2基于Ewing的HRV频域分析在临床方面的应用
静息状态模拟人体在无外界干扰的情况下调节自身的自主神经系统反应，是测试交感-迷走神经平衡的最佳方式，然而静息状态不能模拟人体对外界事物瞬时变化的反应，因此具有一定的局限性，本文阐述的基于Ewing的多状态HRV频域分析能够模拟生活中的各种活动，如深呼吸动作模拟人体对饭后或睡前等副交感活动占主要成分的反应，Valsalva动作模拟人体对身体和心理压力等交感活动占主要成分的反应，站立动作模拟人体对体位变化的反应[10]，分析静息状态，深呼吸动作，Valsalva动作以及站立动作的频域参数在诊断早期的自主神经病变功能具有重要的意义。
2.1静息状态频域分析的临床应用
静息状态是测试自主神经功能最通用的一种状态，当检测患者的LFa，RFa数值范围在0.5到10之间且SB（SB=LFa/RFa）数值范围在0.4到3之间时，则处于自主神经平衡状态，如图1所示区域[11]。
图1 静息状态的自主神经平衡区域
心血管疾病伴有并发自主神经功能病变的风险[12，13]，表现为交感神经和副交感神经活动都减弱，即LFa和RFa数值都减小。Arora[12]等对比了79例高血压患者与正常人的自主神经功能，发现高血压患者的自主神经活动有明显的下降。心血管自主神经病变（Cardiovascular Autonomic Neuropathy，CAN）伴有过低的副交感神经活动（RFa<0.1bpm^2），CAN通过损害自主神经系统使心率调节紊乱[14]，因此伴有CAN患者的发病率和死亡率更高[15，16]，Pop-Busui[17]等对10251例患有2型糖尿病患者经行长达三年的跟踪分析，结果发现伴有CAN糖尿病的死亡率是没有CAN糖尿病的1.55~2.44倍。维持患者的自主神经平衡能够有效减少患者发病率和死亡率[18，19]，Rahman[20]等统计了5008个老年病人的自主神经平衡状况，结果发现长寿老人的处于自主神经平衡状态的范围。因此具体分析高血压，糖尿病，心律不齐等心血管疾病患者的自主神经情况，服用一定量的抗交感类或抗胆碱类药物使患者处于一个低平衡状态，有利于减轻病情和降低死亡率。
2.2深呼吸动作频域分析的临床应用
深呼吸动作是测试患者对副交感神经活动的反应，通过对比静息状态下副交感神经反应的情况，深呼吸动作异常的自主神经反应分为过度的副交感神经反应（Parasympathetic Excess，PE）和衰退的副交感神经反应（Parasympathetic Withdrawal，PW）。
深呼吸动作的PE与早期肺炎和上呼吸道疾病有关，PW与早期的自主神经功能障碍有关[21]，早期的自主神经功能障碍是无迹象且有导致心血管自主神经病的可能，因及时给予治疗，服用抗氧化类药物如α-硫辛酸能够减缓自主神经病变的进程[22，23]，Ziegler[23]等对460名伴有轻度运动神经病变的糖尿病患者经行长达四年的跟踪研究，结果发现服用α-硫辛酸的糖尿病患者患神经病变损伤的比例小于服用安慰剂的糖尿病患者。因此根据深呼吸动作异常的副交感神经反应能够及早发现并治疗早期的自主神经病变，从而降低心脏猝死的概率和减少医疗成本。
2.3Valsalva动作频域分析的临床应用
Valsalva动作包括了吸气和呼气这两个能很好的反应交感神经和副交感神经活动的动作[21]，因此，通过与静息状态自主神经反应的对比，Valsalva动作异常的自主神经反应除了以上提到的PE和PW，还包括了过度的交感神经反应（Sympathetic Excess，SE）和衰退的交感神经反应（Sympathetic Withdrawal，SW）。
Valsalva动作SE与前期的高血压，中风，焦虑症和睡眠呼吸终止症等疾病有关[24]，服用一定量抗交感类药物如β受体阻滞药或降压类药物能够减缓病情，文胜鹍[25]对60名原发性高血压患者分成两部分分别服用降压药贝凡洛尔和美托洛尔，结果发现均可改善患者的心率变异性。SW与早期的自主神经紊乱相关，类似深呼吸的PW，PE反应与血糖和血压调节不稳，早期抑郁症，偏头痛和高血压等疾病相关，服用一定量的抗胆碱类药物如抗抑郁药和抗焦虑药能够降低心律变异性和改善病情的效果[24]，Carmilla[26]等研究三环抗抑郁药对抑郁症的作用，结果发现服用三环抗抑郁药的患者高频功率减小，降低患者的迷走神经活动有利于抑郁症的治疗。因此根据Valsalva动作异常的自主神经反应结在预测早期的慢性疾病有一定的临床意义。
2.4站立动作频域分析的临床应用
站立动作是测试患者对交感神经和副交感神经活动的反应，通过与静息状态下自主神经活动的对比，医生可以预测患者的身体情况。当RFa大于1.1倍静息状态RFa的值时，则为PE；LFa大于5倍或小于1.2倍静息状态LFa的值时，则分别为SE和SW，如图2所示[27]，其中灰色区域代表站立动作正常的自主神经反应。
SW与早期的直立性低血压和晕厥有关，服用α受体激动剂如米多君或吡啶斯的明药物能够治疗低血压[28，29]，Rohit[29]等对182名的糖尿病患者进行跟踪研究，发现服用米多君药物的患者能够更好的调节血压，站立动作其他异常的自主神经反应关联的疾病与给药情况和对应的Valsalva动作类似。站立动作PE与Valsalva动作PE类似，与早期的抑郁症相关，PE常常伴有SE并发症的发生，因此这类抑郁症病人有患高血压，心律不齐，心悸等并发症的风险[30]。
图2 站立动作的自主神经反应
3总结与展望
心率变异性频域分析在评价交感-迷走神经平衡具有重要的作用，低频和高频成分分别代表了交感神经和副交感神经活动的水平。维持静息状态下自主神经的平衡状态能够有效的减少发病率和死亡率[31]，也是有效给予治疗的重要参考指标，如过度的交感神经反应导致的自主神经紊乱服用抗交感类或抗高血压类的药物，过度的副交感神经反应导致的自主神经紊乱服用抗胆碱类药物，使患者处于自主神经平衡状态。心血管疾病等其他类疾病都伴随着自主神经功能活性的减弱，仅仅根据静息状态的频域参数不能很好的预测患者的疾病，本文阐述了基于Ewing试验相对于静息状态的频域变化，根据患者的自主神经反应水平来预测早期的慢性疾病，如Valsalva动作过度的交感神经反应与早期的高血压有关，站立动作衰退的交感神经反应与直立性低血压和晕厥有关；基于Ewing试验的动作能够更早的发现自主神经病变，如静息状态下过低的副交感神经活动水平才表现自主神经病变且当RFa<0.1bpm^2时，患者往往有猝死的可能，因此发现早期的自主神经病变尤为重要，深呼吸动作衰退的副交感神经反应和Valsalva动作衰退的交感神经反应是早期自主神经病变的征兆，因此及时给予治疗能有效的缓解病情[22]。
心率变异性是受到自主神经系统对窦房结节律性的调制，而自主神经是受到大脑活动的影响，大脑活动是有多个非线性因子来控制的，因此用具有线性性质的频域分析来表征自主神经活动具有一定的局限性，非线性分析契合了心率的动力学分析和非平稳特征并在心率变异性分析方面具有重要的应用[32，33]。由于基于Ewing多状态HRV频域分析相对于静息状态的频域分析在诊断早期自主神经病变更为敏感，因此联合患者多状态的时域，频域和非线性动力学参数的综合指标将成为表征自主神经活动的发展趋势。
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论文作者:张磊1,杨荣骞2△,郭加成1,陈秀文2,吕瑞雪1,
论文发表刊物:《系统医学》2016年1期
论文发表时间:2016/3/22
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