心率变异性与心血管疾病的研究进展

JZ041567

【摘  要】 心率变异性(heart rate variability，HRV)主要反映中枢通过自主神经系统对心脏节律的调节[1]。可用于评价自主神经系统兴奋性的非侵入性指标。在紧张(情绪或身体)情况下降低，在休息时增加[2]。在健康人，交感和副交感系统之间的相互作用产生了心率变化的不规则性。HRV对高血压、冠心病、慢性肺源性心脏病、心律失常、慢性充血性心力衰竭等多种心血管疾病的病因机制、治疗疗效评价及预后判断有重要价值。现本文就其心率变异性与心血管疾病关系的研究进展进行综述。
【关键词】 心率变异性；心血管疾病
[Abstract] Heart rate variability (HRV) mainly reflects the regulation on cardiac rhythm by central nervous system through theautonomic nervous system [1] , which can be used as a non-invasive indicator to evaluate the excitability of autonomic nervous system. In the case of nervousness (emotional or physical), this indicator reduces, while increases in the rest [2]. In healthy people, the irregularity of heart rate change is produced by the interaction between sympathetic and parasympathetic nervous system. HRV has an important value in the evaluation of etiological mechanism and curative effect, and the judgement of prognosis on hypertension, coronary heart disease, chronic pulmonary heart disease, arrhythmia, congestive heart failure and other cardiovascular diseases. This article reviews the recent research advance of the relationship between HRV and cardiovascular diseases.
[Keywords] Heart rate variability (HRV);  Cardiovascular disease
        心率变异性是指逐次心跳RR间期(瞬时心率)不断波动的现象，目前认为这种心率不规则性变化的主要机制是心脏节律直接受心脏交感和心脏迷走神经的双重调节并相互制约的。因此许多学者把检测HRV作为评价自主神经系统张力的重要指标，且他们认为HRV降低常常提示迷走神经张力降低或交感神经张力增高，而低HRV与死亡及影响心脏的不利因素有关。目前国内外研究认为动态心电图(ambulatory electrocardiogram，AECG)能很好地反映心率昼夜变化的规律，因此用它来记录和分析HRV，并用于确定心血管疾病的病情发展和预后。HRV分析主要可分为时域分析(time domain)和频域分析(frequency domain)两种。
        时域分析是用统计学离散趋势分析心率R-R间距的变异，即正常R-R间距的标准差、方差、极差、变异系数等指标来表达。可对自主神经系统对心率的调控作用做出总的概括性评价。常用指标：①正常RR间期的标准差(standard deviation of normal RR intervals, SDNN)：所有窦性RR间期的标准差。②SDNN index：每5min窦性RR间期标准差的均值(24 h内连续5 min节段心搏间标准差的平均值。③5 min平均RR间期的标准差(standard deviation of 5 min average normal RR intervals, SDANN)：每5 min窦性RR间期均值的标准差。④相邻RR间期之差的均方根(square root of the mean of the squared differences between adjacent normal RR intervals，rMSSD)：所有邻近窦性RR间期长度差异平方均值的平方根。⑤相邻RR间期相差≥50ms占总窦性心搏的百分数(percentage of differences between adjacent normal RR intervals exceeding 50 milliseconds, PNN50)：在一定时间内相邻两正常心搏间差值>50 ms的个数所占该时间总心搏数的百分比。
        频域分析法是在24 h Holter记录的基础上，把心率变化信号分解为不同的频率成分并将其相对强度定量为功率，提供了各种频率成分的功率谱测定，也称为心率功率谱分析，单位是ms2／Hz，正常人的功率谱范围一般在0Hz-0.50 Hz。能在频谱曲线上比较细微地分别观察交感神经和迷走神经对心脏的影响。常用的指标有：①高频带(HF，0.15～0.40 Hz)。②低频带(LF，0.04～0.15 Hz)。③极低频带(VLF，0.01～0.04 Hz)。④超低频带(ULF，1.15x10-5～0.0033 Hz)。⑤总频谱(TF)：是信号总的变异性。⑥低频与高频成分之比(LF/HF)。
        1  原发性高血压与心率变异性
        原发性高血压患者心脏植物神经系统受损，多数学者认为，导致交感神经张力增高、迷走神经张力减低从而使HRV降低的可能原因有：①动脉压力感受器功能失调或受损导致迷走神经张力减低，大动脉顺应性降低，心脏压力负荷过重，心肌耗氧增加，心肌灌注相对不足，导致心肌缺血损伤，使迷走神经活性减低，交感神经张力增高；②交感神经兴奋性增高，递质大量释放，血液中儿茶酚胺水平升高及肾素-血管紧张素激活，阻力小动脉收缩增强，心脏自主神经受损丧失了迷走神经对心肌的保护作用；③血压升高还能引起心脏器质及功能性损伤，出现心肌肥厚和间质纤维化，心肌排列紊乱，造成心肌重构，导致植物神经功能失调，且HRV减低程度随左室重构过程的进行而逐渐加重[3]。原发性高血压患者自主神经损伤因素越多，HRV减低也更加明显。李小珠[4]等研究发现：观察组（高血压患者）动态血压各参数均明显高于对照组（血压正常者），其反映24 h心率变异中各种频率成分的SDNN明显低于对照组，主要反映迷走神经张力HF的低于对照组，主要反映交感神经活性的LF高于对照组，反映交感-迷走神经系统平衡状态的LF/HF比值高于对照组，表明高血压病患者交感-迷走神经功能失调，心脏交感神经活动增强，而迷走神经活动减弱。且发现观察组夜间血压下降率减低，与对照组比较，有显著性差异，其心率变异性指标中，除SDNN白昼较夜间增高外，其他指标无明显差异，而对照组HRV各指标则与动态血压昼夜节律呈现出良好的相关性变化，说明高血压病患者交感、迷走神经功能双重受损，表现为HRV减低和昼夜节律消失。
        2  冠心病与心率变异性
        冠心病患者在出现临床症状前即可表现自主神经功能损害，HRV降低[5]，其原因是由于心肌长期缺血、缺氧,对室壁机械、化学感受器产生刺激作用，并通过心-心反射活动改变了心脏自主神经调节的均衡性，迷走神经活性的降低减弱了对抗交感神经活动的作用，导致交感神经活动占优势，表现出的降低。冠心病患者HRV降低，与死亡率的增高成正相关。在冠心病患者存在伴有心脏事件的心绞痛患者中LF/HF比值显著增高，提示该群体中自主神经功能失调，以交感活性的增高为显著，而交感过度激活可导致致命性心律失常的发生。大量临床试验结果显示，冠状动脉病变越重其下降越明显，提示冠心病患者HRV的降低与冠状动脉狭窄程度、冠状动脉病变、心肌缺血呈负相关[6]。
有研究认为，冠心病患者HRV减低，发生猝死的危险性也加大，是导致心源性猝死危险性增加的独立因素[7-8]。HRV分析能早期发现冠心病者的自主神经功能损害，了解交感神经和迷走神经平衡性。可早期发现心肌缺血、急性心肌梗死者感受器的功能损害，判断冠脉血管病变程度，判断心肌梗死者的预后，预防心源性猝死具有重要意义。
        3  慢性肺源性心脏病与心率变异性
        慢性肺源性心脏病是由于肺、胸廓或肺动脉血管慢性病变所致的肺循环阻力增加，肺动脉高压，进而使右心室肥厚、扩大，甚至右心衰竭的心脏病。肺心病患者HRV下降，考虑与下列因素有关：①呼气量降低，必然导致体内动脉血氧分压降低、二氧化碳分压升高，通过刺激颈动脉体和主动脉体化学感受器，使交感神经兴奋性增加，迷走神经张力降低；②长期缺氧，使血液黏稠度增高，心肌存在一定程度上的缺氧，心肌内积聚过多的代谢产物，可以刺激心脏内自主神经的传人纤维，导致交感神经兴奋性增加；③反复发生的气道感染及咳嗽、呼吸困难、精神紧张直接兴奋交感神经；④缺氧、高碳酸血症、酸中毒可造成窦房结功能受损等；⑤慢性肺源性心脏病病人可有不同程度的心功能不全，心力衰竭，而此类患者HRV降低往往反映了左心功能损害，继发性交感神经活动增强或迷走神经活动的降低。黄国平[9] 研究发现慢性阻塞性肺疾病缓解期患者SDNN Index、SDANN、rMssD均较健康体检者明显下降随着肺功能的降低，HRV也在相应的下降。杨志英[10] 等研究发现随着肺动脉高压程度加重，反应交感神经系统功能的HRV指标SDNN、SDANN有逐渐下降趋势，重度肺动脉高压患者的HRV明显下降。故HRV检测对慢性肺源性心脏病患者的早期诊断、肺功能等级、心功能的严重程度及治疗、预后的指导具有重要的参考价值。
      4  心律失常与心率变异性
        HRV代表心律变化的程度，可以间接反映心脏自主神经的调节功能。心肌的电稳定性依赖于副交感神经、交感神经和体液之间的精确平衡，保持着正常的心搏及心脏活动，一旦失去这种平衡，则可以导致心律失常，甚至猝死。多数学者研究认为HRV与室性心律失常严重程度呈负相关，HRV降低呈室性心律失常发生的预测因素，时域指标中SDNN、SDANN、PNN50与室性心律失常呈负相关。杜振兰[11] 研究发现室性心动过速患者SDNN、SDANN、rMSSD、PNN50较对照组均有显著性差异，时域指标中的SDNN、SDANN、PNN50与室性心动过速程度呈弱负相关，说明反映副交感神经张力的时域指标SDNN、SDANN及PNN50均随着室性心动过速程度的加重而降低，且随着室性心动过速程度的加重，其自主神经损伤程度增加，这与多数学者研究一致。申庆[12] 等报道，房性心律失常患者迷走神经张力均增高。表现为RMSSD和SDNN值增高，尤其是RMSSD不仅增高明显而且呈全天持续性增高，已失去正常的昼夜变化，而交感神经张力降低(SDANN降低)。提示房性心律失常的发生与迷走神经张力病理性增高和失去正常昼夜变化规律有着密切关系。快速性心律失常发生者HRV明显减小，表明心脏自主神经功能紊乱，交感神经兴奋，副交感神经张力降低，而交感神经兴奋性增高，交感神经兴奋释放的儿茶酚胺有促进期前收缩及心动过速的作用，儿茶酚胺可引起心脏中相邻诸区出现不同程度的动作电位缩短，心肌电稳定性下降，室颤阈降低，易于发生恶性室性心律失常。HRV测定有助于了解自主神经功能在心律失常发病机制中的作用，判断心律失常的程度和预后以便选择合理的治疗。
        5  慢性充血性心力衰竭与心率变异性
        慢性充血性心力衰竭（CHF）患者的心脏空间构型发生改变，心室重构及心肌纤维化等使感受器末端发生变性、受损，主要表现为CHF患者交感神经张力和去甲肾上腺素的摄取增加、迷走神经张力及压力感受性反射减弱[13]；肾素一血管紧张素系统(RAS)过度激活，反映了自主神经的紧张性和均衡性失调，从而使HRV降低。有学者[14]将研究对象分为两组：①对照组：70 例，均无器质性心脏疾病。②CHF组：124 例，采用24h动态心电图对两组研究对象HRV时域指标进行分析比较，结果两组的SDNN，SDNNindex、SDANN、RMSSD，PNN50等指标间均有显著性差异，CHF组明显低于对照组，并且发现不同心功能级别的CHF患者HRV比较，除SDNNindex和SDANN在心功能Ⅲ级与Ⅳ级间无显著差异外，其余各检测指标心功能各级间有显著性差异，其结果还表明，心功能Ⅲ级与Ⅱ级比较，HRV各指标均显著下降，心功能Ⅳ级与Ⅲ级比较，SDNNindex和SDANN无差异，而其余HRV各指标均下降，进一步提示CHF患者交感神经和副交感神经均受损，以副交感神经损害更严重心功能愈差，HRV下降得愈明显。说明HRV指标的下降与心功能损害程度相关。有研究发现CHF患者HRV指标SDNN，rMSSD，PNN50昼夜无差异，反映了自主神经对心率、心律的总体调控作用昼夜节律性丧失，夜间迷走神经活动相对减弱，使CHF患者长期处于交感神经兴奋状态，心率较快且相对固定，加快了心功能恶化，增加心电不稳定性[15]。HRV降低可作为慢性心力衰竭发生心源性猝死的重要预测指标，因此 HRV检测对CHF患者的早期诊断、心力衰竭的严重程度及治疗的指导具有重要的参考价值。
        综上所述，心率变异性作为一个能够定量反映自主神经活性及其调节功能的检测方法，具有无创性、可重复性、不可替代性，对评价许多疾病过程中自主神经的变化具有非常重要的价值。随着对HRV研究的不断深入，尤其是对心血管疾病的检测和治疗作用，还需要更多的试验与研究,从而发挥HRV更多的应用空间和应用价值。
参考文献
[1] Tukek T,Yildiz P,Atilgan D,et al.Effect of diurnal variability of heart  rate on  development of arrhythmia in patients with chronic obstructive pulmonary disease[J].Int J Cardio.l2003,88(2-3):199-206.
[2] 赵水平,等.临床心脏内科新理论和新技术[J].湖南:湖南科学技术出版社,2006:331-332.
[3] 封红灵,瞿俊豪.临界高血压患者心率变异性的变化及意义[J].疑难病杂志,2009,9(8):541-542.
[4] 李小珠,陈恩,冯佩兰.原发性高血压患者血压变化规律与自主神经功能的关系探讨[J].中国实用医药,2007,2(32):39-40.
[5] Kop WJ, Verdino R J，Gottdiener JS et al.Changes in heart rate variability before ambulatory ischemic events[J].J Am Coll Cardiol,2001,38(3):742.
[6] 许宜冠,周胜华,李玉光,等.冠心病患者冠状动脉病变与心率变异性的关系[J].心脏杂志,2007,19(5):578.
[7] 郭继鸿,张萍.动态心电图学[M].北京:人民卫生出版社,2003:266-877.
[8] 陈明龙.心力衰竭与室性心律失常[J].中华心律失常学杂志,2008,2:59-62.
[9].黄国平.慢性阻塞性肺疾病缓解期患者心率变异性的临床分析[J].中国全科医学,2009,12(10):829-830.
[10]杨志英,牛占从,李秀武.慢性阻塞性肺部疾病患者心率变异临床分析[J].河北医药,2003,25(7):554.
[11]杜振兰.高血压病患者心率变异的变化及其与室性心律失常的相关性研究[J].实用心电学杂志,2009,18(3): 180-182.
[12]申庆,裴志芳,欧细平.心率变异性在频发房性心律失常分析中的作用[J].实用心电学杂志,2007,16(5):341-342.
[13]Spiegel K,Leproult R,Lhermite-Baleriaux M,et al.Leptin 1evers are dependent on sleep duration：relationships with sympathovagal balance，carbohydrate regulation.cortisol，and thyrot—ropin[J].J Clin  Endocrinol Metab,2004,89 (11):5762-5771.
[14]黎龙群,杨朝晖.充血性心力衰竭患者自主神经功能与心功能相关性分析[J]..中国医药指南,2010,8(11):112-113.
[15]郭继鸿,张海澄.动态心电图最新进展[M].北京:北京大学医学出版社,2005:86-116