何庚戌　要彤　王春光　劉俊堂　李海英　蔡寶松　濮仁富　周峰　張雁

075000 河北 張家口,中國人民解放軍第二五一醫(yī)院胸心血管外科(何庚戌,劉俊堂,李海英,蔡寶松,濮仁富,周峰,張雁)；河北北方學院第一附屬醫(yī)院心電圖室(要彤,王春光)

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自主神經(jīng)競爭性機制在肺葉切除術(shù)后房顫發(fā)生中的作用

何庚戌要彤王春光劉俊堂李海英蔡寶松濮仁富周峰張雁

075000 河北 張家口,中國人民解放軍第二五一醫(yī)院胸心血管外科(何庚戌,劉俊堂,李海英,蔡寶松,濮仁富,周峰,張雁)；河北北方學院第一附屬醫(yī)院心電圖室(要彤,王春光)

[摘要]目的探討自主神經(jīng)在肺葉切除術(shù)后房顫發(fā)生中的作用。方法對281例60歲以上接受肺葉或全肺切除術(shù)的患者進行術(shù)前24 h、術(shù)后連續(xù)96 h的動態(tài)心電圖監(jiān)測,對出現(xiàn)房顫患者術(shù)前2 h、房顫發(fā)生前60 min、30 min、5 min的動態(tài)心電圖的心率變異性指標進行分析,選取5 min的階段,研究心率變異性在房顫發(fā)生前4個時間點的變化趨勢,分析交感神經(jīng)張力與迷走神經(jīng)張力在房顫發(fā)生前的變化。結(jié)果281例肺切除患者術(shù)后有48例出現(xiàn)房顫,發(fā)生率17.1%；房顫發(fā)生前60 min、30 min、5 min反映迷走神經(jīng)張力的指標SDNN、rMSSD、pNN50、HF均有明顯升高,而反映交感/副交感神經(jīng)平衡的指標LF/HF則有逐漸降低趨勢；在房顫發(fā)生前5 min的SDNN、rMSSD、pNN50、HF明顯升高,而LF/HF比值明顯降低,表明迷走神經(jīng)張力明顯升高,RR間期在房顫發(fā)生前逐漸縮短。結(jié)論肺葉切除術(shù)后的房顫發(fā)生前心率變異性存在明顯升高的表現(xiàn),肺葉切除術(shù)后交感神經(jīng)張力明顯升高的背景下迷走神經(jīng)張力競爭性升高可能是導致房顫發(fā)生的重要機制。

[關(guān)鍵詞]房顫；心率變異性；交感神經(jīng)；副交感神經(jīng)；自主神經(jīng)系統(tǒng)

心房顫動(房顫)是胸外科術(shù)后常見的并發(fā)癥之一,發(fā)生率最高可達20%左右,可引起血流動力學不穩(wěn)定甚至低血壓,使患者在監(jiān)護室的停留時間和住院時間延長,甚至會造成腦栓塞等嚴重并發(fā)癥。胸外科術(shù)后房顫發(fā)生的機制并不明確,本文通過對心率變異性在肺葉切除術(shù)后房顫發(fā)生前的變化,研究自主神經(jīng)系統(tǒng)在胸外科術(shù)后房顫發(fā)生機制中的作用。

1資料和方法

1.1病例選擇

本研究經(jīng)解放軍第二五一醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會認可,入選患者簽訂知情同意書。我們選擇2007年1月至2013年12月進行肺切除術(shù)的60歲以上的281例患者進行研究,排除指征包括術(shù)前非竇性心律,口服第一類、第三類抗心律失常藥物以及靜脈應(yīng)用地爾硫卓類藥物,因為這類藥物會降低房性心律失常的發(fā)生率。簽署了同意書但手術(shù)為開胸探查、肺楔形切除術(shù)或肺段切除而導致房顫發(fā)生危險性降低的患者也排除在外。術(shù)前服用β受體阻滯劑的患者術(shù)后繼續(xù)服用,避免中斷；術(shù)前因為高血壓或冠心病服用鈣離子拮抗劑的患者術(shù)后第一天重新開始服用。所有手術(shù)均為同一名有經(jīng)驗的外科醫(yī)生進行標準化的手術(shù)操作,并由同一名麻醉醫(yī)生進行麻醉,術(shù)后給予靜脈內(nèi)鎮(zhèn)痛治療。

1.2房顫的診斷及檢查

患者在術(shù)前24 h進行24 h動態(tài)心電圖監(jiān)測,術(shù)后進入監(jiān)護室進行連續(xù)72～96 h的動態(tài)心電圖監(jiān)測,此項研究的終點是新發(fā)生的持續(xù)大于30 s的房顫,房顫的診斷通過術(shù)后96 h內(nèi)的Holter記錄診斷。檢查第一次房顫發(fā)生時的心電圖記錄,因為這時沒有抗心律失常藥物影響檢查結(jié)果。在281例患者中,有48例出現(xiàn)房顫,發(fā)生率17.1%,對比性研究并發(fā)房顫的48例患者在進入手術(shù)室前60 min,以及房顫發(fā)生前60 min、30 min、 5 min心率變異性指標的變化,研究自主神經(jīng)系統(tǒng)在房顫發(fā)生中的張力變化。

1.3動態(tài)心電圖的心率變異性分析

心率變異性分析由北方學院第一附屬醫(yī)院心功能科完成。雙重導聯(lián)心電圖記錄通過Marquette 8500 Holter記錄儀記錄。從術(shù)后進入監(jiān)護室開始連續(xù)記錄72～96 h,然后將數(shù)據(jù)輸入Marquette 8000掃描儀進行自動數(shù)據(jù)分析,信號采集在128 Hz,并由一名經(jīng)驗豐富的心電圖醫(yī)師和心內(nèi)科醫(yī)生進行校正分析。當分析心率變異性指標時,只應(yīng)用正常RR間距進行心率變異性分析,剔除早搏前后的RR間距及所有比前一個RR間距延長20%以上的RR間距,計算并顯示心率變異性時域分析和頻域分析資料。分析術(shù)前2 h以及房顫發(fā)生前60 min、30 min、5 min的心率變異性指標,按5 min階段進行分析。

時域指標：① 總體標準差(SDNN)：計算術(shù)前2 h以及房顫發(fā)生前60 min、30 min、5 min內(nèi)以5 min為時間段的所有正常竇性心律RR間期的標準差,單位為ms,反映自主神經(jīng)功能整體的變化。② 差值均方根(rMSSD)：全程相鄰NN間期之差的均方根,單位為ms,用于反映快變化成分的大??；③ pNN50：相鄰NN 間期相差大于50 ms的個數(shù)占總心搏次數(shù)的百分比,描述心動周期的逐搏變異,是心率變異性中快速變化成分。

頻域指標：① 高頻帶(HF)：0.15～0.40 Hz,它反映迷走神經(jīng)調(diào)節(jié)功能,與呼吸性心律不齊有關(guān)。② 低頻帶(LF):0.04～0.15 Hz,與壓力感受器反射系統(tǒng)的活動有關(guān),反映交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)的復合調(diào)節(jié)功能,某些情況下可反映交感神經(jīng)張力。③ 低頻帶和高頻帶的比值(LF/HF)：反映交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)的均衡性。頻域分析用快速傅立葉轉(zhuǎn)換方法獲得心率功率譜密度,并分析低頻成分、高頻成分及低頻與高頻比率,并將具體值轉(zhuǎn)化成自然數(shù)的對數(shù)以lnLF、lnHF表示。

1.4統(tǒng)計學分析

2結(jié)果

對比研究發(fā)現(xiàn),房顫發(fā)生前60 min、30 min、5 min反映自主神經(jīng)整體功能的指標SDNN呈明顯上升趨勢,房顫發(fā)生前5 min的SDNN值[(76.1±26.0)ms]與術(shù)前2 h[(43.6±20.6)ms]比較,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；反映迷走神經(jīng)張力的時域指標rMSSD、pNN50均明顯增高,房顫發(fā)生前5 min與術(shù)前2 h比較,差異有統(tǒng)計學意義(P均<0.05),表明迷走神經(jīng)張力在術(shù)后逐漸增高,在房顫發(fā)生前5 min達到最高峰；RR間期在房顫發(fā)生前5 min與手術(shù)前2 h的基礎(chǔ)值相比,差異無統(tǒng)計學意義(P=0.05)。在頻域指標方面,反映交感神經(jīng)張力的指標lnLF也呈逐漸上升趨勢；同時,反映迷走神經(jīng)張力的指標lnHF在術(shù)后呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢,在房顫發(fā)生前5 min與術(shù)前2 h比較,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；而反映交感神經(jīng)/副交感神經(jīng)平衡的指標LF/HF則呈現(xiàn)下降的趨勢,在房顫發(fā)生前5 min與術(shù)前2 h比較,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01),說明在術(shù)后交感神經(jīng)與迷走神經(jīng)張力均明顯增高,而交感神經(jīng)/副交感神經(jīng)之間的平衡在房顫發(fā)生前5 min向副交感神經(jīng)方向傾斜。具體結(jié)果見表1。

表1　心率變異性指標在房顫前的變化

a：與術(shù)前2 h比較,P<0.05

3討論

術(shù)后房性心律失常包括房顫和房撲,在非胸部外科術(shù)后的老年人中發(fā)生率為6.1%,而在心胸外科術(shù)后可高達10%～65%[1-4]。其臨床癥狀、發(fā)生時間、自然病程在心臟外科、胸外科以及其他手術(shù)均很相像[1-4]。然而目前術(shù)后房顫發(fā)生的機制還不明確,增加的房性異位搏動可觸發(fā)術(shù)后房顫的發(fā)生。盡管自主神經(jīng)的不平衡可能是術(shù)后房顫發(fā)生的觸發(fā)機制之一,然而迷走或交感神經(jīng)是否為原發(fā)機制尚存在爭議。

盡管存在限制性,使用心率變異性指標來分析交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)對竇房結(jié)的影響已經(jīng)被廣泛采用。時域指標代表呼吸調(diào)整的迷走神經(jīng)活性,頻域指標相對來說更加復雜,但一般認為高頻指標反映原發(fā)性迷走神經(jīng)張力,而低頻指標反映絕大部分交感神經(jīng)張力以及極少量迷走神經(jīng)張力[5]。

我們的研究發(fā)現(xiàn),在肺葉切除術(shù)后房顫發(fā)生前反映自主神經(jīng)功能整體變化的指標SDNN在房顫發(fā)生前明顯升高；反映迷走神經(jīng)張力的時域指標、rMSDD、pNN50明顯升高,在房顫發(fā)生前5 min達到峰值,而反映迷走神經(jīng)張力的頻域指標HF呈現(xiàn)同樣的趨勢,表明迷走神經(jīng)張力在房顫發(fā)生前明顯增加；而以往被認為反映交感/迷走神經(jīng)張力平衡的指標LF/HF比值則逐漸減小,迷走神經(jīng)張力在房顫發(fā)生前5 min明顯超過交感神經(jīng)張力。Singh等[6]的研究表明自主神經(jīng)基礎(chǔ)水平的下調(diào)會導致房顫發(fā)生的危險性增加,而LF/HF的降低與房顫的發(fā)生密切相關(guān)。最近的研究也表明房顫消融術(shù)后三個月LF/HF的明顯降低與房顫的復發(fā)有明顯的相關(guān)性[7]。以往被認為代表交感/迷走神經(jīng)平衡的LF/HF比值在最近的研究中受到挑戰(zhàn),部分研究表明心率是較LF/HF比值更可靠和實用的反映交感/迷走神經(jīng)平衡的指標。而在我們的研究中也發(fā)現(xiàn)反映心率指標的RR間期在房顫發(fā)生前與術(shù)前2 h比較,差異無統(tǒng)計學意義,這可能是迷走神經(jīng)張力與交感神經(jīng)張力存在平行性增高的原因。盡管實驗已經(jīng)證明單獨迷走神經(jīng)張力增高可以導致房顫的發(fā)生,但迷走神經(jīng)介導的房顫并不多見,相反在胸外科術(shù)后高交感神經(jīng)張力背景可能促進了迷走神經(jīng)對房顫的觸發(fā)。交感神經(jīng)興奮可提高心房肌的自律性,可能誘發(fā)房顫的發(fā)生。刺激迷走神經(jīng)可縮短心房肌細胞的動作電位時間,并使激動傳導的波長縮短,這樣心房組織可同時容納更多的折返環(huán),迷走神經(jīng)興奮性增高還可增加心房有效不應(yīng)期的離散度,有利于折返環(huán)的形成。因此,在胸外科術(shù)后高交感神經(jīng)張力可能會促進迷走神經(jīng)張力的反彈性增高,從而誘導房顫的發(fā)生。

Zimmermann等[8]研究發(fā)現(xiàn)肺靜脈局灶性房顫的發(fā)生主要依賴于發(fā)作前迷走神經(jīng)張力的增高,房顫發(fā)生前存在交感神經(jīng)優(yōu)勢向迷走神經(jīng)優(yōu)勢的轉(zhuǎn)換。部分研究也表明持續(xù)去副交感神經(jīng)支配可有效減少房顫射頻消融術(shù)后房顫的晚期復發(fā)[9]。Yoshida等[10]觀察到環(huán)肺靜脈隔離術(shù)后,顯著的迷走神經(jīng)損傷發(fā)生在3～6個月后,并且有助于預防晚期房顫的復發(fā)。推測消融術(shù)后通過去迷走神經(jīng)支配,抑制房顫的觸發(fā)機制,可能會讓心房重構(gòu)逆轉(zhuǎn),預防房顫的長期復發(fā)。Pappone等[11]提出通過短暫的迷走神經(jīng)損傷效應(yīng),逆轉(zhuǎn)房顫誘導的電解剖結(jié)構(gòu),可能會有助于預防房顫的復發(fā)。可見迷走神經(jīng)在房顫的發(fā)生中有重要作用。肺葉切除術(shù)后房顫發(fā)生的機制目前還不是很清楚,可能是改變了的交感/迷走神經(jīng)張力平衡、術(shù)中對自主神經(jīng)的損傷、肺葉切除術(shù)后的炎性反應(yīng)等的綜合效應(yīng)。而心率變異性研究發(fā)現(xiàn)肺葉切除術(shù)后在房顫發(fā)生前自主神經(jīng)功能明顯增高,而且存在迷走神經(jīng)張力競爭性增高的趨勢,并可能在短暫的時間占優(yōu)勢,這可能是房顫發(fā)生的機制之一。迷走神經(jīng)反彈也可以解釋β受體阻滯劑對于降低術(shù)后房顫發(fā)生率的爭議性[12]。

用心率變異性來探討術(shù)后房顫發(fā)生機制的研究相對較少。Jidéus等[13]發(fā)現(xiàn)冠脈旁路移植術(shù)后發(fā)生房顫的患者心率變異性與對照組無差別。Dimmer等[14]發(fā)現(xiàn)發(fā)生房顫的患者房顫發(fā)生前HR、SD和LF/HF比值有中等程度的增高,并認為迷走神經(jīng)張力的降低以及交感神經(jīng)張力的增高是導致冠狀動脈旁路移植術(shù)后房顫發(fā)生的啟動機制。Hogue等[15]用線性和非線性心率變異性指標研究18例心臟手術(shù)后發(fā)生房顫的患者,發(fā)現(xiàn)心臟手術(shù)后發(fā)生房顫的患者房顫發(fā)生前心率明顯高于對照組,而且發(fā)現(xiàn)部分患者房顫發(fā)生前心率變異性降低,另一部分心率變異性明顯增高,指出可能在冠脈旁路移植后房顫發(fā)生前存在兩種自主神經(jīng)模式,高迷走神經(jīng)張力型和交感神經(jīng)優(yōu)勢型。我們的研究是一組關(guān)于非心臟胸外科術(shù)后的研究,避免了心臟手術(shù)時心臟本身存在病變、使用β受體阻滯劑以及體外循環(huán)對心臟的損傷等因素的干擾,研究結(jié)果支持自主神經(jīng)調(diào)節(jié)是術(shù)后房顫發(fā)生機制的觸發(fā)因子。因此與以上冠脈旁路移植后房顫的研究存在很大區(qū)別。

盡管對與手術(shù)無關(guān)的陣發(fā)性房顫發(fā)生前心率變異性的研究存在很多爭議,最近的研究表明在心率變異性增高之前存在RR間期縮短[16],這與我們的研究結(jié)果一致,在房顫發(fā)生前存在RR間期的縮短,而心率變異性明顯增高的現(xiàn)象。由此可見在胸部手術(shù)的強烈應(yīng)激情況下,在外科手術(shù)高交感神經(jīng)張力的大背景下,迷走神經(jīng)張力,反彈性增高,甚至瞬間超過交感神經(jīng)張力,可能是導致房顫觸發(fā)的機制之一。

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(本文編輯：郭欣)

The role of competitive mechanism of autonomic nerves in triggering atrial fibrillation after lobectomia pulmonalisHeGeng-xu1,YaoTong2,WangChun-guang2,LiuJun-tang1,LiHai-ying1,CaiBao-song1,PuRen-fu1,ZhouFeng1,ZhangYan1(1.Department of Cardiovascular Thoracic Surgery, PLA No.251 Hospital; 2. Department of Electrocardiogram, the First Affiliated Hospital of North College, Zhangjiakou Hebei 075000, China)

[Abstract]ObjectiveTo evaluate the role of competitive mechanism of autonomic nerves in triggering atrial fibrillation(AF) after lobectomia pulmonalis. MethodsAmbulatory electrocardiography(AECG) monitoring was carried out 24 hours before the operation and consecutively 96 hours after the operation on 281 patients over 60 who had received total pneumonectomy or lobectomia pulmonalis. For patients with appearance of AF, it was 2 hours before the operation, and 60 minutes, 30 minutes, and 5 minutes before the onset of AF when the heart rate variability(HRV) indices of AECG were analyzed. With an interval of 5 minutes chosen, the trend of HRV changes at the four time points before the onset of AF was studied, and so were tension variations of autonomic nerves and vagus. ResultsIn 281 pneumonectomy patients, 48 was diagnosed with AF postoperatively, with an incidence of 17.1%. The indexes reflecting tension of vagus such as SDNN, rMSSD, pNN50, and HF all increased significantly, 60 minutes, 30 minutes, and 5 minutes before the onset of AF, however, the index of LF/HF which reflected the balance of autonomic nerves and parasympathetic was proned to descend gradually. The fact that the indexes of SDNN, rMSSD, pNN50, and HF increased significantly and the ratio of LF/HF decreased significantly 5 minutes before the onset of AF indicated a significant increase of vagus tension and a gradual decrease of RR interval before the onset of AF. ConclusionAfter lobectomia pulmonalis and before the onset of AF, there is a significant increase in HRV. Against the background of significantly increased autonomic nerves tension after lobectomia pulmonalis, the competitive increase of vagus tension may be an important mechanism of the onset of AF.

[Key words]atrial fibrillation; heart rate variability; sympathetic nerve; parasympathetic nerve; autonomic nervous system

收稿日期：(2015-02-25)

DOI：10.13308/j.issn.2095-9354.2015.03.007

[中圖分類號]R541.7

[文獻標志碼]A

[文章編號]2095-9354(2015)03-0180-05

作者簡介：何庚戌,副主任醫(yī)師,主要從事胸心血管外科疾病的臨床研究,E-mail：hegengxu@aliyun.com

基金項目：國家自然科學基金資助項目(81270225)