李京秀 章富君 劉嫻 李學(xué)奇

1 心率變異性的概念及其調(diào)節(jié)機(jī)制

心率變異性(heart rate variability,HRV)最初于1965年由學(xué)者Hon等［1］提出,他們通過檢測RR間期來監(jiān)測胎兒的心率,發(fā)現(xiàn)HRV降低可提示胎兒宮腔內(nèi)發(fā)生呼吸窘迫。此后,有研究人員通過測量RR間期,對糖尿病患者的自主神經(jīng)病變情況、HRV指標(biāo)與心肌梗死后死亡率的相關(guān)性進(jìn)行了評估［2-3］。1996年歐洲心臟病學(xué)會(ESC)和北美心臟起搏和電生理學(xué)會(NASPE)制定了HRV的理論標(biāo)準(zhǔn)［4］。我國于1998年對HRV進(jìn)行了定義,即HRV是指機(jī)體在竇性節(jié)律狀態(tài)下,在一定時間內(nèi)心率快慢差異性的周期性變化現(xiàn)象。HRV是可以客觀反映人體自主神經(jīng)系統(tǒng),即交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)平衡和張力程度的重要指標(biāo)。既往研究表明,心臟自主神經(jīng)在心肌組織不同部位的分布差異很大［5］。例如:自主神經(jīng)在竇房結(jié)和房室結(jié)的分布非常豐富,右側(cè)迷走神經(jīng)纖維與右側(cè)交感神經(jīng)纖維多分布于竇房結(jié);房室結(jié)則主要接受來自左側(cè)的迷走神經(jīng)纖維與交感神經(jīng)纖維的支配,且自主神經(jīng)末梢在房室結(jié)的后區(qū)、側(cè)區(qū)分布較中區(qū)、前區(qū)更多。心房肌主要受迷走神經(jīng)支配,且迷走神經(jīng)纖維在心耳內(nèi)的分布比心房其他部位更顯密集;心室肌的自主神經(jīng)主要為少量的交感神經(jīng)纖維,分布于心外膜的表面,其分支穿透到心室肌。自主神經(jīng)系統(tǒng)放射性藥物標(biāo)記成像技術(shù)顯示,交感神經(jīng)末梢主要分布在左心室,且交感神經(jīng)末梢在心臟底部的分布多于心尖部,左心室心內(nèi)膜分布多于心外膜;而迷走神經(jīng)纖維卻很少分布于心室。交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)共同構(gòu)建了心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)平衡,并維持身體的正常生理性活動;如果打破心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)的平衡,身體就會進(jìn)入病理狀態(tài)。當(dāng)交感神經(jīng)興奮性增強,機(jī)體心率加快,易發(fā)生血流動力學(xué)紊亂,引起血管壁內(nèi)皮細(xì)胞損傷和內(nèi)皮細(xì)胞功能的改變,增加心肌的收縮力和心臟的負(fù)荷,心肌的耗氧量增加,最終導(dǎo)致不良心血管事件,如惡性室性心律失常、急性心肌梗死、心臟性猝死等。迷走神經(jīng)介導(dǎo)神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿釋放,使血管內(nèi)皮細(xì)胞分泌血管舒張活性物質(zhì),擴(kuò)張冠狀動脈,增加冠狀動脈血流量,提高心肌細(xì)胞的供氧,保護(hù)心肌細(xì)胞,與心臟交感神經(jīng)相互作用共同維持機(jī)體心血管系統(tǒng)的整體平衡水平。HRV作為心電學(xué)中反映交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)平衡的指標(biāo),其檢測具有準(zhǔn)確、無創(chuàng)、簡單、定量等優(yōu)勢,近年來越來越受到國內(nèi)外學(xué)者的重視。

2 心率變異性檢測中時域分析與頻域分析的相關(guān)指標(biāo)及其意義

隨著工程技術(shù)與時俱進(jìn)的發(fā)展,HRV的分析方法不斷得到改進(jìn)。當(dāng)前臨床上常用的HRV分析方法主要有線性分析法和非線性分析法兩大類［5-7］。其中,線性分析法主要包括時域分析法和頻域分析法。非線性分析法包括散點圖分析法、非線性預(yù)測法、參數(shù)估計法等。時域分析法參數(shù)主要包括SDNN、SDANN、每5 min RR間期平均值的標(biāo)準(zhǔn)差的平均值(SDNN Index)、rMSSD、pNN50(%)。頻域分析法涉及的參數(shù)主要包括低頻功率(LF)、高頻功率(HF)、LF/HF值。在HRV時域分析中,SDNN主要從整體上反映機(jī)體的HRV,且受多基因效應(yīng)與環(huán)境因素的影響;SDANN反映交感神經(jīng)張力的變化,其數(shù)值與交感神經(jīng)活性呈負(fù)相關(guān),即SDANN數(shù)值降低表明交感神經(jīng)活性增強;rMSSD和pNN50反映迷走神經(jīng)張力的變化,其數(shù)值與迷走神經(jīng)活性呈正相關(guān),即rMSSD和pNN50的降低表明迷走神經(jīng)活性的降低。在HRV頻域分析中,HF主要由迷走神經(jīng)調(diào)節(jié),LF由迷走神經(jīng)和交感神經(jīng)共同調(diào)節(jié),LF/HF反映了機(jī)體交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)的相互平衡狀態(tài)［8-10］。

3 心率變異性與心血管疾病相關(guān)性的研究進(jìn)展

3.1 冠狀動脈粥樣硬化性心臟病

冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(冠心病)是臨床上極為常見的心血管疾病之一,其發(fā)病率呈逐年上升趨勢。冠心病可導(dǎo)致嚴(yán)重的并發(fā)癥,如心肌缺血、心力衰竭、心律失常、心臟性猝死等,危及患者生命。以往的研究已經(jīng)明確指出,冠心病患者常伴有心臟自主神經(jīng)功能失調(diào),且與心肌缺血、缺氧密切相關(guān)［11-12］。心肌缺血時,心室壁的機(jī)械感受器和化學(xué)感受器受到強烈刺激,機(jī)體自主神經(jīng)系統(tǒng)介導(dǎo)交感神經(jīng)張力的升高和迷走神經(jīng)張力的降低,從而影響心肌細(xì)胞電活動的穩(wěn)定性,降低惡性心律失常心室顫動的閾值,增加猝死的風(fēng)險。在冠心病研究領(lǐng)域,HRV是較早應(yīng)用于臨床,且能較好地評估冠心病患者心血管事件風(fēng)險的一項重要的無創(chuàng)心電學(xué)指標(biāo),在預(yù)測心臟性猝死和判斷心肌梗死預(yù)后方面也具有重要價值?；谙嚓P(guān)的研究,2001年,ESC將HRV列為心肌梗死患者心臟性猝死危險分級的Ⅰ類預(yù)測因子。Goldenberg等［13］2019年納入1 043例心肌缺血患者,進(jìn)行了短程動態(tài)心電圖分析(1 h Holter檢查),發(fā)現(xiàn)HRV降低與心肌缺血的發(fā)生密切相關(guān),由此建議采用短程動態(tài)心電圖分析冠心病心肌缺血患者的HRV。Fang等［14］對冠心病患者HRV的薈萃分析納入28項隊列研究,共計3 094例患者入選,結(jié)果表明冠心病患者HRV的時域分析指標(biāo)和頻域分析指標(biāo)降低與患者的全因死亡率和心血管事件發(fā)生率密切相關(guān);與高HRV組相比,低HRV組的全因死亡率升高了112%,心血管事件的發(fā)生率升高了46%。

3.2 原發(fā)性高血壓

隨著病程的進(jìn)展,高血壓可進(jìn)一步加重心臟的壓力負(fù)荷,引起左心室室壁和室間隔肥厚,造成心臟自主神經(jīng)功能障礙。同時,高血壓患者常伴隨著動脈壓力感受器調(diào)節(jié)功能的進(jìn)一步受累和腎素 血管緊張素系統(tǒng)的激活,最終導(dǎo)致機(jī)體心臟自主神經(jīng)功能的明顯損害,主要表現(xiàn)為交感神經(jīng)活性的增強和迷走神經(jīng)活性的減弱［15-17］。Yue等［18］2014年針對40例原發(fā)性高血壓患者、36例隱性高血壓患者和48例無高血壓者(對照組)的研究結(jié)果顯示,與對照組相比,原發(fā)性高血壓和隱性高血壓患者的HRV指標(biāo)明顯降低,且以SDNN、SDANN、SDNN Index、rMSSD、HF降低為主。該研究結(jié)果表明,HRV的時域分析指標(biāo)和頻域分析指標(biāo)可作為原發(fā)性高血壓和隱性高血壓患者自主神經(jīng)功能的評估指標(biāo)。2017年,國內(nèi)學(xué)者胡華平等［19］同樣分析了400例老年高血壓患者的HRV特點,結(jié)果表明在高血壓患者中,HRV指標(biāo)下降可反映血壓晝夜節(jié)律減弱;進(jìn)一步表明,HRV降低亦可作為心室重構(gòu)的預(yù)測因子。2017年一項關(guān)于心臟自主神經(jīng)與難治性高血壓關(guān)系的研究結(jié)果表明,難治性高血壓患者群體的心臟自主神經(jīng)HRV明顯降低,交感神經(jīng)系統(tǒng)激活在難治性高血壓的病程中發(fā)揮重要作用［20］。Moors等［21］2020年針對妊娠高血壓患者群體的HRV研究表明,先兆子癇患者群體的HRV指標(biāo)值總體降低,且與迷走神經(jīng)功能減弱密切相關(guān)。Maciorowska等［22］對難治性高血壓合并代謝綜合征患者與單純難治性高血壓患者進(jìn)行12個月的隨訪,結(jié)果表明降壓治療可以明顯改善難治性高血壓合并代謝綜合征患者的HRV指標(biāo),并提示患者交感神經(jīng)活性明顯降低。同時,研究結(jié)果亦提示HRV可作為評價高血壓合并代謝綜合征治療效果的客觀指標(biāo)之一［22］。

3.3 心力衰竭

心力衰竭是高血壓、冠心病等多種疾病的臨床終末階段。無論是什么原因引起的心力衰竭,基于心臟排血量的降低,血流動力學(xué)都會發(fā)生代償性改變,從而激活機(jī)體心血管自主神經(jīng)系統(tǒng)參與調(diào)節(jié)。2020年,國內(nèi)學(xué)者許波等［23］研究分析左室射血分?jǐn)?shù)保留的老年心力衰竭患者的HRV特點,結(jié)果顯示心力衰竭患者體內(nèi)血漿氨基末端腦鈉肽(NT-proBNP)水平與HRV指標(biāo)SDNN、SDANN、rMSSD和pNN50呈顯著負(fù)相關(guān);HRV相關(guān)指標(biāo)可以反映心力衰竭嚴(yán)重程度,且隨著患者心力衰竭的加重,SDNN、SDANN、rMSSD、pNN50指標(biāo)值均降低。

3.4 房顫

已有研究明確指出,機(jī)體自主神經(jīng)系統(tǒng)張力水平和平衡的改變與陣發(fā)性房顫密切相關(guān)。房顫的發(fā)生可由心臟迷走神經(jīng)介導(dǎo)和心臟交感神經(jīng)介導(dǎo)。其中,迷走神經(jīng)介導(dǎo)的房顫多見于無器質(zhì)性心臟病患者;交感神經(jīng)介導(dǎo)的房顫則在有交感神經(jīng)激活的器質(zhì)性心臟病患者中更為常見。Vesela等［24］2018年將HRV作為評估房顫患者能否接受肺靜脈隔離和神經(jīng)節(jié)叢消融術(shù)的指標(biāo)之一。Khan等［25-26］針對房顫患者的研究指出,心臟交感神經(jīng)系統(tǒng)、心臟迷走神經(jīng)系統(tǒng)、心臟神經(jīng)節(jié)叢均參與了房顫的發(fā)生。心臟自主神經(jīng)的功能調(diào)節(jié)在房顫的發(fā)展、維持中起至關(guān)重要的作用。通過HRV評估房顫患者自主神經(jīng)功能,有助于評估患者能否從電復(fù)律或射頻消融治療中獲益。Zhu等［27］2020年納入102例陣發(fā)性房顫患者接受射頻消融治療,結(jié)果提示HRV指標(biāo)rMSSD、pNN50、HF可作為陣發(fā)性房顫射頻消融術(shù)后房顫復(fù)發(fā)的獨立預(yù)測指標(biāo)。相比射頻消融術(shù)后未復(fù)發(fā)房顫組,射頻消融術(shù)后房顫復(fù)發(fā)組rMSSD、pNN50、HF指標(biāo)明顯升高,且差異有統(tǒng)計學(xué)意義;其ROC曲線的研究提示,rMSSD≥27.5 ms,pNN50≥4.5%,HF≥178.25 ms2組患者房顫消融術(shù)后,房顫復(fù)發(fā)率明顯上升［27］。

4 結(jié)語

臨床工作中,HRV檢測是一種簡單、易行、經(jīng)濟(jì)、無創(chuàng)的心電檢查技術(shù),具有廣闊的應(yīng)用前景。HRV可以客觀地反映機(jī)體的自主神經(jīng)活性,即交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)的功能和平衡調(diào)節(jié);HRV與臨床常見的多種心血管疾病的危險分層、干預(yù)策略選擇、干預(yù)治療效果、遠(yuǎn)期預(yù)后密切相關(guān)。HRV降低作為冠心病心肌梗死后死亡率升高、心力衰竭患者死亡率升高和心臟性猝死事件的獨立危險因素,近年來一直是循環(huán)內(nèi)科領(lǐng)域研究的熱點。此外,HRV指標(biāo)的量化分析不僅可用于評價高血壓群體自主神經(jīng)功能失調(diào)的程度,而且還可以作為血壓干預(yù)治療后患者機(jī)能改善的客觀指標(biāo)。應(yīng)用反映迷走神經(jīng)功能的HRV指標(biāo)rMSSD、pNN50、HF,可評估接受房顫射頻消融的患者群體術(shù)后房顫復(fù)發(fā)的風(fēng)險。HRV檢測能夠為臨床研究提供實踐依據(jù),同時為高危人群預(yù)警、病情評估和二級預(yù)防提供循證醫(yī)學(xué)證據(jù)。