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心率变异性的临床应用和研究进展
Clinical Application and Update of Heart Rate Variability Monitoring Department of Anesthesiology，The First Affliated Hospital of China Medical University，Shenyang 110001，China ABSTRACT: Heart rate variability (HRV) is more and more concerned in recent years as one of the nonivasive electrocardiac monitoring index due to its concernful clinical merit. HRV is contributing in forcasting cardiac sudden death, evaluating the activity and balance of cardiac autonomic nervous system and its pathophysiology process being correlated. In any case (diseases or drugs ) that impairs the regulation of autonomic nervous system, HRV can show reduced or zeroed. The factors that impair the autonomic nervous system include trauma, stress, anesthetics etc. Cardiovascular disease, sudden death are always accompanied by a significant diminution of HRV. A study of perioperative HRV monitoring not only contributes to clarify the effect of anesthetics and operation on autonomic nervous system, but also helps to estimate anesthesia depth, evaluate the cardiovascular function or prognosis in postoperative patient as a noninvasive quantitative index. HRV monitoring has an important significance in perioperative management, especially in the case of the elderly or coronary heart disease related high-risk patients. 心率变异性（heart rate variability，HRV）又称心率波动性，是指逐次心搏间期的微小差异，产生于自主神经系统对心脏窦房结的调制，使得心搏间期一般存在几十毫秒的差异或波动[1]。这种变化在体表记录的常规心电图上常常难以测出或因“差别细小”而忽略不计。这样，即使在健康状态下，因为生理系统中存在自然的易变性，人的心率也是呈不规则变化的[2]。目前认为HRV的产生，主要是心脏节律直接受心交感和迷走神经的双重调节并相互制约的结果。正常窦性心律时，R-R间期长短往往随呼吸、体温、血压、肾素-血管紧张素系统、生理节律及其他未知因素而呈现周期性的变化，这种周期性的节律变化构成了HRV的基础，也反映了神经体液因素与窦房结相互作用的平衡关系。自主神经系统按正常生理活动调节心血管功能，使心率昼夜不停地变化；体液因素按新陈代谢的需求来调节，使心率呈更长周期性的变化[3]。 一、HRV的描述方法 1、心脏性猝死 动物和临床实验研究均证实，心肌缺血时副交感神经系统张力下降，交感神经系统张力增高，因此有心脏性猝死危险的患者HRV往往下降。近年来研究显示，急性冠状动脉缺血时，HRV会发生无法预计的改变，这种反应性的变化才能真正预测致死性心率失常，而基础条件下的HRV值并无这种预测作用[8]。由此推测，自主神经系统对急性血流动力学变化的反应性改变在致死性心率失常的发生中有重要作用。Nakagawa报道，有两例HRV进行性降低的患者最终发生了猝死，提示系列监测HRV利于鉴别发生猝死可能性大的患者。大量临床观察也表明，HRV下降预测恶性心率失常的发生优于其他无创性检查，可作为心脏性猝死的独立预测因子。 2、冠状动脉粥样硬化性心脏病 对于冠心病患者来说，由于心肌缺血及心肌电生理紊乱等因素导致心脏自主神经张力异常及均衡性失调[9,10]。而HRV是通过自主神经中枢及外周压力感受器共同调制，故HRV分析可定量评估冠心病对自主神经系统的影响。已有大量研究表明HRV与冠心病的发生、发展及预防关系密切。Huikuri[11]在研究HRV和冠状动脉硬化进展程度间的关系时发现HRV值越低，冠状动脉粥样硬化发展的速度越快；多元回归分析提示SDNN（RR间期标准差）可独立预测冠状动脉粥样硬化的进展程度而不受其他因素影响。Wennerblom[9]等研究发现心绞痛患者虽然交感和迷走神经活性及张力降低，但交感和迷走之间的均衡性仍保持良好。Takusgowa[12]和Inazunmi[10]在研究变异心绞痛时发现在心绞痛发作前2min，高频功率（HF）显著提高，低频功率（LF）显著降低。可见交感神经活性的降低和迷走活性的增强在冠脉痉挛的发病过程起到了十分重要的作用。另外，HRV对判断心肌梗死预后亦有重要价值。大型临床试验结果显示，心肌梗死发生后11天内，SDNN为2ms的患者一年后的死亡率是SDNN>100ms患者的5.3倍。还有学者测定心肌梗死发生1年后患者的HRV值，随访2年后的结果对预后判断仍有意义。一般认为，HRV降低对溶栓治疗的急性心梗患者远期预后的评估比近期预后更有意义。 3、心力衰竭 心力衰竭患者自主神经系统会受到伤害，出现HRV的降低。HRV的变化情况可能反映了心功能受损的严重性。HRV的时域指标，如SDNN随着左室功能的减退而下降。实验表明，充血性心力衰竭的患者，SDNN对进行性心力衰竭所致的死亡有预测价值，但HRV下降与充血性心衰死亡危险程度之间的相关性研究结果不一致。 4、糖尿病 目前公认HRV是判断糖尿病患者是否伴有自主神经系统损害的最准确、最敏感的指标。其价值已远远超过既往使用的Valsalva试验、直立试验及深呼吸试验等。正常人HF白天低，夜间升高；LF白天高，夜间降低凌晨时陡升。而糖尿病患者的趋势是HF夜间比白天低，LF基本正常，揭示了迷走神经受损[13]。 5、其他有前途的疾病领域 任何能直接或间接影响心血管自主神经功能状况的疾病都可能引起HRV的变化，如肾病、阵发性心律失常、扩张性心肌病、高血压等。非心血管的研究领域还有：胎儿宫内窒息、Parkinson病、多发性硬化、Cuillain-Barre综合征、血管迷走性晕厥、睡眠呼吸暂停综合症等[14]。对这些患者进行HRV分析，有助于危险因素的评估和早期诊断。 6、HRV与健康人群 健康人进行HRV测定，主要用于两方面：一方面是评估各种因素对人体的影响及预测冠心病在人群中发生危险性的大小。有研究证实，手传振动会引起静息状态和深呼吸状态的HRV降低，提示振动作业工人迷走神经受损，振动作业能造成迷走神经紊乱。Dekker[15]调查和分析了14672名无冠心病的人群，发现HRV值低的人群冠心病在人群中发生的危险性增加，且这种危险性的增加可能被专门的原因和其他因素所解释。另一方面，HRV测定对评价航空航天员自主神经的均衡性有重要意义，被广泛用于飞行员的选拔和飞行劳动负荷强度的评价。 三、心率变异性的围麻醉期监测 （一）麻醉药物对HRV的影响 麻醉药物可以通过改变自主神经张力及均衡性而影响到心血管功能。由于HRV是通过自主神经中枢及外周压力感受器共同调制，故HRV分析可定量评估麻醉药物对自主神经系统的影响。 Kato等[16]研究吸入不同浓度异氟醚对手术病人HRV的影响发现异氟醚降低总的自主神经张力，且存在着剂量相关的心交感和迷走神经张力的进行性抑制。陈晓光[17]在地氟醚复合麻醉对冠心病高危因素病人HRV的影响研究中发现，随吸入浓度的增加，自主神经活性呈进行性抑制，交感和迷走神经活性均降低，但交感、迷走均衡性良好，无明显交感兴奋作用。静脉麻醉诱导也可导致HRV降低，心脏自主神经张力普遍抑制[18~20]；依托咪酯对HRV的抑制最轻；硫喷妥钠既降低迷走张力，又抑制交感反射中枢而产生循环抑制效应。近年来，研究咪唑安定及异丙酚对副交感神经活性影响的试验日趋增多。茆庆洪等[21]通过观察高位硬膜外阻滞前后，静注镇静剂量咪唑安定引起的心率变异性变化时发现，静注咪唑安定使LF、LF/HF、TP、nuLF显著降低，而当硬膜外阻滞后，交感已明显抑制的情况下，静注咪唑安定并未引起HRV各参数的明显变化，提示咪唑安定主要抑制交感神经活性。另有研究证明咪唑安定除了作用于交感神经中枢外，还抑制交感神经的传出通路，而且咪唑安定对交感神经元钠通道电流、N型钙通道电流有明显抑制作用，进而抑制交感神经元的递质释放。李继昌等[22]观察胸腰段硬膜外阻滞下异丙酚对HRV的影响对发现异丙酚对病人交感神经和副交感神经活性均有抑制作用，尤以副交感神经活性抑制更明显。随着异丙酚剂量的增加，LF、HF和TP 先呈一过性升高，然后显著下降，表明小量异丙酚对病人HRV各成分的影响在开始时有一短暂的兴奋作用，这可能与异丙酚静注时痛刺激和亚麻醉剂量下的中枢兴奋有关。但随着其剂量的增加而呈现明显的抑制作用。上述结果说明在麻醉深度与HRV改变之间存在着某种程度线形相关关系，此种关系可能为判断麻醉深度的客观指标之一，且较传统的生理体征指标更加灵敏可靠。 （二）脊髓麻醉与HRV 脊髓麻醉阻断了心交感神经节前纤维，导致心交感神经活性降低，交感/迷走活性平衡失调引起血流动力学改变。HRV分析可定量的反映出脊麻中交感和迷走神经系统的功能改变及相互作用，已有报道证实这一观点。Introna等[23]观察到腰麻平面达T5-6时，LF、HF无明显变化。平面达T3-4及T1-2后LF、HF显著降低，但LF/HF均无显著变化。这与Gratadour等[24]和Backlund[25]等的报道相似。Oberlander等[26]对高胸段（C7-T4）脊麻的早产婴儿的HRV进行分析发现LF/HF阻滞前后无改变，说明HRV降低，但交感、迷走活性仍保持平衡，解释了新生儿可耐受高平面麻醉而极少出现血流动力学波动。 （三）冠心病病人围术期的HRV改变 1、非心脏手术与HRV 有研究证明术后心肌缺血的发生率在冠心病高危险因素的病人中明显增加，尤其在术后48小时内发生率更高[27]。而这种心肌缺血多伴有HRV的改变，可能与术后副交感神经功能失调有关。Backlund[25]在研究冠心病人围术期HRV改变时观察到，全麻组LF显著降低，LF/HF比值降低，蛛网膜下腔阻滞组HRV未见明显改变。术后两组患者的HRV值均降低，术后前三天内HRV均未恢复到术前水平。结果说明冠心病患者实施蛛网膜下腔阻滞较全麻更易保持交感与迷走的均衡性。术后HRV降低与麻醉方法无关，提示这种改变可能是由于冠心病所致的心肌缺血及手术创伤所致，反映自主神经对窦房结调制的削弱。张晓光等[28]对冠心病高危因素者围术期HRV改变和心肌缺血之间的关系进行了临床观察，结果高危组的HF、nuHF均低于对照组，LF/HF明显高于对照组，LF、nuLF无明显差异，且LF/HF与缺血负荷呈正相关。表明发现心肌缺血的人迷走神经对心率的调控作用受损严重，造成交感神经相对兴奋，与心肌缺血的发生直接相关。 2、心脏手术与HRV Hogue[29]分析了40例择期性冠脉搭桥（CABG）病人围术期HRV的改变，发现排除心肌缺血、药物、心功能改变等因素的影响，在麻醉诱导后，HRV三项指标LF、HF及TP较术前显著降低；术后非开胸组的HRV维持在麻醉后的水平，而CABG组的HRV持续降低，均低于前组的45%~50%，一直持续到术后第五天。提示心脏手术后一过性的自主神经功能损害可能是低温对心肌表面自主神经末梢损伤所致，从而更增加了心血管系统潜在的不稳定性。因而在心脏手术后早期，麻醉药所致的血流动力学紊乱的易感性增加。汪正平[28]在研究CABG术后病人HRV的变化时发现CABG术后早期自主神经对心脏的调节作用较弱，HRV下降可持续至少六天以上，而麻醉药对HRV影响一般至术后清醒后即可恢复[30]。CABG术后HRV持续下降反映出CABG虽可使心肌缺血状态有所改善，但术后早期自主神经功能失调仍可能是心血管意外的易发阶段。CABG术后应用HRV分析法可以定量反映出病人自主神经对心脏支配功能的恢复情况，从而有效地指导临床治疗计划的制定和病人术后的康复。 （四）老年人围术期的HRV变化 由于病理生理的特殊性，老年人即使健康，仍不免发生全身性退行性变和重要器官贮备功能的下降。Ireland等[31]发现，随着年龄的增长（16~65岁）HRV有降低趋势。老年人存在着不同程度的生理功能减退，经受麻醉和创伤刺激后，围术期自主神经调节功能可能有别于中青年人。邓庆华[32]在应用HRV研究老年人围术期自主神经功能变化特征中，麻醉和手术后老年组和中青年组TP、LF、HF及VLF均较手术前基础值显著下降，手术后当天降到最低值，术后一天开始回升，至术后七天基本恢复到术前水平。LF/HF在术后清醒时均下降，但老年组尤为显著。表明老年人自主神经张力比中青年人更易受麻醉药物的影响，若按体重给药，老年人的麻醉深度比中青年人的深，心功能受抑制程度高。术后老年组迷走神经张力恢复早，表明在术后恢复良好而无明显麻醉和手术并发症的不同年龄的病人，自主神经功能的恢复趋势和程度并不存在较大的区别。但由于术后当天机体自主神经张力不仅受损严重且容易发生交感—迷走神经失调，其中交感神经张力下降显著，而老年人较中青年尤甚。因此，预计老年人此时间段在临床上可能最易促使心脏突发事件和心功能紊乱。故围术期HRV检测分析不失为评估麻醉和手术创伤对机体自主神经系统影响的一个较好的定量手段。赵艳[33]研究了靶控输注咪唑安定镇静时老年和年轻患者HRV的变化情况，证明了深度镇静（OAA/S评分I级）时，咪唑安定对老年患者自主神经活性的抑制较年轻患者显著，但对没有心血管和自主神经系统疾病的老年手术患者交感—副交感神经均衡性的维持与年轻患者无明显差异。对没有心血管疾病的老年和年轻患者，镇静作用消退后HRV各成分均恢复至镇静前水平，提示HRV受抑制后能否迅速恢复，在一定程度上反映了患者心功能的好坏。 参考文献 1. 张开滋，刘海祥，吴杰，主编，心电信息学，北京：科学技术文献出版社，1998.159-180. 2. 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