心率变异性与冠心病相关性研究进展

白书会，梁江久

(1.山东第一医科大学研究生院2017级，山东 泰安 271000；2.山东第一医科大学第一附属医院保健心内科，济南 250014)

心率变异性(heart rate variability,HRV)是指一定时间内逐次窦性心搏R-R间期之间的差异[1]。HON等[2]发现胎儿宫内窘迫可导致心率R-R间期之间差异性减弱，由此最早提出了心率变异性。研究逐渐发现HRV与急性心肌梗死[3](acute myocardial infarction,AMI)、糖尿病自主神经病变[4]等疾病存在明显相关性。1996年欧洲心脏病学会和北美起搏与电生理学会[1]制定了HRV的标准。1998年我国中华心血管病杂志编委会[5]针对HRV在我国的应用情况拟定了参考建议。HRV是目前评估心脏自主神经功能的无创可靠指标，不仅与心脑血管疾病发病率及病死率增加相关，而且是冠心病预后的独立预测因素[6-7]。因此本文主要针对HRV的分析方法及其在冠心病方面的临床应用现状进行综述。

1 HRV与自主神经

正常情况下，窦房结受心脏交感神经及副交感神经系统的双重支配，两者处于平衡状态，但每一次窦性心搏并不完全相同，体现在R-R间期之间存在微小差异，这种差异可被动态心电图记录下来，经软件分析处理后得到HRV的各种指标[8]，因此HRV可以反映心脏自主神经系统的活动状态[9]。当机体心脏交感神经系统与副交感神经系统失衡时，二者对窦房结自律性的调控作用降低，表现为HRV指标降低[10]。因此HRV可作为心脏自主神经功能检测的有利工具，因其简便、无创、敏感等优势广泛用于临床。

2 HRV分析方法及其生理学意义

目前HRV的常规分析方法包括线性分析法和非线性分析法。经典的线性分析法包括时域分析法和频域分析法。

2.1 时域分析法

时域分析法是采用统计学的集中、离散趋势来分析R-R间期长度的变化，包括统计学方法和几何分析法。统计学方法是以计算R-R间期的均值、方差等统计学描述指标为主。几何分析法是通过几何图形的形式进行转化，研究R-R间期的分布。常用检测指标包括以下6个指标。1)SDNN(standard deviation of all normal NN intervals)：指全部窦性心搏R-R间期(简称NN间期)的标准差，正常值为(141±39)ms，50～100 ms表示中度降低，<50 ms表示重度降低[5]。SDNN反映交感神经系统和副交感神经系统之间的整体平衡，当心脏自主神经功能受损时，SDNN值降低。2)SDNN Index(mean of the standard deviations of all NN intervals for all 5-minute segments)：指连续5 min内所有NN间期标准差的平均值，正常值为(54±15)ms[11]，反映交感神经系统兴奋性。交感神经张力与SDNN Index值呈负相关。3)SDANN(standard deviation of the average normal NN intervals)：指连续5 min内所有NN间期平均值的标准差,正常值为(127±35)ms[11],SDANN<50 ms为HRV降低，SDANN≥100 ms为HRV增加[12]。SDANN主要反映心率的缓慢变化，是评价交感神经功能的敏感指标，与交感神经张力呈负相关。4)RMSSD(root mean square of successive NN intervals difference)：指全部相邻NN间期差值的均方根，正常值为(27±12)ms[5]，<15 ms为HRV减低[13]。RMSSD反映心率的快速变化，是评价迷走神经功能的敏感指标。迷走神经张力与RMSSD值呈正相关。5)pNN50(percentage of normal NN intervals that differ by 50 ms)：指相邻NN间期差异≥50 ms的心搏百分数，即在一定时间内相邻心搏R-R间期差值≥50 ms的心搏个数占该时间段内总心搏个数的百分比，正常值为(9±7)%[11]，同样是评价迷走神经功能的敏感指标，其值与迷走神经张力呈正相关。6)TRI(triangle index)：三角指数，以1/128 s为组距将NN间期进行分组，绘制直方图，NN间期总个数除以NN间期直方图高度即三角指数(正常值为37±15),TRI<20为中度减低，<15为明显减低[5]。TRI是几何分析法中的重要指标，反映心脏自主神经系统整体情况。

2.2 频域分析法

频域分析方法是应用功率谱分析HRV随频率变化。依测量时间长短，分为短程分析(5 min)和长程分析(24 h)。短程分析可反映固有自主神经活动情况，长程分析反映受外界因素影响下的整体情况。时域分析法以长程分析为宜；而频域分析法主要以短程分析为宜[14]。短程频域分析常用指标有以下5个。1)TP(total power)：总功率，正常值为(3466±1018)ms2，频段≤0.4 Hz[5]，代表NN间期的总体变异。2)HF(high frequency power)：高频功率，正常值为(975±203)ms2)，频段在0.15～0.4 Hz[5]，反映与呼吸相关的副交感神经活性，HF值与副交感神经张力呈正相关。3)LF(low frequency power)：低频功率，正常值为(1170±416)ms2，频段在0.04～0.15 Hz[5]。有学者[15]认为LF主要与交感神经系统有关，交感神经张力与LF值呈正相关；也有学者[16]认为LF体现交感神经和副交感神经的共同调节作用，同时也受压力感受器反射活动的调节,甚至相对于交感神经活性更能反映压力感受器反射的活动[17]。4)VLF(very low frequency power)：极低频功率，正常值为(1782±965)[11]，频段在0.003 3～0.040 0 Hz[5]，与交感神经活动有关。5)LF/HF：低频功率与高频功率之比，正常值为1.5～2.0[5]。因LF主要反映两系统的共同调节作用，而HF与副交感神经活动有关，因此LF/HF可以反映出相对交感神经活性[16]。也有学者认为LF/HF与SDNN类似，主要反映自主神经系统的整体平衡状态[15]。而对于长程频域分析，则不宜用LF/HF，但可以引出ULF(ultra low frequency power)：超低频功率，频段≤0.003 Hz[5]，其生理意义不明。

2.3 非线性分析法

非线性分析可以评价心动周期的复杂度，适当弥补线性分析所不能反映的心率变化特点[18]。其算法复杂多样，具体分析方法主要有庞加莱图分析、近似熵、心率震荡、散点图、复杂度等。目前多用于实验室研究，尚未广泛应用于临床。

3 HRV与冠心病

3.1 HRV与冠心病血管病变严重程度

冠心病患者由于存在心脏自主神经功能失衡，导致其HRV较非冠心病人群明显降低。心脏自主神经功能障碍是冠心病的危险因素之一，因此HRV逐渐被用来研究冠状动脉损伤与自主神经功能障碍之间的关系[19]。

邹小兰等[20]通过观察冠心病患者HRV与Gensini评分之间的关系，发现HRV随冠脉病变程度加重而降低，HRV是加重冠脉病变的独立危险因素，并证实在冠心病心脏自主神经失衡早期主要表现为交感神经兴奋性增高，副交感神经兴奋性减低，后期以副交感神经损伤为主，因其对抗交感神经张力的作用减弱，而表现为交感神经系统相对亢进。有研究进一步发现在稳定型心绞痛患者中以副交感神经活性降低较为明显；而且稳定型心绞痛患者的冠状动脉病变数目与HRV呈负相关[21]。在急性冠脉综合征患者中，冠脉多支病变组HRV指标较单支病变组显著降低[22]。但是左、右病变冠状动脉之间HRV的具体差异性尚存在争议[21]。有学者[10]认为前降支病变者HRV降低更明显，尤其是在前壁心肌梗死患者中HRV较非前壁心肌梗死者显著降低。另外不同类型急性冠脉综合征之间HRV也存在差异，AMI患者较不稳定型心绞痛患者部分HRV指标明显降低，说明AMI者心脏自主神经功能受损更严重[3]。冠状动脉痉挛性心绞痛(coronary spastic angina,CSA)患者中也存在心脏自主神经功能紊乱，李丹辉[23]通过检测HRV发现，在CSA非痉挛发作状态下主要表现为迷走神经张力降低、交感神经张力增高。近来HRV-DETECT研究显示，在冠心病中低风险人群中，HRV降低是心肌缺血发生的独立危险因素[24]。由此可见，HRV与冠状动脉病变严重程度相关。

HRV分析也可以用来评估冠心病患者进行血运重建后心脏自主神经功能的恢复情况。对于稳定型心绞痛，ABROOTAN等[25]发现在进行择期经皮冠状动脉介入治疗后SDNN较治疗前显著升高，说明成功血运重建后心脏自主神经功能得到恢复。同样在AMI后越早进行有效再灌注治疗，HRV指标改善越明显，心脏自主神经功能恢复越获益[26-27]。综合来看，HRV在评估冠状动脉病变与自主神经系统功能相关性中起重要作用。

3.2 HRV与冠心病预后

目前HRV已广泛用于冠心病患者预后风险评估。WOLF等[28]在20世纪70年代后期首次描述了HRV与心肌梗死后死亡率之间的关系。KLEIGER等[29]表明，SDNN与心肌梗死后死亡率增加明显相关。随后几项研究[30-31]再次证实上述观点。此后HRV逐渐被用于评估冠心病患者的预后风险，尤其是心肌梗死后的风险分层评估[32-33]。不少研究[34-36]表明，HRV是心肌梗死后患者猝死的独立预测因子。一项前瞻性队列研究[37]发现，较高的HRV值与较低的终生心血管疾病风险相关。近期一项荟萃分析[38]显示，在随访至少1年期间，HRV的时域分析指标和频域分析指标均与心血管疾病患者的全因死亡及心血管事件风险显著相关。

另外大多数早期的研究是在AMI后早期(2周内)进行HRV监测，但一项多中心研究[39]表明，在AMI后相对晚期(6周后)测得的HRV(尤其是VLF指标)，是预测心室纤颤或持续性室性心动过速最有效的指标。一项REFINE队列研究[40]也证实了这一观点。说明在AMI后晚期心脏自主神经功能恢复不良更有利于心源性猝死事件的预测，临床上为评估患者预后而进行的HRV测量应放在AMI后至少6周进行，而不是在AMI后2周内。但是在AMI后早期测得的HRV似乎对评估非猝死性心脏病(尤其是进行性心力衰竭)的风险更有效[32]。

由于较多因素会影响HRV测量指标的异常临界点，进而影响HRV在未来事件预测中的敏感性和特异性，因此有学者[32]建议在利用HRV进行风险分层评估时，需考虑AMI后患者有无心力衰竭，有无使用β受体阻滞剂，有无合并抑郁症、糖尿病等因素。但目前针对不同人群设置特定HRV临界值尚未达成共识。

3.3 HRV与心肌梗死后心律失常

心律失常是心肌梗死常见并发症之一，在心肌梗死后的2年内，由心律失常引起的心源性死亡比非心律失常性死亡更为常见[41]，并且恶性室性心律失常约占AMI患者总病死率的55%[42]。

大多数研究[43-45]表明，AMI后患者HRV越低，发生室性心律失常的风险越大。但目前针对自主神经参与心律失常发生的具体机制尚不明确。有研究[46]发现，在植入ICD(植入型心律转复除颤器)的冠心病患者中，室性心律失常发生前90 min内心率逐渐增快，通过庞加莱图测量的总体HRV逐渐增加，自主神经系统变化以交感神经激活为主。一项动物实验[47]表明，迷走神经撤退和交感神经逐渐激活可能参与AMI后心律失常的发生。KHAN等[48]通过监测HRV发现房颤的发生发展主要与迷走神经张力有关。综合考虑，HRV不仅可以评估心肌梗死后心律失常发生的风险，而且HRV的变化还可以反映心律失常前后自主神经的变化。

4 总结与展望

目前随着研究不断进展，心率变异性已广泛应用于临床，尤其是在冠心病的发展、治疗、预后及并发症风险评估等方面。但目前临床上主要通过线性分析法得到HRV指标，需继续探索HRV的非线性分析法，与线性分析法进一步结合，弥补不足，为指导临床应用带来更有利的帮助。