心率变异性与献血前心理评估的相关性研究

魏禄川 王永 陈星年 杨冬 向云 关炜峥 石波 田甜 王胜蓝

(1.凉山彝族自治州中心血站，四川 西昌 615000；2.广元市中心血站；3.电子科技大学医院 精神科；4.蚌埠医科大学 医学影像学院；5.四川省卫生健康发展研究中心)

献血过程中，部分献血者可能会发生献血相关血管迷走神经反应(donation related vasovagal reaction，DRVR)，从而导致血液采集不足、献血者流失和身体损伤，对献血者保留和无偿献血的可持续发展带来影响，并引发社会矛盾[1]。 具有某些心理或生理特质的人群，如献血恐惧或焦虑、直立性低血压、晕厥史等为DRVR 易发人群之一。 识别易发人群献血恐惧或焦虑的心理特质，即献血前心理评估，并采取针对措施，可以预测和降低DRVR 发生。

献血前心理评估可使用直接询问的方法，即把献血者紧张状态列入献血者健康征询内容(下称紧张程度评估)[2]；也可使用焦虑自评量表( self-rating anxiety scale，SAS)[3]对献血前献血者进行评分[4-6]，以了解是否存在焦虑情绪；现有研究已经表明SAS 评分与DRVR 发生高低有关[7]。 2 类方法均依赖于献血者的主观感受和自我判断，对献血者理解水平和文化程度有一定要求，需要工作人员结合经验观察、询问、解释和判断。

在心理生理学领域，心率变异性(heart rate variability，HRV)已受到广泛研究[8-9]。 国外研究表明，HRV 与心理压力之间存在密切关联[10-12]。HRV 是连续心跳之间，2 个R 波之间(RR 间期)的微小差异，可根据其变化来评估自主神经系统的状态[13]。 根据HRV 测量和分析时间长短，可分为长时HRV(24 h)和短时HRV(5 min)，长时HRV 得到的数据更为丰富但耗时过长，短时HRV 更加适合献血场所使用，近年国内有研究开始调查献血者短时HRV 的特征[14]。

鉴于心理状态能够影响自主神经系统的调节，进而可能影响HRV，机体的心理紧张状态与测量的HRV 参数存在相关理论上是可能的，但在献血实际中情况如何，仍缺乏真实、客观的研究数据和分析；献血前HRV 特征与心理状态是否存在关联的研究也非常少见。 因此，本研究旨在探索献血者献血前紧张程度与HRV 间是否存在关联，进而探寻可以评估健康成年人心理状态的献血前HRV 参数，以便运用在献血现场预测健康成年人献血前紧张程度，进而预防DRVR 的发生。

1 资料与方法

1.1 研究对象

研究对象为2023 年3 月1—10 日在凉山彝族自治州中心血站进行团体献血的253 名健康志愿者。 纳入标准:1)符合《献血者健康检查要求》(GB18467-2011)；2)对本研究知情同意且有能力配合完成自评量表测评和HRV 检测；3)近半年无重大疾病史，未遭遇重大生活和工作变故；4)1 周内未服用影响自主神经系统和心血管系统的药物。排除标准:1)无法提取R 波的心电图信号；2)异位心搏占比＞5%。 本研究经凉山彝族自治州中心血站伦理委员会批准(注册号:LSXZ2021001)。 所有研究对象均被告知研究目的、研究内容、潜在风险等，并签署书面知情同意书。 试验严格按照1964年《赫尔辛基宣言》及其后来的修正案中规定的伦理标准进行。

1.2 方法

1.2.1 心理评估

献血者献血前心理评估分别采用SAS 评估焦虑的主观感受[3]和针对性自我评价进行献血前紧张程度评估[2]，在献血者献血前30 min 内进行。

1.2.1.1 SAS 评分方法[3]

SAS 用于评估近2 周内献血者的情绪状态，客观了解其近期内基础心理状态和躯体症状，也可反映其基本人格特征，共包括焦虑、害怕、惊恐等20个项目，从心理、生理和躯体症状进行全面评估。依据项目所定义的症状出现的频度分为4 级(1 级为没有或很少时间、2 级为少部分时间、3 级为相当多时间、4 级为绝大部分或全部时间)依次评定。未出现下列情形者视为有效评定:1)不能理解或错误理解项目中描述的问题；2)未完全评定20 个项目或某个项目重复评定。

按照评定规则对SAS 评定结果计算得分，得分越高，焦虑越重。 SAS 以50 分为分界值，50 ～59 分为轻度焦虑、60～69 分为中度焦虑，70 分以上则为重度焦虑[3]。

1.2.1.2 献血前紧张程度评估

直接询问献血者“是否害怕抽血”[2]，参考SAS评分方法依据献血者对害怕程度的回答分为4 级:1 级完全不紧张、2 级为有一些紧张、3 级为比较紧张、4 级为非常紧张。

1.2.2 心率变异性

1.2.2.1 心电信号测量

使用单导联微型心电记录仪(version 2.8.0，Healink-R211B， Healink， 蚌埠)在献血者献血前20 min 内采集献血者静坐状态5 min 心电图信号。心电记录仪采样率设置为400 Hz，信号带宽设置为0.6～40 Hz。 测量时要求献血者保持静坐状态，平稳呼吸。 导联方式采用V6 导联。

1.2.2.2 HRV 分析[16]

采用Pan-Tompkins 算法提取心电R-R 间期(R-R intervals，RRIs)时间序列。 对提取技术、干扰、异位心搏等造成的伪影采用时变阈值算法进行自动校正。 为了避免非平稳趋势对分析结果的影响，我们采用了平滑先验去趋势法对R-R 间期进行处理。 随后进行HRV 时域及频域分析，得到时域和频域指标(表1)。 在频域分析之前，使用4 Hz三次样条差值法对RR 区间序列进行均匀重采样，基于快速傅里叶变换法(FFT)估计频谱值，采用Welch 周图法(300 s 窗宽，50%重叠窗口)的快速傅立叶变换估计RR 间期时间序列的功率谱密度。参数分析采用Kubios HRV Scientific 4.0.2 软件进行分析(https:/ /www.kubios.com)。

表1 HRV 指标名称、含义和意义Table 1 Names，meanings， and significance of HRV parameters

1.2.3 统计学方法

对计量资料使用Shapiro-Wilk 检验评估数据的正态性，正态性计量资料的差异性检验采用独立样本t检验或单因素方差分析，采用LSD 法进行显著性水平的事后两两比较；非正态性计量资料的差异性检验采用Mann-Whitney U 检验或Kruskal-Wallis 检验，Bonferroni 方法进行两两比较；对计数资料的差异性分析采用卡方检验；用z检验进行显著性水平的事后两两比较。 用Pearson(数据符合正态分布时)/Spearman(数据不符合正态分布时)相关分析探究SAS 评分与HRV 参数或紧张程度之间的相关性，用Spearman 检验探究紧张程度与HRV 参数相关性、紧张程度与SAS 评分相关性。以P＜0.05 为阈值选择变量，作为多元线性回归分析的自变量。 采用单独的模型进行多元线性回归分析，检验SAS 评分水平与HRV 参数之间的关系。在每个模型中，SAS 评分作为因变量，HRV 指标作为自变量，同时调整混杂因素(年龄、BMI、性别)。统计显著性水平P设定为0.05。 若P＜0.05，则为有统计学意义。 统计分析使用SPSS26.0。

2 结果

2.1 研究对象的基本信息和心理特征指标

本研究共有253 名献血者参与调查和测定，排除情况如下:1)心电图信号质量差(n=3)；2)异位心搏占比＞5%(n=3)。 共纳入247 名受试者，依据献血者填写的健康征询表，将献血者按照不同年龄、性别、BMI、献血史分组，依据Shapiro-Wilk 正态性检验的结果，采用独立样本t检验或Wilcoxon 秩和检验，比较各组HRV 测定参数、SAS 评分和紧张程度的差异性。 低年龄献血者(18～24 岁)的Mean HR 、SDNN 、RMSSD 、HF 、Total 比≥25 岁献血者高；男性献血者的Mean HR 、SDNN 、RMSSD 、VLF、LF、HF 、Total、LF/HF 高于女性献血者；女性献血者SAS 评分高于男性，紧张程度高于男性，其余差异无统计学意义，见表2～4。

表2(a) 不同类型献血者HRV 参数差异性比较Table 2(a) Comparison of HRV parameters among different types of blood donors

表3 献血者紧张程度差异性分析Table 3 Analysis of differences in blood donors' tension levels

2.2 献血前紧张程度与SAS 值的相关性分析

献血前紧张程度评估结果分为4 级，1 ～4 级人数及占比分别为:67(27.12%)、70(28.34%)、63(25.51%)和47(19.03%)，对应的SAS 评分分别为30.70±4.21、39.57±1.44、42.58±0.49 和46.47±2.02。 对献血前紧张程度评估结果和SAS 评分进行Spearman 相关分析显示，SAS 与情绪紧张程度显著正相关(相关系数r=0.970，P＜0.001)，见图1。

图1 献血前紧张程度与SAS 评分的相关性Figure 1 Correlation between pre-donation tension levels and SAS scores

2.3 献血前紧张程度与HRV 参数的相关性、差异性分析

Spearman 检验表明，献血前紧张程度与HRV参数Mean HR(r= 0.126，P= 0.047)、VLF(r=-0.156，P=0.014)有相关性。

单因素方差分析/Kruskal-Wallis 检验表明，不同紧张程度分级之间的年龄(P=0.003)、Mean HR(P=0.012)、VLF(P=0.035)差异有统计学意义，表3 可见， Mean HR 随紧张程度增高而增高，与VLF 随紧张程度增高而降低。

2.4 SAS 评分与HRV 参数的相关性分析

Pearson/Spearman 相关分析表明，在HRV 参数中，VLF、LF 和LF/HF 与SAS 评分呈显著负相关(表4)，Mean HR 随紧张程度增高而增高，VLF、LF和LF/HF 随紧张程度增高而降低。

表4 SAS 评分与HRV 之间相关关系Table 4 Correlation between SAS scores and HRV parameters

随后，将VLF、LF、LF/HF 作为自变量，SAS 评分为因变量建立多元线性回归模型，消除潜在混杂因素(年龄、BMI、性别)的影响，为了避免共线性对结果的干扰，在纳入了年龄、BMI、性别变量的基础上，将HRV 参数逐一加入回归模型中的预测因子，即HRV 参数分别作为单独回归模型中的预测因子，结果见表5。 在调整年龄、BMI、性别等混杂因素后，回归分析表明，VLF 是SAS 评分的影响因素，VLF 越高、SAS 评分越低(β=-0.143，P=0.024)。

表5 线性回归模型结果(调整年龄、BMI、性别)Table 5 Results of linear regression model (adjusted for age， BMI， and gender)

3 讨论

评估献血者献血前心理状态，判断其紧张程度，可以识别DRVR 易发人群，进行针对性地观察、交流和防护，必要时动员其延期献血，可以有效减少DRVR 的发生。 理想的献血现场心理评估方法应该符合以下要求:评估操作本身对被评估者影响小；多次连续、反复评估后重复性好；评估结果客观，受被评估者和操作者主观影响小；能实现标准化，可操作性强。

本研究不同类型献血者HRV 参数差异性比较(表2a)表明:不同年龄献血者HRV 参数差异有统计学意义，18 ～24 岁献血者的SDNN、RMSSD、 HF高于25 岁及以上献血者，HRV 多项参数女性献血者低于男性，提示女性献血者的自主神经调节能力可能弱于男性献血者；与文献报道“HRV 会随年龄增长而降低”“女性献血者对献血应急的心脏自主神经功能调节不够充分”相符[14]。 SAS 评分和紧张程度分级差异性比较(表2b、表2c)表明女性献血者焦虑程度高于男性，与现有研究一致[6]。 紧张程度与SAS 值的相关性分析表明SAS 的评分与心理紧张程度呈一致性(图1)，说明既往存在焦虑情绪的人，对献血事件本身也会感到害怕，其发生DRVR 的可能性也较高。

HRV 参数与SAS 评分、紧张程度的相关性分析、回归分析(表3～5)表明:HRV 参数中的VLF 与SAS 评分、紧张程度评估均呈显著负相关，且关联独立于年龄、BMI、性别等混杂因素，即可以通过测量HRV 来评估献血者是否有紧张情绪。 VLF 即超低频功率，与机体自主神经调节功能相关。 当机体紧张时，可产生应激反应，反应会导致多种生理指标发生变化。 面对应激反应，机体由迷走神经和交感神经参与调节。 而HRV 中VLF 可以反映自主神经系统的功能活性，这可能是献血前焦虑评分、紧张程度与VLF 相关的生理机制。

有研究表明，SAS 专业性强且复杂，不适合献血现场使用，通过简单询问“是否害怕抽血”和献血者对害怕程度的回答，即可预测献血者出现DRVR 可能性的大小，而且询问这一问题不会给献血者带来负面作用[2]。 但简单询问与SAS 的结果是否相符少有报道，本研究表明:献血前SAS 评分与简单询问得到的紧张程度分级呈显著正相关，与HRV 参数有相关性，三者在献血者献血前的心理评估结果具有一致性。

也有研究表明，紧张程度评估和SAS 这些传统心理压力评估方法依赖于个体的自我判断和主观经验，难以客观反映被测试者真实的心理状态，从而会影响测试结果的准确性。 同时，由于SAS 的内容难以更新，被测试者会对调查的内容产生记忆，无法在短时间进行多次测量与连续测量[17]。 因此，无论是直接询问的紧张状态评估还是SAS 评分2 种方法均尚有不足:工作人员的经验、献血者的文化水平、主观认识等因素均限制了献血者心理评估工作的开展。 本研究发现，HRV 与SAS、紧张程度评估结果相关。 在结果一致的基础上，需由被检测者主观判断、自行填写的紧张程度评估、SAS 评分与由仪器检测的HRV 相比，HRV 由于测量方法的优势，受被检测者、操作者的影响更小，结果相对而言更客观，因而能更客观合理地识别献血前紧张的献血者。 如果将HRV 列入献血者常规筛查，可以用于评估献血前献血者焦虑程度，预防、控制献血反应的发生，易发人群的认别，献血全过程的监测，献血后针对性干预等，进而在献血者保留、献血率提高、献血宣传等诸多工作中发挥作用。

本研究存在一定局限性。 首先，因受试者年龄段存偏态分布，且DRVR 主要发生于年轻献血者，本研究未进行各年龄段分析；其次，研究发现了HRV 与献血前紧张情绪的相关性，尚未建立评估模型检测其预测效果。 以上局限可能会影响研究结果的可解释性和实际应用，应在后续研究中予以完善。 HRV 受多因素影响，本研究选择了短时期内在同一流动献血车上团体献血的献血者作为研究对象，最大程度避免因天气、献血场所、献血人群的不同而影响结果。 但不同地区、不同人群心理状况可能不一，随着时间的推移，同地同类人群的紧张程度也可出现变化，需要在今后的研究中予以重视。

本研究结果表明，献血者HRV 参数与献血前紧张程度显著相关。 鉴于HRV 测量的无创且易于操作，我们认为HRV 可以作为在无偿献血实际工作中评估献血者紧张程度的检测方式之一。 HRV在预防献血不良反应、降低DRVR 发生风险和提高献血安全方面的应用值得进一步研究。

利益冲突说明/Conflict of Interests

所有作者均声明不存在利益冲突。

伦理批准及知情同意/Ethics Approval and Donor Consent

本研究通过了凉山彝族自治州中心血站伦理委员会的审查(审批号:NO:LSXZ2021001)；本研究纳入的所有献血者，其本人均签署了知情同意书。

作者贡献/Authors' Contribution

魏禄川、王永:数据分析，论文撰写；石波、王胜蓝、田甜:研究设计及实施、数据分析、论文审核；向云:数据收集、分析；其他作者:协助研究。