心率变异性的临床应用任振芳

一、概述心率变异性（heartratevariability，HRV）是指逐次心动周期之间的细微的时间变化及其规律。其实质是评价自主神经系统的交感---副交感神经张力及其平衡的重要指标。二、影响心率的因素心率调节的因素包括：颈动脉窦和主动脉弓压力感受性反射、颈动脉体和主动脉体化学感受性反射、心肺感受器引起的心血管反射、其他内脏感受器引起的心血管反射等。另外，心率受昼夜节律、年龄、性别和其他因素如吸烟、饮酒及情绪变化等的影响，所以临床上分析HRV时应考虑到这些因素的影响。三、HRV分析方法非线性分析法线性分析方法时域分析法频域分析法Lorenz散点图分维数（一）、时域分析法对采集到的NN间期的时间序列信号，按时间顺序或心搏顺序排列的NN间期的数值，直接进行统计学或几何学的分析。一般用于描述在较长时间段内自主神经系统对心率的调控作用做出总的概括性的评价。三、HRV分析方法（一）、时域分析法统计法指标及其定义SDNN：正常窦性心搏间期(NN)的标准差，单位：ms。SDANN：按5分钟分成连续的时间段，先计算每5分钟的NN间期平均值，再计算所有平均值的标准差，单位：ms。RMSSD：相邻NN间期之差的均方根值，单位：ms。SDNNIndex：按5分钟分成连续的时间段，先计算每5分钟的NN间期标准差，再计算这些标准差的平均值，单位：ms。SDSD：相邻NN间期之差的标准差，单位：ms。NN50：NN间期中，相邻的NN间期之差大于50ms的心搏数，单位：个。PNN50：NN50除以总的NN间期个数、乘以100，单位：％。三、HRV分析方法（一）、时域分析法图解法指标及其定义三角指数（TRI）：NN间期的总个数除以NN期直方图的高度(在计算NN间期直方图时，横坐标的时间单位为1/128秒，相当于7．8125ms)，无量纲。NN间期直方图的宽度（TINN）：使用最小方差法，求出全部NN间期的直方图近似三角形底边的宽度，单位：ms。三、HRV分析方法（一）、时域分析法分析方法长时程（24h）分析短时程（5min）分析时域分析主要反映整体自主神经功能变化的情况，因而推荐长时程24h分析。三、HRV分析方法（一）、时域分析法长时程（24h）时域分析正常参考值三、HRV分析方法参数单位正常范围SDNNms141±39（＜100ms为中度降低，＜50ms为明显降低）SDANNms127±35RMSSDms27±12三角指数37±15（采样间隔1/128秒）（＜20为中度降低，＜15为明显降低）（二）、频域分析法是用计算机对心率变异的速度和幅度进行频域分析，亦称心率功率谱分析。将心电信号经模拟/数字转换器转换成数字信号后，通过计算机进行快速傅里叶转换或自回归运算而得到心率功率谱图。可以分别观察交感神经与迷走神经对心率的调控作用。三、HRV分析方法图的横座标代表频率，单位为Hz，范围一般在0～0.5Hz纵座标代表功率谱的密度，单位为(心搏次数/分)2／Hz正常的心率功率谱曲线有2～3个主要峰（二）、频域分析法三、HRV分析方法（二）、频域分析法频谱成分及指标1．总功率（TP）：频段≤0.4Hz。2．超低频功率（ULF）：频段≤0.003Hz。3．极低频功率（VLF）：频段0.003～0.04Hz。4．低频功率（LF）：频段0.04～0.15Hz。5．高频功率（HF）：频段0.15～0.4Hz。6．LF及HF的标化（normalized）：LF（或HF）norm=100×LF（或HF）/（TP－VLF），单位：nU。三、HRV分析方法（二）、频域分析法LF主要反映压力感受性反射和血压调节引起的心率变化，由交感神经和副交感神经双重介导。HF主要受呼吸节律的变化影响，由副交感神经单独介导。LF／HF比值反映了交感和副交感神经张力的平衡。TP（LF+HF）反映心脏总的植物神经张力。ULF、VLF意义尚不清楚。三、HRV分析方法（二）、频域分析法由于有许多因素影响，长时程（24h）的频域分析结果只能反映总体综合情况。而5min短程分析不仅可以分析总的心率变异性大小，而且可以分别分析交感神经及迷走神经各自的活动。推荐使用5min短程分析方法。三、HRV分析方法（二）、频域分析法短时程（5min安静平卧时）频域分析正常参考值三、HRV分析方法参数单位正常范围总功率ms23466±1018LFms21170±416HFms2975±203LFnormnU54±4HFnormnU29±3LF/HF1.5～2.0HRV时域指标间的相关关系指标SDNNSDANNSDNN指数PNN50RMSSD三角指数SDNN…SDANN0.93…SDNN指数0.870.68…PNN500.570.380.7…RMSSD0.710.540.830.87…三角指数0.90.880.760.450.56…TINN0.840.850.670.40.490.98三、HRV分析方法时域频域TPULFVLFLFHFSDNN0.960.950.780.720.67SDANN0.940.960.680.610.57SDNN指数0.790.710.90.890.82PNN500.560.50.590.640.89RMSSD0.580.520.60.650.92时域分析法和频域分析法指标的相关性三、HRV分析方法（三）、非线性分析法由于多种因素的影响，心率的变化表现为随机或者完全无序的，常用的时域、频域分析法不可能准确、全面地反映HRV的真实面目，有较大的局限性。非线性分析法更敏感地反映心率变异性的变化，个体化程度也更高，为HRV的研究、应用开辟了一个崭新的局面三、HRV分析方法（三）、非线性分析法分析方法散点图分析法分形维数分析法复杂度分析法近似熵分析法Lyapunov指数三、HRV分析方法（三）、非线性分析法散点图分析法向量长度指数(VLI)：衡量R-R间期散点图长度的指标。总体反映了NN间期的变化程度。正常值：197.77±40.11ms。向量角度指数（VAI）：衡量R-R间期散点图在45度线两边散开程度的指标。总体反映了相邻NN间期的变化程度。三、HRV分析方法对于相邻两心搏的R-R间期，以前心搏R-R间期为横坐标，后一心搏R-R间期为纵坐标绘点（三）、非线性分析法三、HRV分析方法(一)、HRV与冠心病1.HRV与心肌梗死AMI后1～3周内测定HRV，如仍明显低于正常，则远期的猝死率明显增加，这已被公认。但HRV的预测正确率并不很高，如果与其它预测指标(如EF值、心室晚电位、复杂性室早等)联合应用将明显提高其预测价值。《心率变异性检测临床应用的建议》中华心血管病杂志.1998，26（4）：252-255.四、HRV的临床应用HRV预测心梗后心律失常事件的敏感性和特异性作者人数标准敏感性特异性PPV%NPV%终点Kleiger等808SDNN〈50ms34883488各种原因死亡Farrell等416三角指数〈2092771777心律失常事件平均RR间期〈750ms67721397Odemuyiwa等385三角指数≤307576心律失常事件Bigger等715ULF289341各种原因死亡VLF309239ULF＋VLF209648Pedretti等294三角指数≤2989681599心律失常事件LaRovere等1170SDNN〈70ms39851097心律失常事件和心源性猝死1999ACC/AHA动态心电图应用工作指南2.HRV与心肌缺血国内一项研究报道冠心病患者的SDNN、RMSSD、PNN50、TRI、VLI下降，且SDNN、TRI、VLI下降程度与冠状动脉病变严重程度呈负相关。冠心病患者的PoincarePlot散点图多数呈非彗星状，尤以鱼雷状最多。提示：HRV是预测冠心病自主神经功能损害及其严重程度的敏感指标。郑林林,等.临床心血管病杂志.2004,20(1):650-652.四、HRV的临床应用(一)、HRV与冠心病3.HRV与PTCA研究表明冠心病患者行PTCA术后3个月SDNN、SDANN、PNN50显著升高，而RMSSD无显著变化。提示：成功冠脉血管重建可以改善自主神经对心率的调节。另一项研究观察64例急性心肌梗死患者，发病12小时内行PCI，随访6个月有心脏事件发生的患者SDNN、VLF降低，血管重建延迟和心肌梗死范围是决定HRV降低的主要因素。HRV有助于确定PCI患者短期内发生心脏事件的风险。LarosaC,etal.JCardiovascularMedicine.2008,9:76–80.四、HRV的临床应用(一)、HRV与冠心病公认HRV是判断糖尿病病人是否伴有自主神经系统损害最准确、最敏感的指标。其价值已大大超过既住使用的Valsalva试验、直立试验及深呼吸试验等。——《心率变异性检测临床应用的建议》中华心血管病杂志.1998，26（4）：252-255.Framinghamheartstudy观察1919例糖尿病患者，发现糖尿病和空腹血糖异常患者较血糖正常患者的SDNN、LF、HF、LF/HF降低。多变量分析糖尿病和空腹血糖异常患者LF、LF/HF降低。四、HRV的临床应用(二)、HRV与糖尿病SinghJP,etal.AmJCardiol.2000,86(3):309-12.ARIC研究观察1，1654例糖尿病患者，随访8年，发现SDNN、RMSSD、LF降低患者，冠心病发生的事件增加。认为糖尿病患者HRV降低和冠心病发生有显著相关性，这种关系不依赖于冠心病危险因素和糖尿病代谢损害因素。GottasterA等观察61例糖尿病患者，随访3年，认为LF降低可以预测糖尿病患者发生颈动脉粥样硬化的进程。GottasterA,etal.ClinAutonRes.2006,16:228–234.LiaoD，etal.Diabetes.2002,51:3524–3531.四、HRV的临床应用(二)、HRV与糖尿病ARORAR,etal.PACE.2004,27:299-303.(三)、HRV与心力衰竭四、HRV的临床应用HadaseM,etal.CircJ.2004,68:343-347.四、HRV的临床应用(三)、HRV与心力衰竭BovedaS,etal.JInterventCardiacElectrophysiol.2001,5,181-187.RovereMTL,etal.Circulation.2003,107:565-570.四、HRV的临床应用(三)、HRV与心力衰竭小结HRV中VLF、ULF、SDNN、SDANN可以预测慢性心力衰竭患者所有原因导致的死亡和心脏事件的发生。LF和LF/HF可以预测心源性猝死。也有散点图、分形指数等非线性分析方法应用于心力衰竭患者预后的研究报道。四、HRV的临床应用(三)、HRV与心力衰竭ARIC研究观察有动脉粥样硬化风险的患者2061例进行HRV分析，随访3年，其中64例患者发生高血压。另一项研究观察2042例患者进行HRV分析，随访4年，244例发生高血压。均观察到SDNN、HF、LF/HF和高血压的发生相关。认为自主神经功能和高血压的患病率相关，迷走神经功能降低、交感-迷走神经功能失衡有形成高血压的风险。四、HRV的临床应用(四)、HRV与高血压LiaoD,etal.AmJHypertens.1996,9:1147-56.SinghJP,etal.Hypertension.1998,32:293-297.MussaloH等观察34例严重高血压和29例轻度高血压患者和相应的对照患者，分析HRV，严重高血压组患者的SDNN、RMSSD、LF、HF、LF/HF较正常对照组显著降低，轻度高血压组和对照组患者的时域分析和频域分析无差异。严重高血压组患者SDNN、LF、HF、LF/HF较轻度高血压组患者低。认为原发高血压的严重程度和心脏自主神经功能损害的严重程度相关。四、HRV的临床应用(四)、HRV与高血压MussaloH,etal.ClinPhy