心率变异性分析在脑血管疾病中的应用进展

孙 斌，陈 琳，黄 卫

(南昌大学第二附属医院神经内科，南昌 330006)

脑血管疾病是危害中老年人身体健康和生命的主要疾病之一，脑血管病的发生发展中常伴有自主神经功能受损。心率变异性(HRV)是公认的评估自主神经功能最有临床应用价值的方法之一，应用HRV有助于判断脑血管患者的病情演变，早期识别高危人群及指导临床治疗。本文将HRV分析在脑血管疾病的应用进展作一综述。

1 HRV的概念

HRV又称心率波动性，是指窦性心律周期性改变的现象，反映自主神经对心血管系统的影响。自主神经由交感神经和迷走神经组成，交感神经可提高心率，副交感神经作用与之相反，HRV可客观地评价交感神经与迷走神经的张力及其平衡性。HRV检测是一种简单、易行、准确、无创及定量的心电检查技术，HRV分析方法可量化心脏和非心脏疾病的相关风险[1]。近年来，HRV分析方法广泛用于定量评价心力衰竭、糖尿病、心肌梗死、肺心病、高血压及脑卒中等疾病的自主神经功能。

2 HRV的研究方法

临床上常用的HRV分析方法主要有线性分析法和非线性分析法两大类[2-4]。其中，线性方法主要包括时域分析和频域分析法。非线性分析法包括散点图法、非线性预测法、参数估计法等。在常规临床评估HRV中，应用最广泛的是时域分析法和频域分析法，其中某些指标已成为心血管事件的独立危险因素[5]。

时域分析法是对24 h RR间期的统计学分析，时域分析法指标主要包括24 h内窦性RR间期的标准差(SDNN)、每5 min窦性RR间期平均值标准差(SDANN)、每5 min窦性RR间期平均值的标准差的平均值(SDNN Index)、24 h内全部相邻窦性RR间期之差的均方根(rMSSD)、24 h内全部相邻RR间期之差大于50 ms的心搏数(NN50)、NN50占全部窦性心搏数的百分比(pNN50)。SDNN主要从整理上反映机体的HRV；SDANN反映交感神经功能的变化，其数值与交感神经活性呈负相关，即SDANN数值降低表明交感神经活性增强；rMSSD和pNN50反映迷走神经功能的变化，其数值与迷走神经活性呈正相关，即rMSSD和pNN50数值降低表明迷走神经活性的降低。

频域分析法是将心搏间期转变成频谱，计算功率谱密度的分析方法。频域分析法涉及的参数主要包括低频功率(LF)、高频功率(HF)、LF/HF值。在0.15～0.50 Hz(高频)范围内，副交感神经对心率的调节更为明显。在0.04～0.15 Hz(低频)范围内，HRV受交感神经系统和副交感神经系统的共同调节。HF主要反映迷走神经活性，LF由迷走神经和交感神经共同调节，但主要反映交感神经的活性，LF/HF反映了机体交感神经和迷走神经的相互平衡状态[6-7]。

3 脑血管病与心脏自主神经功能障碍

脑血管病是指各种原因所致一个或多个脑血管的病变引起的短暂或永久性脑功能障碍，主要包括脑梗死、脑出血、脑小血管病等疾病。脑血管病的发生发展中常伴有心脏自主神经功能受损[8-9]。VAN DER BILT等[10]研究发现，脑血管病患者多伴有心脏功能异常，出现心肌损害和心律失常。大脑组织对心脏的活动有直接调控作用。大脑半球支配同侧的交感神经和副交感神经，但以右侧大脑半球占优势。单侧半球损伤可致交感、副交感神经失去平衡，引起心律紊乱。脑卒中后心律失常的发生率为17%～80%[11-14]，包括心房颤动或扑动、窦性心动过速或过缓、房性、室性或交界性期前收缩、室上性心动过速、心脏停搏、室性心动过速、尖端扭转型室速和心室颤动[14-16]。研究发现伴有室性心动过速、心室颤动或心脏停搏的脑卒中患者的病死率明显高于无心电图改变的患者。急性卒中24 h内发生临床显著性心律失常的风险最高，并在发病前3 d内随着时间的推移而下降。因此，应在卒中前24 h内进行密切的心脏监测，特别是对患有严重神经功能缺损的老年患者。

脑血管病继发心脏自主神经功能障碍还可表现为心电图异常和心肌损害，考虑为交感神经活性增强导致儿茶酚胺升高，进一步引起心电图改变和心肌损伤。最常见的心电图异常是QTc间期延长、ST段异常、T波异常和U波[10-15]，心肌损害有心内膜下出血、肌纤维变性、心肌脂褐素沉积及弥漫的溶解性坏死[17]。肌钙蛋白(TnT)水平升高是心肌损伤的高度敏感性和特异性标志物，报道9.6%的卒中患者存在TnT增高[18]，且TnT的升高与卒中患者的短期预后显著相关[18-19]。脑血管病继发心脏自主神经功能障碍，导致预后不良和病死率增加，因此早期、准确地评估患者的心脏自主神经功能，能更全面地判断病情变化，对临床治疗及预后意义重大。

4 HRV分析在脑血管疾病中的应用

4.1 急性脑血管病

急性脑血管病严重危害人们的健康，目前已成为我国国民第一位的死因[20]，具有起病急、病情进展快、致残致死率高、预后差等特点。急性脑血管病是指突发性的脑部血管循环障碍所致的脑功能缺损综合征，包括脑梗死、脑出血、蛛网膜下腔出血等。脑心综合征是一种严重的卒中并发症，是急性脑血管病累及丘脑下部、脑干和自主神经功能系统，导致心血管功能障碍，包括心肌缺血、急性心肌梗死、心律失常和心力衰竭伴有心电图和心肌酶谱等的改变。急性脑血管病时，因脑部缺血缺氧和颅内压增高，脑内血液循环障碍影响下丘脑功能，使得心脏自主神经功能紊乱，进而影响心脏传导系统，导致心律失常，严重时可能发生心源性猝死[21]。

4.1.1 急性脑梗死

1984年，国外一项关于脑卒中患者随访的研究报道，约有6%的急性脑梗死患者发生猝死原因为心律失常[22]。HRV与急性脑梗死患者的神经功能缺损情况有关[23]，HRV降低会增加脑血管事件的风险[24-25]，并与脑血管事件的预后相关[26]。李水珠[27]研究表明，脑梗死患者SDNN、SDANN、SDNN index、rMSSD、PNN50指标低于对照组(P<0.05)，提示急性脑梗死患者HRV降低，并对脑梗死患者进行年龄分层分析，发现随着年龄增加，SDANN值逐渐降低，老年组与青年组脑梗死患者相比较，老年组患者SDNN值明显降低，差异有统计学意义。因此，对于年龄较大的急性脑梗死患者，容易出现自主神经系统功能紊乱，临床上密切监测动态心电图的HRV指标，对脑心综合征患者的防治具有重要意义。戴景宽[28]研究表明，急性大脑半球和脑干梗死患者较健康体检者的SDNN、rMSSD、PNN50、LF和HF值均明显下降，提示急性大脑半球和脑干脑梗死患者均会导致心脏神经功能受损，且NIHSS评分与心脏神经受损程度具有一定的联系，故临床上对于NIHSS评分高的急性脑梗死患者，应常规进行心脏监测及采取相关干预措施，防止心律失常或心脏猝死的发生。急性脑梗死对心脏自主神经功能的影响机制考虑为：脑梗死后交感神经和副交感神经的活动性增强。迷走神经活动性增强时，其末梢释放乙酰胆碱，结合心房肌细胞膜上M受体，促进钾离子外流，减慢钙离子内流，缩短心房不应期，促进心律失常发生。交感神经张力增高引起心室电位不稳，使得室颤阈值降低，而迷走神经受损对心脏的保护功能减弱，促进室性心律失常发生，甚至诱发心源性猝死。

4.1.2 急性脑出血

脑出血患者伴有心脏并发症的风险较高，因脑出血患者脑组织有不同程度的受损，存在脑水肿和颅内压增高，易引起自主神经中枢病变。岛叶内存在着控制心脏活动的中枢，岛叶或其邻近结构的病变可引起神经源性心脏病，反馈为不同程度的HRV各指标降低[29]。董玉玲等[30]通过对脑出血患者HRV分析发现，脑出血患者的SDNN、SDANN、SDNN index、LF及LF/HF值低于高血压组和正常对照组，结果具有显著差异性，提示脑出血急性期HRV明显降低，脑出血急性期患者存在交感和迷走神经功能失调。白新涛等[31]研究发现，HRV与高血压脑出血患者早期神经功能恶化的关系密切，提示可将HRV作为预测高血压脑出血患者发生早期神经功能恶化的指标。

4.1.3 急性蛛网膜下腔出血

蛛网膜下腔出血(SAH)约占脑卒中发病率的10%[32]，迟发性脑缺血是SAH的严重并发症，是SAH患者死亡和致残的重要原因。迟发性脑缺血是指SAH患者在发病的初期没有脑缺血表现，而在发病2周内出现脑动脉狭窄或闭塞引发的神经功能缺损，可发展为脑梗死或永久性的神经功能损伤。陈贵发等[33]研究发现SAH继发迟发性脑缺血患者的SDANN、rMSSD、pNN50、LF、HF值均较低，且预后不良的患者存在HRV下降，提示HRV可能与SAH患者的预后有关。因此，临床上可通过HRV指标来判定SAH继发迟发性脑缺血患者的预后。有文献[34]报道SAH患者体内儿茶酚胺水平明显增高，提示交感神经活性增强。而对SAH患者进行HRV分析研究，结果提示副交感神经活性增强，考虑与SAH颅内压升高有关，而交感神经活动达到峰值后降低[35]。

4.2 脑小血管病

脑小血管病(cerebral small vessel diseases，CSVD)是临床常见的缓慢进展的脑血管病，指由脑内小动脉(100～400 μm)、微动脉(<100 μm)、毛细血管和小静脉病变导致的脑组织局部病变，患病率随着年龄的增加而增加，在50岁人群约为5%，而在90岁以上人群，患病率为100%[36]。CSVD临床表现缺乏特异性，主要为从无症状到卒中样起病、认知功能障碍、精神行为异常、步态异常和尿失禁等，该病也是老年人残疾、独立生活能力下降的主要原因。目前诊断主要依据头颅影像学检查。按照2013年制定的CSVD国际影像学标准可分为六类：推测血管起源的腔隙、推测血管起源的白质高信号(WMH)、近期皮质下小梗死、血管周围间隙、脑微出血和脑萎缩。

近年来，国外学者研究了CSVD与HRV的关系，发现HRV的降低与CSVD相关。GALLUZZI等[37]对82例轻度认知障碍患者的研究发现，rMSSD值降低与WMH的严重程度独立相关，提示rMSSD是WMH的显著预测因子。OBARA等[38]通过对39例社区老年人行动态心电图检测，结果显示LF/HF与总的WMH、局部脑室旁WMH以及深部WMH呈显著负相关。该研究认为可能是自主神经功能障碍导致脑部血管循环失调，特别是脑灌注不足，进而导致WMH的发展。DEL BRUTTO等[39]对285例年龄大于60岁的社区居民的研究发现，夜间SDNN降低与中重度WMH独立相关，未观察到日间HRV与WMH间的关系。但是一项680例的大规模人群研究[40]表明，24 h动态血压检测的HRV与WMH的严重程度没有显著关系，分析原因可能是动态血压对于心率的检测时间是间歇性的，特别在睡眠时测量间隔为1 h，并不能反映心率变化的真实情况。目前国内对于CSVD与自主神经功能的研究甚少，康丽媛等[41]关于HRV与脑白质高信号严重程度的相关性研究发现，HRV参数中的SDNN index、rMSSD、PNN50、LF、HF与WMH严重程度呈负相关，提示自主神经功能障碍可能参与了WMH的发生。

5 结语

HRV分析是公认的评估自主神经功能最有临床应用价值的方法之一，早期动态观察HRV各指标，可以给脑血管病患者预警，有助于判断病情演变，指导临床治疗，使患者全面获益。近年来国内外对脑血管病的HRV分析主要集中在急性脑血管病，如脑梗死和脑出血，而关于慢性脑血管病和脑静脉系统疾病的研究尚少。将HRV与颅内压、脑血流量、脑电图监测进一步结合评估脑功能损伤程度。