劉俊敏 劉仁光 沈仲元

減慢呼吸頻率對(duì)急性心肌梗死患者心率變異性的影響

劉俊敏 劉仁光 沈仲元

目的 觀察急性心肌梗死(AMI)患者心率變異性(HRV)的變化，分析減慢呼吸頻率對(duì)AMI患者HRV的影響。方法 試驗(yàn)分兩組，AMI組31例，對(duì)照組34例，行24 h心電呼吸監(jiān)測(cè);AMI組行5 min 16次/min及減慢呼吸頻率(8次/min)的呼吸調(diào)節(jié)。觀察AMI對(duì)HRV的影響，減慢呼吸頻率對(duì)HRV時(shí)域、呼吸峰及頻域分析的影響，并校正呼吸峰移位對(duì)頻域分析的影響。結(jié)果 (1)AMI組SDNN、SDANN較對(duì)照組降低(P＜0.01)，SDNNin、rMSSD降低(P＜0.05)，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;其中 AMI組 SDNN＜100 ms的比例明顯高于對(duì)照組(P＜0.01)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。(2)① 減慢呼吸頻率SDNN升高(P＞0.05)，rMSSD升高(P＜0.05);呼吸峰左移至LF段(P＜0.01)，常規(guī)頻域指標(biāo)LF及 LF/HF升高(P ＜0.01)，HF降低(P＜0.01);②校正減慢呼吸頻率引起呼吸峰左移對(duì)頻域分析的影響后，低頻成分(LFa)降低(P ＜0.05)，高頻成分(HFa)升高(P ＜0.01)，低高頻比值(LFa/HFa)降低(P ＜0.01)。結(jié)論 AMI 24 h HRV時(shí)域分析提示AMI可降低迷走神經(jīng)興奮性，AMI短時(shí)程頻域及時(shí)域分析提示減慢呼吸頻率使交感-迷走平衡移向迷走神經(jīng)。在HRV頻域分析中必須排除減慢呼吸頻率對(duì)呼吸峰左移的影響。

急性心肌梗死;呼吸頻率;心率變異性;自主神經(jīng)

心率變異性(HRV)降低被認(rèn)為是預(yù)測(cè)心臟病患者死亡的獨(dú)立危險(xiǎn)因素［1］。HRV頻域及時(shí)域分析［2］能度量交感和副交感神經(jīng)的興奮程度，評(píng)估自主神經(jīng)平衡狀態(tài)，可作為心肌梗死患者的預(yù)后檢測(cè)手段［3－5］。本文通過(guò)研究減慢呼吸頻率下急性心肌梗死(AMI)患者的HRV頻域及時(shí)域指標(biāo)變化，進(jìn)一步探討減慢呼吸頻率對(duì)HRV分析的影響。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象

選取2012年4月至2013年1月入我院心內(nèi)科診斷為AMI的患者31例為試驗(yàn)組(AMI組)，其中，男22例、女 9例，年齡36～75(60.35±8.55)歲。選取體檢中心經(jīng)常規(guī)檢查(心電圖、胸片、超聲、血液、生化等)未見(jiàn)異常的34例正常體檢者作為對(duì)照組。其中，男8例、女26例，年齡52～70(61.15±4.26)歲。

1.2 入選和排除標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1 AMI組入選標(biāo)準(zhǔn) 符合中華醫(yī)學(xué)會(huì)心血管病學(xué)分會(huì)2010年關(guān)于ST段抬高型心肌梗死及2012年關(guān)于非ST段抬高型心肌梗死的診斷標(biāo)準(zhǔn)。1.2.2 AMI組排除標(biāo)準(zhǔn) ① 有心房顫動(dòng)、二度和/或三度房室阻滯、病竇綜合征、頻發(fā)早搏、心動(dòng)過(guò)速等心律失常，心力衰竭等;② 有肺部疾病、胸廓畸形、神經(jīng)系統(tǒng)疾病及交流障礙等;③不能完成呼吸調(diào)節(jié)試驗(yàn);④數(shù)據(jù)記錄有干擾、偽差;⑤中止試驗(yàn)者等。

1.2.3 對(duì)照組入選標(biāo)準(zhǔn) 經(jīng)體檢，心電圖、胸片、超聲、血液、生化等檢查結(jié)果未見(jiàn)異常。

1.2.4 對(duì)照組排除標(biāo)準(zhǔn) ① 記錄有干擾、偽差;②中止試驗(yàn)者等。

1.3 試驗(yàn)儀器及數(shù)據(jù)處理

①采用浙江好絡(luò)維醫(yī)療技術(shù)有限公司生產(chǎn)的E-8000Y型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)生理參數(shù)監(jiān)測(cè)儀，可同時(shí)記錄呼吸與心電。②采樣開(kāi)始時(shí)間為09:00—11:00，呼吸調(diào)節(jié)單元試驗(yàn)總共50 min。AMI組取臥位、安靜狀態(tài)下，先行佩戴好監(jiān)測(cè)儀，跟隨預(yù)先錄制好的呼吸指導(dǎo)語(yǔ)言進(jìn)行如下試驗(yàn)過(guò)程:平穩(wěn)期(5 min)—自主呼吸(5 min)—恢復(fù)期(15 min)—16次/min(5 min)—恢復(fù)期 (15min)—減 慢 呼 吸 頻 率(8次/min)(5 min)。③兩組受試者完成同步心電呼吸監(jiān)測(cè)(佩戴監(jiān)測(cè)儀)24 h。④ 原始心電呼吸數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，經(jīng)轉(zhuǎn)換，用Holter對(duì)心電信號(hào)標(biāo)記R波頂點(diǎn)，剔除早博、漏博及干擾、偽差，提取時(shí)域分析數(shù)據(jù);由BRS＆HRV 2.0分析系統(tǒng)進(jìn)行頻譜分析，提取頻譜圖及數(shù)據(jù)。

1.4 觀察指標(biāo)

1.4.1 HRV時(shí)域指標(biāo) 長(zhǎng)時(shí)程(24 h)及短時(shí)程(5 min)分析，① SDNN:表示一段時(shí)間內(nèi)所有正常竇性RR間期的標(biāo)準(zhǔn)差，單位為ms。② SDNNin:表示一段時(shí)間內(nèi)所有正常竇性RR間期標(biāo)準(zhǔn)差的平均值，單位為ms。③ rMSSD:表示RR間期差的均方根值，單位為ms。④ SDANN:表示一段時(shí)間內(nèi)所有正常竇性RR間期的平均值的標(biāo)準(zhǔn)差，單位為ms。

1.4.2 5 min頻域指標(biāo) ① LF:心率變異頻譜分析中的低頻成分，單位為 ms2，范圍為 0.04 ～0.15 Hz。②HF:心率變異頻譜分析中的高頻成分，單位為ms2，范圍為 0.15 ～ 0.40 Hz。③ LF/HF:低頻與高頻的比值，說(shuō)明交感神經(jīng)張力與迷走神經(jīng)張力的平衡狀態(tài)。④呼吸峰中心頻率(FRF):呼吸峰是高頻段的主要成分，單位為Hz，呼吸峰中心頻率=呼吸頻率/心率［6－7］。⑤ 參照文獻(xiàn)［8］，對(duì)減慢呼吸頻率引起呼吸峰左移對(duì)LF、HF分析的影響進(jìn)行校正。校正后 LF段范圍(LFa):0.04～(FRF ×0.65)Hz，校正后 HF段范圍(HFa):(FRF ×0.65)～0.4 Hz。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

數(shù)據(jù)處理采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件，計(jì)量資料采用珋x±s。AMI組及對(duì)照組24 h時(shí)域指標(biāo)對(duì)比選用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，16次/min與減慢呼吸頻率的HRV 5 min頻域及時(shí)域指標(biāo)比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料AMI組較對(duì)照組預(yù)后差異程度用χ2檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1AMI組與對(duì)照組HRV長(zhǎng)時(shí)程(24 h)時(shí)域指標(biāo)對(duì)比

AMI組 SDNN、SDANN比對(duì)照組降低(P＜0.01);AMI組 SDNNin、rMSSD 比對(duì)照組降低(P＜0.05)，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1)。其中，SDNN＜100 ms的比例明顯高于對(duì)照組(χ2=29.91，P ＜0.01，)見(jiàn)表2。

表1 急性心肌梗死(AMI)與對(duì)照組HRV 24 h時(shí)域指標(biāo)對(duì)比Tab.1 Comparison of 24-hour HRV time domain indices between AMI group and control group

表2 AMI組與對(duì)照組預(yù)后差異程度比較Tab.2 Comparison of prognoses between AMI group and control group

2.2 減慢呼吸頻率對(duì)AMI患者HRV的影響

2.2.1 5 min時(shí)域及常規(guī)頻域指標(biāo)分析減慢呼吸頻率對(duì)HRV的影響 減慢呼吸頻率(8次/min)與16次/min對(duì)比，減慢呼吸頻率使 SDNN 升高(P＞0.05)、rMSSD升高(P＜0.05)。減慢呼吸頻率時(shí)低頻成分升高，高頻成分降低，低高頻比值升高(P均＜0.01)(表3)。

表3 減慢呼吸頻率(8次/min)與16次/min HRV各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比Tab.3 Comparison of various HRV indices separately at reduced breathing frequency(8 times/min)and 16 times/min

2.2.2 減慢呼吸頻率對(duì)HRV呼吸峰的影響 在各呼吸頻率下，HRV的呼吸峰(中心頻率)均與呼吸功率譜密度呼吸峰(中心頻率)在同一頻段。16次/min呼吸峰中心頻率(0.275 5 ±0.034 5)Hz，位于 HF 段;隨呼吸頻率減慢至8次/min，呼吸峰中心頻率左移至低頻段，8次/min呼吸峰中心頻率(0.137 4±0.015 9)Hz。16次/min呼吸峰中心頻率顯著高于8次/min(P＜0.01)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(圖1)。

圖1 16次/min、8次/min HRV及呼吸功率譜密度圖Fig.1 The spectral density map of HRV and respiratory power at a breathing frequency of 16 times/min and 8 times/min

2.2.3 校正呼吸峰移位后頻譜分析 減慢呼吸頻率(8次/min)與16次/min對(duì)比，低頻成分降低(P＜0.05);高頻成分升高，低高頻比值降低(P＜0.01)。見(jiàn)表4。

表4 校正后減慢呼吸頻率與16次/min HRV各頻域指標(biāo)對(duì)比Tab.4 Comparison of HRV frequency domain indices separately at reduced breathing frequency and 16 times/min(corrected)

3 討論

3.1 急性心肌梗死對(duì)HRV的影響

AMI組與對(duì)照組24 h時(shí)域指標(biāo)對(duì)比，顯示SDNN、SDNNin、SDANN、rMSSD 均顯著降低，提示AMI早期HRV時(shí)域指標(biāo)降低，說(shuō)明AMI早期自主神經(jīng)功能受損［9］。Kleiger等［10］對(duì) 808 例 AMI患者進(jìn)行約4年的隨訪，發(fā)現(xiàn)SDNN＜100 ms的患者隨訪期內(nèi)死亡率明顯高于 SDNN＞100 ms的患者(13.8%vs.9.0%)。本試驗(yàn) AMI組中 SDNN ＜100 ms的比例明顯高于對(duì)照組(70.9%vs.5.94%，P＜0.01)，示AMI組的猝死風(fēng)險(xiǎn)高于對(duì)照組。心肌梗死后主要是迷走神經(jīng)功能受損，交感-迷走平衡移向交感神經(jīng)，這種損傷可能是永久性的［11］。這種損傷之所以難以恢復(fù)，可能是由于心肌梗死直接損傷了自主神經(jīng)系統(tǒng)和/或缺血區(qū)壓力感受器及化學(xué)感受器功能所致［12］。早期對(duì)急性心肌梗死患者行HRV監(jiān)測(cè)，有助于遠(yuǎn)期風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的開(kāi)展。

3.2 減慢呼吸頻率對(duì)HRV的影響

本試驗(yàn)結(jié)果顯示與16次/min相比，減慢呼吸頻率后5 min時(shí)域指標(biāo)SDNN增加、rMSSD顯著增加，提示減慢呼吸頻率可使迷走神經(jīng)張力增加，交感-迷走平衡移向迷走神經(jīng)。減慢呼吸頻率按常規(guī)頻域分析，顯示LF升高，HF降低，LF/HF升高，提示減慢呼吸頻率會(huì)使交感神經(jīng)興奮，迷走神經(jīng)功能受抑制，與時(shí)域研究結(jié)果矛盾。這其中的原因與減慢呼吸頻率使呼吸峰左移入低頻段有關(guān)。

呼吸對(duì)HRV的影響在頻譜圖上表現(xiàn)為呼吸峰，是HF段的主要成分(圖1A)。本試驗(yàn)研究證實(shí)減慢呼吸頻率使呼吸峰左移(圖1B)，呼吸頻率8次/min時(shí)呼吸峰中心頻率為(0.137 4 ±0.015 9)Hz，移入 LF段，提示呼吸峰移入LF段是造成常規(guī)頻域分析時(shí)HF降低、LF升高的原因。為校正呼吸頻率減慢引起呼吸峰移位對(duì)HRV頻譜分析的影響，我們參照Aysin等［8］提出的校正方法，依呼吸峰中心頻率校正了LF段與HF段的劃分。校正后顯示:減慢呼吸頻率可使高頻成分顯著增加，低頻成分減少，低高頻比值顯著降低，提示減慢呼吸頻率可使反映迷走神經(jīng)功能的高頻成分增加，使反映交感神經(jīng)功能的低頻成分減少，交感-迷走平衡移向迷走神經(jīng)，與時(shí)域分析相同。

本試驗(yàn)提示臨床應(yīng)用HRV評(píng)價(jià)自主神經(jīng)功能時(shí)，需同步記錄呼吸頻率，在應(yīng)用頻域分析時(shí)必須校正減慢呼吸頻率對(duì)呼吸峰移位的影響，以免得出錯(cuò)誤的結(jié)論。本文依呼吸峰是HF的主要成分，以呼吸峰中心頻率校正HF段的范圍，這種方法可校正呼吸峰左移對(duì)HRV頻譜分析的影響。但因校正后縮小了LF段的范圍，可引起LF減小的假象，在應(yīng)用時(shí)應(yīng)予以注意。更理想的校正方法尚待進(jìn)一步探索。

3.3 減慢呼吸頻率的臨床意義

Kikuchi等［13］證實(shí)深慢呼吸訓(xùn)練可改善人的情緒狀態(tài)，緩解焦慮癥狀;Bessel等［14］研究證實(shí)慢呼吸可降低運(yùn)動(dòng)員賽前焦慮水平，以提高運(yùn)動(dòng)表現(xiàn);胡大一教授提出了心血管病及心理綜合治療的“雙心醫(yī)學(xué)”。Rozanski等［15］的一系列研究證實(shí)不良的心理行為習(xí)慣(焦慮、抑郁、精神壓力等)可促發(fā)嚴(yán)重的心血管疾病。本試驗(yàn)證實(shí)，減慢呼吸頻率能增加迷走神經(jīng)張力，降低交感神經(jīng)活性，交感-迷走平衡移向迷走神經(jīng)，提示減慢呼吸頻率有望成為冠心病及心理等疾病防治的綠色方法。

［1］郭繼鴻，張海澄.動(dòng)態(tài)心電圖最新進(jìn)展［M］.北京:北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社，2005:112－120.

［2］陸再英.心率變異分析方法學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)化及結(jié)果的正確評(píng)價(jià)［J］.中國(guó)心臟起搏與心電生理雜志，1996，10(4):222－224.

［3］范中杰，吳寧.急性心肌梗塞出院前心率變異與預(yù)后及臨床的關(guān)系［J］.中華內(nèi)科雜志，1996，35(2):103 －106.

［4］謝景烈.急性心肌梗死患者心率變異性分析的臨床意義［J］.中國(guó)臨床實(shí)用醫(yī)學(xué)，2010，4(6):148－149.

［5］陳灝珠.心率變異性的測(cè)定及其臨床意義［J］.臨床心電學(xué)雜志，1994，3(4):168 －172.

［6］沈仲元，Shin Lin，余平，等.調(diào)節(jié)呼吸頻率對(duì)心率變異的影響［J］.實(shí)用心電學(xué)雜志，2009，18(5):323 －325.

［7］陳洪波，劉仁光，沈仲元.呼吸頻率和潮氣量對(duì)兔心率變異的影響［J］.中國(guó)心臟起搏與心電生理雜志，2011，25(3):258－262.

［8］Aysin B，Aysin E.Effect of respiration in heart rate variability(HRV)analysis［J］.Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc，2006，1:1776 －1779.

［9］Cooper HE，Clutton-Brock TH，Parkes MJ.Contribution of the respiratory rhythm to sinus arrhythmia in normal unanesthetized subjects during positive pressure mechanical hyperventilation［J］.Am J Physiol Heart Circ Physiol，2004，286(1):H402 － H411.

［10］Kleiger RE，Miller JP，Bigger JT，et al.Decreased heart rate variability and its association with increased mortality after acute myocardial infarction［J］.Am J Cardiol，1987，59(4):256－262.

［11］張愛(ài)元，楊國(guó)鈞，甄永強(qiáng)，等.應(yīng)用心率功率譜分析檢測(cè)急性心肌梗塞患者的植物神經(jīng)功能［J］.濰坊醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，1997，19(4):283 －285.

［12］Hayano J，Sakakibara Y，Yamada M.Decreased magnitude of heart rate spectral components in coronary artery disease.Its relation to angiographic severity［J］.Circulation，1990，81(4):1217 －1224.

［13］Kikuchi T，Iwai K，Ishikawa H.Respiratory control in psychosomatic diseases:Application and limitation of biofeedback［J］.Jpn J Psychosom Med，1979，19(2):147 －154.

［14］Bessel J，Gevirtz R.Effects of breathing retraining versus cognitive techniques on cognitive and somatic components of state anxiety and on performance of female gymnasts［J］.Bio Psychol，1998，48(1):18.

［15］Rozanski A，Blumental A，Kaplan J.Cardiovascular disease and implications for therapy［J］.Circulation，1999，99(16):2192－2197.

The influence of slowing breathing frequency on heart rate variability in patients with acute myocardial infarction

Liu Jun-min1，Liu Ren-guang2，Shen Zhong-yuan3(1.Cardiovascular Department，the People’s Hospital of Ningdu County，Ganzhou Jiangxi 342800;2.Cardiovascular Research Institute，the First Affiliated Hospital of Liaoning Medical University，Jinzhou Liaoning 121001;3.Qigong Research Institute，Shanghai University of Traditional Chinese Medicine，Shanghai 200030，China)

Objective To observe the changes of heart rate variability(HRV)in patients with acute myocardial infarction(AMI)，and to analyze the influence of slowing breathing frequency on HRV of AMI patients.Methods Experiment was carried out in two groups，with 31 cases in AMI group，and 34 in control group.All the enrolled patients underwent 24-hour monitoring of respiration and electrocardiogram.The breathing frequency of AMI group was regulated at 16 times/min and 8 times/min(slowing the breathing frequency)separately for 5 minutes.The influence of AMI on HRV was observed as well as the slowing of breathing frequency on HRV time domain，respiratory peak，and frequency domain analysis.The influence of respiratory peak shift on frequency domainanalysis was adjusted.Results (i)In AMI group，SDNN and SDANN were lower than those of control group(P ＜0.01)，and so were SDNNin and rMSSD(P ＜0.05)，both with statistically significant differences.The proportion among AMI group with SDNN shorter than 100 ms was significantly higher than that in control group(P ＜0.01)，with statistically significant difference.(ii)With the slowing of breathing frequency，SDNN increased(P ＞0.05)，and rMSSD also increased(P ＜0.05);respiratory peak shifted left to LF segment(P ＜0.01)while routine frequency domain indices of LF and LF/HF both increased(P ＜0.01)，and HF decreased(P ＜0.01).The slowing of breathing frequency resulted in the left shift of respiratory peak.After its impact on frequency domain analysis was corrected，low-frequency component(LFa)decreased(P ＜0.05)，high-frequency component(HFa)increased(P ＜0.01)，and the ratio(LFa/HFa)decreased(P ＜0.01).Conclusion Twenty-four-hour HRV time domain analysis on AMI patients indicates that AMI can reduce the function of vagus nerve.Short duration analysis of frequency and time domain on AMI patients suggests that slowing of breathing frequency causes sympathetic-vagal balance toward the vagus nerve and its influence on the left shift of respiratory peak should be excluded in HRV frequency domain analysis.

acute myocardial infarction;breathing frequency;heart rate variability;autonomic nerve

R541.7

A

2095－9354(2015)04－0271－05

10.13308/j.issn.2095 －9354.2015.04.006

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81072853)

342800江西贛州，寧都縣人民醫(yī)院心血管內(nèi)科(劉俊敏);121001遼寧錦州，遼寧醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院心血管研究所(劉仁光);200030上海，上海中醫(yī)藥大學(xué)氣功研究所(沈仲元)

劉俊敏，住院醫(yī)師，主要從事心血管病臨床工作。

劉仁光，E-mail:liurenguanglaoshi@126.com

2015－05－27)

(本文編輯:李政萍)