（运动人体科学专业论文）运动模型下中老年女性hrv的测试及影响因素研究.pdf

摘要 研究目的：为探索科学定量锻炼提供理论基础，探索体质监测研究中影响中 老年女性心率变异性的因素，研究目的如下： 1 ) 中老年女性在定量负荷运动中心率变异性各指标的变化特点以及健身气功 锻炼对中老年女性心率变异性的影响。 2 ) 探讨国民体质监测工作部分中老年女性心率变异性指标的曲线拟合特性以 及新指标心率变异性( h r v ) 的可行性。 3 ) 特质焦虑与心率变异性以及心率的关系。 4 ) 血压与心率变异性及心率的关系。 5 ) 健康中老年女性心率变异性与体质量指数( b m i ) 的关系。 对象与方法： 1 ) 将1 ，3 5 6 名健康中老年女性分为气功组和对照组，通过在体育科研人员的 指导下进行定量的体育运动前后检测h r v 各项指标的变化，分析两组受试者 在心脏定量负荷试验各个阶段心率变异性的变化特点。 2 ) 将1 ，3 5 6 位健康中老年女性在工作人员的指导下测试运动前或者运动后心 率变异性指标值，然后分析各种h r v 指标在定量负荷运动各个阶段的特征。 3 ) 选取3 2 5 名参加实验的中老年女性，完成特质焦虑问卷并记录5 分钟短时心 率变异性。分析特质焦虑与心率变异性的相关，并分组比较。 4 ) 选取3 4 6 名参加试验的中老年女性，咨询并测量受试人员血压并记录5 分钟 短时心率变异性。分为高血压组( 2 5 8 人) 正常血压组( 9 2 ) ，并分组比较。 5 ) 对健康中老年女性按b m l 分为低b m i 组( b m i1 8 卜2 3 9 ) 1 2 7 例。高b m i 组( b m l 2 4 0 , - - - - 2 7 9 ) 1 2 9 例，检查测定其h r v 各个指标。 结果： i ) 对照组在规范负荷运动后h f 先下降后上升( p o 0 5 ) ：s d i 、s d 2 值迅速升高 ( p o 0 5 ) ；气功组在规范负荷运动后l f 值较快的回落( p o 0 5 ) ；r m s s d 在规范负荷运动后下降非常显著( p o 0 1 ) ；h f 值在运动后快速下降 ( p 0 0 5 ) ，t h ev a l u eo fs d1 ，s d 2i n c r e a s e r a p i d l yq 0 0 5 ) i na l ls t a g e so ft h ee x e r c i s e s ，l f ( p 0 0 5 ) f a l lr a p i d l y a f t e re x e r c i s ei nq i g o n gg r o u p s ；c o m p a r ew i t hc o n t r o lg r o u p ，r m s s ds i g n i f i c a n t d e c l i n e ( p o 0 1 ) ，h fv a l u er a p i dd e e l i n e ( p o 0 5 ) b u ts t i l lh i g h e ra f t e re x e r c i s e ；i t i s s u g g e s t e dt h a t b o t ht h et e n s i o no fs y m p a t h e t i cn e r v e s s y s t e r ma n d p a r a s y m p a t h e t i c n e u r o n sa r ed e c l i n ea f t e re x e r c i s ei nq i g o n gg r o u p 2 ) h e a r tf u n c t i o nt e s t sq u a n t i t a t i v ee x a m i n a t i o nc a nb eu s e da se x p e r i m e n t a li n d e x ； t h ep h y s i c a ll e v e lc a nb ed i v i d e di n t ot h r e es t a g e s ，d e c l i n ep h a s ei ，i ia n d i i i ，a c c o r d i n gw i t ht h ef i r i n gc u r v eo ft h er e l e v a n tp h y s i c a li n d x e si nm i d d l ea n d a g e df e m a l e 3 ) n os i g n i f i c a n tc o r r e l a t i o nw a sf o u n db e t w e e na n x i e t ya n d 腿vt h e r ew a sa n i n v e r s er e l a t i o n s h i pb e t w e e na n x i e t ya n dh e a r tr a t e l o wa n x i e t yi n d i v i d u a l sh a v e f a s t e rh e a r tr a t et h a nt h a to fh i g ha n x i e t y 口 o 0 5 ) 4 ) h i g hb m ig r o u ph f , r m s s dw h i c h i sr e p r e n tp n e u m o g a s t r i cn e r v ei sl o w e rb u t n o ts i g n i f i s a n ta n dh ri ss i g n i f i s a n tl o w e rt h a nl o wb m i g r o u p 5 ) h i g hb pg r o u ph f , l f h f , r m s s d ，s d l ，s d 2i sl o w e rb u tn o ts i g n i f i s a n ta n dh r i ss i g n i f i s a n tl o w e rt h a nl o wb m i g r o u p c o n cl u s l 0 n ： 1 ) t h eh r vv a l u e so ft h em i d d l ea n da g e dw o m e ni nn a n c h a n ga c c o r dw i t ht h e c h a r a c t e r i s t i co fm i d d l ea n da g e dh e a l t h yp e o p l e 2 ) t h er e g u l a t i o nr u c t i o no fq i g o n gg r o u pi sb e t t e rt h a nt h ec o n t r o lg r o u pb e f o r e a n dd u r i n gt h ee x e r c i s e t h ev a l u e so fs d l 、s d 2 、i 之m s s di nq i g o n gg r o u pa r e d i f f e r e n tw i t ht h ep r e v i o u sr e s e a r c h 3 ) t h ep h y s i c a ll e v e lc a nb ed i v i d e di n t ot h r e es t a g e s ，d e c l i n ep h a s ei ，i i a n d 1 1 1 ，a c c o r d i n gw i t ht h ef i t t i n gc u r v eo ft h er e l e v a n tp h y s i c a li n d x e si nm i d d l ea n d a g e df e m a l e 4 ) p h y s i o l o g i c a lm e a s u r e s a r el a c ko fs e n s i t i v i t yt oa s s e s si d i o s y n c r a t i ca n x i e t ya n d h a v ed i s a g r e e m e n tw i t hs e l fr e p o r t e da n x i e t y h e a r tr a t eh a st h em o r es e n s i t i v i t y i v t oi d i o s y n c r a t i ca n x i e t y 5 ) c o m p a r e d 丽ml o wb pg r o u p ，h r vi n d e xo fp n e u m o g a s t r i cn e l v eo fh i g l lb p g r o u pw e r ed e c r e a s e d ，b u ti ti sn o ts i g n i f i c a n t b pi sa ni m p o r t a n ti n f u l u e n c ef a c t o r w h e ns t u d yh r v 6 ) t h ep a r a s y m p a t h e t i cs y s t e mo fh e a l t h ym i d d l ea n da g e dw o m e nw a si n f u l u e n c e d b yb m i i nac e r t a i ne x t e n t c o m p a r e dw i t hl o wb m i g r o u p ，p n e u m o g a s t r i eh r v i n d e xo f h i g hb m i g r o u pw e r ed e c r e a s e d ，b u ti ti sn o ts i g n i f i c a n t k e yw o r d s ：h e a r tr a t ev a r i a b i l i t y ；h e a r tr a t e ：h e a r tq u a n t i t a t i v el o a de x p e r i m e n t ； f i t n e s sq i g o n g ；i d i o s y n c r a t i ca n x i e t y ；b m i v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表 示谢意。 学位论文作者签名： 签字日期：2 夕呷年占月叶日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解江西师范大学研究生院有关保留、使用 学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权江西师范大学研究生院 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 与砻礼 签字日期：z 口明年多月研日 导师签名：覆；蔹 签字日期：形阵歹月卵日 运动模型下中老年女性h r v 的测试及影响因素研究 厶j 刖舌 心率变异性( h e a r tr a t ev a r i a b i 1i t y ，h r v ) 是指逐次心搏间的微小差异，是 正常心血管系统稳态调节的重要机制，反映了心脏交感与迷走神经紧张性和均衡 性。随着科学的发展，近几年大量有关心率变异性理论应用于体育实践研究中。 通过c n k i 清华同方数等相关据库检索，从1 9 9 7 年至2 0 0 6 年有关心率变异性公 开发表的论文有2 5 8 篇，其中在医学和生物医学工程领域中应用和研究较多，关 于运动与h r v 的文章有2 8 篇，占文章总数的1 1 。这2 8 篇文章中有8 篇发表于 体育学类期刊。 h r v 分析是一种定量评价人体心脏植物神经功能的有效方法，它具有高敏感 度、无创性等优点，而在体育科研和实践中应用还刚刚起步，认识和利用它并为 体育实践服务具有十分重要的意义。 目前在体育学领域中，心率变异性一般应用方向为：1 运动引起心功能改变 的定量监测及机制探讨；2 诊断疲劳的手段；3 运动对健康人和非健康人h r v 的 影响；4 对运动减肥机制的研究；5 运动员选材方面的应用；6 利用h r v 指标合 理控制运动量，加强医务监督，提高对运动性猝死的预防能力的研究；7 利用h r v 评价机体对心理负荷和心理应激状态运动应激反应程度的研究；8 利用h r v 评定 运动员运动训练水平、体能状态、机能状态方面的研究；9 利用h r v 评定不同运 动疗法对某些慢性疾病治疗效果的研究。在体育运动与h r v 关系的研究方面，虽 然国内外已有一些研究，但还不够深入和全面，它的生理学机制还需进一步深入 研究，特别是关于运动引起的h r v 变化的生理机制研究刚刚起步，对于体育学领 域来说，要真正把它应用于体育实践中还需要控制无关变量或相关因素对结果 的干扰。对h r v 进行准确分析需要各学科的科学工作者的通力协作并进行大样本 人群的深入实验数据研究。总的来说，近年来的研究已经表明h r v 是一种可信的 敏感的无创性检测手段。h r v 在体育中的应用趋势明显、范围较广，具有非常实 用的价值和良好应用前景。 本文主要目的是通过检测健康中老年妇女在体育科研人员的指导下进行定 量负荷运动前后检测h r v 各项指标的变化，分析运动、年龄、焦虑特质、血压、 b m i 对心率变异性的影响，为进一步建立h r v 与科学量化健身运动的关系打下理 论基础。 硕士学位论文 1 文献综述 1 1 心率变异性的理论基础 1 1 1h r v 的概念 传统的医学观点认为，正常的心率为规则的窦性节律，后来发现在健康状态 下，人的心率正常情况下也是呈不规则性变化的，而心率变异就是指窦性心率的 这种波动变化的程度。因此，h r v 是指逐次心搏间的微小差异，是正常心血管系 统稳态调节的重要机制，反映了心脏交感与迷走神经的紧张性和均衡性，也可以 说是心率节奏快慢或r - r 间期随时间所发生的变化情况，反映心脏自主神经对 心血管系统的调控以及该系统对各种影响因素的应答。 1 1 2h r v 与h r 的区别 h r v 的概念不同于通常以每分钟为单位的平均心率( h r ) 差别如8 0 次m i n 或1 2 0 次m i n ，而是分析逐个心动周期的细微的时间变化及其规律，这种变化 在体表记录的常规心电图上常难以测出或因微小而忽略不计，同时由于常规心电 图记录时间过短无法反映整体的规律性，为此常规心电图上习惯描述的规则的窦 性心律绝不等于心率没有变异或h r v 降低。h r v 的研究对象只是逐次心动周期的 时间差别，罗列人体每次心动周期间的差别可显示出一大堆貌似无序的参数，反 映了心率连续的瞬时波动。而心率的波动并非偶然，而是受体内神经、体液的调 控，为适应不同的生理状况或某些病理状态而作出的反应。换言之，心率的波动 变异的内涵是十分丰富的，如何从心率波动这一简单现象中，从一大堆无序的参 数中，提取分析出其中有序的规律，用以说明人体的生理或病理变化是h r v 分析 的实质所在。 随着现代医疗科技的不断进步，各种类型动态心电图的应用为人们提供了有 效的心脏监测的手段。在这种发展过程中，研究者把蕴含着一定的生理信息的心 跳每搏之间的时间p _ p ( r - r 间期) 间期有节律的波动被称作心率变异性( h e a r t r a t ev a r i a b i l i t y ，h r v ) 。 2 运动模型下中老年女性h r v 的测试及影响因素研究 1 1 3 研究背景综述 在很久以前科学家的大量实验发现表明，受到人体自身生理变化和外部环境 等影响，心脏会进行自我调控，改变心率的快慢，使之在满足稳定性的基础上又 具有高度的适应性和灵活性，以应付不可预见的多变环境中出现的种种突然变 化；健康人的心率即使在静息状态下也是有波动的，这是一种正常的生理现象。 相反，如果一个人无论年龄、体位、营养状况、活动和情绪如何，窦性搏动的周 期恒定不变或变化很小，即h r v 降低，倒是一种不良的征兆。 1 9 6 5 年h o n 和l e e 在进行胎儿心监护中发现，胎儿在发生宫内窘迫之前，胎 儿心搏间期的变化减少，他们首次提出了心率变异性与胎儿窘迫可能相关的设想， 这一观点的提出是人们最早认识到心率变异与死亡的关系。在7 0 年代以前，心率 变异性主要用在劳动工效学中对体力负荷和精神负荷的评价，s a y e r s 等( 1 9 7 3 ) 研究了精神负荷对r r 间期变异的作用。e w i n g 等( 1 9 7 6 ) 和李之源等( 1 9 8 3 ) 对糖 尿病患者测试r r 间期差异以检测自主神经受损情况舱1 。2 0 世纪7 0 年代，e w i n g 等口1 人设计了一系列简单的床旁实验来测量短期的r r 间期变化来观察糖尿病患 者中是否存在自主神经病变。1 9 7 7 年w o l f 最早报道了心肌梗死后患者死亡率与 心率变异性的降低呈正相关，心率变异性才在临床医学中得到高度重视h 1 。1 9 7 8 年，w o l f 等首先发现窦性心律中的每搏间期之间存在微小的差异，常需要计算机 的测量方能发现，并命名为“心率变异 ( h e a r tr a t ev a r i a b i li t y ，h r v ) 。8 0 年代初h r v 主要用于劳动工效学中对体力负荷和精神负荷的评价研究障1 。到8 0 年代末h r v 开始在临床医学上受到重视，并被认为是急性心梗死亡预后的有效和 独立的指标旧。9 0 年代以来，国内有较多心脏植物神经活性评定方法的报道口1 。 自从1 9 8 7 年k l e i g e r 阻1 等报道了心率变异性( h e a r tr a t ev a r i a b i l i t yh r v ) 降低可作为心肌梗死后猝死的预测因子以来，国内外掀起了研究h r v 的高潮，大 量研究结果表明：h r v 分析是判断自主神经系统活动的一项有价值的指标，但由 于检测方法和仪器设备的标准化问题尚未解决，导致研究结果难以比较和验证有 时还会导出错误的结论。为了规范h r v 研究，欧洲心脏学会和北美起搏和电生理 学会于1 9 9 6 年发布了有关h r v 研究的工作指南。我国也于1 9 9 7 年在中华心律 失常学杂志发表了关于心率变异性检测与分析工作规程的建议。1 9 9 8 年在中华 心血管病杂志上刊载了心率变异性检测临床应用的建议以规范这一领域的研究， 提高整体研究水平。 1 1 4h r v 的生理学基础 解剖生理研究认为，内脏运动神经与躯体运动神经一样，均受大脑皮质及皮 3 硕士学位论文 质下各级中枢的控制。两者共同维持机体内、外环境的平衡与稳定，保障正常生 命活动的顺利进行。支配心脏的副交感神经是第x 对脑神经，即迷走神经的分支， 属于混合性脑神经。两侧自主神经对心脏各部分的支配有左右优势，而且分布也 不均匀。交感神经节后纤维走行于心外膜下，分布于整个心室和心房。其递质为 去甲肾上腺素，作用于相应受体，产生正性传导、变力、变时作用。而迷走神经 节后纤维通过房室沟后，即走行于心内膜下，支配窦房结、心房肌、房室束及分 布。愈近心室肌分布愈少。迷走神经通过释放乙酞胆碱实现副交感神经( p p s ) 对 心率的影响。首先乙酸胆碱与覃毒碱乙酞胆碱受体结合，通过使细胞膜对钾离子 的通透性增加等一系列生物电活动而实现其效应。另外，乙酞胆碱也抑制超极化 激活的“起搏 电流。i ，“i 。衰减 学说认为，i 。为引起舒张期去极化的一种时 问依存性整流内向电流。起搏细胞的去极化则起源于迟发整流离子流的缓慢失 活。相反，“i ，激活学说提出，动作电位结束之后，i ，提供的缓慢激动的内向 电流超过衰减的i 。，由此而发生缓慢性舒张期去极化。交感神经( s p s ) 是通过释 放肾上腺素和去甲肾上腺素影响心率的。交感神经兴奋释放的去甲肾上腺素，首 先激活b 肾上腺素能受体，然后c a m p 生成i c a l 和i ，增强，加速舒张期缓慢去极 化。交感神经与迷走神经自始至终保持着相互作用。因为窦房结内富含乙酰胆碱 酯酶，后者能迅速裂解乙酰胆碱，所以迷走神经的活性仅能维持短暂的时间，副 交感神经对心率的调控作用比交感神经更为显著，可能为以下两个独立机制：其 一，胆碱能神经活动减少交感神经兴奋和去甲肾上腺素的释放量：其二，胆碱能 神经衰减肾上腺素能神经的反应程度嘲。在静息状态下，刺激交感神经使心率变 化较为缓慢，心率明显增加需2 0 秒或更长时间，刺激迷走神经使心率变化较快， 心率减慢在1 至数个心搏中完成n 们。这说明迷走神经在心率控制中起主要作用。 同时，有实验观察到，中止刺激交感神经时，其作用逐渐消退，而中止刺激迷走 神经后，反应突然消失。这是由于其神经递质各自被降解的方式和速度不同，由 此不难理解，迷走神经兴奋时，h r v 增大，迷走神经功能受损时，h r v 减小。动 物实验中，刺激单侧心脏交感神经可降低室颤阈，而双侧星状神经切除，左星状 神经切除及刺激迷走神经可提高室颤阐，降低交感冲动对心肌电生理的影响。当 交感神经和迷走神经同时被刺激时，对心脏电生理的影响并非代数相加，而是一 种相互影响复杂关系。正常生理状况下，交感神经和迷走神经协调地控制心脏的 节律变化，使心脏节律有序地周期性地变化。一旦由于疾病等原因使这种相互作 用失去平衡，将导致心率的改变和心血管系统的功能紊乱。 h r v 反映了窦性心率不齐的程度，它的产生主要是由于神经体液因素对心血 管系统精细调节的发现，反映神经体液因素与窦房结相互作用的平衡关系，体现 神经调节变化程度，而不代表神经紧张性。如临床研究发现安装有心脏起搏器的 患者h r v 消失，表现为心率完全脱离了自主神经与体液调节。早先研究认为h r v 4 运动模型下中老年女性h r v 的测试及影响因素研究 主要与三个生理因素有关：呼吸、血压和温度控制。自主神经系统按日常生理活 动调节心血管功能，使心率昼夜不断变化。肾素一血管紧张素及其他体液因素按 新陈代谢的需要调节心血管功能，使心率的变化呈现更长周期的规律性。 总的来说，交感神经产生正性传导、变力、变时作用。而迷走神经兴奋可通 过神经末梢释放乙酰胆碱作用于m 受体产生与交感神经相反的作用，由于迷走神 经兴奋性响应时间较交感神经兴奋性时间短，因此表现出迷走神经能快速调节 h f 并对h r v 起决定性作用。因此，心脏在双重神经支配的紧张性作用下，通常是 副交感神经的紧张性占优势，也就是说迷走神经是h r v 的主要调节者之一。 1 1 5h r v 的分析方法 1 1 5 1 线性分析法 一般生理信号很难严格地与数学上的要求保持一致，因此需采取一个折衷的 方案来研究生理信息。如在利用一些算法如快速傅立叶变换( f f t ) 时要求信号平 稳，这一点在进行短程如5 m i n 的实验研究中可以实现，但对于长程信号较难实 现。h r v 线性研究方法主要有两大类：时域分析和频域分析。采用的心电图记录 一般有短程5 m i n 和长程2 4 h 之分。 时域分析法( t i m ed o m a i nm e t h o d s ) ：利用统计学离散趋势分析法，分析心率 或r r 的变异，称h r v 的时域分析法。时域分析法可分为统计法与图解法。目前 文献上所见到的时域指标大多数是用定量的方法对心动周期( r - r 间期) 的直方图 或r - r 间期差值的直方图的形状的描述。其常用的定量指标有很多，其中相邻 r r 间期之差的均方根值( 刚s s d ) ：s d n n ( r r 间期的标准差) 。s d a n n ( 全程每5 m i n 段r r 间期平均值的标准差) ，通常用以检测长于5 m i n 的周期成分所引起的变异， 相邻心搏r r 间期之差值大于5 0 m s 的心搏数占心搏总数的百分比( p n n ) 等。时域 分析法的特点就是简单易实现，因而得到较广泛的应用。推荐使用的h r v 时域 指标中s d n n 、h r v 三角指数用于评估2 4 h 长程h r v 总体变化的大小；s d n n 反映 h r v 中慢变化成分：r m s s d 反映h r v 中快变化成分。 频域方法( f r e q u e n c yd o m a i nm e t h o d s ) ：由于瞬时心率变化趋势图都可以分 解为数目不等的不同频率不同幅度不同相位的正弦曲线，也就是说任何复杂的混 乱的曲线都可以转换归纳成不同的正弦曲线的组合。根据各种正弦曲线的功率分 布绘制出频谱曲线可揭示某些规律。这种分析方法称之为频谱或频域分析。其中 的高频成份( h f ) 存在于0 1 5 - 0 4 h z 、低频成份( l f ) 存在于0 0 4 - 0 15 h z 、极低频 成份( v l f ) 存在于0 0 0 3 3 - 0 0 4 h z 、超低频成份( u l f ) 存在于1 1 5 1 0 t o 0 0 3 3 h z 、总功率( t p ) 。h f 是由迷走神经介导的，l f 是由交感和迷走神经 共同介导的。这种分析方法弥补了一般的统计学方法在分析h r v 时存在的局限 5 硕士学位论文 性，而且可以确定h r v 中频率成分的变化，因此定量地衡量交感神经和迷走神经 的变化。当前将心率变化曲线转变为频谱常用的方法有快速傅立叶转换法( f f ，r 算法) 和自回归分析法( a r 算法) 。f f t 算法简单运行快速：a r 算法的优点是其频 谱图中各频段的曲线平滑频谱峰的中心频率，容易识别，更易为临床研究所接受。 虽然两种算法所绘制的图形不相同，但其数量的结果是可比的。随着计算机和数 字信号处理技术的发展，在6 0 年代晚期，这种利用频谱分析测量功率谱密度( p s d ) 方法开始应用到h r v 分析中。 频域分析和时域分析的比较，同一段短时稳定记录的心电信号，从频域分析 中可以得到比时域分析更多或更准确的有关自主神经活动的信息。与h r v 的时 域分析不同，频率分析对短时和长时间分析结果的意义有很大差别。5 m i n 短程 的分析应取平卧休息状态，控制好病人及环境条件，避免各种暂时影响自主神经 活动的因素，诸如兴奋活动，深大呼吸、吸烟、饮酒后等等。使所得出的结果各 频段反映出被检查者固有的自主神经活动情况。而2 4 h 长程的频域分析不可能做 到控制上述各种因素，因而其结果只能反映总体的综合情况。 对5 m i n 的分析一般采用以下指标：5 m i n 总功率密度( m s ) ，v l f ( m s ) ，l f ( m s ) ， l f n o r m ( n u ) ，h f ( m s ) ，h f n o r m ( n u ) ，l f h f 。由于l f 及h f 等各频段的数值直接受 总功率的影响，特别是在短时程分析时，不同状态下的总功率及l f 、h f 值各不相 同，如果直接以绝对值进行比较，常可得出错误的结论。应分别进行标化后再行比 较，其计算方法如下：l f ( 或h f ) n o n n = l o o x l f ( 或h f ) ( 总功率- - v l f ) ，单 位：n u 。归一化的l f 及h f 值更能直接反映迷走交感神经调节的变化。 1 1 5 2 非线性方法( n o n li n e a rm e t h o d s ) 由于线性分析方法仍不能揭示h r v 的全部内涵，如在频域分析中高频( h f ) 及 低频( l f ) 的和仅占总功率谱( t o t a l p o w e r ) 的5 - 1 0 ，对其余9 0 的极低频( v l f ) 、 超低频( u l f ) 成分的认识至今尚属空白。因此，h r v 的非线性分析研究在此背景 下应运而生，它的理论基础是混沌学说( c h a o s t h e o r y ) 和分形代数( f r a c t a l m e t h e m a t i c s ) ，其主要内容包括：( 1 ) 混沌动力学。混沌运动不是随机运动，它 属于确定性运动。混沌现象反映出确定性系统的内在随机性，其形式上的复杂性 表现出人们以前未曾预料到的确定性系统的丰富内涵。( 2 ) 心律动力学：心脏的 电活动受到许多因素的影响，因此它需要表现出一定程度的变异性：同时它又必 须根据一定的规律来可靠地工作。此二者之间的平衡就要借助确定性的混沌来解 决。分形与维分形被定义为自相似性( s e l f s i m i l a r i t y ) ，生理学上的类分形结 构指的是具有自相似性、具有多标尺的分级结构，如支气管树和心脏传导系统， 心电图的o r s 波频率成分与希一浦系统的宏观结构密切相关。几何学中将直线称 为一维，平面称为二维，立体称为三维，而正常心脏混沌系统的相关维数为3 6 5 2 。h r v 的非线性分析就是在这样一个分形的维( f r a e t a ld i m e n s i o n s ) 的前提 6 运动模型下中老年女性h r v 的测试及影响因素研究 下来研究“正常 窦性节律背景下( 稳态确定性) r - i l 间期的变化( 变异性) 。现在 常用的具体方法有频谱分析和回归分析，观察诸如频谱分布、回归系数等指标与 心血管事件之间的关系。心率变异性在运动性疲劳诊断应用的实验研究非线性 h r v 分析发现，任何一个r - r 间期的变化方式都与在它之前的数百个( 长程) 或十 余个( 短程) r r 间期的h r v 相关，同时它又参与影响其后的r - r 间期变化方式。 有研究表明，某些发生心血管事件者的整体基线h r v 水平( 如2 4 h 长程分析) 可能 无明显异常，但h r v 自身的反应性异常，包括在某一时间、某一因素作用下h r v 变化方式、变化幅度、变化速度的异常等，这种反应性异常更能代表自主神经调 节功能状况，对心血管事件的预测价值更大。已有人将线性与非线性h r v 分析法 做对比，在某些用传统时域、频域分析未能发现异常的患者，其非线性指标却变 化显著，而且能对包括发生心室颤动在内的心血管事件作出准确预测。这一发现 提示非线性分析法明显优于线性分析法。但是，毕竟这种基于复杂理论、复杂计 算的方法还属于新生事物，一方面需要生物医学工程及生理学专业人员的共同参 与研究，另一方面还需要更多的临床试验来验证其客观有效性和临床意义，因此 非线性h r v 分析法的广泛应用还有待时日。 1 1 6h r v 正常参考值 由于尚未进行大样本正常人群的h r v 分析，同时由于全国各地区医院采用 的仪器性能和分析软件均无统一标准，无法进行多中心协作研究。为此，目前不 可能提供有权威性的正常值。1 9 9 6 年由欧洲心脏学会和北美起搏与电生理学会 共同组成的任务专家组对h r v 的一些指标确定了试用标准值。由于缺乏大样本的 正常人群实验发现，因此本标准值只是针对一些小样本的实验对象。从某种程度 上讲，只能作为一种近似。它还要受到诸如性别、年龄及环境等因素的影响。 表卜1 长时程时域分析正常参考值 7 硕士学位论文 表卜2 短时程( 5 m i n 安静平卧时) 频域分析正常参考值 1 2h r v 的临床应用 心率变异性反映心脏自主神经对心血管系统的调控以及该系统对各种影响 因素的应答，是检测心脏植物神经调节功能的一种敏感的非侵入性定量方法。目 前h r v 用于临床的研究范围非常广泛，包括了很多的心血管疾病乃至非心血管 疾病。 大量的研究证明h r v 的降低是急性心肌梗塞后死亡危险的一个很有价值的 指标1 。因此，h r v 被当作评价自主神经系统功能的重要指标，可以提供迷走神 经和交感神经张力以及心性猝死危险性的信息n 2 13 1 。反映心率变异性的常用频域 指标中，l f 反映了压力感受器对血压波动的响应，其频率响应在0 1 h z 左右与 血压m a y e r 波一致。l f 与h f 的比值( l f h f ) 则反映了交感迷走神经平衡性，l f h f 值增加反映了交感神经兴奋性增强。近十年来的大量研究，更加充分肯定了自主 神经活动与多种疾病有关系，特别是与某些心血管疾病的死亡率，尤其与猝死率 有关。h r v 降低是预测心脏病人死亡的独立危险因子，有十分重要的研究价值。 总之，对于判断自主神经活动在正常人和心血管及非心血管疾病中所起的作 用，h r v 是一项十分有价值的手段。通过h r v 研究有助于提高对一些生理现象、 疾病的病理生理机制的认识及药物作用的了解。另一方面，目前所应用的h r v 分 析方法也还远远不能全面揭示h r v 的规律。如频域分析中h f 、l f 所代表的生理 变化的实质尚有待进一步研究，而占总功率9 5 的v l f 及u l f 的内涵迄今还是 个谜。目前迫切的任务是在基础医学专家和生物医学工程专家们的帮助下提高对 有关h r v 的认识水平，规范使用仪器和分析软件，统一选用标准。在此基础上进 行多中心协作才能促使h r v 的临床研究正常、健康地发展。 8 运动模型下中老年女性h r v 的测试及影响因素研究 1 3 心率变异性的影响因素及研究现状 1 3 1 生理因素 1 3 1 1 年龄 胎儿发育期s d n n 增加，1 0 岁前仍保持较高的心率变异性，中年时期s d n n 、 v l f 、l f 和h f 随年龄的增长显著降低。回园姝等人对3 9 0 例老年组和4 5 6 例中 年组的临床资料和d c g 检查发现进行对比分析n 刖，发现老年组3 9 0 例除白天最慢 心率外，其余各项心率均低于中年组( p o 0 5 ) ；各种类型的心律失常，s t t 改变， 心率变异性降低总发生率均明显高于中年组，组间比较差异有显著性意义。很多 类似的研究均说明，中年之后部分心率变异性指标显著降低。 1 3 1 - 2 体重 随体重的增加心率变异性逐渐降低。李泽林等人2 0 0 6 年对1 5 2 例6 0 岁健 康男性按b m l 分为正常体重组( 1 8 5 - 2 3 9 ) 6 1 例，超重组( 2 4 0 - 2 7 9 ) 6 0 例， 和肥胖组( b m i 2 8 ) 3 1 例；进行2 4 h 动态心电图检查测定其h r v 时域指标，实 验发现与正常体重组相比，肥胖组h r v 各时域指标均显著降低( p 5 0 m s 心率数占所分析信息期内心率数的百分i ：p , p n n 5 0 外h r v 各时域指标均显著降低( p o 0 5 0 0 1 ) 。肥胖组与超重组比较h r v 各时 域指标均显著降低( p o 0 5 - 0 0 1 ) 。这类实验6 0 岁健康男性体重指数越高， h r v 各时域指标越低n 引。 1 3 1 3 呼吸 呼吸频率和潮气量对功率谱有重要的影响，呼吸频率对心率的影响是通过迷 走神经介导的。呼吸频率大于8 次分，潮气量增加h f 增加，但是呼吸频率的影 响远远大于潮气量的影响。王克强等人2 0 0 6 年通过心电图r r 间期( r r i ) 序列， 就呼吸对心率变异性的影响进行了时域、频域和非线性动力学分析，统计发现， 深呼吸时r r 平均间期变小，间期标准差( s d n n ) 变大，功率谱中低频成分( l f ) 增加， 平衡比( l f h f ) 变大，复杂度减小n 刮。结果表明，深呼吸可以使交感神经兴奋性增 加，加快心跳频率，影响自主神经平衡，而r r i 序列复杂度的减小可能与此时呼吸 成为自主神经系统的主要调制因素有关。 1 3 2 病理因素 在生理条件下，总体心率变异性的大小与心脏交感神经、迷走神经张力平衡 的改变一致。在心脏自主神经对窦性心律调节作用强、心率快慢范围大时，总体 心率变异值增大。反之则其值变小。但是，某些病理条件下，心脏自主神经系统 9 硕士学位论文 平衡变化与心率变异性的改变并不完全一致。 1 3 2 1 心肌梗塞与心率变异性 心肌梗塞病人s d n n 小于5 0 m s 较不减少者预后的危险性显著增加，应用心率 变异性预测心肌梗塞的预后和心律失常具有更好的敏感性和特异性。心肌梗塞病 人高频成份降低，低频成份增加提示交感迷走神经的均衡性转向交感优势。急性 下壁心肌梗塞时，心脏交感、迷走神经同时兴奋，窦性心率可无明显变化或因迷 走神经作用占优势而减慢，心率变异性则可以出现多样化的改变。心肌缺血发作 时低频成份、高频成份均降低，但是低频高频的比值没有显著的变化。 1 3 2 2 高血压与心率变异性 原发性高血压病人安静时低频成份增加，高频成份减少，低频高频的比值 增加。低频成份与舒张压的水平密切相关。正常人心率变异性的昼夜节律夜间低 频成份降低、高频成份增加的规律原发性高血压病人消失。在血压极度升高的状 态下，迷走神经极度兴奋几乎达到饱和状态，窦性心律减慢到某一水平趋于稳定 的状态而心率变异性各项值也同样趋于零。王蓓芸等对老年高血压病人3 0 0 例， 按静息心率发现老年高血压病人自主神经功能状态与靶器官损害程度有关，h r v 可作为独立的判断因素，r h r 在6 0 , - - - - 7 0 次m i n 靶器官受累最小，h r v 可作为估计 靶器官损害预后的指标n7 i 。唐学杰等人应用动态心电图和无创性心功能测定高 血压病不同级别心功能不全的心率变异性进行比较n 鲫，发现高血压病不同级别心 功能不全的患者随心功能损害的加重心率变异时域参数s d n n 、s d r n n 、r m s s d 、 p n n 5 0 和频域参数t p 、v l f 、l f 、h f 、l f h f 均明显降低，且有统计学差异。这说 明自主神经功能损害在高血压病不同级别的心功能不全患者起着重要的作用。 1 3 2 3 糖尿病与心率变异性 糖尿病的发展导致自主神经病变，糖尿病早期自主神经损害常表现为总功率 下降而l f h f 比值不变。随着糖尿病的严重程度的增加，自主神经病变逐渐加重， h f 和l f 逐级降低，低频高频比值不变，直立位l f 反应不明显。糖尿病自主神 经病变s p s 和p p s 均受到损伤，压力感受器的敏感性减低。陈欣等人选取1 9 6 名 老年糖尿病患者( 男9 5 名，女1 0 1 名) 行卧位静息态常规心电图研究说明初诊老年 糖尿病患者中，h r v 降低与其常规心电图的改变相关n 町。 总之，目前对心率变异性现象和其生理基础的认识，主要在动物实验和对健康志 愿者的观察中获得。心脏自主神经对的窦性心率的调节过程中，病理条件下心率 变异性成分改变的生理学基础则可能更加复杂多变，至今仍未完全明了。因而， 病理条件下的心率变异性改变不应简单以对生理条件下变化的理解来判断其实 际意义。 l o 运动模型下中老年女性h r v 的测试及影响因素研究 1 3 3 心理( 焦虑) 因素 近几年，心理对心率变异性的影响越来越受到人们的重视，胡华等对5 0 名 焦虑症患者进行汉密尔顿焦虑量表( h a m a ) 、特质焦虑问卷( t a i ) 心理评定， 同时用2 4 h 动态心电图记录器，对患者进行h r v 指标的测定，对其测定2 4 h 全部 正常心动周期的标准差( s d n n ) 、正常相邻心动周期差值的均方的平方根( r m s s d ) 、 每5 m i n 正常心动周期的标准差( s d a n n ) 、相邻r - r 间期差值超过5 0 i n s 的心搏 数占总心搏数的百分比( p n n 5 0 ) 、5 m i n 低频功率( l f ) 、5 m i n 高频功率( h f ) 、 5 m i n 极低频功率( v l f ) 、低频和高频比值( l f h f ) 8 项指标分别与t - a i 、h a m a 分值进行分析。发现焦虑症患者的特质焦虑分值与l f h f 具有显著相关性，但 并未发现随着特质焦虑分值的增加，h r v 频谱指标有差异性改变。表明焦虑症患 者的特质焦虑水平与自主神经功能不平衡性有关。何勤等人对4 0 名焦虑症患 者和4 0 名健康志愿者进行短时程( 10 分钟) 心率变异性分析，发现焦虑症组平均 心率高于正常对照组，焦虑症组s d n n 、r m s s d 、p n n 5 0 及h r v i 均低于正常对照组。 这说明焦虑症患者自主神经功能下降，其中以迷走神经张力下降为主，而交感神 经活性相对亢进。李旭娟等人对3 2 例抑郁症患者进行抑郁与焦虑自评并和3 1 例 健康对照者一起接受心率变异性频谱分析后，获得t p 、h f n o r m 、l f n o r m 及l f h f 成分并比较。对抑郁症患者s d s 与心率变异性频谱指标作两两偏相关分析，发现 静息状态下，病例组总功率( t p ) 著低于对照组( p o 0 5 ) 。这为h r v 作为检测 自主神经系统功能的指标应用于运动生理领域打下了工作基础m 1 。张丽娟等人 2 0 0 5 年测定4 7 名健康大学生在安静状态下的心电图，由计算机获取h r v 变化的 各项时域分析各指标，发现男生运动后h r v 时域指标s d r r ( 8 7 2 8 1 3 5 2 ) m s 2 明显大于运动前 ( 5 6 6 2 1 9 0 6 ) m s 2 ，心率 ( 1 9 0 7 2 8 ) 次m i n 明显低 于运动前 ( 7 0 6 1 8 0 9 )