基于ewing的心率变异性频域分析及其应用研究

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1、基于Ewing的心率变异性频域分析及其应用研宄1.深圳市是源医学科技有限公司深圳518109;2.华南理工大学生物医学工程系广州510006【摘要】大量流行病研宄表明，抑郁症，焦虑症，高血压，糖尿病等疾病有并发自主神经病变的风险，心率变异性(HeartRateVariability,HRV)的频域分析在评价自主神经功能只有重要的作用，通过基于Ewing试验各状态的HRV频域指标以及参照静息状态下的频域指标分析在诊断早期的心血管疾病和自主祌经病变只有重要的意义。【关键词】心率变异性；自主神经病变；Ewing试验；心血管疾病【中图分类号】R331.3+6【文献标识码】A【文

2、章编号】2096-0867(2016)-1-056-03引言心率变异性(HRV)是指逐次瞬时心率间或RR间期的微小差异，产生于自主祌经系统对窦房节律的调制。HRV分析方法主要包括时域分析、频域分析、几何分析以及非线性分析，其中频域分析在评价自主神经功能具有重要的作用。Ewing试验是评估心血管自主神经功能的标准测试，包括了深呼吸动作，Valsalva动作和站立动作［1-3］。木文基于Ewing多状态以及静息状态的HRV频域分析在临床方面的意义进行练述。1心率变异性的频域分析方法HRV频域分析方法即功率谱分析方法，大部分文献［4-7】把常规心电图记录的连续RR间期经快速傅

3、里叶变换(FFT)得到横染标为频率，纵染标为功率谱能量的RR间期功率谱曲线，低频功率(LF)的测定值是0.04〜0.1Hz频段下的面积，高频功率(HF)的测定值是0.1~0.4Hz频段下的面积。这种常规计算心电信号的功率方法只有一定的局限性，具体表现在：(1)高频功率反映迷走神经功能且受到呼吸频率的调制，即高频功率的中心频率为呼吸频率，高频部分的带宽和幅值随着中心频率的变化而改变；(2)低频功率受到交感和副交感祌经系统对窦房结的复合调制作用；(3)心电信号是非稳态信号，FFT分析功率谱是假定信号是稳态信号；(4)FFT不能同吋满足高的吋间分辨率和频率分辨率。基于以上考虑

4、，Aysin［8,9］等认为计算心电功率谱的方法是通过呼吸频率来确定心率功率谱的低频和高频部分，低频功率(LFa)和高频功率(RFa)能更奋效反应交感神经和副交感神经功能，两者的比值(SB=LFa/RFa)来评价交感-迷走神经的平衡性,本文所引用的频域参数是基于这种方法求解的。2基于Ewing的HRV频域分析在临床方面的应用静息状态模拟人体在无外界干扰的情况下调节自身的自主神经系统反应，是测试交感-迷走神经平衡的最佳方式，然而静息状态不能模拟人体对外界事物瞬吋变化的反应，因此具有一定的局限性，本文阐述的基于Ewing的多状态HRV频域分析能够模拟生活中的各种活动，如深呼

5、吸动作模拟人体对饭后或睡前等副交感活动占主要成分的反应，Valsalva动作模拟人体对身体和心理压力等交感活动占主要成分的反疲，站立动作模拟人体对体位变化的反座［10］，分析静息状态，深呼吸动作，Valsalva动作以及站立动作的频域参数在诊断早期的自主神经病变功能具有重要的意义。2.1静息状态频域分析的临床应用静息状态是测试自主神经功能最通用的一种状态，当检测患者的LFa，RFa数值范围在0.5到10之间且SB(SB=LFa/RFa)数值范围在0.4到3之间时，则处于自主神经平衡状态，如图1所示区域［11］。图1静息状态的自主神经平衡区域心血管疾病伴有并发自主神经功能

6、病变的风险［12,13］，表现为交感神经和副交感神经活动都减弱，即LFa和RFa数值都减小。ArOn［12］等对比了79例高血压患者与正常人的自主神经功能，发现高血压患者的自主神经活动冇明显的下降。心血管自主神经病变(CardiovascularAutonomicNeuropathy,CAN)伴有过低的副交感神经活动(RFa<0.1bpmA2)，CAN通过损害自主神经系统使心率调节紊乱［14］,因此伴有CAN患者的发病率和死亡率更高［15,16］,Pop-Busui［17］等对10251例患有2型糖尿病患者经行长达三年的跟踪分析，结果发现伴奋CAN糖尿病的死亡率是

7、没有CAN糖尿病的1.55~2.44倍。维持患者的自主神经平衡能够有效减少患者发病率和死亡率［18,19］，Rahman［20］等统计了5008个老年病人的自主神经平衡状况，结果发现长寿老人的处于自主神经平衡状态的范围。因此具体分析高血压，糖尿病，心律不齐等心血管疾病患者的自主神经情况，服用一定量的抗交感类或抗胆碱类药物使患者处于一个低平衡状态，冇利于减轻病情和降低死亡率。2.2深呼吸动作频域分析的临床应用深呼吸动作是测试患者对副交感神经活动的反应，通过对比静息状态下副交感神经反应的情况，深呼吸动作异常的自主神经反应分为过度的副交感神经反