【关键词】 心率变异性；运动疗法；心血管疾病
心率作为心脏自主神经在窦房结水平的相互作用，与其功能状态密切相关，心率变异性(HRV)可作为无创性检查心脏自主神经调节功能的一种手段，具有无创性、高敏感性、可定量、可重复性等优点，已经成为近年来研究心电信号处理领域的一个前沿热点，且在目前的心血管疾病的检测与功能康复等方面有重要意义。但现有文献资料大多论述了临床上心血管疾病患者的HRV分析，而没有探讨HRV如何监控心血管疾病患者的康复，更没有涉及到有关运动疗法防治心血管疾病的干预作用〔1〕。HRV分析是通过测量连续正常心动周期间的变化，从而反映心率变化，有时也称心率波动或心率振荡。人体的病理性衰老是在当今社会上衰老几率最高的形式，而在老年病理性衰老的病因中，尤其以心脑血管疾病的发生率为高。已有大量的研究结果表明〔2〕，进行健身运动可预防和治疗某种老年性疾病，尤其可以防治和延缓心血管老年疾病，从而延缓由于疾病所导致的衰老进程。因此，通过科学合理的方法来防治和监控老年性异常衰老也已成为当今科学研究的热点，结合HRV防治心血管疾病的运动疗法研究亦成为了该领域研究中的新方向。
1 HRV理论分析
HRV分析是通过测量连续正常心动周期间的变化，从而反映心率变化，有时也称为心率波动或心率振荡，实际上就是对窦性心律不齐程度的一种新描述，反映了自主神经系统对窦房结功能的综合作用。
1.1 HRV产生机制及研究意义
HRV是神经体液因素对心血管系统精细调节的结果，反映神经体液因素与窦房结相互作用的平衡关系。研究表明，心率受体内诸多因素的影响，且最终通过交感神经和副交感神经的调节作用表现出来。一般来说健康机体在神经体液诸多因素的共同调节下，心率即使在静息状态下也非恒定的，而是有起伏的，当患某些疾病时，体液和神经系统的这种内在平衡调节机制会被打破，导致HRV降低。HRV信号中蕴含了有关心血管控制系统及体液调节等的大量信息，对这些信息的提取分析可以定量评估心交感神经和迷走神经的紧张性和均衡性及其对心血管活动的影响，具有重要的生理学研究及临床应用意义。HRV事实上反映窦性心率应该是PP间期，由于PP间期难于准确检测，且在一般情况下与RR间期相等，目前对HRV的分析均采用RR间期。HRV信号中蕴含了有关心血管控制系统及体液调节等的大量信息，对这些信息的提取可以定量评估心交感神经和迷走神经的紧张性和均衡性及其对心血管活动的影响，具有重要的生理学研究及临床应用意义〔3〕。
1.2 HRV的作用
HRV中包含着有关心血管调节的大量信息，可用于定量分析评估心脏交感神经、迷走神经的张力及两者的均衡性。临床研究〔4〕也证实了HRV降低是急性心肌梗死后死亡危险的预测指标；HRV降低还是糖尿病患者神经病变的早期警告〔5〕。另也有研究表明〔6〕，体育锻炼可明显提高HRV，HRV与最大吸氧量之间呈显著性相关，表明运动员心脏自主神经的调节能力与运动员的有氧能力密切相关，提示HRV可作为运动员科学选材、功能评定的有效参考指标。
1.3 HRV的测定方法
HRV分析大体上分为线性和非线性分析法。其中线性分析法又可分为时域分析法、频域分析法和时频分析法等，而非线性分析法又可分为散点图法、非线性参数估算法、非线性预测与建模法等〔7〕。
时域分析计算简单，指标意义直观，但灵敏度较低，不能直接反映交感神经活动和交感、迷走神经活动的均衡性。频域分析是将复杂的心理波动信号分解为不同能量的各种周期波动成分，有快速傅立叶变换和自回归模型两种谱估计法〔8〕。
也有许多学者应用非线性系统理论对心脏活动中的非线性现象进行定量和定性研究，也是当前研究重点领域。HRV的散点图法，即Lorenz散点图或Poincare图是以相邻心拍中前一心拍的心率值为横坐标，以后一心拍的心率值为纵坐标绘制所得，其形状反映瞬间心率曲线的特征。非线性预测利用观测的数据通过空间重构的方法，反演观测系统的非线性动力学演化方程，或是利用观测数据建立非线性模型，然后利用演化方程或模型作预测〔9〕。因此，HRV可用于评估自主神经功能、辅助预测心源性猝死、评估与自主神经有关疾病的自主神经病变程度和发展趋势，对心肌梗死病人作危险分级，评价糖尿病的严重程度等做出合理的评价。也有研究显示，在心血管疾病患者的防治过程中，HRV指标的变化可以作为有效地检测方法，为心血管病患者健身运动提供科学的理论依据。
2 HRV与心血管疾病
2.1 HRV与运动猝死
另据文献资料报道〔10〕，绝大多数的运动猝死系心脏性猝死。而心脏性猝死中又以心肌梗死、先天性心脏病和心肌炎最为常见。冠心病患者运动时，心肌需氧量增加，儿茶酚胺水平升高，交感神经活性增强，较易导致血管痉挛，心肌缺血，从而引起心律失常或心肌梗死，甚至猝死。
大量临床观察也表明，HRV预测恶性心律失常的发生优于其他无创性检查，可作为恶性心脏病的独立预测因子。HRV的降低也是预测心脏病人猝死的独立危险因子〔11〕，且国内外很多研究证实HRV是预测心肌梗死后心源性猝死最有价值的独立因素。冯岱雅等〔12〕对人力离心机锻炼的心率变异谱分析结果显示人力离心机锻炼使受试者的心迷走神经活动增加、心血管交感神经活动减少。
也有研究发现，特发性快速室性心律失常发生前会有HRV降低和心率加快等变化〔13〕。近期研究还显示急性冠状动脉缺血时，HRV会发生无法预计的改变，这种反应性的变化才能真正预测致死性心律失常，而基础条件下的心率变异值并无这种预测作用〔14〕。还有学者曾报道，压力反射性心迷走神经激活时心率变异谱的高频率功率反而降低的分离现象，他们用心副交感饱含使呼吸调制作用减轻来解释，故高频功率的大小与心迷走紧张度之间似无直接联系。
2.2 HRV与冠心病
依靠HRV指标的变化来判断心绞痛和心肌梗死预后恢复等具有重要价值。临床研究发现心肌梗死发生后11 d内，HRV24 h正常RR间期的标准差为2 ms者1年以后的死亡率是正常RR间期标准差为100 ms患者的5.3倍〔15〕。一般认为，HRV降低，对溶栓治疗的心肌梗死患者远期预后的评估比近期预后更有现实意义。冠心病患者往往还伴有迷走神经功能减低，HRV降低，且HRV降低程度可能与冠状动脉的损伤程度有关。临床上通过对系列冠状动脉造影显示，HRV降低的程度可预测冠状动脉粥样硬化进程的快慢；既往动物试验研究也表明，快速心率也意味着冠状动脉粥样硬化发展的速度加快。心率和HRV对冠状动脉粥样硬化发展的影响机制可能是心率的改变会影响心肌冠状动脉血流分布，进而影响冠状动脉损害进程〔16〕。已有资料证实冠心病特别是急性心肌梗死后机体的自主神经受到损害，以交感神经活性增强为主要表现。往往由于交感神经与迷走神经之间的平衡失调，表现为交感神经功能亢进，迷走神经功能受到抑制，故而24 h正常RR间期的标准差等值缩小，易促发室性早搏的发生〔17〕。HRV检测时域指标中的24 h正常心动周期RR间期标准差主要反映交感和副交感神经总的张力大小，全程相邻窦性心搏间期之差的均方根值、相邻窦性心搏间期差值大于50 ms的百分数主要反映迷走神经张力，而每5 min窦性心搏间期平均值标准差主要评价交感神经张力。交感神经张力增加导致HRV降低，而迷走神经张力增高可使HRV增高。在急性心肌梗死时，HRV将明显降低，是与交感神经兴奋有关，而造成交感神经兴奋的原因是由于心肌梗死机体处于应激状态，心肌交感神经脊髓反射增加。另外，由于心肌缺血、坏死直接损伤梗死区化学性和机械性感受器，释放化学因子，提高了交感神经反射效应〔18，19〕。国外有些学者研究〔20〕报道冠心病恶性室性心律失常患者的24 h正常RR间期的标准差、极低频功率和低频功率降低。陈莉对老年冠心病患者的HRV的研究发现老年冠心病组中室性早搏Lown分级Ⅲ级及以上的患者24 h正常RR间期的标准差较低，这提示恶性心律失常与心脏迷走神经张力降低有关〔21〕。
2.3 HRV与心力衰竭
心率衰竭患者自主神经系统将会受到损害，出现HRV降低。HRV变化可反映心功能受损的严重性〔22〕。HRV的时域指标，比如正常RR间期的标准差随着左室功能的减退而下降，但对HRV下降与充血性心力衰竭死亡危险程度之间的相关性，各类研究结果由于影响因素较多，其本身的敏感度和特异度不是很高，致使研究结果不一致。有些研究发现HRV指标与心力衰竭患者的死亡率无相关性，而也有一些研究却显示HRV的降低是一个非常灵敏的预测指标。实验表明，充血性心力衰竭患者，正常RR间期的标准差进行性心力衰竭的死亡有预测价值，而对心力衰竭患者猝死的预测作用不是很明显〔23〕。
2.4 HRV与高血压
高血压是心血管病的重要危险因素，治疗高血压不仅在于降低血压本身，其最终目的是降低病人的心血管危险，全面降低心血管病的发病率和死亡率〔24〕。自主神经失调在高血压早期已出现，有研究表明，高血压患者存在交感神经张力增高和迷走神经张力降低〔25，26〕。交感神经对血管的支配是血压神经调节的基础，交感神经系统激活程度与血压的升高相平行，同时亦可造成靶器官的损害，24 h内正常心动周期的标准差、24 h每5 min窦性RR间期均值标准差等代表心率总变异程度，全程相邻RR间期之差的均方根值、24 h内相邻2个正常心动周期差值＞50 ms个数所占的百分比主要反映迷走神经活性。大量研究证明，许多心血管疾病患者均有一定程度的HRV降低，心脏自主神经调节中交感神经兴奋性增高而迷走神经张力减低〔27〕。白梅等应用心率变异法测定了119例高血压患者的HRV指标，并进行为期17个月的随访，其结果显示，预后不良的情况，包括病死、梗死和心力衰竭组HRV比非事件组显著降低，HRV减低的阳性率显著增高，最快心率与最慢心率的差值缩小，尤其以病死组最为明显〔28〕。
3 运动疗法对心血管疾病HRV变化的影响
运动疗法是一项理想的康复心脏神经功能的非药物疗法，但需要严格掌握适应证和运动量，加强指导和监护。运动时可改善患者呼吸活动，提高气体交换和摄氧、供氧能力，改善血液黏度和微循环，减轻心脏负荷，增加心肌细胞的供氧，增强存活心肌的收缩力，从而改善患者的心功能。运动疗法是一项综合疗法的有氧运动，从心理效应上运动可消除迷走神经紧张；从对机体的物理作用来看，运动又可调节心脏交感神经和迷走神经活性，使心率变异性指标一定程度地增高〔29，30〕。
3.1 有氧运动疗法对心血管病患者HRV的影响
有氧运动可以增加心肌收缩力，增加心脏射血分数，使心脏每搏量增加，安静和亚极量运动时降低心率，从而降低心肌耗氧，提高机体氧利用率。小剂量运动可以降低交感神经及肾素血管紧张素醛固酮系统的活动，改善心脏有氧运动。郁水华〔31〕对老年卧床患者HRV的研究结果也显示出治疗组给予有氧运动疗法治疗20 w后，患者HRV指标24 h内全部正常心动周期的标准差、全程相邻RR间期之差的均方根值、24 h内相邻两个正常心动周期差值、24 h每5 min窦性RR间期均值标准差和高频功率等有明显改善。提示有氧运动疗法能提高老年卧床患者的HRV，尤其是提高患者迷走神经的功能活动，并可能改善其预后，其机制可能与它作用于神经的某些兴奋点或兴奋系统有关，定位、定量的兴奋或刺激在临床上很有现实意义。
3.2 太极拳疗法对心血管疾病HRV的影响
太极拳是我国传统的体育项目，日益受到了国内外的关注，在国内从16世纪以来即广泛流传于民间，用于养生、防病和健身。在上个世纪末孙绪生等〔32〕应用HRV分析，初步探讨了简化太极拳对自主神经系统，特别是迷走神经活性的影响。他们从卧位心率变异性指标值来看，在进行长时间的太极拳锻炼后24 h正常心动周期RR间期的标准差逐渐延长，这一结果说明运动后太极拳锻炼者自主神经系统中迷走神经活动增强，提示起到调节自主神经系统功能，特别是增强迷走神经活动的作用〔33〕。同时为增强迷走神经活动，太极拳练习时间至少应当坚持10 min以上，而且在采用HRV评定太极拳对自主神经系统影响时，以全部窦性心搏期间的标准差指标的变化最为明显。
3.3 抗阻疗法对心血管疾病HRV的影响
适当的抗阻运动不仅能提高运动耐力，改善心脏功能，还可能使心脏电活动较快地稳定，从而减少心脏病事件的发生。王怀新等〔34〕的研究也显示抗阻训练后，反映迷走神经张力的指标，即24 h连续正常RR间期差值均方根、两个相邻RR间期差值大于50 ms的百分数及高频功率明显增加，由此可以肯定运动锻炼后交感神经活动下降，而迷走神经的功能得以恢复。
4 小结
综上所述，在心血管疾病的防治过程中，HRV指标的变化可以作为有效的检测和防治方法，而且还有些心血管疾病具有一定家族史的遗传性状，比如具有早发冠心病家族史中年健康子代在出现冠心病之前已存HRV异常，应当注意观察自主神经功能状态。尤其是在早期发现的HRV异常患者应当应用一些提高HRV作用的药物，有助于降低心律失常事件发生机率。
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