減慢呼吸頻率對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

減慢呼吸頻率對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AMI患者HRV的影響。方法 試驗分兩組，AMI組31例，對照組34例，行24 h心電呼吸監測;AMI組行5 min 16次/min及減慢呼吸頻率(8次/min)的呼吸調節。觀察AMI對HRV的影響，減慢呼吸頻率對HRV時域、呼吸峰及頻域分析的影響，并校正呼吸峰移位對頻域分析的影響。結果 (1)AMI組SDNN、SDANN較對照組降低(P＜0.01)，SDNNin、rMSSD降低(P＜0.05)，差異均有統計學意義;其中 AMI組 SDNN＜100 ms的比例明顯高于對照組(P＜0.01)，差異有統計學意義。(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)，常規頻域指標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)。結論 AMI 24 h HRV時域分析提示AMI可降低迷走神經興奮性，AMI短時程頻域及時域分析提示減慢呼吸頻率使交感-迷走平衡移向迷走神經。在HRV頻域分析中必須排除減慢呼吸頻率對呼吸峰左移的影響。

急性心肌梗死;呼吸頻率;心率變異性;自主神經

心率變異性(HRV)降低被認為是預測心臟病患者死亡的獨立危險因素［1］。HRV頻域及時域分析［2］能度量交感和副交感神經的興奮程度，評估自主神經平衡狀態，可作為心肌梗死患者的預后檢測手段［3－5］。本文通過研究減慢呼吸頻率下急性心肌梗死(AMI)患者的HRV頻域及時域指標變化，進一步探討減慢呼吸頻率對HRV分析的影響。

1 資料與方法

1.1 研究對象

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

1.2 入選和排除標準

1.2.1 AMI組入選標準 符合中華醫學會心血管病學分會2010年關于ST段抬高型心肌梗死及2012年關于非ST段抬高型心肌梗死的診斷標準。1.2.2 AMI組排除標準 ① 有心房顫動、二度和/或三度房室阻滯、病竇綜合征、頻發早搏、心動過速等心律失常，心力衰竭等;② 有肺部疾病、胸廓畸形、神經系統疾病及交流障礙等;③不能完成呼吸調節試驗;④數據記錄有干擾、偽差;⑤中止試驗者等。

1.2.3 對照組入選標準 經體檢，心電圖、胸片、超聲、血液、生化等檢查結果未見異常。

1.2.4 對照組排除標準 ① 記錄有干擾、偽差;②中止試驗者等。

1.3 試驗儀器及數據處理

①采用浙江好絡維醫療技術有限公司生產的E-8000Y型無線網絡生理參數監測儀，可同時記錄呼吸與心電。②采樣開始時間為09:00—11:00，呼吸調節單元試驗總共50 min。AMI組取臥位、安靜狀態下，先行佩戴好監測儀，跟隨預先錄制好的呼吸指導語言進行如下試驗過程:平穩期(5 min)—自主呼吸(5 min)—恢復期(15 min)—16次/min(5 min)—恢復期 (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測(佩戴監測儀)24 h。④ 原始心電呼吸數據文件導入計算機，經轉換，用Holter對心電信號標記R波頂點，剔除早博、漏博及干擾、偽差，提取時域分析數據;由BRS＆HRV 2.0分析系統進行頻譜分析，提取頻譜圖及數據。

1.4 觀察指標

1.4.1 HRV時域指標 長時程(24 h)及短時程(5 min)分析，① SDNN:表示一段時間內所有正常竇性RR間期的標準差，單位為ms。② SDNNin:表示一段時間內所有正常竇性RR間期標準差的平均值，單位為ms。③ rMSSD:表示RR間期差的均方根值，單位為ms。④ SDANN:表示一段時間內所有正常竇性RR間期的平均值的標準差，單位為ms。

1.4.2 5 min頻域指標 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，說明交感神經張力與迷走神經張力的平衡狀態。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［8］，對減慢呼吸頻率引起呼吸峰左移對LF、HF分析的影響進行校正。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 統計學處理

數據處理采用SPSS 17.0統計分析軟件，計量資料采用珋x±s。AMI組及對照組24 h時域指標對比選用獨立樣本t檢驗，16次/min與減慢呼吸頻率的HRV 5 min頻域及時域指標比較采用配對t檢驗。計數資料AMI組較對照組預后差異程度用χ2檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1AMI組與對照組HRV長時程(24 h)時域指標對比

AMI組 SDNN、SDANN比對照組降低(P＜0.01);AMI組 SDNNin、rMSSD 比對照組降低(P＜0.05)，差異均有統計學意義(表1)。其中，SDNN＜100 ms的比例明顯高于對照組(χ2=29.91，P ＜0.01，)見表2。

表1 急性心肌梗死(AMI)與對照組HRV 24 h時域指標對比Tab.1 Comparison of 24-hour HRV time domain indices between AMI group and control group

表2 AMI組與對照組預后差異程度比較Tab.2 Comparison of prognoses between AMI group and control group

2.2 減慢呼吸頻率對AMI患者HRV的影響

2.2.1 5 min時域及常規頻域指標分析減慢呼吸頻率對HRV的影響 減慢呼吸頻率(8次/min)與16次/min對比，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各項指標對比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)，差異有統計學意義(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)。見表4。

表4 校正后減慢呼吸頻率與16次/min HRV各頻域指標對比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HRV的影響

AMI組與對照組24 h時域指標對比，顯示SDNN、SDNNin、SDANN、rMSSD 均顯著降低，提示AMI早期HRV時域指標降低，說明AMI早期自主神經功能受損［9］。Kleiger等［10］對 808 例 AMI患者進行約4年的隨訪，發現SDNN＜100 ms的患者隨訪期內死亡率明顯高于 SDNN＞100 ms的患者(13.8%vs.9.0%)。本試驗 AMI組中 SDNN ＜100 ms的比例明顯高于對照組(70.9%vs.5.94%，P＜0.01)，示AMI組的猝死風險高于對照組。心肌梗死后主要是迷走神經功能受損，交感-迷走平衡移向交感神經，這種損傷可能是永久性的［11］。這種損傷之所以難以恢復，可能是由于心肌梗死直接損傷了自主神經系統和/或缺血區壓力感受器及化學感受器功能所致［12］。早期對急性心肌梗死患者行HRV監測，有助于遠期風險評估的開展。

3.2 減慢呼吸頻率對HRV的影響

本試驗結果顯示與16次/min相比，減慢呼吸頻率后5 min時域指標SDNN增加、rMSSD顯著增加，提示減慢呼吸頻率可使迷走神經張力增加，交感-迷走平衡移向迷走神經。減慢呼吸頻率按常規頻域分析，顯示LF升高，HF降低，LF/HF升高，提示減慢呼吸頻率會使交感神經興奮，迷走神經功能受抑制，與時域研究結果矛盾。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。

呼吸對HRV的影響在頻譜圖上表現為呼吸峰，是HF段的主要成分(圖1A)。本試驗研究證實減慢呼吸頻率使呼吸峰左移(圖1B)，呼吸頻率8次/min時呼吸峰中心頻率為(0.137 4 ±0.015 9)Hz，移入 LF段，提示呼吸峰移入LF段是造成常規頻域分析時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功能的高頻成分增加，使反映交感神經功能的低頻成分減少，交感-迷走平衡移向迷走神經，與時域分析相同。

本試驗提示臨床應用HRV評價自主神經功能時，需同步記錄呼吸頻率，在應用頻域分析時必須校正減慢呼吸頻率對呼吸峰移位的影響，以免得出錯誤的結論。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，在應用時應予以注意。更理想的校正方法尚待進一步探索。

3.3 減慢呼吸頻率的臨床意義

Kikuchi等［13］證實深慢呼吸訓練可改善人的情緒狀態，緩解焦慮癥狀;Bessel等［14］研究證實慢呼吸可降低運動員賽前焦慮水平，以提高運動表現;胡大一教授提出了心血管病及心理綜合治療的“雙心醫學”。Rozanski等［15］的一系列研究證實不良的心理行為習慣(焦慮、抑郁、精神壓力等)可促發嚴重的心血管疾病。本試驗證實，減慢呼吸頻率能增加迷走神經張力，降低交感神經活性，交感-迷走平衡移向迷走神經，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。

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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

國家自然科學基金資助項目(81072853)

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

劉俊敏，住院醫師，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)