醫(yī)學(xué)電生理學(xué)C3

第二章心臟電活動(dòng)

心臟的基本活動(dòng)形式包括心臟的電活動(dòng)和機(jī)械活動(dòng)，在每個(gè)心動(dòng)周期中都是電活動(dòng)在前，機(jī)械活動(dòng)在后，兩者相差0.04-0.07秒，形成了興奮與收縮的耦聯(lián)。心臟電活動(dòng)的障礙、急劇紊亂、心電衰竭直接影響著心臟的機(jī)械活動(dòng)和泵功能，均可引起血液動(dòng)力學(xué)的改變，嚴(yán)重者可使心輸出量降為零，造成猝死。業(yè)已明確，心源性猝死中90％以上都是心電活動(dòng)不穩(wěn)定引起。因此，對心臟電活動(dòng)的基礎(chǔ)與臨床研究日益受到重視。

隨著電子學(xué)、工程物理學(xué)、電子計(jì)算機(jī)學(xué)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的滲透，使心臟電生理檢查診斷技術(shù)迅速進(jìn)展，檢查方法學(xué)方面，新的實(shí)驗(yàn)診斷技術(shù)不斷出現(xiàn)，使研究水平顯著提高。理論方面，細(xì)胞膜離子通道理論的進(jìn)展和程序性心臟刺激技術(shù)的應(yīng)用，使心臟電生理理論上出現(xiàn)了巨大的更新和突破性進(jìn)展。

心臟電生理學(xué)研究開始于1887年Waller應(yīng)用Lippman毛細(xì)管靜電計(jì)描記的第一份心電圖，Einthoven對其進(jìn)行了突破性的改進(jìn)，應(yīng)用改進(jìn)的弦線電流計(jì)記錄的心電圖更精確的反應(yīng)心臟電活動(dòng)在體表的表現(xiàn)，并將記錄到的電流圖形波型命名為P、Q、R、S和T波，于1910年應(yīng)用于臨床。由于Einthoven對心電圖檢查作出的巨大貢獻(xiàn)而獲得了1924年的諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)和生理學(xué)獎(jiǎng)。

心電圖描記系統(tǒng)經(jīng)過不斷的改進(jìn)，于1942年完善為至今沿用的12導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)，目前應(yīng)用廣泛的為數(shù)字化的12導(dǎo)聯(lián)心電圖機(jī)。1960年長時(shí)程動(dòng)態(tài)心電圖（Holter）技術(shù)應(yīng)用于臨床，可以發(fā)現(xiàn)一些隱蔽的在安靜或活動(dòng)狀態(tài)下的心臟病變，長時(shí)程跟蹤使體表心電圖對心肌缺血和心律失常的診斷能力大為提高。1968年創(chuàng)立了希氏束電圖導(dǎo)管記錄方法，可了解心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)的電活動(dòng)變化，明確傳導(dǎo)系統(tǒng)病變的部位和傳導(dǎo)功能。

1971年Wellens又完善了心臟程序刺激方法，1982年和1986年先后開展了快速心律失常的直流電消融術(shù)、射頻消融術(shù)，揭開了心律失常治療的新篇章。射頻導(dǎo)管消融技術(shù)適用于治療室上性心動(dòng)過速、心房撲動(dòng)、房室結(jié)雙徑路、預(yù)激旁道和室性心動(dòng)過速等，成為21世紀(jì)介入心臟病學(xué)的常規(guī)治療方法。特別是在心房顫動(dòng)的治療中取得了可靠而穩(wěn)定的治療效果，得到了大力的推廣。

把心臟傳到體表的電活動(dòng)記錄下來，稱為體表心電圖；用導(dǎo)管電極直接記錄心腔內(nèi)的電活動(dòng)，稱為心內(nèi)電圖。

第一節(jié)心電圖原理

一、容積導(dǎo)體的概念

二、心電變化在容積導(dǎo)體中的反映

三、心電圖的導(dǎo)聯(lián)方法

四、心電圖各波形成的機(jī)理

五、心電軸的測定

六、心電向量圖及其與心電圖的關(guān)系圖.3-2-1容積導(dǎo)體的導(dǎo)電原理一、容積導(dǎo)體的概念二、心電變化在容積導(dǎo)體中的反映

心臟某局部興奮時(shí)，該局部帶負(fù)電，而安靜部位帶正電，此兩部位之間就產(chǎn)生電流，如同將一雙極體放在容積導(dǎo)體中一樣。由于心臟興奮不斷向前傳布，亦即該雙極體不斷地向前移動(dòng)，前面安靜部位是正極，后面興奮部位是負(fù)極。這時(shí)容積導(dǎo)體內(nèi)不同部位的電位就不斷發(fā)生變化（圖3-2-1）。三、心電圖的導(dǎo)聯(lián)方法

Einthoven早在1905年就建立了額面上的三條軸線，分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ導(dǎo)聯(lián)，當(dāng)時(shí)稱為“標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)”（即雙極導(dǎo)聯(lián)），并被廣泛使用至今。上世紀(jì)30年代時(shí)Wilson在額面上又增加了三條軸線，為aVR、aVF、aVL，此即單極加壓肢體導(dǎo)聯(lián)，它們與標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)一起組成了目前的肢體導(dǎo)聯(lián)體系。隨后Wilson繼續(xù)研究，產(chǎn)生了水平面的六條軸線，即V1、V2、V3、V4、V5、V6六個(gè)胸前導(dǎo)聯(lián)。目前臨床上最常用的心電圖導(dǎo)聯(lián)即為以上12導(dǎo)聯(lián)。

標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián):

Ⅰ導(dǎo)聯(lián)右臂左臂Ⅱ?qū)?lián)右臂左足Ⅲ導(dǎo)聯(lián)左臂左足加壓單極肢導(dǎo)聯(lián):

加壓單極肢體導(dǎo)聯(lián)屬單極導(dǎo)聯(lián)，包括aVR、aVL、aVF。，基本上代表檢測部位電位變化。

將右臂、左臂、左腿各通過5000歐姆的電阻，然后連在一起構(gòu)成中心電站，這樣中心電站的電位幾乎等于零，作為無效電極連接于心電圖機(jī)的負(fù)極，構(gòu)成單極肢導(dǎo)聯(lián)，分別用VR、VL、VF表示。這種導(dǎo)聯(lián)能反映不同部位心肌的絕對電位，在描記哪一個(gè)導(dǎo)聯(lián)時(shí)將該肢體與中心電站截?cái)?，能使描記出的波形振幅增?0%，使波形增大、清晰、易于辯認(rèn)，稱為加壓單極肢導(dǎo)聯(lián)，用aVR、aVL、aVF表示。

aVLaVFaVR胸導(dǎo)聯(lián)電極位置單極胸前導(dǎo)聯(lián)（chestleads）：

屬單極導(dǎo)聯(lián)，包括V1-V6導(dǎo)聯(lián)。檢測之正電極應(yīng)安放在胸壁固定的部位，另將肢體導(dǎo)聯(lián)3個(gè)電極各串一5000Ω電阻，然后將三者連接起來，構(gòu)成“無關(guān)電極”或稱中心電端（centralterminal）。如此連接可使該處電位接近零電位且較穩(wěn)定，故設(shè)為導(dǎo)聯(lián)的負(fù)極。胸導(dǎo)聯(lián)檢測電極具體安放位置如下：Ｖ１：探查電極放在胸骨右緣第４肋間。

Ｖ２：探查電極放在胸骨左緣第４肋間。

Ｖ３：探查電極放在Ｖ2與Ｖ４連線的中點(diǎn)。

Ｖ４：探查電極放在鎖骨中線與第５肋間的交點(diǎn)上。

Ｖ５：探查電極放在左腋前線與第５肋間的交點(diǎn)上。

Ｖ６：探查電極放在左腋中線與第５肋間的交點(diǎn)上。四、心電圖各波形成的機(jī)理

在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中可將很多引導(dǎo)電極插到心臟各部位記錄其動(dòng)作電位，并同時(shí)在體表記錄其心電圖，觀察心肌各部位電變化與心電圖各波的關(guān)系，可進(jìn)一步闡明心電圖各波形成的機(jī)理。

圖3-2-2

心房除極方向及P波的形成的圖解

1．P波的形成

P波代表左、右心房興奮時(shí)所產(chǎn)主的電位變化。由于興奮由竇房結(jié)向心房各處四散擴(kuò)布時(shí)其電動(dòng)勢方向不同?；ハ嗟窒醵?，因此其波形小而圓鈍，并隨導(dǎo)聯(lián)而稍有不同。由于心房興奮的綜合心電向量在額面的投影是向左下方，因此P波在aVR中為倒置的波（向下的負(fù)波），在其它導(dǎo)聯(lián)中則以直立的波形（即正波）為多，在較少的情況下可為雙相或倒置。左心房肥大主要影響P波的后半部分，形成中部有切跡的波形。心房纖顫時(shí)，P波消失，而出現(xiàn)鋸齒狀小波（f波）。血鉀濃度過高時(shí)，P波將減小或甚至消失。P波時(shí)間一般不超過0.11秒，波幅不超過0.25毫伏。

2．QRS波群的形成

QRS波群代表左、右心室興奮傳布過程的電位變化，波群占據(jù)的時(shí)間代表心室肌興奮傳布所需的時(shí)間，一般在0.06～0.10秒之間。它的波形與興奮在心室肌傳布的途徑有關(guān)。圖3-2-3心室內(nèi)激動(dòng)過程的產(chǎn)生與QRS波群的形成

六、心電向量圖及其與心電圖的關(guān)系

心臟各部位先后去極化與復(fù)極化過程中，雖然每一瞬間的綜合電動(dòng)勢向量不斷變化，但其變化不論是方向或大小還是有規(guī)律的。若把整個(gè)心動(dòng)周期中變化著的各瞬間綜合電動(dòng)勢向量的頂端連接起來，便可形成一個(gè)具有三度空間的心電向量圖或心電向量環(huán)。向量環(huán)在各導(dǎo)聯(lián)軸上的投影即為各導(dǎo)聯(lián)軸所得的心電圖。

每一心動(dòng)周期中心電向量圖有P、QRS和T三個(gè)環(huán)。此圖代表三個(gè)立體空間環(huán)在額面（從人體前面觀看）的投影。尚有橫面和側(cè)面的投影。心電向量圖可用陰極射線示波器直接記錄。

心電向量圖能較精確而全面地反映有關(guān)平面各方向的心電變化，對診斷心室肥大、心肌梗塞與束支傳導(dǎo)阻滯等可補(bǔ)心電圖的某些不足，但目前對臨床診斷重要的某些標(biāo)志例如P-R間期，S-T段位移等還難以觀察測定，故在臨床診斷上還須與心電圖相互補(bǔ)充。

心電向量圖和心電圖都是心電活動(dòng)的客觀記錄，心電向量環(huán)在某導(dǎo)朕軸上的投影即為該導(dǎo)聯(lián)軸上的心電圖。例如，額面心電向量環(huán)在標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)和其他肢體導(dǎo)聯(lián)軸上的投影就是在各該導(dǎo)聯(lián)所得的心電圖。同樣，橫面心電向量環(huán)在各胸導(dǎo)聯(lián)軸上的投影即得各胸導(dǎo)聯(lián)的心電圖；反之，由某平面各導(dǎo)聯(lián)所得的心電圖亦可用以測繪出該平面的心電向量環(huán)。

心電向量學(xué):

20世紀(jì)五十年代建立的心電向量學(xué)已成為心電圖學(xué)重要的理論內(nèi)容之一。心電向量圖優(yōu)越于普通心電圖在于一般心電圖只能記錄心電信息的強(qiáng)弱和電荷的正負(fù)，不能了解其方向，心電向量圖（vectorcardiogram,VCG）是將心臟活動(dòng)各瞬間所產(chǎn)生的電活動(dòng)的大小和方向進(jìn)行矢量疊加，能夠更完美更真實(shí)更全面的反應(yīng)心臟的各時(shí)間段的電活動(dòng)。心電向量在時(shí)間上是不斷變化的，由于心電活動(dòng)具有周期性，心電向量的變化也存在周期性，這就形成了空間心電向量環(huán)?？臻g心電向量環(huán)投影到一個(gè)平面上的二維曲線就構(gòu)成了VCG。在診斷心臟房室肥大、室內(nèi)傳導(dǎo)阻滯、預(yù)激綜合癥、心急梗死及肺源性心臟病等方面，比普通心電圖更形象和準(zhǔn)確。

立體心電圖:

心臟是三維結(jié)構(gòu)，在醫(yī)學(xué)電生理的發(fā)展歷程上，認(rèn)為心電圖(ECG)的一維線性、心向量圖(VCG)的二維平面環(huán)和立體心電圖（stereoelectrocardiogram，SECGor3D-ECG）的三維空間表達(dá)代表著心電學(xué)發(fā)展三個(gè)不同的階段。其目的在于能進(jìn)一步揭示心臟立體結(jié)構(gòu)、生理和病理狀態(tài)的電變化。

立體心電圖儀于1989年問世，目前多應(yīng)用Frank導(dǎo)聯(lián)進(jìn)行心電圖采集，F(xiàn)rank導(dǎo)聯(lián)為校正的三維正交導(dǎo)聯(lián),可從時(shí)、空域全方位全角度同步觀察、描記心臟三維心電活動(dòng)圖。

由于立體心電圖可以在三維空間連續(xù)地描記心電活動(dòng)，反映其隨時(shí)間的變化規(guī)律等，彌補(bǔ)了心電圖無法三維顯示以及VCG一般不能多周期顯示的不足。

立體心電圖臨床應(yīng)用：

（1）心律失常診斷：針對心律失常的異位激動(dòng)點(diǎn)空間定位、傳異途徑判斷和復(fù)雜心律失常鑒別診斷。

（2）進(jìn)行高血壓病患者左室舒張功能的研究；

（3）對心肌缺血進(jìn)行定位診斷。

（4）T波交替(TWA)檢測，它被認(rèn)為是至今預(yù)測心源性猝死的最有希望的一項(xiàng)無創(chuàng)傷性技術(shù)

（5）立體心電圖可監(jiān)測心室早復(fù)極。

（6）心肌?。鹤罱鼒?bào)導(dǎo)提示對肥厚型心肌病的診斷比超聲心動(dòng)圖更為敏感。

（7）心肌炎。

（8）風(fēng)心病。

（9）中毒性心肌炎。

（10）血壓異常。

（11）冠狀循環(huán)狀態(tài)。

（12）電解質(zhì)和酸堿平衡失調(diào)。

心電圖(ECG)、心向量圖(VCG)和立體心電圖(3D-ECG)都是從體表描記心臟生物電活動(dòng)。只是由于導(dǎo)聯(lián)體系不同、方法不同，使得對同一物體從時(shí)、空域觀察的角度不同，結(jié)果亦大不相同。即:隨三者的導(dǎo)聯(lián)體系、理論基礎(chǔ)、技術(shù)手段和臨床應(yīng)用的發(fā)展階段不同，使其檢測的方法、指標(biāo)、意義和結(jié)果存在著明顯的差別。三者的關(guān)系是將客觀存在的立體空間向量環(huán)投影在額、橫、側(cè)三個(gè)平面后，形成平面VCG(一次簡化)，又在其中的額、橫兩個(gè)平面環(huán)體上投影若干條軸線，形成ECG(再次簡化)。因此，三種描記方法都是對同一物體進(jìn)行的三種不同方式的表達(dá)。

總之，ECG的優(yōu)勢在于研究單／多個(gè)心動(dòng)周期的時(shí)序性，VCG和立體心電圖的優(yōu)勢在于對波形變化的認(rèn)知上。三者應(yīng)相輔相成。

第二節(jié)動(dòng)態(tài)心電圖

動(dòng)態(tài)心電圖（DynamicElectrocardiogram，DCG）是美國HolterHJ于1957年創(chuàng)建的，故又稱Holter監(jiān)測（Holtermonitoringelectrocardiogram）。它能一次記錄24h（必要時(shí)可連續(xù)記錄數(shù)日）的心電信息。DCG監(jiān)測技術(shù)已成為現(xiàn)代心血管疾病診斷領(lǐng)域中一項(xiàng)實(shí)用、無創(chuàng)、重復(fù)性好的臨床重要檢查方法之一。我國自從1978年初開始引進(jìn)DCG監(jiān)測技術(shù)以來，目前已在許多醫(yī)療單位應(yīng)用。

一、動(dòng)態(tài)心電圖的特點(diǎn)

常規(guī)心電圖檢查在近幾十年里，在導(dǎo)聯(lián)體系和理論上不斷得到發(fā)展，形成了一套完善的常規(guī)12導(dǎo)聯(lián)體系心電圖，并一直被沿用至今，所積累起來的豐富的輔助臨床經(jīng)驗(yàn)足以彌補(bǔ)心電圖理論上的缺欠。但是，常見12導(dǎo)聯(lián)心電圖只能記錄瞬間數(shù)十次心動(dòng)周期的波形，它不能反映24h內(nèi)有無其它圖形演變過程，這也是常規(guī)心電圖最大的不足之處。在常規(guī)心電圖基礎(chǔ)上發(fā)展起來的DCG，由于它能連續(xù)記錄心電圖的動(dòng)態(tài)變化，已成為心電學(xué)中一門重要的分支學(xué)科。

DCG與ECG有以下不同：

1．DCG和ECG記錄時(shí)間、方法和獲得的心電信息量不同。DCG一次可連續(xù)記錄24h、約10萬次左右連續(xù)不斷的心動(dòng)周期，不但反映了在此期間患者在不同狀態(tài)下活動(dòng)的心電變化，而且對陣發(fā)性或一過性心律失?；颍埃╋@著的心肌缺血均可適時(shí)地捕捉到其瞬間變化，為臨床診斷治療提供確切的根據(jù)，這是DCG記錄儀的最大優(yōu)點(diǎn)之一。

常規(guī)心電圖雖可記錄12個(gè)導(dǎo)聯(lián)的心電圖形，但一次檢查僅能記錄10-100個(gè)心動(dòng)周期，歷時(shí)只有10-100s，故經(jīng)常只能記錄到當(dāng)時(shí)瞬間的心電圖形變化，且這種記錄又是在靜息平臥狀態(tài)下記錄的，故遠(yuǎn)不足以反映患者其他時(shí)間狀態(tài)下心臟電活動(dòng)的異常情況。

2．儀器的性能不同。隨著科學(xué)的發(fā)展，現(xiàn)代化先進(jìn)的心電圖機(jī)已能對3導(dǎo)聯(lián)，6導(dǎo)聯(lián)及12導(dǎo)聯(lián)同步記錄，并具備存儲(chǔ)及自動(dòng)分析診斷的功能，可分析P、P-R間期、QRS、QT／QTC、T及U波的多項(xiàng)數(shù)據(jù)及初步診斷以供臨床參考，其精確度較高，可提高心電分析的準(zhǔn)確性。但迄今動(dòng)態(tài)心電圖儀尚未發(fā)展到具有自動(dòng)分析內(nèi)容的水平。

動(dòng)態(tài)心電圖有強(qiáng)大的軟件分析功能，具有四大分析功能：

①心律失常分析；②心肌缺血分析；③心率變異性分析；④起搏信號分析?？煞治鰡渭冃穆?、節(jié)律、S-T段、心率變異性（HRV）、起搏通道、Q-T、晚電位分析等。分析心臟24小時(shí)的心率總數(shù)，心率的最大值、最小值及平均值，心律失常的頻率（異常搏動(dòng)的頻發(fā)程度），室性異位搏動(dòng)的情況，室上性異位搏動(dòng)出現(xiàn)的情況，S-T段偏移的情況，檢測和分析自主神經(jīng)系統(tǒng)對心率的影響。三、動(dòng)態(tài)心電圖的臨床應(yīng)用

DCG檢查可以幫助臨床醫(yī)師了解受檢者在工作、休息、活動(dòng)、進(jìn)餐、睡眠等各項(xiàng)生活情況下的心電活動(dòng)變化，亦可協(xié)助了解病人出現(xiàn)胸痛、胸悶、氣短、暈厥等癥狀和藥物療效與心電活動(dòng)的關(guān)系。由于配有記錄時(shí)間的返回功能，適時(shí)的時(shí)間記錄與心電圖改變有利于估計(jì)預(yù)后、研究發(fā)病機(jī)制、明確診斷和指導(dǎo)病人生活、飲食及合理用藥。

（一）對心悸、頭暈、暈厥等性質(zhì)的鑒別

（二）對病竇綜合征的診斷

（三）監(jiān)測心肌缺血

（四）捕捉心律失常

（五）評價(jià)心臟病患者心律失常的危險(xiǎn)性

（六）評價(jià)抗心絞痛及心律失常藥物的療效

（七）評定起搏器的功能

心室晚電位為反應(yīng)心電不穩(wěn)定性的重要無創(chuàng)指標(biāo)之一。近年來，許多生產(chǎn)廠商在常規(guī)動(dòng)態(tài)心電圖分析儀上配置了24小時(shí)心室晚電位監(jiān)測系統(tǒng)，為研究臨床心室晚電位提供了動(dòng)態(tài)依據(jù)。根據(jù)心率變異性變化判斷心臟自主神經(jīng)功能狀態(tài)。

第三節(jié)心率變異性（HRV）

人體心動(dòng)周期呈周期性波動(dòng)。過去一直認(rèn)為整齊的心律是健康心臟的指標(biāo)之一，但現(xiàn)已認(rèn)識到絕對整齊的心律是病態(tài)的。從心電圖來看，其R-R波的間距并非固定，而是有一定的變異。

一、心率波動(dòng)現(xiàn)象及其生理學(xué)基礎(chǔ)

心率變異性（heartratevariability，HRV）指逐次心跳RR間期（瞬時(shí)心率）不斷波動(dòng)的現(xiàn)象。由于HRV信號中蘊(yùn)含著有關(guān)心血管調(diào)節(jié)功能狀態(tài)的信息，通過信號分析可得出關(guān)于心臟迷走-交感均衡性及壓力反射反應(yīng)性的信息，故在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)等一些領(lǐng)域已日益顯示其重要應(yīng)用價(jià)值。對這些生理變量變異性的深入分析也為闡明心血管調(diào)節(jié)機(jī)制開辟了一條新的途徑。

關(guān)于心率與血壓的逐跳波動(dòng)現(xiàn)象早已有所描述，如呼吸性竇性心律不齊（RSA），又如血壓波動(dòng)中的Traube-Hering波與Mayer波等，均是。三十多年來，由于下述一系列重要進(jìn)展，HRV研究已發(fā)展成為一個(gè)活躍的領(lǐng)域：

（1）Hon與Lee（1965）報(bào)道，胎兒心臟規(guī)則跳動(dòng)是宮內(nèi)窘迫的指征；后又認(rèn)識到在衰老或一些疾病狀態(tài)下HRV降低，而健康人的心率則呈現(xiàn)活躍的波動(dòng)變化；

（2）Sayers等（1973）引入譜分析技術(shù)，用頻域分析HRV信號；

（3）Akselrod等（1981）將譜分析與藥理、生理研究結(jié)合，初步揭示了“短時(shí)程”HRV頻譜峰的生理意義；

（4）為了開發(fā)Holter系統(tǒng)的HRV分析工作，發(fā)現(xiàn)“長時(shí)程”HRV譜具有分形特征；

（5）多個(gè)臨床中心的流行病學(xué)研究肯定了HRV分析對急性心梗后危險(xiǎn)性分級的預(yù)報(bào)作用。由以上回顧不難看出，HRV研究已由單變量、短時(shí)程、線性分析擴(kuò)展到多變量、長時(shí)程、非線性階段。

二、心率變異性信號的獲取

由ECG信號得出HRV信號時(shí)，首先須檢出逐次心跳的QRS波，準(zhǔn)確測出每一個(gè)R波的發(fā)生時(shí)刻，計(jì)算逐次心跳的RR間期，最后通過不同的序列轉(zhuǎn)換方法得到HRV信號，由于HRV反映竇房結(jié)對心自主神經(jīng)調(diào)制影響的反應(yīng)性，理應(yīng)以PP間期代表心動(dòng)周期持續(xù)時(shí)間，但因P波波峰的發(fā)生時(shí)刻不易測準(zhǔn)，故通常都以RR間期代替，其誤差可以忽略。實(shí)際上，反映房室傳導(dǎo)的PR間期亦有其自身的變異性（Leffler等.1994）。

三、單一信號的線性分析及其主要結(jié)果

（一）時(shí)域分析——統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

一些統(tǒng)計(jì)學(xué)指標(biāo)，如RR間期的均值、標(biāo)準(zhǔn)差、方差、極差、變異系數(shù)、概率分布或密度函數(shù)等，均曾被用來衡量HRV的變化。其中，RR間期的標(biāo)準(zhǔn)差雖為簡單的統(tǒng)計(jì)量，但對心梗后心性猝死危險(xiǎn)預(yù)報(bào)卻有一定價(jià)值。

心率變異性時(shí)域分析評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：以24小時(shí)動(dòng)態(tài)心電圖連續(xù)記錄作心率變異性時(shí)域分析。

統(tǒng)計(jì)學(xué)方法不能分別測出心臟交感、迷走活動(dòng)的水平及其均衡性的變化。

（二）頻域方法——譜分析方法

1．譜分析方法的比較：對HRV信號進(jìn)行譜分析可將復(fù)雜的心率波動(dòng)信號分解為不同頻率與幅度的各種周期波動(dòng)成分，將隱藏在時(shí)間序列內(nèi)的特殊節(jié)律求出，以便進(jìn)一步闡明其生理意義與發(fā)生機(jī)理。HRV譜分析所關(guān)注的頻率范圍<1Hz。常用方法有周期圖法、BT法（自相關(guān)法）及自回歸（AR）模型法等，現(xiàn)代譜估計(jì)的AR模型法效果最佳。

2．HRV譜的主要譜峰及其生理意義：

由為時(shí)數(shù)分鐘的ECG原始記錄所得出的HRV譜屬于“短時(shí)程譜”。早期工作認(rèn)為典型的HRV譜主要由三個(gè)譜峰組成：

（1）高頻峰（HF，-0.25Hz）

（2）低頻峰（LF，-0.1Hz）

（3）極低頻峰（VLF，＜0.03Hz）

現(xiàn)已基本搞清，在短時(shí)程HRV譜中只有高頻峰與低頻峰是有確定意義的，早期工作雖提示極低頻譜峰可能起源于溫度調(diào)節(jié)有關(guān)的外周血管緊張度變化，以及血量狀態(tài)、心泵功能、體液因素（如兒茶酚胺、腎素-血管緊張素系統(tǒng)）等的波動(dòng)變化，但很難證實(shí)。在出現(xiàn)周期性呼吸時(shí)，也可見極低頻范圍有明確的譜峰出現(xiàn)。

高頻峰：代表起源于呼吸活動(dòng)，經(jīng)心臟迷走傳出纖維所介導(dǎo)的心率波動(dòng)變化。故這種現(xiàn)象以前也被稱為“呼吸性竇性心律不齊”（RSA）。呼吸節(jié)律活動(dòng)通過中樞間的相互作用以及動(dòng)脈壓力感受器、心肺壓力感受器的反射作用，可引起心迷走傳出活動(dòng)的節(jié)律變化，傳向竇房結(jié)使心率發(fā)生與呼吸節(jié)律相一致的波動(dòng)變化，切除迷走神經(jīng)或用阿托品等可消除此波。故HRV高頻峰功率的大小即被作為定量觀測心迷走傳出活動(dòng)的指標(biāo)。

低頻峰：代表起源于動(dòng)脈血壓0.1Hz節(jié)律（也稱Mayer波），通過壓力反射的耦合作用，經(jīng)心臟交感與迷走傳出纖維所共同介導(dǎo)的心率波動(dòng)變化。故HRV低頻峰的發(fā)生機(jī)理比較復(fù)雜，既涉及迷走與交感兩者對竇房結(jié)自律性活動(dòng)的調(diào)制，又與壓力反射的增益有關(guān)。后者是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，將HRV與BPV耦合起來，使之在0.1Hz附近共振。雖然如此，有的作者仍主張將低頻峰功率作為衡量心交感傳出活動(dòng)水平的指標(biāo)，近來Lumbardi等在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中證實(shí)心交感神經(jīng)具有與LF相同的發(fā)放變異。

鑒于心交感活動(dòng)增強(qiáng)同時(shí)伴有心迷走活動(dòng)的減弱，故又常以LF／HF的比值作為反映心臟交感-迷走均衡性的定量指標(biāo)。

五、在臨床醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

作為一種可定量的無創(chuàng)性心血管自主神經(jīng)調(diào)節(jié)功能監(jiān)測技術(shù)，HRV分析已在一些臨床醫(yī)學(xué)及特種醫(yī)學(xué)問題研究中得到應(yīng)用。所涉及的問題包括：運(yùn)動(dòng)、睡眠、疲勞、衰老、重力、工作負(fù)荷等，以及糖尿病、酒精性神經(jīng)病變、顱腦與脊髓損傷、腦死亡判斷、新生兒猝死綜合征、腎衰、心血管疾病等。盡管有些機(jī)理問題目前還不甚清楚，但通過較大規(guī)模的流行病學(xué)研究及臨床試驗(yàn)，關(guān)于HRV，以及其特異性與敏感性，均已被肯定。HRV分析在臨床心臟病學(xué)中的應(yīng)用已取得重要進(jìn)展。

三十年來，由于HRV分析研究工作不斷深入，不僅加深了對心血管調(diào)節(jié)機(jī)理的認(rèn)識，也為臨床心臟病學(xué)等提供了新的診治及預(yù)后估計(jì)手段。應(yīng)予重視的是：由于非線性動(dòng)力學(xué)的引入，將促使生理學(xué)學(xué)術(shù)思想由“內(nèi)隱”向“混沌”概念飛躍。今后HRV的研究至少應(yīng)從兩個(gè)方面深入：一方面，如何將宏觀的譜現(xiàn)象與心血管不同層次、直至微觀機(jī)制方面的發(fā)現(xiàn)統(tǒng)一起來，以對譜的發(fā)生機(jī)制有更加深入的理解；另一方面，還需發(fā)展對HRV信號的處理方法及解決相應(yīng)理論問題，包括對線性或非線性、平穩(wěn)或時(shí)變、單變量或多變量的長、短時(shí)程信號的處理等。最后，還應(yīng)將變異性研究擴(kuò)展至更多的生理變量，以加深對生理系統(tǒng)整體的認(rèn)識。

臨床應(yīng)用：

1.冠狀動(dòng)脈硬化性心臟?。?）HRV與心肌缺血（2）HRV與心肌梗死。

2.慢性心臟衰竭

3.心肌病

4.藥物對HRV的影響

5.對自主神經(jīng)系統(tǒng)功能的探測。

6.HRV對心性猝死的預(yù)測價(jià)值。

正常人心率變異性變化較大，冠心病、充血性心力衰