郜玲 石亚君 陈韵岱
中国人民解放军总医院
AFraminphan一项长达26年的前瞻性研究结果表明,75%的猝死系心脏病引起,且近年来有增高的趋势,如何应用简单易行而普及性高的无创性心脏技术来进行危险分层越来越成为医学关注的热点。猝死的研究一直十分重视自主神经的作用,因而自主神经调节功能的变化、交感与迷走神经作用平衡的破坏都与猝死的各种基质和触发因素直接相关,迷走神经功能的降低导致心率变异性下降将会增加患者猝死的风险。目前,检测心脏电功能与自主神经功能障碍的方法多数只能定性而不能定量,而且将交感神经与迷走神经的作用混合在一起进行检测而不是分别检测。2006年,一项研究提出了一种检测自主神经张力的新技术—心率减速力,开启了评价迷走神经直接调节作用的方法先河。
1 心率减速力指标
1.1 心率减速力与连续心率减速力概述心率减速力
(DC)是通过位相整序信号平均技术(PRSA)对心动周期中的调节痕迹进行提取和检测,对24h心率的整体趋向性分析和减速能力进行测定,定量评估受检者迷走神经张力的高低,进而筛选和预警猝死高危患者。
2011年,GeorgSchmidt教授又在DC测定的基础上提出了连续心率减速力heartratedecelerationruns,DRs),其对Holter记录中连续出现RR间期逐跳延长的现象进行分析,凡连续2~10个心动周期存在减速力均被计数和研究,得出持续不同的心率减速力周期的相对值,根据多变量回归分析得到DR2、DR4、DR8的最佳边界值,最终推导出预警风险的流程图,其预警及危险分层流程明确清晰,与实际死亡高度相关。
1.2 心率减速力与连续心率减速力的检测方法
1.2.1 心率减速力的检测方法
(1)将24h的动态心电图经1200Hz数字化自动处理系统转化为以心动周期RR值为纵坐标的序列图,随后将每一个心动周期的RR值与前一心动周期进行比较,当较前一个心动周期延长时,称为减速周期;当实测的RR值比前一个心动周期值延长或缩短超过5%时,该周期则被自动剔除。
(2)以每一个减速点为心率段的中心,依次取其两侧的15个心动周期组成一个心率段,进行不同心率段的有序排列。
(3)经位相整序后,分别计算对应周期的平均值X(i),即对应序号的周期进行信号平均(phaserectifiedsignalaveraging,PRSA),再将结果代入公式测定DC值。计算公式:DC=[X(0)=X(1)-X(-1)-X(-2)]×1/4。X(0)系所有中心点RR间期的平均值;X(1)系中心点右侧紧邻的第一个心动周期的平均值;X(-1)系中心点左侧紧邻的第一个心动周期的平均值;X(-2)系中心点左侧相邻的第二个所有心动周期的平均值。
(4)结果判定:DC值>4.5ms时为猝死低危,提示患者迷走神经使心率减速的能力强;DC值为2.6~4.5ms时属于猝死的中危值,提示患者迷走神经调节心率减速的能力降低;DC值≤2.5ms提示患者迷走神经的张力过低,对心率调节的减速力显著降低,对心脏的保护作用同时显著下降,使患者成为猝死的高危者。
1.2.2 连续心率减速力的检测方法
(1)常规记录Holter心电图,测量并标出逐跳的R-R间期值;
(2)确定心率减速力持续的周期值:以R-R间期为纵坐标,以心动周期的先后序号为横坐标,制成不同DR值的顺序图,进而计算出持续周期不同的心率减速力的各自数值;
(3)计算持续周期不同的心率减速力的数值及相对数量值:先计算持续周期不同(DR1-DR10)的心率减速力各自绝对值后,再除以整个记录时间段内窦性心律RR间期总数值后,则能得到持续不同的心率减速力周期的相对值;
(4)结果判定,高危:DR4≤0.05%;中危:DR4>0.05%,且DR2≤5.4%或DR8≤0.005%;低危:DR2>5.4%,且DR4>0.05%,且DR8>0.005%。
2国内外研究与应用
2.1 心率减速力与冠心病2006年发布的Bauer 队列研究纳入了(德国1455例、英国656例、芬兰600例)<75岁的心肌梗死患者,随访平均2~3年,以全因死亡率为一级终点。研究表明,较低的DC值是心肌梗死患者猝死和全因死亡的较强预测指标,ROC曲线分析显示,DC受检者曲线下面积(AUC)0.77,无创预测指标(LVEF)为0.70,SDNN为0.68,DC在对急性心肌梗死患者死亡风险预警方面优于LVEF、心率变异性(HRV)(P<0.0001)。
2011年德国慕尼黑心脏中心发布了两项大规模研究,选取1455例(1996年1月~2000年12月)严重心肌梗死患者的回顾性研究及946例(2001年1月~2005年12月)急性心肌梗死患者前瞻性研究,随访2年。通过对各种DR的边界值与死亡风险值作单变量分析结果得出死亡风险的预警流程图,研究显示,危险分层高中低危3组的病死率分别为24%、6.1%、1.8%,通过比较,差异具有统计学意义(P<0.0001),进一步验证了DRs预警与实际死亡的一致性。
Kisohara等对708例前壁心肌梗死的患者进行长达30个月的随访研究表明,DC值下降是前壁心肌梗死患者死亡的强预测因子。
Bauer等观察了2343例急性心肌梗死的患者,随访5年,其将窦性心律震荡October2015,Vol17,No.5(HRT)(slope≤2.5ms/RR与onset≥0%)及DC(≤4.5ms)的患者定义为存在严重的自主神经衰竭(SAF),为高风险组,在LVEF>30%的患者中,死亡率为7.8%。而其若合并有SAF则死亡率可达到38.6%,对于急性心肌梗死但LVEF>30%的患者,SAF对死亡的预警可等同于LVEF<30%。
杨晓云等纳入97例急性冠状动脉综合征(ACS)患者与99例稳定型心绞痛(SAP)患者及98例正常人,对其DC值及HRV的时域及频域指标进行分析。结果显示,ACS组患者的DC值明显低于SAP组与正常对照组,且ACS组患者的DC与HRV密切相关。同样,袁巨英等观察62例UA组患者DCs值与非UA患者对照研究显示,UA组患者的DR4及DR8值均较对照组降低(P<0.01),且DRs与SDNN、SDANN呈显著正相关(P<0.05),表明DRs也可用于评价UA患者的迷走神经活性,具有重要的猝死预测价值。
2.2 心率减速力与心律失常
刘志红等对冠心病合并室性心动过速(VT)与未合并VT患者及正常对照组DC值及HRV进行比较发现,VT组和非VT组DC值低于对照组,VT组SDNN、rMSSD和pNN50低于对照组(P<0.05),发生室性心动过速的冠心病患者自主神经功能降低,迷走神经张力降低更明显。
孙海燕观察了25例心脏猝死或恶性心律失常患者DC指标与对照组对比分析,得出心率减速力测定技术对于临床恶性心律失常性心脏猝死有一定的预测价值,用心率减速力<2.5ms作为异常标准更具有临床实用性。
2.3心率减速力与心力衰竭
高敏等对124例老年心功能不全(CHF)患者平均随访(15±8.5)个月,其中心源性死亡24例,分析显示CHF患者死亡与DC值、低LVEF(≤45%)、年龄(≥65岁)、糖尿病、心肌梗死及心功能分级相关,且其对照组与心功能不全组比较,DC差别显著。
Ricca-Mallada等研究表明,规律的运动康复训练可降低CHF患者的心率,提高其DC值。
2.4心率减速力与其他疾病
Zhao等观察636例非心脏病患者,分析年龄、性别及昼夜规律对DC的影响,得出>50岁的患者DC值明显降低,男性的年龄与DC的相关性比女性更显著,在睡眠时DC值较醒时具有更高的预测价值。
何建华等对单纯糖尿病、糖尿病合并心血管自主神经病变、糖尿病合并冠心病进行分组观察,结果表明糖尿病合并心血管自主神经病变组患者的心率减速力明显低于单纯糖尿病组患者,高于糖尿病合并冠心病组患者;可以通过DC值检测反应出糖尿病患者的心血管自主神经病变情况,帮助糖尿病合并心血管自主神经病变患者进行早期诊断。
曹晓晓等对学龄前儿童病毒性心肌炎患者研究表明,病毒性心肌炎患儿存在迷走神经功能受损,心率变异性中的HF与DC反映迷走神经功能的指标均显著降低,且两者具有很大相关性。
Birkhofer等对精神分裂患者接受抗精神病治疗的患者分析,其DC值明显较正常组降低(5.36vs8.26),DC值可以用来预测精神分裂患者心脏死亡风险。
3心率减速力与连续心率减速力的优越性
目前,预测猝死的无创指标主要有左心室射血分数、HRV、HRT、QT间期延长、QT离散度大、QT间期变异性等,其对迷走神经的检测作用多为间接调节作用,且常常需要附加条件,预警敏感性特异性不高,临床应用有一定局限性。
HRV是通过测量连续正常R-R(N-N)间期的变异值,从而反映心率的变化程度,其主要反映自主神经系统对受检者出现生理性或病理性因素的反射性调节应答,虽然在研究分析中,心率变异性指标对心血管疾病,尤其是致命性心脏事件有相当大的预测价值,可以对心脏交感神经功能和迷走神经功能状态进行评价,对于心肌梗死后再灌注治疗效果和预后、神经内分泌拮抗剂疗效,以及心衰患者的心血管事件的危险性,心脏病患者康复治疗的疗效进行有效评价。
但心率变异性主要反映自主神经系统对受检者出现生理性或病理性因素后的反射性调节应答,易受外界多种因素如昼夜节律、体温、日常活动等的影响,对自主神经调节作用的评价也将交感与迷走神经在体内作用混杂进行分析,因而很难准确地反映交感与迷走神经的活性。
心率变异性指标还具有可干预性,易受环境、肥胖、吸烟等因素影响,通过控制体重、戒烟等方式可使HRV得到改善,但对于如心肌梗死后或心力衰竭患者,这种作用是否改善预后仍缺乏更加直接的证据。HRV的测定方法还有待进一步完善与发展。
HRT是德国慕尼黑Schmidt等研究发现,用于预测心源性死亡的一项指标。其系指一次伴有代偿间期的室性期前收缩后,窦性心律出现短暂的波动,即:窦性心律先加速,然后减速的一种心电现象。通过分析单次室性早搏这样一个微弱内源性刺激所引起心电节律的改变,来判断受检者心脏自主神经功能的完整性和稳定性,且不受患者心功能、是否服用β-受体阻滞剂、室性早搏数目多少等因素的影响。
窦性心律震荡同时也反映了窦房结的双向变时功能,即窦房结对室性期前收缩的反应敏感性变化。这种典型变化见于正常人及器质性心脏病低风险等自主神经功能基本正常者,而对于器质性心脏病高风险如心肌梗死、心力衰竭、糖尿病等自主神经功能严重受损者,窦性心律震荡现象减弱或消失。
HRT具有一定的局限性,伴有代偿间歇的室性早搏是其研究的前提,且对于心房颤动、心房扑动、房室传导阻滞等心律失常及起搏心律的患者,无法分析HRT,使其应用受到限制。窦性心律震荡的影响因素较多,如:性别、年龄、心率、联律间期以及抗心律失常药物,因此,在测量和应用HRT时有必要把这些影响因素考虑进去。
QT间期延长、QT离散度大、QT间期变异性增加和自发室速、室颤与心脏性猝死(SCD)风险的增加有关,但阴性预测价值差。部分资料认为心脏复极异常和SCD风险的增加有关,AHA/ACC/HRS提出的“无创技术对SCD进行危险分层的专家共识”认为尚不能用QT间期、QT离散度、QT变异性对SCD进行危险分层。
长期以来,LVEF一直被看作是SCD的独立危险预测因子,LVEF值越低,患者猝死的危险性越大。但regonSuddenUnexpectedDeath研究显示,SCD发病最多的是LVEF﹥55%的人群、而非LVEF<35%的患者。当LVEF过低时(<15%~20%),心脏性死亡方式往往不是猝死。
MUSST研究显示,随着LVEF的降低,非心脏性猝死的事件发生率增加,此时的心律失常也多以心动过缓或心电机械分离为主,而非通常导致SCD发生的室性心动过速和心室颤动。因而LVEF预测SCD的临床应用价值存在着一定的局限性。
ISAR研究显示,约3/4的猝死患者在生前的LVEF危险分层中属低危人群,这说明单用LVEF值对心肌梗死患者做危险分层的敏感性不高。
DC是定量单独分析和测定迷走神经作用的强度,是在生理条件下的检测,不受外界因素及早搏的影响。DC通过位相整序信号平均技术对每一心动周期的变化及其调节痕迹进行提取与检测,能相对客观地反映自主神经系统对心率的直接调节作用,并对迷走神经活性做定量分析。较低的DC值对左室功能正常的心肌梗死患者猝死及全因死亡的预测能力优于LVEF、HRV及两者的合用。与其他无创性心电技术相比,DC的特异性更强,敏感性更高。
DC检测技术的优势:方法简便易行;定量分析;结果可靠;敏感性高(80%);特异性强,DC为低危值时,死亡人数少,为高危值时,病死率较高;真阴性率高,假阳性率低。DC测定能定量、单独分析和测定迷走神经作用的强度,对猝死高危人群筛选与预警具有很好的临床实用价值。
4问题与展望
DC检测作为一种检测自主神经张力的新技术,具有检测方便易行、定量分析、敏感性特异性高等优点,DRs更具有预警与危险分层流程明确清晰的特点,但其要求患者基础心率为窦性心律,对于患者本身非窦性心律(如心房颤动,心房扑动)、窦性停搏、植入心脏起搏器者等使用受限。
目前,国内外研究多为患者行24h动态心电图记录及分析后,按照DC检测技术步骤得出DC及DRs,并给予危险分层分析,DC值大小随动态心电图记录及分析应用软件的不同而变化,还需进一步的研究及探讨。目前国内相关研究样本量偏小,且缺乏长时间的随访研究,作为一个新技术,DC的测量结果及患者的预后评价仍需长时间及大样本的观察与研究。
心率减速力测定技术的推出,标志着猝死预警研究热点已从交感神经兴奋性增强的检测转为迷走神经功能下降及障碍的检测,随着国内DC处理软件的不断开发与完善、多方面的大数据研究及DC技术的临床推广与应用,DC检测技术将为猝死高危患者的早期预警提供一个有力可靠的依据,对于其他相关疾病的评价应用还有待进一步的研究和探讨。
石亚君主任
解放军总医院心血管内科心脏无创检测中心主任,解放军医学院进修生导师,汕头大学医学院特聘研究员,硕士研究生导师。
联合培养硕士9名,博士3名,带教进修生、北京市轮转生、实习生及协助带教研究生300余人。
任中国医药信息学会心脏监护专业委员会副主任委员,中国医疗保健国际交流促进会心律与心电分会常务委员,中国医药生物技术协会心电学技术分会全国委员,中国水利电力医疗科学技术学会常务委员,《实用心电学杂志》常务编委。
精通心电学理论,擅长心脏负荷试验评估和心律失常分析等。长期从事心电学技术理论与临床转化研究。
承担国家支撑计划、军队重大科研项目、军队教学保障、国家卫计委保健专项课题、野战内科学建设项目等8项,累计经费资助445万元。共发表论文88篇,其中第一作者及通讯作者63篇,medline收录6篇,撰写著作13部,主编9部,副主编5部。
获中国心电学会“全国十佳心电贡献奖”,被中国心电学会授予“杰出贡献奖”称号。获得解放军总医院医疗成果二等奖及科技进步二等奖各一项,教学三等奖一项。获得国家发明专利3项,国家实用新型专利2项。
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