心率變異性在心身疾病和情緒障礙研究中的應用

摘要 心率變異性的頻譜成分可單獨反映交感神經和副交感神經活動的影響。高頻（HF）是由迷走神經單獨介導；低頻（LF）受迷走神經和交感神經共同調制，但主要反映交感神經的活動性 。此指標可對高血壓、冠心病和月經前期煩躁等心身障礙進行評價。該文還探討了它用于情緒研究的價值，并認為在不同情緒體驗期間的自主神經活動有多種搭配模式，正常人與情緒障礙者之間以及情緒障礙（抑郁、焦慮、恐怖、強迫）患者在自主神經活動方面可能存在顯著差別。

關鍵詞 心率變異性，自主神經反應模式，情緒障礙診斷。

分類號 R395

1 什么是心率變異性

心率變異性是心血管反應性的一部分，有時也被稱為心率反應性（heart rate reactivity）和心動周期變異性（heart period variability HPV）。而心血管反應性（cardiovascular reactivity）意義更加廣泛，包括心率的變化、心肌收縮力量大小的變化、血壓的改變、呼吸竇性心律不齊、Ｔ波幅度的變化以及心率變異性（heart rate variability， HRV）等。#61472;

心率變異性（heart rate variability）指的是心跳快慢的變化情況，由于心跳快慢是由兩個相鄰的R-R間期時間長短決定的，因此，研究者們由R-R間期的變化計算出一系列參數，這些參數分為時域和頻域的變化，全國心率變異性分析多中心研究協作組規定時域常用參數有：

平均正常R-R間期標準差（SDNN）；

相鄰R-R間期差的均方（rMSSD）；

相差大于50ms相鄰R-R間期的總數（NN50）；

相差大于50ms的相鄰R-R間期占R-R間總數的百分比（PNN50）；

每5分鐘正常R-R間期均值的標準差（SDANN）；

每5分鐘正常R-R間期標準差的平均值（SDANNindex）。

頻域方面的變化的就是頻譜分析，頻譜分析的最大優點是可以把心臟活動的周期性數量化。全國心率變異性分析中心研究協作組對心率變異性頻域規定的參數是：

總的域值（TP）；

極低頻成分（VLF 0.03-0.04）；

低頻成分 （LF 0.04-0.15）；

高頻成分（HF 0.15-0.40）；

低頻高頻比（LF/HF）^[1]。

2 心率變異性與自主神經活動的關系

心率變異性中不管是時域方面的參數、還是頻域方面的參數，都是由R-R間期的變化計算出來的，R-R間期的變化是由竇房結發出的沖動決定的，而竇房結發放沖動又是由交感和副交感神經二者活動的結果決定的，因此，R-R間期的變化反映了交感和副交感神經系統的活動性。李莉等（1997）在新西蘭兔麻醉的情況下，電刺激減壓神經（DN）疑核（NA）和右側迷走神經（RV）外周端，均引起心率和血壓下降，總變異性（TV）、低頻成分（LF）、高頻成分（HF）、低頻和高頻的比值（LF/HF）以及極低成分（VLF）顯著增加。靜脈注射阿托品可使上述反應顯著減小，而靜脈注射心得安僅可阻斷減壓神經（DN）和疑核（NA）所引起的低頻（LF）增大。研究者所得出的結論是，迷走神經是心率變異性（HRV）的主要調節者之一；高頻（HF）是由迷走神經單獨介導；低頻（LF）受迷走神經和交感神經共同調制^[2]，但主要反映交感神經的活動性 。目前許多研究者認為，心率變異性是研究自主神經活動的非侵入性的、方便的指標。

正因為如此，心率變異性在臨床上受到廣泛關注，研究結果表明，心率變異性、特別是其中的頻譜分析，既與軀體疾病有關，也與臨床上的情緒障礙有關。

3 心率變異性與心身障礙

Sztajzel（2004）提出，心率變異性是在竇房結的水平評價交感、副交感神經平衡性的一種簡單、有效的方法，在對一些與自主神經關系密切的心身疾病，比如糖尿病病人的神經障礙、高血壓、冠心病以及充血性心臟病的評價中得到了運用，可以以此判定患者病情的嚴重性^[3]。

3.1 用來診斷原發性高血壓

姜鐵超等（2004）對原發性高血壓患者的心率變異性進行了研究，實驗組50個病人，對照組36個正常人，結果表明，原發性高血壓患者的自主神經病變檢出率分別為48.00%和26.00%。與對照組比較，原發性高血壓組心率變異性時域和頻域指標均顯著降低。作者認為，心率變異性是早期發現原發性高血壓伴自主神經病變的靈敏方法。老年原發性高血壓患者的自主神經病變，以迷走神經病變為主^[4]。

3.2 用來診斷冠心病

王慶玲（2004）對冠心病充血性心力衰竭患者的心率變異性進行了研究，被試為60名冠心病患者，對照組為40名正常人，連續記錄24小時的動態心電圖，由計算機自動算出心率變異性的各項指標。結果表明，心率衰竭患者的SDNN、SDANNindex、rMSSD和PNN50等參數較正常人顯著降低。作者認為，冠心病患者自主神經的平衡受到損害，并且心率變異性降低的程度與心功能狀態密切相關，心率變異性時域指標可作為診斷冠心病心衰嚴重程度的參數^[5]。

3.3 月經前期煩躁與迷走張力降低有關

Landen M等人（2004）對月經前期煩躁者的心率變異性進行了研究，作者們認為，心率變異性下降表明副交感神經張力下降，在抑郁癥和焦慮癥患者也發現了這種情況。對28個有經前煩躁癥狀的婦女和11位沒有癥狀的婦女研究發現，心率變異性時域當中反映迷走神經活動性的兩個變量：在經前煩躁患者身上連續正常的R-R間期差值的均方根（the root mean square of differences of successive normal RR intervals (rMSSD)）數值較低，正常R-R間期標準差(SDNN)較低。該結果說明，經前煩躁者與對照者相比，迷走神經的張力可能是下降的，并且這種差別在無癥狀的卵泡期最為顯著^[6]。

4 心率變異性在情緒研究和情緒障礙診斷中的理論和臨床意義

研究情緒可以從三方面入手：一是研究情緒的外部表現，二是研究情緒伴隨的生理變化，三是研究情緒的內心體驗。過去研究情緒伴隨的生理變化常用的指標是：皮電、心率、血壓、呼吸、瞳孔、去甲腎上腺素方面的改變。之所以用這些指標來說明情緒的變化，是因為研究者認為，情緒改變，特別是發怒、恐懼情緒發生時，是一種戰斗準備狀態，此時，交感神經活動增強，所支配的器官活動性升高，所以反過來又用這些器官活動加強來說明情緒的劇烈變化。但這種測量方法不足之處在于，這些器官不但受交感神經支配，同時也受副交感神經（迷走神經）支配。因此，很難說清楚發生的生理變化如心率加快是交感神經活動增強引起的呢，還是副交感神經活動減弱所致。

因此研究者們希望找出一種指標，單獨表示交感或副交感神經活動增強（減弱），現在心率變異性的測量是比較理想的手段。

4.1 心率變異性可用于研究情緒自主神經反應的模式

情緒會引起自主神經系統的反應，自主神經系統的反應表現在它所支配的臟器活動發生變化。研究者們所關心的是，情緒改變在自主神經活動改變方面是否存在著一定的模式，比如說，憤怒、恐懼都使交感神經活動增強，使機體發生血壓升高、心率加快等一系列變化，那么二者所引起來的變化是否都一模一樣呢？而憤怒、恐懼與快樂、厭惡、悲哀所引起來的變化是否相同？Ekman的研究小組1983年在Science發表了一篇文章，認為厭惡，恐懼和悲哀幾種負性情緒之間存在四種差異：憤怒比厭惡引起了更多的心率加快；恐懼比厭惡引起了更大的心率加快；悲哀比厭惡引起了更大的心率加快；憤怒比恐懼引起了手指溫度的更大升高。這些結果說明自主神經所支配的臟器活動發生了不同的變化，但是，由于手段方面的限制，所測量的不是自主神經本身（交感和副交感神經）本身的變化模式，現在心率變異性為我們進一步研究該問題提供了較好的手段^[7]。

4.1.1 情緒自主神經反應模式的研究現狀

不同情緒（憤怒、悲哀、恐懼、厭惡、快樂）之間，自主神經活動模式是不同的。早年James（1844）就強調外周生理反應的作用，Cannon緊隨其后且影響很大，他認為交感和副交感活動是拮抗的、此長彼消的關系，即一方增強，另一方減弱，后來研究者們一直試圖尋找模式化的、特異的情緒生理反應。有來自心理生理學的證據顯示，軀體內臟過程是高度模式化的并且可能反映多個激活/抑制系統的活動^[8]。Stemmler(2001)得出的結論是：恐懼和憤怒都有收縮壓升高，但舒張壓僅在憤怒時升高。恐懼情緒的自主神經反應類似于注射腎上腺素的反應，而憤怒反應則類似于腎上腺素和去甲腎上腺素的綜合反應^[9]。國內也有數量不多的如下相關研究：劉旭峰（2004）的“心率變異性等多項指標對情緒穩定性的評價研究^[10]”，黃敏兒的“情緒調節過程與個體差異”^[11]，徐景波等人的“正負性情緒的自主神經生理反應試驗研究”^[12]。1991年Berntson 等人提出交感神經和副交感神經的關系除了此強彼弱之外，還可能是二者同時增強、減弱、一方增強，另一方不變等9種搭配形式^[8]。目前國內外這些研究都是以心率、血壓、皮電、呼吸等作為情緒研究的生理指標，而這些生理參數多是由交感和副交感神經雙重支配的，比如心率的加快，可能是交感神經活動增強引起的，也可能是副交感神經減弱的結果，因此，很難由此得出有關自主神經活動模式的結論。

4.1.2 心率變異性是研究情緒自主神經反應模式的方便的指標

如果研究者試圖探討情緒活動的交感和副交感神經活動模式，即證明交感和副交感神經活動不只是此消彼長的活動模式，其活動方式可能存在共同興奮或抑制等多種表現形式，則需使用單純反映交感神經或副交感活動的指標。就目前的實驗手段來看，心率變異性的頻譜分析是比較理想的指標。研究已經表明，迷走神經是心率變異性（HRV）的主要調節者之一；高頻（HF）是由迷走神經單獨介導；低頻（LF）受迷走神經和交感神經共同調制^[2]，但主要受交感神經的影響^[13~15]。把心率變異性的頻域指標作為研究自主神經活動的非侵入性的、方便的指標已成為許多研究者的共識。

基于以上考慮，關于情緒自主神經反應模式研究可以采取這樣的思路，用心率變異性的高頻功率作為副交感神經活動水平的指標，用低頻功率作為交感神經的指標，確定在情緒體驗期間，心臟變時性功能維度的自主神經反應模式。另外，皮電（GSR）是汗腺活動引起的皮膚電變化，而汗腺只受交感神經支配，因此，汗腺活動的盛衰，可以作為交感神經活動程度的指標，這個指標結合使用，結果將更有說服力。具體來說研究內容可在以下三方面進行：（1）利用單獨代表交感和副交感神經活動的手段，嘗試證明交感神經和副交感神經活動不是單一的此強彼弱的單一活動模式。（2）自主神經活動變化的不同搭配模式，在所支配的不同器官上也表現出不同反應模式。如心率、血壓和汗腺活動可能會有不同模式的變化。（3）在不同情緒發生期間，交感和副交感神經系統的活動以及它對所支配器官的反映，是否各自具有不同的模式（神經和器官兩種模式）。比如說憤怒和厭惡，在生理反應方面各自有其特點。

值得提出的是，交感和副交感神經系統活動的此強彼弱，是隨著生物適應環境的要求而改變的，比如說，天氣炎熱需要交感神經興奮引起出汗腺分泌以排出熱量，此時，并不需要心率加快、血壓升高。

4.2 心率變異性在情緒障礙臨床診斷中的意義

臨床上主要依靠病人的主訴診斷情緒障礙，所謂主訴（complain）就是病人說出的一些癥狀，醫務人員據此對照診斷標準（美國人用DSM-IV，中國人用CCMD-3-R）對病人作出診斷。

情緒一般是伴隨著生理變化而存在的，其原因是情緒引起植物神經系統方面的改變，從而使所支配的器官也發生了相應的變化，這樣我們就有可能通過測量心率變異性的方法，探討不同情緒發生期間植物性神經系統活動的差異，從而達到辨別不同情緒障礙的目的。

4.2.1 心率變異性與情緒障礙的相關研究

關于情緒障礙和心率變異性的關系已有一些相關研究，鐘意娟等（2004）對焦慮癥患者的心率變異性進行了研究，運用心率變異性的頻譜分析探討了焦慮癥患者自主神經功能的特點。被試是30個焦慮病人和30個對照者，用心理問卷對被試進行了測量，并用多道生理記錄儀記錄心電，對心電進行頻譜分析，獲得心率變異性的高頻和低頻段數值及其比值。研究結果表明，靜息狀態下病人的低頻、低頻與高頻之比（LF/HF），顯著高于對照組（p<0.05）；病人的漢密頓焦慮量表（HAMA）總分及精神焦慮因子分與LF/HF呈正相關；病人收到視頻刺激后，LF和LF/HF均顯著增大。作者認為，焦慮癥患者靜息狀態下交感神經系統功能亢進，應激條件下生理反應是以交感神經活動調節為主的，說明焦慮會影響自主神經系統的功能^[16]。

焦慮不安是特護人員存在的一個重要問題，過去一直沒有客觀評定的方法。Chase等人（2004）提出一種方法，就是用心率變異性（HRV）、收縮壓（SBP）和血壓變異性（BPV）做指標，建立了一個模糊推論系統，把測量到的參數進行小波轉換（wavelet transforms）。結果表明這種評估結果與醫護人員的評估結果，具有很高的相關^[17]。

Pignotti和Steinberg（2001）認為，心率變異性作為測量治療效果的指標，越來越引起人們的關注。因為心率變異性是穩定的，且不含有安慰劑(placebo-free)成分。作者對39個病人進行思維場的治療（Thought Field Therapy），用心率變異性作為衡量治療結果的指標，這些病人包括，恐怖癥、焦慮癥、抑郁癥、疲勞、注意缺陷、多動、學習困難、強迫癥、飲食障礙和軀體疼痛。結果發現，大多數病人主觀痛苦分數的減少與心率變異性的改善密切相關^[18]。Callahan（2001）提出，焦慮、抑郁、精神損傷對心率變異性有不良影響。思維場的治療會影響心率變異性，心率變異性的變化與臨床上病人有關煩惱的報告密切相關，因此，心率變異性可以作為心理治療效果的客觀指標^[19]。

閻克樂等人對心理因素影響心血管反應性這個問題進行了研究，提出人格的內、外向，A、B型行為，人的焦慮程度，行為的應付方式都對心率變異性有影響^[20]，閻克樂、王海民的實驗研究表明，呼吸訓練可以引起心血管反應性及指溫發生顯著變化^[21]。王海民、閻克樂的實驗研究表明，腹式呼吸和人格對心率變異性的時域參數有顯著影響^[22]。

4.2.2 心率變異性在情緒障礙臨床研究中的應用前景

情緒障礙臨床研究可分兩方面：一是研究正常人與情緒障礙者之間在自主神經活動方面有無差別；二是研究情緒障礙（抑郁、焦慮、恐怖、強迫）患者之間在自主神經活動方面有無差別。

首先，就正常人與情緒障礙者之間在自主神經活動方面來說，美國1996年制定的DSM-IV已經將抑郁、焦慮、恐怖、強迫癥列入焦慮性障礙（anxiety disorder）項下，原因是它們共同具有焦慮癥狀。中國的CCMD-3雖然沒有像美國那樣做，但是也已經把抑郁癥單獨存在的情況取消了，同時強調了情緒障礙的地位，這與當前人們重視情緒的交感神經變化的傾向是一致的。國內外在對焦慮癥的診斷上，除了精神癥狀外，也都提到尚伴有自主神經系統癥狀，而目前對這種神經癥狀只是癥狀描述，缺乏自主神經癥狀方面的量化指標。因此，有必要針對情緒障礙的自主神經癥狀進行深入的量化研究，以填補臨床上診斷的空白

其次，就不同情緒障礙患者（抑郁、焦慮、恐怖、強迫）之間在自主神經活動方面是否存在差異而言，也是需要進一步探究的。強迫癥患者一般均具有恐怖癥狀，但是該病的恐怖與恐怖癥患者的恐怖在自主神經活動方面是否存在差別呢？如果有顯著差別存在，則可以作為鑒別診斷的輔助手段。抑郁、焦慮、恐怖、強迫癥都共同具有焦慮癥狀，但不同情緒障礙患者的焦慮引起的自主神經系統的反應模式、及所支配器官的反應模式是否存在差別呢？如果有差別存在，也可作為鑒別診斷的輔助手段。

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The Application of Heart Rate Variability to Study Psychosomatic Disease and Emotion Disorder

Yan Kele， Zhang Wencai， Zhang Yuejuan， Feng Wenbo， Yuan Lizhuang， Wang Lanshuang

Tang Yiyuan1

(Educational Science College， Hebei Normal University， Shijiazhuang 050000，China)

(1Institute of Neuroinformatics of Dalian University of Technology， Dalian 116023，China)

Abstract: The frequency analysis of Heart Rate Variability (HRV) can singly reflect the activity of sympathetic or parasympathetic nerve. HF is affected only by parasympathetic activity and LF mainly by sympathetic activity. The index plays a important role in the diagnosis of mental-somatic disease such as hypertension and coronary heart disease et al， also can be used to distinguish automatic nerve reactivity mode of different emotions. It is anticipated to diagnose different emotion disorders as a physiological indicator.

Key words: heart rate variability， automatic nerve reactivity mode， diagnosis of emotion disorders.