劉衍恭 田立 鄭明奇
心率減速力與連續心率減速力的新進展
劉衍恭 田立 鄭明奇
心血管系統的生理活動受自主神經系統調節,自主神經功能紊亂將導致多種疾病的發生發展。心率減速力(deceleration capacity of rate,DC)與連續心率減速力(heart rate decelera tion runs,DRs)測定操作簡便、結果穩定可靠,是優良的自主功能監測手段。它們在心肌梗死、房顫、心臟瓣膜病中聯合其他指標可顯著改善危險分層效率及預后評估效果,為高危患者提前示警。此外,DC與心肌病、高血壓、心力衰竭等心血管疾病也有一定的關聯,但具體臨床意義及價值仍有待進一步研究。DC與DRs檢測是極具臨床價值及發展潛力的心電監測手段,值得在臨床中廣泛使用及進一步研究擴展。
心率減速力;連續心率減速力;心肌梗死;心力衰竭;房顫;心肌病;心臟瓣膜病
心血管系統的生理活動受自主神經系統調節。自主神經功能紊亂,尤其是迷走神經功能低下,與心血管疾病的發生、發展及預后密切相關。心肌細胞的電穩定性依賴于交感神經、迷走神經和體液調節間的平衡。當自主神經對心臟調節能力降低時,可導致惡性心律失常的發生,其中迷走神經起著關鍵作用。Laitio等[1]的研究表明心血管病患者發生惡性心律失常事件的本質是交感-迷走神經的失衡,當迷走神經受到極度抑制時,迷走神經對心臟的保護作用減弱,進而可呈現出類似“交感風暴”的惡性事件。猝死的發生很大部分是迷走神經的保護作用下降的結果,尤其是對不伴有器質性心臟病的患者更是如此[2-3]。
心率變異性(heart rate variability,HRV)及心率震蕩(heart rate turbulence,HRT)等傳統自主神經監測方法操作較為復雜且易受多種生理因素干擾。德國學者Schmidt等于2006年提出了“心率減速力”(deceleration capacity of rate,DC)[4],這是一種通過分析患者的24 h心率,進而無創性定量檢測自主神經功能的心電技術,尤其能夠測定迷走神經功能。2012年,Schmidt等在心率減速力的基礎上又進一步提出“連續心率減速力”(heart rate deceleration runs,DRs)[5]。這兩項監測技術結果可靠、方法簡單,具有極高的臨床應用價值。
心率減速力的基本理念是:在動態心電圖中,一個心動周期較相鄰的前一心動周期延長(即心率出現減速),可視為迷走神經對心率的負性調節作用。對此進行分析即可定量檢測迷走神經功能。
DC的計算方法:(1)將動態心電圖經數字化后篩選出減速周期。(2)固定心率段數值。(3)以比前一個心動周期延長者的減速點為中心點,進行不同心率段的有序排列及位相整序。(4)分別計算對應周期的平均值。(5)X(0)為所有中心點的RR間期的平均值,X(1)為中心點右側緊鄰的第一個心動周期的平均值,X(-1)為中心點左側緊鄰的第一個心動周期的平均值,X(-2)為中心點左側相鄰的第二個心動周期的平均值;按公式DC=[X(0)+X(1)-X(-1)-X(-2)]×1/4計算,單位為ms。
DC表示的是心率單周期減速的平均強度,與傳統的HRV及HRT等自主神經監測方法相比,不需要額外的附加條件,且能夠將迷走神經功能與交感神經功能區分開來,方法更加簡易,結果更加穩定。根據相應的臨床隨訪結果,可將DC值分為三個范圍:① 低危值:DC值≥4.5 ms,提示患者迷走神經調節心率減速的能力強。② 中危值:DC值在2.6~4.5 ms,提示患者迷走神經調節心率減速的能力下降,患者屬于猝死的中危者。③高危值:DC值≤2.5 ms,提示患者迷走神經的張力過低,對心率調節的減速力顯著下降,對心臟的保護作用也顯著下降,患者屬于猝死的高危者[4]。
Schmidt等在進一步的研究中發現,當連續存在2~10個心動周期逐跳減慢(即心率減速連續發生)時,患者預后更為良好。由此,他提出“連續心率減速力”的概念。
DRs的計算方法:測量動態心電圖并標出逐跳的RR間期值。以RR間期(ms)為縱坐標,以心動周期的前后序號為橫坐標,制成不同DR周期值的順序圖,進而計算出持續周期不同的連續心率減速力的各自數值。先計算持續周期不同(DR1~DR10)的心率減速力各絕對值,再除以整個記錄時間段內竇性心律RR間期的總數值,則得到持續不同的心率減速力周期的相對值。
DRs與DC的生理機制相似,均為迷走神經負性調節所致,但DRs是多個心動周期發生的連續減速,為竇性心律在短時間內受迷走神經調整的表現。DRs與DC功能互補,可以從多方面共同評價迷走神經功能。DRs分類標準:低風險組為DR2、DR4、DR8的相對值均在邊界值以上(DR2邊界值為0.05%,DR4邊界值為 5.4%,DR8邊界值為0.005%);中度風險組為DR4正常,而DR2或DR8的相對值低于邊界值;高風險組表現為DR4相對值低于邊界值[5]。
Schmidt等在提出DC與DRs時,便將其與心肌梗死緊密聯系起來。大量的隨訪數據表明了DC與DRs在心肌梗死預后中的重要意義。
臨床工作中廣泛使用左室射血分數(left ventricular ejection fraction,LVEF)作為預測心肌梗死預后的手段,但可能由于溶栓、PCI、β受體阻滯劑等多方面醫療措施的改善,急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)后LVEF值改善的患者越來越多,而高LVEF值并不能完全揭示患者的風險及預后。ISAR試驗表明[6],LVEF值≤30%的患者在5年隨訪期中死亡率為32.5%(39/120),明顯高于LVEF值>30%患者的死亡率6.4%(142/2 223),但LVEF值≤30%的患者死亡人數占總死亡人數的比例卻遠低于LVEF值>30%的患者比例(LVEF值≤30%為21.5%,LVEF值 >30%為78.5%)。因此單純使用LVEF值并不能很好地評估心肌梗死患者的預后。
Schmidt等對慕尼黑、倫敦、奧盧的2 711例心肌梗死患者(慕尼黑1 455位、倫敦656例、奧盧600例)進行隨訪分析(慕尼黑、倫敦患者平均隨訪時間為12個月,奧盧患者平均隨訪時間為38個月)[5]。數據分析表明(數據采集于心梗后第二周):LVEF值≤30%的相對危險度為 2.4(95%CI 1.7 ~3.3,P <0.001);2.5 ms<DC≤4.5 ms的相對危險度為2.9(95%CI 2.0 ~4.4,P <0.001);DC≤2.5 ms相對危險度為 5.0(95%CI 3.3 -7.7,P <0.001)。單純使用LVEF值≤30%作為高危患者的篩選標準,敏感度為29.1%,陽性預測值為25.8%。但如果合并使用DC值≤2.5 ms標準,敏感度可升至50.7%,陽性預測值為23.4%。基于這些數據,Schmidt等提出DC能夠顯著改善心肌梗死預后預測,尤其是對于LVEF正常的患者。
黃佐貴等[7]對240例冠心病患者的數據進行了對比分析(其中急性心肌梗死患者120例,為AMI組;非急性心肌梗死患者120例,為非AMI組)。研究結果表明AMI組DC值≥4.5 ms亞組的病死率為1.66%,2.6 ms≤DC 值≤4.4 ms亞組為 7.50%,DC值≤2.5 ms亞組為10.00%,差異均有統計學意義(P <0.01)[7]。
DRs的提出時間較DC短,相關應用及研究也較少,但Schmidt等的研究數據表明,DRs同樣具有強大的評估預后的能力[5]。Schmidt等首先對1996年1月至2000年12月在德國心臟中心或德國慕尼黑心臟中心因嚴重心梗住院的1 455例患者進行回顧性研究(入組患者符合:① 基礎心律:均為竇性心律;②性別:性別不限,最終男79%,女21%;③年齡:年齡≤75歲,實際最終平均年齡為59歲;④左室EF值:范圍為46% ~63%,平均56%)。回顧性研究中依據DRs評判標準進行風險分析并將患者分為低中高不同風險組,并得出不同風險組的預警風險(低中高風險組的全因死亡率分別為1.8%、6.1%、24%;心臟性死亡率分別為0.8%、4.2%、17.3%;猝死率分別為0.3%、1.9%、6.7%)。隨后 Schmidt等又對 2001年1月至2005年12月的946例心梗患者進行了前瞻性研究,并將回顧性研究中得到的預警的死亡風險與隨訪期實際死亡率進行比較,結果顯示預警與實際死亡之間高度相符(低中高風險組的全因死亡率分別為1.8%、4.1%、21.9%;心臟性死亡率分別為0.81%、2.3%、17.2%;猝死率分別為0.8%、1.3%、9.4%)。
吳志忍等[8]對115例急性心肌梗死患者與50例非冠心病患者數據進行對比分析。研究中分析了多種相關因素,除LVEF、治療方案、并發癥外,也包括心率減速能力(依照DC、DRs分為低中高風險組,如同一患者的DC和DRs提示風險級別不同,則以較高風險定位該患者的風險級別)。最終結果提示心率減速力高風險、LVEF兩項因素是急性心肌梗死患者隨訪期發生主要不良心血管事件的獨立危險因素(OR=8.44,P=0.005;OR=9.85,P=0.009)。心率減速力低風險因素對急性心肌梗死患者來說是保護因素(OR=0.23,P=0.029)。
左萍等[9]將102例急性心肌梗死患者與100例正常患者的DRs數據對比,發現急性心肌梗死患者的DR2值與正常患者比較,差異無統計學意義;與Schmidt等的研究數據有差異。這提示DRs的評判標準可能存在種族差異,國外的研究結果并不一定適用于國人;另一方面也有可能是此實驗樣本量偏小,存在取樣偏差。但在對102例急性心肌梗死患者的一個月短期隨訪中,62例低危患者未發生惡性心律失常及猝死事件,而40例中高危患者中有6例因室顫死亡。這仍表明DRs對急性心肌梗死患者具有較強的預警作用。
心力衰竭是各種心臟疾病發展的終末階段,具有較高的死亡率。慢性心力衰竭患者的主要死亡原因是逐漸加重的泵衰竭和猝死。猝死主要由惡性心律失常所致,且原發性心臟病及心力衰竭程度較輕時也可發生。惡性心律失常發生的重要原因之一為心力衰竭患者自主神經系統功能紊亂,尤其是迷走神經的保護機制受到破壞。近來有臨床研究進一步證實了DC異常對慢性心力衰竭患者的預后有一定的預測價值[10]。研究數據表明,慢性心衰組死亡率:DC值>4.5 ms亞組的死亡率為 2.42%,2.6 ms≤DC 值≤4.4 ms亞組死亡率為 4.84%,DC 值≤2.5 ms亞組死亡率為12.10%,差異有統計學意義。
另外,心衰患者的心率減速力可以通過某種方式改變。Ricca-Mallada等[11]74例 LVEF≤40%的慢性心衰患者中挑選出10例作為試驗組參加心臟康復訓練,另挑選10例作為對照組。經24周的心臟康復訓練后試驗組的平均靜息RR間期明顯延長[(988.6±148.2)ms vs.(108 8.0 ±155.8)ms,P=0.005 2];心率變異性心率譜分析高頻譜(high frequency band of power spectral HRV analysis,HF)增加[(257.7 ±189.6)ms2/Hz vs.(505.3 ± 346.3)ms2/Hz,P=0.016 3];心率變異性心率譜分析低頻譜(lowfrequency band of power spectral HRV analysis,LF)增加[(245.9 ± 240.0)ms2/Hz vs.(582.2 ± 733.0)ms2/Hz,P=0.02];DC 幅度增加[(7.0 ± 3.3)ms vs.(10.4 ±5.7)ms,P=0.048 8];心率加速力(acceleration capacity of rate,AC)幅度增加[(-6.8±3.4)ms vs.(-9.7 ± 4.8)ms,P=0.027 3];RR 間期標準差(standard deviation of the RR intervals,SDNN)及LF/HF與訓練前比較,差異均無統計學意義。而對照組以上各指標與訓練前比較,差異均無統計學意義。該研究表明,心衰患者的DC值可通過適當的體能鍛煉加以改善。這或許反映了適當的鍛煉可以改善心臟的迷走神經功能,但研究中的樣本過少,且沒有相關危險事件的研究,因此這種改變的具體臨床價值還不得而知。
房顫是最常見的持續性心律失常,且與腦卒中、心力衰竭等疾病密切相關。房顫的發生發展牽涉到多種生理機制,而迷走神經功能可能也牽涉其中。
Rademacher等[12]研究了包括DC在內的多種心電圖分析指標與電復律后早期房顫復發間的聯系。研究中最終入選45例患者,其中25例在電轉復一個月內復發房顫,而20例維持竇性心律。研究數據表明房顫組與竇性心律組的DC值比較,差異有統計學意義[(0.922 8±3.765 1)ms vs.(2.851 3 ±3.406 0)ms,P=0.049]。而 DC、心率震蕩初始 (HRT onset,HR_TO)、極低心率頻率組成(very low spectral component of heart rate,VLF/P)和pTH19這4個標準的組合診斷效果最佳,其受試者工作特征曲線(receiver operating characteristic curve,ROC)下面積達0.86,特異性為95%,敏感性為76%。同時發現,心率減速力和pTH19在形成ROC下面積時具有較大的作用,而VLF/P和HR_TO的影響較小。解祥民[13]將90例房顫患者與90例健康者的DC值進行對比分析,結果顯示房顫患者 DC 值為(4.63 ±2.12)ms,而健康者為(7.29 ±1.68)ms,差異有統計學意義(P <0.001)。
主動脈瓣狹窄(aortic valve stenosis,AS)是工業化國家中最常見的心臟瓣膜病,幾乎占總人口數量的7%。而且預后差異性很大。因此針對個體的精確預警就顯得十分必要。自主神經功能似乎在AS發展中也具有重要作用。
Zuern等[14]探究了嚴重自主功能減退(severe autonomic failure,SAF)與AS預后的關系。SAF判定標準為:同時伴有HRT異常(HRT發生率≥0%,且震蕩斜率≤2.5 ms/RR間期)以及 DC異常(≤4.5 ms)。研究中216例具有癥狀且接受主動脈瓣置換術或經導管主動脈瓣置入術的AS患者,在其后的兩年隨訪中,有29例死亡。其中SAF的相對危險度為5.6(95%CI 2.6 ~12.0,P <0.001)。SAF陽性患者兩年死亡率為50.0%,SAF陰性患者死亡率為10.7%,P<0.001。而對71位無癥狀且接受保守治療的AS患者,SAF陽性患者兩年死亡率為52.4%,SAF陰性患者死亡率為8.7%,P=0.010。即使與 Logistic Euro評分≥11%、BNP陽性、主動脈瓣面積<0.7 cm2等因素相比,SAF仍是最強的獨立預測因素。但研究中并未將DC進行單獨分析,因此DC在此影響中的確切作用尚不得而知。
高血壓是最常見的慢性病,也是心腦血管病最主要的危險因素。有研究表明,高血壓時,患者的HRV異常[15]。而Schmidt等認為DC是HRV的變化形式[5]。因此高血壓患者DC也可能出現異常。
張志敏等[16]將180例原發性高血壓患者與60例健康者進行對比分析,結果表明高血壓患者的DC及HRV指標均明顯低于健康者。此外,研究中還依照室性心律失常Lown分級法將180例患者分為A1、A2、A3組,健康者為B組。研究結果顯示,高血壓患者各亞組與B組比較,其DC值以及HRV指標中的SDNN、平均值標準差(standard deviation of the mean of normal RR intervals in each 5-minute segment,SDANN)、差值均方根 (root mean squared standard differences between adjacent RR intervals,rMSSD)、超過50 ms百分比(percentage of consecutive RR intervals differing by more than 50 ms,PNN50)均顯著降低(P<0.05);與 A1組比較,A2組 DC、SDNN、SDANN差異有統計學意義(P<0.05);與 A1 組比 較,A3 組 DC、SDNN、SDANN、rMSSD、PNN50差異均有統計學意義(P<0.05)。這表明高血壓患者的DC值較健康者而言異常,且與室性心律失常存在一定關聯。徐春芳等[17]在對伴有高血壓的腦梗患者進行分析時發現:①單純腦梗死對反映交感神經活性的指標影響較大,而對反映迷走神經活性的指標無明顯影響;②與健康者比較,單純高血壓患者DC降低,rMSSD升高,SDNN、SDANN無差異,這反映單純高血壓主要影響迷走神經活性,對交感神經活性的影響較弱;③與單純高血壓患者比較,腦梗死伴高血壓患者HRV顯著下降。由此他們推斷腦梗死伴高血壓時明顯加劇交感神經興奮程度,同時降低迷走神經活性效應。
擴張型心肌病患者(dilated cardiomyopathy,DCM)同樣也是發生心臟性猝死的高危人群。尋求有效的高危預測指標、對患者進行危險分層,并采取相應的防治措施,對改善DCM患者的預后,延長其生存時間有著重要的臨床意義。現有研究表明DCM患者DC、LVEF及HRV值均明顯小于正常對照組[(3.3 ±2.3)ms vs.(6.9 ±1.4)ms,P <0.01],其異常DC發生率高達89.7%,明顯高于正常對照組(P <0.01)[18]。李丹等[19]的研究也展現了相似的結果,而且其結果還表明DC值與氨基末端腦鈉肽前體 (N-terminal pro-brain natriuretic peptide,NT-proBNP,用于DCM患者的早期危險分層及心源性猝死預測[20])呈顯著負相關,而與HRV無明顯相關性。盡管尚無研究明確DC在DCM預后預測及預警中的具體意義,但 DC顯然與 DCM存在某種關聯。
肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy,HCM)也是心肌病的重要組成之一。HCM是一種以心肌纖維排列紊亂、心肌肥厚為主要特征的原發性心肌病,其特點為室間隔及左室壁不對稱肥厚。HCM患者臨床表現各異,其中猝死為最嚴重的并發癥。因此針對HCM猝死預警也具有重要的臨床價值。盛靜宇等[21]將19例HCM患者與21例健康者檢查數據進行對比分析,發現HCM患者DC值明顯小于健康者[(3.4 ±1.1)ms vs.(7.2 ±2.6)ms,P=0.025],依據 DC 值≥4.5 ms、2.6 ms≤DC 值≤4.4 ms、DC值≤2.5 ms分為低中高風險組并進行隨訪(平均隨訪時間為48個月),其中低中風險組猝死一例(5.3%),高風險組猝死兩例(10.5%),且有兩例患者在隨訪期間因室速反復入院治療。因此DC在HCM預后評估中也具有一定的價值。
自主神經功能與機體狀態有著千絲萬縷的聯系,因此作為反映迷走神經功能的指標,DC值也不可避免地受到影響。有研究表明:年齡、性別為影響DC的獨立因素[22]。在636位不伴有心臟病的患者中,DC在女性中比男性更低(Beta=-0.479 8,P=0.000 2),且隨年齡逐步增加(Beta= -0.407 1,P <0.000 1)。但男性DC隨年齡衰減的速度要快于女性,在老年組(>70歲)中,已觀察不到年齡帶來的區別。而在具體的DC值分析中,應該考慮這種生理性的差異。
盡管DC是由24 h的心率分析得到的,但卻反映了機體整體的自主神經功能,因此DC除在心血管疾病中具有廣泛的用途外,在其他非心血管疾病的診斷、預警中也發揮著重要的作用,如糖尿病[23]、外傷[24]、抑郁癥[25]。
綜上所述,DC與DRs檢測操作簡便、結果穩定可靠,是優良的自主功能監測手段。它們在心肌梗死、房顫、心臟瓣膜病中聯合其他指標可顯著改善危險分層效率及預后評估效果,為高危患者提前示警。此外,DC與心肌病、高血壓、心力衰竭等心血管疾病也有一定的關聯,但具體臨床意義及價值仍有待進一步研究。因此DC與DRs檢測是具有極高臨床價值及發展潛力的心電檢測手段,值得在臨床中廣泛使用及進一步研究擴展。
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New advance of deceleration capacity of rate and heart rate deceleration runs
Liu Yan-gong,Tian Li,Zheng Ming-qi (Heart Center,the First Hospital of Hebei Medical University,Shijiazhuang Hebei 050031,China)
The autonomic nervous system regulates physiological activities of cardiovascular system,and dysfunction of autonomic nerve will result in the occurrence and development of many diseases.Testing of deceleration capacity of rate(DC)and heart rate deceleration runs(DRs)is easy and simple to handle,stable and reliable,which serves as an ideal method for monitoring autonomic function.With combination of the two indices and others,the efficiency of risk stratification and prognosis evaluation can be significantly improved in patients with myocardial infarction,atrial fibrillation,and heart valve disease,making early warning for high-risk group.Additionally,DC is also related to cardiovascular diseases including cardiomyopathy,hypertension,and heart failure,however,the specific clinical significance still needs further research.The electrocardiographic testing of DC and DRs proves to have great clinical value and development potential,which is worthy of being prevalent clinically and investigated further.
deceleration capacity of rate;heart rate deceleration runs;myocardial infarction;heart failure;atrial fibrillation;cardiomyopathy;heart valve disease
R540.41
A
2095-9354(2015)04-0287-06
10.13308/j.issn.2095 -9354.2015.04.010
河北省科技計劃項目(13277720D);河北省醫學適用技術跟蹤項目(GL201329);河北省醫學科學研究重點項目(ZL20140033)
050031河北石家莊,河北醫科大學第一醫院心臟中心
劉衍恭,碩士研究生、醫師,主要從事心律失常基礎和臨床研究。
鄭明奇,E-mail:mzheng2020@163.com
2015-05-25)
(本文編輯:郭欣)
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