心率变异性指标在急性脊髓损伤患者自主神经功能中的评估价值

段雅琴 毛容秋

1)湖南省儿童医院，湖南 长沙 410007 2)广西医科大学第一附属医院，广西 南宁 530021

脊髓损伤(spinal cord injury，SCI)是临床上比较常见的创伤，其主要表现是运动功能障碍、感觉功能障碍和自主神经功能(autonomic nervous system，ANS)障碍，ANS包括交感神经和副交感神经，交感神经起自T1～L2(胸腰段)灰质侧角神经元，其可引起机体的应激反应；而副交感神经起自脑干神经元(第Ⅲ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ对脑神经)，以及骶部脊髓(第2～4骶髓节段)灰质侧角神经元，主要调节机体修复、自体环境及消化平衡。而脊髓交感中枢又受控于脊髓上神经中枢的影响[1]。ANS结构相当复杂，涉及的系统多，而且ANS受多种因素影响，使得临床评价率低，SCI ANS障碍可导致泌尿系及呼吸系统感染、压疮、心率失常等并发症的出现，这些症状可影响患者的康复进程、延长住院时间、降低生活品质，增加病死率，既往运动和感觉功能是临床和科研上SCI功能关注的重点，ANS的评估常常被忽视。因此，虽然出台了多种评定方法，且具有较好的可靠性[2-3]，但操作相对复杂，因此推广较为困难，相比而言，采用心率变异性(heart rate variability，HRV)指标来评价检查ANS是一种更为可重复、简便、无创的方法。HRV是反映ANS系统活性和定量评估心脏交感神经与迷走神经张力及其平衡性，从理论上来说，只要合并有ANS功能问题的疾病均可使用HRV来检查，心率变异性对自主神经功能的评价已经运用于很多领域，如预测心脏性猝死[4]、与高血压靶器官相关性研究[5]、评价焦虑症自主神经功能[6]等，但其在脊髓损伤运用较少，少数研究也只是利用HRV评价SCI慢性期ANS功能或者简单的用HRV评价SCI后某一个时期的值[7-8]。本研究利用HRV评价急性SCI后ANS的变化情况，旨在为临床研究及评价SCI急性期后ANS功能的变化提供依据。

1 资料与方法

1．1临床资料选取脊柱外科及康复科的SCI患者46例进行研究。根据脊髓神经损伤平面，将其分为低位损伤组和高位损伤组，低位损伤组损伤平面为T6～T12，高位损伤组损伤平面为C1～T5。低位损伤组22例(新入院11例，康复训练后11例)；高位损伤组24例(新入院12例，康复训练后12例)。根据美国脊髓损伤学会(ASIA)残损分级，将其分为完全性SCI组19例(新入院10例，康复训练后9例)和不完全性SCI组27例(新入院13例，康复训练后14例)。收集新入院(受伤3～7 d)、康复训练后(康复训练3周，受伤后27～33 d)24 h动态心电图，分析指标：超过50 ms的个数占总(PNN50)、均值标准差(SDANN)、差值均方的平方根(rMSSD)、低频功率(LF)、高频功率(HF)、LF/HF。纳入标准：外伤致SCI且经MRI等影像学证实；入院时受伤时间<7 d；自愿参加研究。排除标准：服用影响自主神经的药物；有严重的心血管疾病、肝肾功能明显异常等；(3)伴有严重的脑外伤。

1．2方法(1)实验用的器材：Holter记录仪、HRV分析软件、Holter分析软件；(2)实验方法：手术治疗一般为入院后3～5 d进行，术后3～5 d进行综合康复训练。于患者入院时、康复训练3周后，监测其24 h动态心电图。

1．3观察指标测试条件：(1)室温22～24 ℃；(2)记录前8 h内患者禁止吸烟、饮酒等；(3)记录前30 min不进行剧烈运动；(4)数据记录时间范围为09：00～12：00；(5)数据记录期间不做剧烈运动及康复训练。

HRV记录及分析的具体操作流程如下：(1)按正确位置及要求贴放电极；(2)持续采集24 h的动态心电图；(3)将收录有效的数据导入Holter分析软件；(4)对采集的心电图数据进行分析，通过分析软件发现异位节拍、心律不齐的事件、噪音等，经人工证实后删除；(5)分析指标包括SDANN、RMSSD、 PNN50、LF、HF，并计算LF/HF。

1．4统计学方法应用SPSS 20.0软件加以处理。计量数据采用t检验，计数资料采用卡方检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2．1新入院各组患者HRV的变化情况根据不同损伤平面：新入院低位损伤组比高位损伤组患者：LF/HF显著升高，HF、PNN50明显降低，LF、SDANN、rMSSD差异不显著。根据损伤的严重程度：新入院不完全损伤比完全性SCI组患者：HRV无论高频部分还是低频部分都HRV不同程度升高，其中rMSSD显著升高(P=0.007)，LF(P=0.018)，PNN50明显升高(P=0.016)，SDANN(P=0.154)、HF(P=0.66)、LF/HF(P=0.65)无显著性差异(P>0.05)。见表1。

表1 新入院不同平面、不同损伤程度的组间HRV值对比

2．2康复训练3周后各组患者HRV的变化情况根据不同损伤平面比较：康复训练后：低位损伤组比高位损伤组患者：LF/HF显著升高(P=0.023)，SDANN显著降低(P=0.027)。HF、LF 、NN50、rMSSD改变差别均无统计学意义(P>0.05)。根据损伤的严重程度：康复训练后：不完全损伤患者比完全性SCI组患者：HRV无论高频部分还是低频部分都HRV不同程度升高，其中SDANN显著升高(P=0.000)，PNN50(P=0.044)、rMSSD(P=0.004)、LF(P=0.018)，HF、LF/HF差别无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 康复训练后不同平面及不同损伤程度的组间HRV值对比Table 2 Comparison of HRV values between groups at different levels and at different degrees of injury after

组别HF(ms2)LF(ms2)LF/HFpNN50/%rMSSD(ms)SDANN(ms)高位损伤组734.61±1 129.86489.77±464.041.01±0.5018.99±23.0154.58±27.62157.17±91.01低位损伤组367.40±289.4476.31±312.281.65±0.73*21.72±38.2840.09±26.7187.73±34.87*完全性SCI组240.49±163.28251.77±144.431.38±0.855.13±4.7228.22±10.7868.00±19.73不完全性SCI组765.28±1 034.71632.19±428.34△1.27±0.5930.05±34.48△60.14±28.04△162.50±75.80△△

2．3患者在入院与康复训练后的HRV变化情况高位损伤组康复训练3周后与新入院对比，除SDANN显著升高(P=0.024)，其余指标均差别无统计学意义(P>0.05)。低位损伤组康复训练后3周与新入院对比，HRV指变化均无显著性差异(P>0.05)。完全性SCI组康复训练3周后与新入院对比，HRV指标变化均无显著性差异(P>0.05)。不完全性SCI组康复训练3周后与新入院对比，SDANN显著升高(P=0.001)，其余指标指标变化均无显著性差异(P>0.05)。见表3。

表3 不同组不同时相HRV值对比

3 讨论

SCI早期交感神经功能低下，副交感神经功能相对占优势，为了更好维持机体功能的稳定，经过一段时间的调整后，人体内副交感神经活性下降并逐渐与交感神经形成新的平衡。HRV是一种量化且获取简便且科重复的指标[9]，LF与的交感神经形成有关，HF与副交感神经的调节有关，而LF/HF在评价人体心脏迷走平衡方面具有重要意义，SDANN是一种十分敏感的低频指标，rMSSD和PNN50评价心率变化的高频指标，脊髓损伤后心率变异性会发生明显的改变[10]。

新入院时HF、PNN50在低位损伤组较高位损伤组更低，而LF/HF更高，由此推断高脊髓平面损伤较低脊髓平面损伤患者的副交感神经更占优势。既往研究表明在SCI的急性期，损伤平面下的交感节前神经元(SPNs)会发生萎缩[11]，颈髓损伤的患者因SPNs萎缩，导致脊髓交感神经下行通路中断，而副交感神经因此占优势[12]。当心脏副交感神经受到刺激时，其兴奋性增强，而与此同时交感神经受到抑制，从而引起血压降低、心率变慢。故SCI平面越高、损伤程度越严重，其发生心血管疾病的概率也就越大[13]。DE CARVALHO等[14]认为，T6平面以上与平面以下相比，心血管自主神经损伤越明显。所以在SCI的急性期，其损伤平面越高，副交感神经越占优势。完全性SCI组与不完全性SCI组相比，HRV值不同程度降低。由此推断SCI损伤越严重，自主神经系统也损伤的越严重。

SCI的早期交感节前神经元萎缩，随后树突增生[11]。在慢性SCI中可以观察到交感迷走平衡的现象[15]，SCI后交感神经功能低下，而此时副交感神经功能相对占优势，为较好地维持人体功能的稳定性，经过一段时间动态调整后，副交感神经活性将会出现相应降低，进而与交感神经形成新的平衡。但笔者认为这不适用于的SCI急性期，本研究显示SCI后约1个月高位损伤组与低位损伤组相比，其LF/HF比值是显著降低的，与既往研究结果相同[7]。完全性SCI组与不完全SCI组相比，仅 LF/HF升高不明显，其余指标不同程度的升高。早期神经外科手术联合康复训练对脊髓损伤患者是有效的[16]，但自主神经恢复如何，值得进一步探讨。SCI伤后经手术及积极康复训练，不完全性SCI相比完全性SCI植物神经功能恢复要好。

将康复训练后与新入院的患者HRV进行对比分析，除SDANN这种随时间改变，但这种改变仅仅只发生在高位损伤组与不完全SCI的患者中，而其余指标改变不显著。高位损伤组SDANN变化可能受损突触具有可塑性或轴突损伤后进行重构[15]，损伤的轴突修复或者兴奋性低下的ANS激活和从神经源性休克中复苏[17]。研究显示大鼠脊髓完全损伤后，在损伤平面以下神经通路及骨骼肌[18]。低位损伤组患者，本身心脏植物神经未受损，故SDANN故改变无统计学意义，且SDANN在完全性SCI组变化也不显著，由此推断，SCI后1个月时完全性SCI的患者在伤后自主神经功能恢复较差。

急性期SCI损伤的平面越高，损伤程度越严重，此时患者自主神经系统受损越发严重；伤后1个月时完全性SCI自主神经功能恢复较差，而损伤平面较高的患者难达到交感迷走平衡，损伤平面高的患者较损伤平面低的患者副交感神经更占优势，不完全性SCI患者较完全性SCI患者自主神经恢复好。