失眠伴焦虑患者的脑功能及心率变异性分析

张 震 王冬慧 孙 娜 王岳青 韩璐瑶 谢颖桢 何玉梅

(1.北京中医药大学 中医内科学2017级,北京 100029；2.北京中医药大学东直门医院脑病二科, 北京 100700; 3.解放军总医院第六医学中心中医学部， 北京 100142)

失眠通常指患者对睡眠时间和(或)质量不满足并影响日间社会功能的一种主观体验[1]。现代社会生活节奏较快、压力增大，失眠患者逐年增多。专业调查[2]表明，成年人发生失眠比例约为35%。精神疾病相关的失眠占所有慢性失眠患者总数的47%以上，其中与焦虑相关失眠约占慢性失眠患者总数的24%，且临床上很多焦虑症患者以失眠为主诉[3]，焦虑症曾被称为心脏神经官能症、激惹心脏、神经循环衰弱、血管运动性神经症等。失眠和焦虑二者不仅诊断会有重合，发病过程又相互影响。焦虑症自主神经紊乱的症状比较明显，如心慌、气促、胸闷、一身不适等[4]。

心率变异性(heart rate variability,HRV)是评价自主神经最有价值的方法[5]。正常情况下，交感和迷走神经均处于持久的紧张性作用状态，二者始终在对立统一的拮抗中[6]，其中又以迷走神经功能为主导。大脑具有支配心脏活动的高级神经中枢，脑和心脏的自主神经是双向调节的[7],脑功能包括了反映大脑的活力、耗能状态和相关大脑能力指标。

因此，本文旨在研究焦虑状态下失眠患者的脑功能与心率变异性，发现其中的规律，通过对大脑进行训练来控制深呼吸，配合冥想、禅定等放松方式，改善脑功能，刺激迷走神经兴奋以提高HRV，起到帮助心脏休息、改善焦虑和失眠的作用，更好地指导临床。

1 对象与方法

1.1 研究对象

以2016年10月年至2018年8月就诊于北京中医药大学东直门医院脑病门诊的443例失眠患者为研究对象，根据汉密尔顿焦虑量表(Hamilton Anxiety Scale,HAMA)评分结果，HAMA<7分的43例为非焦虑组(对照组)；≥14分为焦虑患者,共269例，按照年龄分层，以1∶1组间配比随机数字法选取43例焦虑患者为焦虑组(病例组)，采用组间病例对照研究。

1.2 诊断纳入排除标准

1.2.1 诊断标准

失眠按照中国精神疾病分类方案与诊断标准第3版[8]失眠诊断标准进行诊断。

1.2.2 纳入标准

全部符合以下3项者:①符合上述失眠诊断标准；②能够配合完成量表；③自愿接受各种问卷和量表调查。

1.2.3 排除标准

①有明显意识障碍的患者；②合并严重心脑血管疾病、严重的心律失常，或肝肾功能异常及造血系统等严重原发性疾病，以及其他脏器功能不全者；③吸毒或其他精神性药物滥用者；④排除由各种明确的精神、神经和躯体等障碍所致失眠者。

1.3 资料收集

采集患者性别、年龄等一般资料；匹兹堡睡眠质量指数量表(Pittsburgh Sleep Quality Index,PSQI)评估患者的睡眠质量；脑功能和HRV采用中科益普发展咨询有限公司生产的HXD-1型心驿测试仪进行检测，脑功能通过采集双导额叶脑电，采用小波变换技术分析处理数据，对脑电波信号进行实时处理，得到能力指标和状态指标2方面共8项参数，综合评估大脑整体功能状态；HRV采用5 min心电信号采集，时域指标包括：RR间期标准差(standard deviation of NN intervals, SDNN)、相邻RR间期差的均方根(root mean square of successive differences，RMSSD)、RR间期差值大于50 ms所占百分比(percentage of differences between adjacent NN intervals that are greater than 50 ms,PNN50);频域指标包括：总功率(total power,TP)、极低频功率(very low frequency power，VLF;0.01～0.04 Hz)、低频功率(low frequency power， LF;0.04～0.15 Hz)、高频功率(high frequency power， HF；0.15～0.4 Hz)、低频功率与高频功率之比(LF/HF)。

1.4 统计学方法

2 结果

2.1 两组患者基本特征比较

焦虑组患者女性居多(P<0.05)，年龄主要集中在 20～60岁，平均年龄(47.51±12.37)岁，非焦虑组为(47.95±12.51)岁。职业都以脑力为主，基础疾病方面焦虑组高血压患者偏多(P<0.05)，详见表1。

表1 两组失眠患者的一般资料比较

2.2 两组患者失眠情况及性格特点比较

两组患者的PSQI评分都为非正态，采用非参数检验。焦虑组PSQI评分明显高于非焦虑组，差异有统计学意义(P<0.01)，详见表2。性格特点方面，焦虑组患者容易紧张的比例及承担过多和思虑过度的比例高于对照组，差异有统计学意义(P<0.01,P<0.05)，详见表3。

表2 两组失眠患者的PSQI评分

表3 两组失眠患者的性格特点

2.3 两组患者脑功能比较

焦虑组的大脑负荷、注意唤醒、疲劳程度高于非焦虑组，差异有统计学意义(P<0.05)。其他指标组间比较差异均无统计学意义(P>0.05)，详见表4。

表4 两组失眠患者的脑功能

2.4 两组患者HRV的比较

焦虑组的TP低于非焦虑组，LF、LF/HF高于焦虑组，差异有统计学意义(P<0.05)。其他指标组间比较差异均无统计学意义(P>0.05)，详见表5。

表5 两组患者的心率变异性

3 讨论

3.1 失眠伴焦虑患者的性别与性格分析

焦虑组患者女性占比明显更大，说明女性焦虑易感性高。性格方面，焦虑组患者容易紧张、承担过多、思虑过度，人格特征是引起失眠的重要危险因素[9]。具有敏感、警觉、内向等特征的人群易患失眠，这部分患者更关注睡眠的体验和失眠带来的负性情绪及对躯体的不利影响，过度关注产生焦虑，焦虑进一步加重失眠，形成恶性循环。不同性格类型与心理健康状况有密切的关系[10]，有研究[11]显示，性格内向和不稳定，沉默寡言、情绪控制差、敏感、多疑易激惹、压抑、悲观、神经质的孕妇在孕期较易出现紧张、焦虑、抑郁等不良情绪。

3.2 失眠伴焦虑患者的脑功能分析

脑功能分为4项状态指标(大脑负荷、脑疲劳度、投入程度、注意唤醒)和4项能力指标(思维切换、排除杂念、放松能力和抵抗干扰)，前者反映了大脑一段时间内的工作状态，同当下所处的工作生活关系密切，波动性大；后者反映个人大脑的特征性功能水平，个体之间差异大。

状态指标中，大脑负荷是通过检测脑电波的总功率推算出的大脑消耗总能量(氧气和养料)，描述了大脑近期承受工作、生活、学习的信息处理量。脑疲劳度记录了反映脑疲劳的特征波形出现的次数，描述受试者当前脑疲劳状态。投入程度反映个体对内在情感和躯体症状的关注度，该值越高代表越敏感，更易觉察自身躯体不适和他人言行并过度解读。注意唤醒反映了个体对外界的应激性。能力指标中，思维切换(大脑活力)是指大脑的灵敏度，即切换不同任务的速度，是评估脑老化的特征指标。排除杂念表示在受到某种想法或情绪困扰时，控制大脑改变思路的能力。放松能力表示主动降低思考加工强度，使大脑休息的能力，反映人的思维弹性。抵抗干扰反映了感觉通道关闭速度，即控制大脑不看、不听的能力。

本研究结果显示：焦虑组的大脑负荷显著升高(P<0.05)，脑疲劳度非常显著升高(P<0.01)，注意唤醒显著高于非焦虑组(P<0.05)，差异均有统计学意义，其他5项差异均无统计学意义(P>0.05)。

3.3 失眠伴焦虑患者的HRV分析

HRV可定量检测人体自主神经总能量、交感神经与迷走神经张力，以及二者的平衡状态。自主神经系统以自我适应的方式对内外环境的改变做出应答[12]，其中迷走神经对HRV起主要作用。一般认为，时域指标中SDNN反映自主神经功能总体状况，可衡量交感和迷走神经的均衡性，RMSSD和PNN50评估迷走神经张力；频域指标中TP代表自主神经系统总能量，HF代表与呼吸运动高度相关的迷走神经活动，LF代表交感和迷走神经的混合作用特别是交感神经活动的作用[13]，LF/ HF提示交感和迷走神经张力的平衡状态。时域分析法一般要求24 h长程监测数据，对于心血管疾病应用较多。而频域分析法能很好反映自主神经系统功能状态，对于患者生理心理压力有较好的提示，数据采集时间可在3～5 min，应用简便[14]。

本研究结果显示：焦虑组TP降低、LF以及LF/HF升高(P<0.05)，提示焦虑组失眠患者自主神经总能量降低、迷走神经张力下降而交感神经张力升高，且二者中交感活动增强更显著，迷走交感平衡状态失调。

既往研究也印证了上述结论，张谦等[15]指出HRV增高反映迷走神经活动增强，降低则反映交感神经活动增强。Pittig等[16]的研究也显示焦虑障碍可见HRV降低。在特质焦虑、恐惧症焦虑、广泛性焦虑障碍、预期焦虑和惊恐障碍人群普遍存在SDNN降低，HF降低，LF/HF比值升高等HRV受损特征[17]。Farina等[18]发现相对正常睡眠，慢性失眠患者睡前觉醒阶段和N2阶段HF增高。

总之,女性天生较男性细腻敏感，因此性别差异影响了性格形成，性格决定了人的思考方式，同样的事情不同性格的人看来其结果也是不同的，性格深刻影响了脑功能和焦虑易感性。焦虑以泛化或持续存在的焦虑症状为主要临床表现，如过分担心、紧张、害怕等，是交感神经兴奋性升高的持续性慢性精神应激状态，可加速新陈代谢，使得心脏高负荷运作，可升高血压，增加血管紧张度。长期焦虑失眠状态导致自主神经功能受损，调节力与弹性降低。有研究[19]表明A型性格更容易焦虑，A型性格的紧迫感和完美主义，使自身长期处于精神应激状态，外界的微小刺激都会被觉察并做出反应，造成持续的紧张，易损伤内皮、降低弹性，更易得心脑血管病。朱颖莹等[20]甚至发现A 型性格是影响冠状动脉粥样硬化性心脏病急性发作及病情进展的独立、关键危险因素。焦虑不仅对心脑血管，还对全身各系统均有影响。

焦虑患者本身思考任务量过重，焦虑又导致脑内杂念不断，无意义的思考加工过多，研究[21]显示，大脑负荷与焦虑呈非常显著正相关，与本结果一致。失眠伴焦虑的患者大脑耗能较多、性格高敏，压力感知强，放空大脑及时休息、不胡思乱想的能力偏弱，最终造成脑疲劳度显著上升，脑疲劳状态下，深度思考困难，自控力、记忆力、动机降低。而失眠患者又失去了睡眠这一消除皮疲劳、恢复精力最重要的方式，因此患者脑疲劳度逐渐蓄积加重，效率降低和状态下降又会加重焦虑程度，形成恶性循环。大脑负荷与疲劳度越高、脑内耗氧耗能与脑血流灌注越多，其他低级中枢器官所得的养分减少，增加了身体各系统患病的概率。近年来研究[22]证实，脑对心脏活动的支配存在着明确的神经传导途径，如大脑额叶、颞叶、岛叶、下丘脑对心脏的支配均有定位性及区域性， Hemsen等[23]的研究表明中枢神经系统自身合成的内皮素参与了心血管活动的调节。心脏活动受交感神经、副交感神经双重支配，其高级中枢位于下丘脑、脑干及边缘系统。而交感与副交感神经系统又属于自主神经系统，不受人的意识支配，但是通过冥想、正念减压等疗法可以显著调节脑功能，让脑脊液流经大脑带走有害的神经递质，通过对脑的调节而影响心脏的自主神经系统，进而放松大脑。

综上所述，现代生活节奏加快，人们面对生活学习及工作等方面的诸多压力，容易精神紧张、睡眠紊乱。在压力状态下，保持健康的大脑功能和自主神经调节能力，对于身心健康有重要意义。通过放松大脑可以提高自主神经系统调节能力，增加其张力，减轻焦虑情绪、提高睡眠质量。因此，在临床工作中应引导患者放松，可提高焦虑和失眠的疗效。