基于自主神经昼夜节律研究长程穿戴式动态心电监测记录仪对判断阴阳平衡的价值

程双,成汇,程伟,龚冠闻,章程,邵明月,董艳平,许睿,马朝群,江志伟,程海波

(1.南京中医药大学附属医院,江苏 南京 210029;2.南京中医药大学第一临床医学院,江苏 南京 210023)

阴阳是中医理论的哲学基础,用以阐释人体的生理功能和病理改变。而人体昼夜的睡眠-觉醒节律也具有阴阳属性,《灵枢·邪客》云:“天有昼夜,人有卧起”[1]308,早在《黄帝内经》中就已经从阴阳消长、营卫运行等方面阐述了人体昼夜节律的发生机制[2-3]。

自主神经系统由交感和副交感神经系统组成,通过神经内分泌免疫网络调节人体生理活动,研究表明昼夜节律与自主神经系统具有相关性[4]。心率变异性(Heart rate variability, HRV)是目前国际上较为公认和广泛应用的自主神经功能的监测方法,通过监测连续心搏间的微小差异,反映大脑与心血管系统之间复杂的交互作用及交感、副交感神经之间的平衡度。因此根据人体的睡眠-觉醒周期[5-6],利用心率变异性监测,分析交感与副交感神经的昼夜节律,可以间接反映人体的阴阳变化，用客观的指标和直观的图像来评估人体的昼夜节律及阴阳平衡,为量化监测及个体化诊疗提供一个可行的解决方案。

1 研究对象

1.1 一般资料

选取2021年5月1日至30日南京中医药大学第一临床医学院师生健康志愿者40例,其中男性20例,平均年龄(25.80±5.86)岁;女性20例,平均年龄(25.40±4.08)岁。该研究经过南京中医药大学伦理委员会批准(伦理批号:2020NL-098-02)。

1.2 纳入标准

①中医辨证属平和质[7];②年龄在18～40岁;③近1月内未使用精神类、α受体或β受体阻滞剂等影响心率药物治疗;④意识清楚,无沟通障碍;⑤无睡眠障碍;⑥BMI在18.5～23.9;⑦自愿受试,签署知情同意书。

1.3 排除标准

①合并心、肺、神经、内分泌及代谢等基础疾病;②年龄<18岁或>40岁;③有吸烟饮酒史;④合并睡眠障碍(睡后易醒或夜间睡眠<4 h);⑤孕妇或月经期内女性。

1.4 脱落标准

①贴敷处局部皮肤出现红肿、皮疹等不良反应;②依从性差,自行取下贴片;③数据不全;④数据中出现伪影。

2 方法

2.1 研究方法

采用长程穿戴式动态心电监测记录仪(型号：TES010,苏械注准：20172210062,索思苏州医疗科技有限公司),通过索思多参数实时监护系统和分析软件连接成功后,贴于受试者第二肋间左胸骨柄区域,同步心电监测。受试者夜间23:00入睡,次日7:00醒来,测试期间不进行剧烈运动,连续佩戴48 h,分别计为D1、D2,定义日间为7:00—23:00,共计16 h;夜间为23:00—7:00,共计8 h[8]。48 h后取下心电监测记录仪,分析受试者HRV指标。

2.2 观察指标

HRV主要指标包括时域参数:窦性心搏RR间期标准差(SDNN)、RR间期标准差的平均值(SDNN index)、相邻心跳间期差值大于50 ms的个数占总心跳间期数的百分比(pNN50);频域参数:低频功率(LF)、高频功率(HF)、LF/HF;非线性指标:心电散点图短轴(SD1)、心电散点图长轴(SD2)、SD1/SD2等,反映心率变异性总体变化情况[9]。

2.3 统计学方法

3 结果

研究期间脱落10例(因过敏反应而自行取下贴片者2例,数据中断者3例,数据中出现伪影者5例),完成研究者共30例。

3.1 HRV指标

结果见表1。

表1 48 h HRV指标比较

3.2 HRV分析图

3.2.1 心率 1例健康受试者的R-R间期连续动态图呈现夜间上升、日间下降的波浪式变化,与48 h心率变化图一致,反映出心率日间增加、夜间下降的趋势(图1)。

图1 1例健康受试者48 h的心率变化图Fig. 1 Heart rate variation of a healthy volunteer during 48 h

3.2.2 时域指标 SDNN夜间比之日间明显上升,反映自主神经的整体功能夜间比日间活跃;SDNN index与交感神经活性呈负相关,夜间比日间明显上升,提示交感神经活性夜间比之日间下降;pNN50夜间上升,提示副交感神经活性夜间比之日间升高(图2)。

图2 HRV时域指标图Fig. 2 HRV time domain indicatrix

3.2.3 频域指标 HF夜间比日间明显上升,提示副交感活性夜间比日间活跃;LF/HF夜间比日间下降,说明夜间交感神经活性下降(图3)。

3.2.4 Poincaré散点图 Poincaré散点图是分析心率变异度动态变化的非线性几何学方法[10],SD1宽度反映副交感神经活动;SD2长度反映交感神经活动,SD2、SD1之间的比值反映了交感和副交感神经的平衡。健康受试者日间SD1/SD2降低,图形呈鱼雷形,偏向左下角,显示交感神经兴奋,心率加快;夜间SD1/SD2升高,呈现类似椭圆的彗星状图形,偏向右上方,显示副交感神经兴奋,心率变缓(图4)。

4 讨论

阴阳是万物之纲纪,《黄帝内经》以阴阳转化、卫气入阴出阳等理论阐述了睡眠-觉醒的发生机制[11]。《灵枢·口问》曰:“卫气昼日行于阳,夜半则行于阴。……阳气尽,阴气盛,则目瞑;阴气尽而阳气盛,则寤矣。”[1]246描述了一天中卫气阴阳消长的变化,以及人由“瞑”转“寤”的睡眠-觉醒周期,呈现出昼夜节律性。而自主神经系统既拮抗又协调地维持人体“阴平阳秘”的状态,与昼夜节律具有明确相关性[4],根据交感、副交感神经之间的相互作用及激动效应,区分二者的阴阳属性:交感神经兴奋是“卫外而为固”,属阳;副交感神经兴奋则是“藏精而起亟”,属阴[12]。因此根据睡眠-觉醒周期,采用HRV以时间序列监测自主神经,可以反映其阴阳属性。

本研究结果显示健康人在夜间睡眠时HRV变化明显,反映副交感神经的指标pNN50和HF明显上升,其活性在午夜或凌晨时分到达顶峰。心率变异图可见副交感神经显示出更为明显的昼夜节律变化,pNN50、HF在夜间升高,与交感神经活性呈负相关的指标SDNN index出现同样趋势,而与交感神经活性呈正相关的指标LF/HF在夜间下降,与昼夜的阴阳消长规律一致,呈现规律变化。因此HRV中的指标如pNN50、HF可以反映“阴”的变化,SDNN index、LF/HF可以反映“阳”的变化。通过HRV测量自主神经系统,可以观察到代表阴阳平衡度的指标如LF/HF,在日夜变化间有其偏向。此外Poincaré散点图的动态变化清楚地反映了昼夜振荡,夜间睡眠时图形向右上角移动,交感神经张力降低,表明“阴”长;清晨向觉醒期过渡期间,图形向左下角移动,说明交感神经张力升高,表明“阳”长。通过HRV的指标、心率变异图的描绘,可以客观量化一天中自主神经的变化,直观地看到阴阳的昼夜消长。

有研究指出,昼夜节律的异常将会导致代谢紊乱或行为/专业能力不足,并且是代谢、精神、脑血管疾病、疾病早期标志物的独立危险因素[13-15]。本团队前期的一些研究中,已经观察到了外科术后患者昼夜节律扰乱的情况[16-18],出现了阴阳失调的临床证候。因此通过心率变异性监测规律的昼夜变化及交感、副交感神经的动态平衡可以反映人体的内稳态,从而作为疾病发生发展的预测指标。

本研究采用的穿戴式动态心电记录仪是通过多种通讯技术进行远距离心电活动监测的一项全新技术,可以长程、实时、无创地监测患者的心电活动,由此获得的HRV数据可以长程反映受试者自主神经的调节情况,监测的自主神经既有昼夜变化,又有其阴阳偏向。但本研究目前尚处于初步阶段,存在样本量较小及观察人群单一的问题,接下来本团队将扩大样本量、扩展研究人群,并将自然环境的变化考虑在内做进一步研究,通过心率变异性的监测,探究人体疾病状态自主神经的变化情况,以期将其作为一种侧面反映人体阴阳平衡的指标,从而指导个体化临床诊疗。