吴岳平:心率减速力检测的临床意义·365医学网

  心率减速力检测技术（deceleration capacity of rate，简称DC）是德国慕尼黑心脏中心Georg Schmidt教授近年发现并提出的一种检测自主神经张力的新技术。Schmidt教授也是窦性心率震荡（Heart Rate Turbulence，HRT）技术的发现与提出者。

一、概念与定义
　  人体窦性心率的快慢与高低受两方面因素的影响和调节：
1、窦房结固有心率的影响；窦房结自律性高—心率快、自律性低—心率慢
2、窦房结之外的多种因素的影响和调节：如机体代谢率的高低、体温
　  这些诸多因素对心率产生影响的渠道和最后公路是自主神经及其介导的各种生理发射性调节，这一作用被形象地称为心率调节的“最后公路”。 植物神经是心率调节的最后公路，交感神经是心脏的加速神经，迷走神经是心脏的减速神经。
　  心率减速力的检测是通过24h心率的整体趋向性分析和减速能力的测定，定量评估受检者迷走神经张力的高低，进而筛选和预警猝死高危患者的一种新的无创心电技术。
减速力降低时提示迷走神经的兴奋性降低，相应之下，其对人体的保护性作用下降，使患者猝死的危险性增加，反之，心率减速力正常时，提示迷走神经对人体的保护性较强，受检者属于猝死的低危者。

二、技术与方法
　  心率减速力检测技术分以下六步进行,六步法的计算均由动态心电图内置软件自动计算
（1）记录24小时动态心电图，转化为以心动周期顺序为横坐标，RR值为纵坐标的序列图

　　　　　　　　　　　　  图1
（2）确定减速及加速周期并做标志

图2
　  将每一个心动周期的RR值与前一个心动周期比较,确定该周期属心率减速或加速的心动周期,比前心动周期延长者为减速周期，标注为黑点；相反，比前心动周期缩短者为加速周期，标注为白点。

　　　　　　 图3
（3）确定心率段的长短值：是以每一个减速点为中心，取两侧的数值。例如：心率段为30时，则中心点左右各取15个心动周期

图4
4）各心率段的位相整序：
以入选的减速点为中心，进行不同心率段的有序排列

图5
（5）对应序号的周期进行信号平均（PRSA）并计算值
X(0): 中心点RR间期平均值
X(1): 中心点后周期的平均值
X(-1):中心点前1个周期的平均值
X(-2):中心点前2个周期的平均值
分别计算X(0)、 X(1)、X(-1)、X(-2)的均值

图6
（6）结果带入公式计算
心率减速力 DC=[X(0)+X(1)-X(-1)-X(-2)] ×1/4

图7

图8：心率减速力与心率加速力检测的流程图


图9：心率减速力与心率加速力实际应用界面

三、计算结果判定
1、心率减速力计算公式：
DC=[X(0)+X(1)-X(-1)-X(-2)] ×1/4
计算结果单位为ms，如结果为5.4ms时，表示迷走神经对较快的心动周期的调节减速力为5.4ms。
同样的流程可以计算心率加速力AC，单位仍为ms，但为负值，表示交感神经对较慢心动周期的调节程度。
2、心率减速力与加速力的比较：多数患者经上述方法计算的DC值和AC值十分相近，只是AC值为负值，同时两者的图形成反像。
3、DC值检测结果临床意义的判定：资料表明，心梗随访期中存活者DC平均值为5.3-5.9ms，而随访期中死亡者DC平均值为2.8-3.4ms。

图10
（1）图10；A、B为一随访期存活心梗患者的DC和AC值，两者的结果几乎相同，而图形呈反像。
（2）图10；C、D为一随访期死亡心梗患者的DC和AC值，两者的结果也几乎相同，图形也呈反像。
（3）图10；E、F为一随访期死亡心梗患者的DC和AC值，两者的结果呈分离状态，图形不呈反像，此情况发生率约为15％。
根据临床随访结果DC值分为三种：
（1）低危：DC值＞4.5ms，提示迷走神经心率减速力强。
（2）中危：DC值2.6-4.5ms，提示迷走神经调节能力下降。
（3）高危：DC值＜2.5ms，提示迷走神经调节能力显著下降。

四、心率减速力的测试机理
1、迷走神经和交感神经共同支配心脏，两者分别从相反的方向调节心脏进而满足和适应机体的需要。心脏自主神经的双重支配作用强度并不对等，在清醒的人体和动物都以迷走神经的调节作用占优，运动时心率的增快主要是迷走神经紧张性的减弱，而不是交感神经兴奋性的增强，传统的概念常错误地强调运动后心率增快是交感神经兴奋性增强的结果
2、人体发生的窦速，主要是迷走神经兴奋性降低的结果，而发生严重的致命性室性心律失常的本质可能是迷走神经受到强烈抑制的结果，而外观表现则类似“交感风暴”。因此，在猝死的防治研究中，研究心脏自主神经调节作用占优的迷走神经将更为重要。迷走神经是心脏的减速神经，功能强，减速值高，功能弱，减速值低。改变了过去认为猝死与交感神经紊乱强烈相关的观点。
3、自主神经对心率的调节作用细微而迅速，当一个心动周期结束时，自主神经对下一周期中心房肌、心室肌、房室结不应期的调整作用业已完成，并能确定各自的具体数值。每一个心动周期中都蕴含着自主神经这种细微而迅速的调节痕迹。
　  心率减速力检测技术就是通过位相整序信号平均技术（PRSA）对这些调节痕迹进行提取和检测。PRSA技术在检测人体长程心率记录中的类周期性信息方面明显优于其他传统的方法，被检出心率的这些类周期性信息反映了心脏自主神经系统的调节功能，并与临床有较高的相关性。PRSA技术能从复杂的时间系列信号中提取周期性信号，这些复杂信号中混杂着非固定性信号、噪音和人工伪差以及周期性心电信号。经过PRSA技术的处理，上述非周期性的成分能被去除，并具有较强的抗人工伪差及期前收缩影响的能力，而且不需要进行更多的其他处理，所以DC检测结果的影响因素少。

五、临床应用与评价
　  2006年，Bauer和Schmidt首次报告了心率减速力检测技术的临床应用结果，这项队列研究分别在德国、英国和芬兰进行，各亚组的观察病例较多（德国1455例、英国656例、芬兰600例），因此，该项研究几乎可以看成是三个独立的循证医学研究。
1、入组标准：年龄＜75岁的急性心梗患者，入组第二周进行24h动态心电图检查，并用PRSA技术对记录的RR间期进行位相整序信号平均技术的处理。
2、研究方法：①所有患者均进行DC检测，并得到有效结果；②随访时间平均2-3年；③患者的临床转归与DC检测结果对研究人员与临床医生都采取单盲法，即医生只知晓临床随访结果，研究人员只知晓DC检测结果；④分别与LVEF（经超声、核素、左室造影法测定）和HRV结果（Holter法）进行猝死预警作用的比较；⑤一级终点：全因死亡率。
3、结果：①该队列研究中，随访期死亡人数分别为德国组70例、英国组66例、芬兰组77例；②不同DC检测值与随访期患者死亡率的关系有统计学的显著差异，p＜0.0001。

图11：心梗患者，不同DC值的随访期死亡率明显不同

图12：
心梗患者，不同DC值的随访期死亡率明显不同
对心梗患者的LVEF大于或小于30％者，均有同样的预测能力
DC可能优于或等于LVEF

图13
三种猝死预测方法预测总死亡率的ROC曲线
敏感性是指预测为高危者的死亡比例，特异性是指预测为低危者的存活比例
（ROC曲线又称“受试者工作曲线”，AUC值为ROC曲线下面积，面积大诊断能力强）
该队列研究的结论：
1、较低的DC值是心梗患者猝死与全因死亡的较强预测指标：研究结果充分说明，心率减速力较好（＞4.5ms）的心梗患者，全因死亡的危险性十分低，相反，心率减速力较低时（≤2.5ms），即使左室EF值尚可者（＞30％）也有较高的死亡危险，危险程度几乎高出2倍，其预警死亡的敏感性约80％，即随访期中，心梗患者随访期80％的死亡可经较低的DC值得到预警。
2、较低的DC值对心梗患者猝死与全因死亡的预测能力优于其他指标：该研究比较了DC检测与其他已经十分肯定的高危预测技术指标的作用，包括LVEF值及心率变异性指标。结果表明，对心梗患者随访期死亡的预测能力，DC检测法的ROC曲线下的AUC值高于左室EF值，心率变异性以及两者合用时的ROC曲线下AUC值（图13）。
3、心率减速力死亡预警的能力优于心率加速力：尽管应用DC与AC的检测技术目前尚不能完全肯定能有效区分二者各自作用的强度，但临床应用的结果显示，DC和AC的测定结果预警能力有较大的不同，两者的生理学机制也全然不同，心率减速力测定结果的病理学意义远比心率加速力的结果更具临床重要性。
4、心率减速力的测定结果可用于猝死低危与高危者的双向判定：当心率减速力的测定结果为低危值时能十分准确地识别心梗后猝死的低危患者,适合从猝死高危人群中筛选低危者,另一方面,当检测值较低时(＜2.4ms),提示可作为心梗后猝死的高危患者,这对于LVEF值≤30％和＞30％患者的预警同样具有重要意义。
ISAR研究：
　  入选急性心梗4周内，年龄小于76岁伴窦性心律的2343例患者，平均随访4.9年，研究一级终点为全因死亡，二级终点为心脏性死亡和猝死。

图14：EF值与SAF预测心梗患者5年全因死亡的结果
（SAF：严重自主神经功能衰竭，阳性指DC和HRT都异常）

ISAR研究结论：
1、绝大部分的心脏性死亡发生在EF值相对较高的患者。
2、单独应用EF值≤30％进行心梗后猝死高危人群的筛选和预警时存在敏感性较低的问题。
3、DC与LVEF合用时，预测死亡率能力增强。

心脏性猝死无创预测指标的分类
2008年AHA/ACC/HRS在SCD无创技术危险分层共识中，将12项技术分为5类:
（1）传导减慢：QRS波宽度、信号平均心电图[SAECG]
（2）心室复极不均一：QT间期、QT离散度、T波电交替
（3）自主神经张力失衡：心率变异性[HRV]、心率震荡、运动后心率恢复、压力感受器敏感度
（4）心肌细胞损伤和瘢痕形成的程度：左室射血分数[LVEF]、6分钟步行试验
（5）室性异位搏动：长程动态心电监测
目前自主神经的几种检测方法存在一些问题：
1、多数检测的是间接调节作用；例如HRV和HRT的检测和分析指标是自主神经对血压与心率的间接调节作用，对自主神经直接作用的检测技术几乎没有。
2、两种作用的混杂检测；交感与迷走神经在体内的作用常混杂在一起，很难严格区分，因此对自主神经调节作用的评价也是两者混和作用的同时评估。
3、检测时常需附加条件；交感与迷走神经作用的评价与检测时，常需患者出现一些生理或病理变化，例如HRT的检测需要出现室早才能进行。
心率减速力检测技术的优势：
1、方法简单易行；和动态心电图检查同时进行
2、定量分析；定量测定迷走与交感神经作用强度
3、检测结果可靠；低、中、高危值相关性强
4、检测的敏感性高；敏感性高达80％
5、检测的特异性强；低危值时死亡人数很低
6、联合预警时作用更强；DC与LVEF或HRV、HRT联合应用，能进一步提高猝死高危者的检出

六、心率减速力串检测技术简介(Heart rate deceleration runs)
　  2012年Przemyslaw Guzik、Georg Schmidt等在《Journal OF Electrocardiology》杂志介绍了一种在心率减速力测定基础上，衍生的新的心率减速力串检测技术(Heart rate deceleration runs，简便DRs)，这种新的无创心电检测技术测定的是窦性心率连续减速的能力，又称连续心率减速力，它同样应用于心肌梗死后猝死高危患者的预警与危险分层。
（一）、概念
　  心率减速力串技术检测的是心率连续减速的能力，也就是测定在动态心电图记录中连续出现的RR间期逐跳延长的现象，这种现象是迷走神经对窦性心率短时间内的调节结果。因此、心率减速力串检测是定量评估患者的自主神经，特别是迷走神经对心率的调控能力，与前面的心率减速力检测技术形成互补。
（二）、方法

图15
图15. 一次心电图连续心率减速力评估图解。通过连续对比每对RR间期以验证逐搏减速（RRi +1N RRi）、加速(RRi +1b RRi)或心率不变(RRi +1=RRi)情形。窦性节律起点（速度记录图解中红色部分）逐步延长的RR间期数目（速度记录图解）被记录下来，且随后归结为所有窦性心跳数字。在速度记录图解中，突显部分相当于心率减速，引起1到5之间不同长度发生。
1、 常规记录24小时动态心电图，测量并标出逐跳的RR间期值。
2、 确定心率减速力持续周期值：以心动周期先后顺序为横坐标，RR间期值为纵坐标，制成不同DR周期值的顺序图。如上图CD1是指发生减速力的心动周期仅为一个，CD2指心率减速力的现象在2个心动周期中连续发生，CD4是指4个心动周期出现连续减速，以此类推。
3、 计算持续不同周期的心率减速力的数值及相对数量值：
计算公式；心率减速力串 DRn = CDn / N
n—指连续减速心动周期数，从1到10
N—指整个时间内窦性心律的相同RR间期总数值
4、 心率减速力串检测值均由动态心电图内置软件自动计算

图16：心率减速力串实际应用界面

（三）、临床应用
研究方法：以1455例急性心梗存活者（training sample）为指标建立样本的分析结果作为指标建立的根据， 所建立的指标在另一组独立的946例急性心梗存活者（validation sample）作为指标验证样本中进行证实。患者基本情况；均为窦性心律、性别不限、年龄≤75岁（平均59岁）、左室EF值平均56％。入选的患者均在心梗后7-14天记录24小时动态心电图并计算DRs的相对数值。
试验终点：随访24个月，指标建立组（1455例）总死亡率是70（4.8％），心脏病死亡率46（3.2％），心源性猝死19（1.3％）， 相应的指标在指标验证组（946例）中分别是39（4.15％）；25（2.6％）；15（1.6％）。
结果：
1、连续心率减速力数量： 1到10之间速力持续的连续心率减速力相对数量从大约19％几乎以指数方式减小到0.002％(表二).在培养样本中，1和4之间的连续心率减速力是从所有患者身上获取的，而5到10之间的n的连续心率减速力分别在 99％, 96％, 92％, 84％, 72％, an d 56％的患者中获得。
连续心率减速力的相对数量与总死亡率和对于DR4( 表1)发现的最大测试数据密切相关。DR1高数值（即，连续心率减速力限制到1个周期）表示高风险，而DR2到DR10高数值表示低风险。

表1；连续减速力的相对数量对死亡率的影响
　  该表显示了从1到10RR间期的相对计数（百分比形式意为标准偏差）。测试数据和P值从单一变量Cox模型和作为连续变数的连续心率减速力计数中得出。
2、与连续心率减速力相关的死亡率；培养样本中发现的最理想的总死亡率DRn最佳边界值在表2中已被列出，还有单变量和多变量Cox模型的结果。该表还显示了低于或等于70ms的SDNN Cox模型结果。单变量上，所有二分连续心率减速力数量与死亡率和2.5（DR10）和7.2(DR4) 之间风险比密切相关。在此项分析中，SDNN是最低能的总死亡率预测法，风险比为2.4。多变量上， DR2, DR4, 和DR8三者独立预测死亡率，在多变量分析中，余下的连续心率减速力和SDNN与总死亡率关系不大。通过CART方法（图16）获得的数据模型确定了三个不同风险人群：低风险（DR2, DR4和 DR8 正常），中等危险（DR2或DR8 非正常， DR4正常），高风险（DR4非正常）。表3显示了三个群组患者的临床特征。一般来讲，随着患者年龄和女性比例的增加，肌酸激酶的最大水平也在增加，而左心室射血分数和再灌注频率减少，这时死亡风险就会增加。在培养样本中，低、中和高风险组2年内总死亡概率（表4：左上面）分别为1.8％, 6.1％和 24％(P＜ .0001 比较所有不同人群)。低风险患者人群占 50％，高风险组占所有患者的 5.2％。

表2：最佳边界和连续心率减速力风险比（％）
该表显示的是最大时序检验统计决定的1到10 RR间期连续心率减速力的最佳边界数据。SDNN最佳边界数据信息从之前的研究中得出。风险比和P值从单一变量和多变量Cox风险比回归模型和用作二值化变量的连续心率减速力中得出。CI表示可信区间。



图16：二元决策树由CART派生，根据单变量下最佳连续心率减速力最佳边界值预测总死亡率。第一个分支是根据DR4派生；第二个根据DR2(DR4 N0.05％的患者中)；第三个根据DR8（DR2 N5.4％的患者中）。三个互斥的“高风险”、“中等风险”和“低风险”人群得以确定。每一组当中，随访期间（红色部分）的死亡人数连同主题数量一同显示。



表3： 培养样本和验证样本中低、中和高危险组患者的重要临床特征
连续性数据以中间值和四分位差形式显示；分类数据以百分比形式显示




表4：培养样本（左面）和验证样本（右面）中DR2，DR4和DR8不同分层患者的累积死亡率
正常DR2低于5.4％，非正常DR4低于0.05％, 非正常DR8低于0.05％。在第0,6,12,18和24月份中，参与分析的各个群组患者的数量在下面每个图表中都有显示。总死亡率、心源性死亡率和心脏性猝死（SCD）率分别在上、中和低面显示。统计数据在所有对比中得出。

（四）、心率减速力串技术检测应用评价
1、方法简单，结果可靠
连续心率减速力的检测方法简单，与普通Holter的常规检查同时进行而无特殊，其对猝死与死亡的危险分层和预警的流程清晰、简明，危险分层的标准易懂、易记。
2、 预警与危险分层流程的扎实和令人悦服
连续心率减速力检测是对迷走神经负性频率作用的一种评价，属于迷走神经正常的生理功能，当这种生理性调节的储备力下降时，其对机体的保护作用将被消弱，使交感神经处于兴奋状态的心肌梗死患者预后不良。心率减速力和连续心率减速力是颇为相似的心率生理性调节过程，心率减速力显示的是心率单次减速的平均强度，而连续心率减速力是连续减速的调节结果，是窦性心律在短暂时间内受到迷走神经调整的表现，两者反应了心率减速的两个不同方面而相互补充。
　  当然，窦性心律的这种连续性心率减速反应，一定要和呼吸性窦性心律不齐，以及活动、运动后的心率反应进行鉴别。
3、 死亡的危险分层与实际情况高度相关
目前，在两个大样本的研究组与验证组的结果说明，连续心率减速力检测对死亡风险的预警和危险分层的结果，与随访期实际发生的猝死和死亡结果有惊人的一致，同时也说明，该方法的重复性强，当然，更多资料的验证与积累，以及更深入的相关研究也迫切需要。

七、结束语
　  心率减速力的测定是进行猝死高危人群筛选与预警的一项最新无创心电技术，其能定量、单独分析和测定迷走神经作用的强度。循证医学的结果证实，这项新技术有着较强的优势，方法简单、敏感性高、特异性强，可在临床积极应用与推广。尽管心率减速力串检测新技术面世时间尚短，积累的资料与应用经验有限，但已有的资料和文献对该技术的评价很高，可与心率减速力检测技术形成互补。