基于自主神經晝夜節律研究長程穿戴式動態心電監測記錄儀對判斷陰陽平衡的價值

程雙,成匯,程偉,龔冠聞,章程,邵明月,董艷平,許睿,馬朝群,江志偉,程海波

(1.南京中醫藥大學附屬醫院,江蘇 南京 210029;2.南京中醫藥大學第一臨床醫學院,江蘇 南京 210023)

陰陽是中醫理論的哲學基礎,用以闡釋人體的生理功能和病理改變。而人體晝夜的睡眠-覺醒節律也具有陰陽屬性,《靈樞·邪客》云:“天有晝夜,人有臥起”[1]308,早在《黃帝內經》中就已經從陰陽消長、營衛運行等方面闡述了人體晝夜節律的發生機制[2-3]。

自主神經系統由交感和副交感神經系統組成,通過神經內分泌免疫網絡調節人體生理活動,研究表明晝夜節律與自主神經系統具有相關性[4]。心率變異性(Heart rate variability, HRV)是目前國際上較為公認和廣泛應用的自主神經功能的監測方法,通過監測連續心搏間的微小差異,反映大腦與心血管系統之間復雜的交互作用及交感、副交感神經之間的平衡度。因此根據人體的睡眠-覺醒周期[5-6],利用心率變異性監測,分析交感與副交感神經的晝夜節律,可以間接反映人體的陰陽變化，用客觀的指標和直觀的圖像來評估人體的晝夜節律及陰陽平衡,為量化監測及個體化診療提供一個可行的解決方案。

1 研究對象

1.1 一般資料

選取2021年5月1日至30日南京中醫藥大學第一臨床醫學院師生健康志愿者40例,其中男性20例,平均年齡(25.80±5.86)歲;女性20例,平均年齡(25.40±4.08)歲。該研究經過南京中醫藥大學倫理委員會批準(倫理批號:2020NL-098-02)。

1.2 納入標準

①中醫辨證屬平和質[7];②年齡在18～40歲;③近1月內未使用精神類、α受體或β受體阻滯劑等影響心率藥物治療;④意識清楚,無溝通障礙;⑤無睡眠障礙;⑥BMI在18.5～23.9;⑦自愿受試,簽署知情同意書。

1.3 排除標準

①合并心、肺、神經、內分泌及代謝等基礎疾病;②年齡<18歲或>40歲;③有吸煙飲酒史;④合并睡眠障礙(睡后易醒或夜間睡眠<4 h);⑤孕婦或月經期內女性。

1.4 脫落標準

①貼敷處局部皮膚出現紅腫、皮疹等不良反應;②依從性差,自行取下貼片;③數據不全;④數據中出現偽影。

2 方法

2.1 研究方法

采用長程穿戴式動態心電監測記錄儀(型號：TES010,蘇械注準：20172210062,索思蘇州醫療科技有限公司),通過索思多參數實時監護系統和分析軟件連接成功后,貼于受試者第二肋間左胸骨柄區域,同步心電監測。受試者夜間23:00入睡,次日7:00醒來,測試期間不進行劇烈運動,連續佩戴48 h,分別計為D1、D2,定義日間為7:00—23:00,共計16 h;夜間為23:00—7:00,共計8 h[8]。48 h后取下心電監測記錄儀,分析受試者HRV指標。

2.2 觀察指標

HRV主要指標包括時域參數:竇性心搏RR間期標準差(SDNN)、RR間期標準差的平均值(SDNN index)、相鄰心跳間期差值大于50 ms的個數占總心跳間期數的百分比(pNN50);頻域參數:低頻功率(LF)、高頻功率(HF)、LF/HF;非線性指標:心電散點圖短軸(SD1)、心電散點圖長軸(SD2)、SD1/SD2等,反映心率變異性總體變化情況[9]。

2.3 統計學方法

3 結果

研究期間脫落10例(因過敏反應而自行取下貼片者2例,數據中斷者3例,數據中出現偽影者5例),完成研究者共30例。

3.1 HRV指標

結果見表1。

表1 48 h HRV指標比較

3.2 HRV分析圖

3.2.1 心率 1例健康受試者的R-R間期連續動態圖呈現夜間上升、日間下降的波浪式變化,與48 h心率變化圖一致,反映出心率日間增加、夜間下降的趨勢(圖1)。

圖1 1例健康受試者48 h的心率變化圖Fig. 1 Heart rate variation of a healthy volunteer during 48 h

3.2.2 時域指標 SDNN夜間比之日間明顯上升,反映自主神經的整體功能夜間比日間活躍;SDNN index與交感神經活性呈負相關,夜間比日間明顯上升,提示交感神經活性夜間比之日間下降;pNN50夜間上升,提示副交感神經活性夜間比之日間升高(圖2)。

圖2 HRV時域指標圖Fig. 2 HRV time domain indicatrix

3.2.3 頻域指標 HF夜間比日間明顯上升,提示副交感活性夜間比日間活躍;LF/HF夜間比日間下降,說明夜間交感神經活性下降(圖3)。

3.2.4 Poincaré散點圖 Poincaré散點圖是分析心率變異度動態變化的非線性幾何學方法[10],SD1寬度反映副交感神經活動;SD2長度反映交感神經活動,SD2、SD1之間的比值反映了交感和副交感神經的平衡。健康受試者日間SD1/SD2降低,圖形呈魚雷形,偏向左下角,顯示交感神經興奮,心率加快;夜間SD1/SD2升高,呈現類似橢圓的彗星狀圖形,偏向右上方,顯示副交感神經興奮,心率變緩(圖4)。

4 討論

陰陽是萬物之綱紀,《黃帝內經》以陰陽轉化、衛氣入陰出陽等理論闡述了睡眠-覺醒的發生機制[11]?！鹅`樞·口問》曰:“衛氣晝日行于陽,夜半則行于陰?！枤獗M,陰氣盛,則目瞑;陰氣盡而陽氣盛,則寤矣?！盵1]246描述了一天中衛氣陰陽消長的變化,以及人由“瞑”轉“寤”的睡眠-覺醒周期,呈現出晝夜節律性。而自主神經系統既拮抗又協調地維持人體“陰平陽秘”的狀態,與晝夜節律具有明確相關性[4],根據交感、副交感神經之間的相互作用及激動效應,區分二者的陰陽屬性:交感神經興奮是“衛外而為固”,屬陽;副交感神經興奮則是“藏精而起亟”,屬陰[12]。因此根據睡眠-覺醒周期,采用HRV以時間序列監測自主神經,可以反映其陰陽屬性。

本研究結果顯示健康人在夜間睡眠時HRV變化明顯,反映副交感神經的指標pNN50和HF明顯上升,其活性在午夜或凌晨時分到達頂峰。心率變異圖可見副交感神經顯示出更為明顯的晝夜節律變化,pNN50、HF在夜間升高,與交感神經活性呈負相關的指標SDNN index出現同樣趨勢,而與交感神經活性呈正相關的指標LF/HF在夜間下降,與晝夜的陰陽消長規律一致,呈現規律變化。因此HRV中的指標如pNN50、HF可以反映“陰”的變化,SDNN index、LF/HF可以反映“陽”的變化。通過HRV測量自主神經系統,可以觀察到代表陰陽平衡度的指標如LF/HF,在日夜變化間有其偏向。此外Poincaré散點圖的動態變化清楚地反映了晝夜振蕩,夜間睡眠時圖形向右上角移動,交感神經張力降低,表明“陰”長;清晨向覺醒期過渡期間,圖形向左下角移動,說明交感神經張力升高,表明“陽”長。通過HRV的指標、心率變異圖的描繪,可以客觀量化一天中自主神經的變化,直觀地看到陰陽的晝夜消長。

有研究指出,晝夜節律的異常將會導致代謝紊亂或行為/專業能力不足,并且是代謝、精神、腦血管疾病、疾病早期標志物的獨立危險因素[13-15]。本團隊前期的一些研究中,已經觀察到了外科術后患者晝夜節律擾亂的情況[16-18],出現了陰陽失調的臨床證候。因此通過心率變異性監測規律的晝夜變化及交感、副交感神經的動態平衡可以反映人體的內穩態,從而作為疾病發生發展的預測指標。

本研究采用的穿戴式動態心電記錄儀是通過多種通訊技術進行遠距離心電活動監測的一項全新技術,可以長程、實時、無創地監測患者的心電活動,由此獲得的HRV數據可以長程反映受試者自主神經的調節情況,監測的自主神經既有晝夜變化,又有其陰陽偏向。但本研究目前尚處于初步階段,存在樣本量較小及觀察人群單一的問題,接下來本團隊將擴大樣本量、擴展研究人群,并將自然環境的變化考慮在內做進一步研究,通過心率變異性的監測,探究人體疾病狀態自主神經的變化情況,以期將其作為一種側面反映人體陰陽平衡的指標,從而指導個體化臨床診療。