用心动周期信号的比较动态混沌特征分析技术研究运动试验前后HPC变化
作者：李祥媛 马永可 张松 钱昌明 杜青兰 郑学良
单位：李祥媛 马永可 张松 重庆医科大学第二临床学院心功能室 400010； 钱昌明 杜青兰 攀枝花市中心医院小内科； 郑学良 江北区第一人民医院
关键词：
重庆医学990122 心动周期信号(HPS：heart period signal)的动态混沌特征分析(DCA：Dynamic Chaosness analysis,或RcA:Running chaosness analysis)，特别是比较动态混沌特征分析(CDCA：Comparative Dynamic Chaosness analysis或CRCA:Comparative running Chaosness analysis)是十分新颖的研究课题[1～2]。国内外文献少见报道。本研究将用小动周期信号的动态混沌特征分析技术，对有心血管系统症状的病人进行分析，探讨运动试验前后心动周期信号混沌特征，进一步了解病人自主神经系统(以下简称自主系统)功能信息。并与运动试验结果进行对比研究，再进一步，将与冠状动脉造影进行对比研究，以探索是否可将该项技术用于辅助判断冠状动脉病变的无创性技术。探索将心动周期信号分析结合运动试验，冠状动脉造影以了解心血管病人的自主系统功能状态及其与冠状动脉病变间的关系。
, 百拇医药
方法
对象：本组32例均系小血管专科门诊病人，所有患者均有胸痛、胸闷、防前区不适症状，其中1例平静ECG有ST-T改变。全部患者均未服用影响自主系统的药物。32例中，男15例，女17例，年龄范围34～67岁。平均50.06±9.98岁。
运动试验设备：活动平板运动试验心电仪为西门子公司SICARD CSARC-Ⅰ型“计算机化心动周期信号动态混沌分析系统”，由重庆医科大学生物医学工程研究室研制[1]。检测方法及参数的意义见文献[1～5]。
结果
32例运动试验后混沌特征参数和大部份谱特征参数都降低，PVR,RVH升高，见表1。表中数据提示交感张力相对升高，迷走张力受到抑制，自主系统总体活动水平及调控能力降低。与上述趋势不符者，可视为异常，如运动试验阴性的二例混沌特征参数升高，主要谱特征参数升高(见表2)。提示运动诱发自主系统张力亢进。其中一例运动前后比较分带动态谱结果示图1。图1显示高频峰升高，且高频动率增加(90.38%表2)。超低频峰升高，功率增加(112.37%表2)。低频功率受到抑制(-64.54%表2)。总功率(TFP)，增加(89.38%表2)。若用低频功率表示交感，运动后低频受到抑制则不能圆满解释。可能为部份交感(左部)，部份迷走的混合带。图中VLE、LF、HF分别表示超低频带，低频带及高频带。
, 百拇医药
表1 运动试验前后HPC参数的变化
MHR
HRD
HLE
HFD
HCC
PVV
PLV
PHV
PVR
PLR
PHR
RVH
, http://www.100md.com
TFP
前均值
76.82#
3.498#
3.046#
1.844#
28.361#
521.13#
162.05#
176.32#
, http://www.100md.com
61.27
18.79
19.94
5.22
859.50#
后均值
84.74↑
2.804
2.226
1.792
21.302
327.07
, http://www.100md.com
90.65
58.81
66.57↑
19.02↑
14.41
9.33↑
476.52
前标准差
8.78
1.059
0.823
0.048
12.938
, 百拇医药
315.13
112.87
155.67
12.38
7.24
11.20
5.53
514.49
后标准差
10.48
0.935
0.883
0.050
, 百拇医药
9.997
324.90
114.21
46.58
14.90
11.50
8.50
13.46
387.35
“#”表示运动前后有显著差异(P<0.05)
“↑”表示运动后该值升高
, http://www.100md.com
图1 运动试验阳性而HPC参数异常的病人
表2 一例运动诱发自主功能异常的HPC参数(男，64岁，运动试验阴性)
MHR
HRD
HLE
HFD
HCC
PVV
PLV
PHV
PVR
PLR
, http://www.100md.com
PHR
RVH
TFP
运动前
71.47
1.56
1.74
1.78
9.02
128.33
19.31
21.98
75.66
, http://www.100md.com
11.38
12.96
5.84
169.62
运动后
89.99
2.70
3.01
1.80
4.31
272.54
6.85
41.85
, 百拇医药
84.84
2.13
13.03
6.57
321.23
变化率(%)
25.91
72.57
73.16
1.63
-52.17
112.37
-64.54
, 百拇医药
90.38
12.14
-81.28
0.53
11.55
89.38
注：“-”号表示降低百分离(运动前为基准)。
运动试验后9例超低频分量相对值(PVR)降低，降低率为41.67%～1.63%。这9例中有5例(55.56%)。高频相对分量(PHR)升高。8例运动试验阳性(88.89%)。7例(77.78%)平衡参数RVH降低。提示：自主系统对运动的敏感性降低；交感副交感平衡调节障碍。其中一例的两比较分带动态谱示图2。图中可见运动后高频分量欠抑制，而超低频分量相对降低，其运动前后HPC参数见表3。
, 百拇医药
图2 一例对运动试验欠敏感且存在自主系统平衡调节障碍病人的
两比较分带动态谱(女，42岁，运动试验阳性。)
图3 一例自主系统功能基本正常的运动试验阳性患者
(女，58岁)的两比较分带动态谱
表3 一例存在自主系统平衡调节障碍及运动敏感性障碍的病人的
运动前后HPC参数比较(女，42岁)
MHR
HRD
HLE
, 百拇医药
HFD
HCC
PVV
PLV
PHV
PVR
PLR
PHR
RVH
TFP
运动前
83.20
3.90
, http://www.100md.com
3.44
1.86
20.78
460.91
119.99
207.44
58.47
15.22
26.31
2.22
788.33
运动后
84.38
, http://www.100md.com
2.77
2.94
1.83
30.20
208.83
65.34
111.28
54.18
16.95
28.87
1.88
385.45
变化率(%)
, 百拇医药
1.42
-29.03
-14.53
-1.77
45.29
-54.69
-45.36
-46.36
-7.34
11.38
9.72
-15.54
-51.11
, 百拇医药
作为对照，将一例自主系统反应，调节基本正常的同样运动试验阳性者(男，58岁)的两比较分带动态谱示图3。图中可见，运动后高频分量(PHV副交感分量)明显被抑制(-87.32%)；由于自主系统的内部调节特性，超低频分量的绝对值(PVV)也相应降低(-50.27%)以求得新的平衡，且超低频相对分量(PVR)升高。(15.49%)。反映交感副交感平衡特征的参数PVH升高(292.17%)。由于运动的原因，人体处于紧张(应激)状态，反映系统调控能力的混沌特征参数全部降低(-32.31%～57.84%)，总功率TFP也降低(-62.13%)。
讨论
运动试验作为一种物理负荷试验，可作为进一步了解自主神经系统功能的一种方法。运动后趋势主要为HPC参数降低。但其中PVR，RVH升高。若不同于上述趋势，则可视为自主系统功能障碍。
运动试验判断自主系统障碍：(1)副交感调节障碍(PHV或PHR升高，多数伴PVR降低)；(2)平衡调节障碍(PVV升高或RVH降低)；(3)运动诱导自主系统张力过高(总功率TFP升高，四项混沌特征参数二项以上升高)。
, 百拇医药
HPC分析并不与运动试验结果完全平行。但只要心脏因某种疾患累及自主系统，HPC分析即可为异常表现。
我们认为HPC分析与运动试验相结合，更有助于判断运动试验的可靠性。运动试验亦可作为一种测试自主系统功能的物理负荷试验，以对了解自主系统，对运动反应的敏感性，平衡调节特征具有重要意义。
参考文献：
1 陈良迟,徐晓红,莫FDA4等.心动周期信号的动态混沌特征和谱特征分析系统及其应用.中国医学物理学杂志,1997;14(增刊):14.
2 莫FDA4，谢正祥，陈良迟等.心动周期信号的动态混沌特征分析方法，中国医学物理学杂志.1997;14(增刊);34
3 XUXH,XUZX,Chen Lc,A Compnterized system for analyzuin J Biomed Eng,1997;7(1):28.
4 徐晓红，谢正祥，陈良迟，正常人心动周期信号的混沌特征随年龄变化-HPS功率谱分析.中国医学物理学杂志,1996;13(2):19
5 徐晓红，谢正祥，陈良迟等.正常人心动周期信号的混沌特征随年龄的变化.生物医学工程学杂志.1996;13(1):25, http://www.100md.com
单位：李祥媛 马永可 张松 重庆医科大学第二临床学院心功能室 400010； 钱昌明 杜青兰 攀枝花市中心医院小内科； 郑学良 江北区第一人民医院
关键词：
重庆医学990122 心动周期信号(HPS：heart period signal)的动态混沌特征分析(DCA：Dynamic Chaosness analysis,或RcA:Running chaosness analysis)，特别是比较动态混沌特征分析(CDCA：Comparative Dynamic Chaosness analysis或CRCA:Comparative running Chaosness analysis)是十分新颖的研究课题[1～2]。国内外文献少见报道。本研究将用小动周期信号的动态混沌特征分析技术，对有心血管系统症状的病人进行分析，探讨运动试验前后心动周期信号混沌特征，进一步了解病人自主神经系统(以下简称自主系统)功能信息。并与运动试验结果进行对比研究，再进一步，将与冠状动脉造影进行对比研究，以探索是否可将该项技术用于辅助判断冠状动脉病变的无创性技术。探索将心动周期信号分析结合运动试验，冠状动脉造影以了解心血管病人的自主系统功能状态及其与冠状动脉病变间的关系。
, 百拇医药
方法
对象：本组32例均系小血管专科门诊病人，所有患者均有胸痛、胸闷、防前区不适症状，其中1例平静ECG有ST-T改变。全部患者均未服用影响自主系统的药物。32例中，男15例，女17例，年龄范围34～67岁。平均50.06±9.98岁。
运动试验设备：活动平板运动试验心电仪为西门子公司SICARD CSARC-Ⅰ型“计算机化心动周期信号动态混沌分析系统”，由重庆医科大学生物医学工程研究室研制[1]。检测方法及参数的意义见文献[1～5]。
结果
32例运动试验后混沌特征参数和大部份谱特征参数都降低，PVR,RVH升高，见表1。表中数据提示交感张力相对升高，迷走张力受到抑制，自主系统总体活动水平及调控能力降低。与上述趋势不符者，可视为异常，如运动试验阴性的二例混沌特征参数升高，主要谱特征参数升高(见表2)。提示运动诱发自主系统张力亢进。其中一例运动前后比较分带动态谱结果示图1。图1显示高频峰升高，且高频动率增加(90.38%表2)。超低频峰升高，功率增加(112.37%表2)。低频功率受到抑制(-64.54%表2)。总功率(TFP)，增加(89.38%表2)。若用低频功率表示交感，运动后低频受到抑制则不能圆满解释。可能为部份交感(左部)，部份迷走的混合带。图中VLE、LF、HF分别表示超低频带，低频带及高频带。
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表1 运动试验前后HPC参数的变化
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, http://www.100md.com
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前均值
76.82#
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1.844#
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162.05#
176.32#
, http://www.100md.com
61.27
18.79
19.94
5.22
859.50#
后均值
84.74↑
2.804
2.226
1.792
21.302
327.07
, http://www.100md.com
90.65
58.81
66.57↑
19.02↑
14.41
9.33↑
476.52
前标准差
8.78
1.059
0.823
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12.938
, 百拇医药
315.13
112.87
155.67
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7.24
11.20
5.53
514.49
后标准差
10.48
0.935
0.883
0.050
, 百拇医药
9.997
324.90
114.21
46.58
14.90
11.50
8.50
13.46
387.35
“#”表示运动前后有显著差异(P<0.05)
“↑”表示运动后该值升高
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图1 运动试验阳性而HPC参数异常的病人
表2 一例运动诱发自主功能异常的HPC参数(男，64岁，运动试验阴性)
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HCC
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, http://www.100md.com
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TFP
运动前
71.47
1.56
1.74
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9.02
128.33
19.31
21.98
75.66
, http://www.100md.com
11.38
12.96
5.84
169.62
运动后
89.99
2.70
3.01
1.80
4.31
272.54
6.85
41.85
, 百拇医药
84.84
2.13
13.03
6.57
321.23
变化率(%)
25.91
72.57
73.16
1.63
-52.17
112.37
-64.54
, 百拇医药
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0.53
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89.38
注：“-”号表示降低百分离(运动前为基准)。
运动试验后9例超低频分量相对值(PVR)降低，降低率为41.67%～1.63%。这9例中有5例(55.56%)。高频相对分量(PHR)升高。8例运动试验阳性(88.89%)。7例(77.78%)平衡参数RVH降低。提示：自主系统对运动的敏感性降低；交感副交感平衡调节障碍。其中一例的两比较分带动态谱示图2。图中可见运动后高频分量欠抑制，而超低频分量相对降低，其运动前后HPC参数见表3。
, 百拇医药
图2 一例对运动试验欠敏感且存在自主系统平衡调节障碍病人的
两比较分带动态谱(女，42岁，运动试验阳性。)
图3 一例自主系统功能基本正常的运动试验阳性患者
(女，58岁)的两比较分带动态谱
表3 一例存在自主系统平衡调节障碍及运动敏感性障碍的病人的
运动前后HPC参数比较(女，42岁)
MHR
HRD
HLE
, 百拇医药
HFD
HCC
PVV
PLV
PHV
PVR
PLR
PHR
RVH
TFP
运动前
83.20
3.90
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3.44
1.86
20.78
460.91
119.99
207.44
58.47
15.22
26.31
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788.33
运动后
84.38
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2.77
2.94
1.83
30.20
208.83
65.34
111.28
54.18
16.95
28.87
1.88
385.45
变化率(%)
, 百拇医药
1.42
-29.03
-14.53
-1.77
45.29
-54.69
-45.36
-46.36
-7.34
11.38
9.72
-15.54
-51.11
, 百拇医药
作为对照，将一例自主系统反应，调节基本正常的同样运动试验阳性者(男，58岁)的两比较分带动态谱示图3。图中可见，运动后高频分量(PHV副交感分量)明显被抑制(-87.32%)；由于自主系统的内部调节特性，超低频分量的绝对值(PVV)也相应降低(-50.27%)以求得新的平衡，且超低频相对分量(PVR)升高。(15.49%)。反映交感副交感平衡特征的参数PVH升高(292.17%)。由于运动的原因，人体处于紧张(应激)状态，反映系统调控能力的混沌特征参数全部降低(-32.31%～57.84%)，总功率TFP也降低(-62.13%)。
讨论
运动试验作为一种物理负荷试验，可作为进一步了解自主神经系统功能的一种方法。运动后趋势主要为HPC参数降低。但其中PVR，RVH升高。若不同于上述趋势，则可视为自主系统功能障碍。
运动试验判断自主系统障碍：(1)副交感调节障碍(PHV或PHR升高，多数伴PVR降低)；(2)平衡调节障碍(PVV升高或RVH降低)；(3)运动诱导自主系统张力过高(总功率TFP升高，四项混沌特征参数二项以上升高)。
, 百拇医药
HPC分析并不与运动试验结果完全平行。但只要心脏因某种疾患累及自主系统，HPC分析即可为异常表现。
我们认为HPC分析与运动试验相结合，更有助于判断运动试验的可靠性。运动试验亦可作为一种测试自主系统功能的物理负荷试验，以对了解自主系统，对运动反应的敏感性，平衡调节特征具有重要意义。
参考文献：
1 陈良迟,徐晓红,莫FDA4等.心动周期信号的动态混沌特征和谱特征分析系统及其应用.中国医学物理学杂志,1997;14(增刊):14.
2 莫FDA4，谢正祥，陈良迟等.心动周期信号的动态混沌特征分析方法，中国医学物理学杂志.1997;14(增刊);34
3 XUXH,XUZX,Chen Lc,A Compnterized system for analyzuin J Biomed Eng,1997;7(1):28.
4 徐晓红，谢正祥，陈良迟，正常人心动周期信号的混沌特征随年龄变化-HPS功率谱分析.中国医学物理学杂志,1996;13(2):19
5 徐晓红，谢正祥，陈良迟等.正常人心动周期信号的混沌特征随年龄的变化.生物医学工程学杂志.1996;13(1):25, http://www.100md.com