心率/血压变异性与压力反射敏感度的年龄依赖性
作者:王守岩 张立藩 王兴邦 程九华
单位:第四军医大学航空航天生理学教研室,西安 710032
关键词:年龄因素;心率变异性;压力反射;立位耐力
航天医学与医学工程000502摘要: 目的 比较中年与青年男子心率变异性(HRV)、收缩压变异性(SBPV)和压力反射敏感度(BRS)的差别,探讨不同年龄组心血管自主神经调节的特点。 方法 用自回归模型方法计算仰卧位与站立位HRV和SBPV的谱指标,用序贯法计算BRS,并分析其间的相关性。 结果 中年组两种体位下的HRV谱指标及仰卧位时的BRS均显著低于青年组(P<0.05,或P<0.01)。由仰卧位转为站立位后,中年组HRV的总功率(TP)、低频(LF)和高频成份(HF)均无明显改变;而青年组则均出现典型变化。不同年龄组两种体位下的SBPV谱指标多无明显差别,只是中年组仰卧位时SBPV的HF低于青年组(P<0.01)。青年组仰卧时的BRS与相同体位下HRV的LF和HF呈正相关;但在中年组则无此种相关性。青年组仰卧位HRV的TP、LF和HF也分别与站立位对应指标呈显著正相关;而在中年组,则不存在此种相关关系。 结论 中年人心血管自主神经调节功能已有所减退,主要表现在HRV与BRS降低及其间的相关性消失,以及立位应激下的反应性下降。但短时程SBPV谱及其反应性似不受年龄因素影响,可能与BPV的调节机制不同有关;安静状态下,HRV对SBPV的前馈调节可能并不重要。
, 百拇医药
中图分类号:R331.3 文献标识码:A 文章编号:1002-0837(2000)05-0318-05
Age Dependency of Heart Rate Variability,Blood Pressure Variability and Baroreflex Sensitivity
WANG Shou-yan, ZHANG Li-fan,WANG Xing-bang,CHENG Jiu-hua.
(Space Medicine & Medical Engineering)
Abstract: Objective To compare the cardiovascular autonomic regulatory function between young and middle-aged male subjects and to assess the effects of aging. Method Spectral indices of short term heart rate variability (HRV), systolic blood pressure variability (SBPV), and baroreflex sensitivity (BRS) in both supine and upright positions were obtained by AR spectral analysis and the sequential method, respectively, for both groups. Result HRV spectral indices in both supine and upright, and the BRS in supine were lower in the middle-aged subjects than in the young subjects (P<0.05, or P<0.01). From supine to upright position total power (TP), low frequency power (LF) and high frequency power (HF) of HRV spectrum did not show any significant changes in the middle-aged subjects, whereas in the young subjects typical changes were observed. SBPV spectral indices did not show significant differences between the two groups in both supine and upright positions. However, SBPV HF was an exception, being lower in supine position in the middle-aged than in the young subjects (P<0.01). For the young subjects, in supine position, BRS was correlated with LF and HF of HRV, respectively, and the spectral indices of HRV in supine position were also correlated with their corresponding indices in upright position. For the middle-aged subjects these correlations did not exist. Conclusion In the middle-aged, both HRV and BRS are reduced and the correlations between HRV indices and BRS are not existent. However, the short-term blood pressure variability seems to be not age-dependent. It suggests that different regulatory mechanisms might account for it and that under resting condition the feed forward regulation from HRV to SBPV might be unimportant.
, 百拇医药
Key words:age factor;heart rate variability;baroreflex;orthostatic tolerance
心率变异性(HRV,heart rate variability)、血压变异性(BPV,blood pressure variability)以及压力反射敏感度(baroreflex sensitivity,BRS)分析在心脏自主神经功能监测、心源性猝死危险性预报研究等方面具有重要应用价值[1~4]。在HRV、BPV及BRS临床应用中,应充分考虑年龄因素。HRV中有15%~33%的变异是由于年龄因素引起[5,6],而且BRS也随年龄增大而降低。而有关年龄因素对长时程及短时程BPV影响的研究工作还较少,结论也不太一致[7]。
鉴于以往工作中较少同时比较青年和中年人HRV、SBPV与BRS指标的差别及其间的相关关系,故我们进行了本工作。具体包括以下内容:①比较不同年龄组仰卧位时HRV、SBPV及BRS的差别;②比较不同年龄组主动站立应激下HRV、SBPV及BRS反应的差别;③分析不同年龄组HRV、SBPV在仰卧位与站立位之间,仰卧位HRV与站立位SBPV变化量之间,以及两种体位下BRS与HRV、SBPV之间的相关关系。
, 百拇医药
方 法
被试者 33名男性志愿者,均来自本校学员及工作人员。其中,青年组(18~30岁)17人,中年组(50~65岁)16人。被试者均不吸烟,经常进行适当的体育锻炼,身体健康,无心血管疾病、糖尿病及神经科病史。实验前24 h开始不饮用含咖啡因与酒精的饮料,不进行剧烈运动;实验前两周内未服用任何药物。
生理信号记录 用RM-6000 (光电,日本)记录CM5导联心电信号,用FinapresTM 2300 无创血压监测仪(Ohmeda,Englewood,CO,美国)自右手中指处记录逐跳动脉血压信号,记录时右手与心脏保持同一水平,并参照袖袋法测量结果调整传感器水平位置。所有信号均经12 位A/D转换、500 Hz采样频率实时同步采集。
被试者仰卧位休息10 min后,记录心电、血压信号8 min。然后转入主动站立体位2 min后记录心电、血压信号8 min。实验中被试者根据计算机发出的指令按15次/min呼吸。
, 百拇医药
心率/血压变异性分析[1,8] 由原始心电和血压信号获取RR间期和收缩压时间序列。选取5 min平稳数据,去除线性趋势项后,用自回归模型谱分析方法得到RR间期和收缩压信号的功率谱;进而计算各功率谱指标,即总功率(TP,0.00~0.40 Hz),低频功率(LF,0.04~0.15 Hz),高频功率(HF,0.15~0.40 Hz),归一化低频功率 (LFn),归一化高频功率(HFn),以及LF/HF比值 (该指标仅限于HRV分析)。
序贯法压力反射敏感度分析[4,9,10] 当收缩压与RR间期朝同一方向递增或递减,且相邻两次心跳收缩压差值的绝对值≥1 mmHg (0.133 kPa)、RR间期差值的绝对值(3 ms,而又有相继3次或3次以上心跳出现这种变化时,即计算RR间期值与收缩压值序列对的回归直线。如果回归及相关(r≥0.85)均达到显著水平(P<0.05),则将求得的回归线斜率作为一次自发性BRS的值。计算5 min信号中所有自发性BRS值的均值,即为该段时间的平均自发性压力反射敏感度。
, 百拇医药
统计学分析 结果均以±s表示。同一组被试者不同体位之间的均值比较采用配对t检验;不同组被试者之间的均值比较采用团体t检验。相关分析前将数据进行自然对数变换使之呈正态分布,谱指标之间的相关分析采用Pearson方法,BRS与HRV、SBPV各谱指标之间的相关分析采用偏相关估计。统计学分析采用SPSS/PC(版本7.0)统计分析软件包。
结 果
HRV与SBPV的常规谱分析
仰卧位HRV与SBPV的常规谱分析 HRV谱分析结果见图1。中年组HRV的TP、LF、HF、HFn均显著低于青年组(P<0.05或P<0.01),LFn显著高于青年组(P<0.01);而LF/HF则有高于青年组的趋势,但差别未达显著程度。SBPV谱分析结果见图2。除仰卧位时中年组的LFn显著高于青年组(P<0.05),HF、HFn显著低于青年组外(P<0.01和P<0.05),其余谱指标,如TP与LF在两组间均无显著差别。
, 百拇医药
站立位HRV与SBPV的常规谱分析 在青年被试者,站立引起HRV的TP、HF和HFn降低,LF、LFn和LF/HF显著升高。但在中年被试者,站立却只引起HRV的HFn显著降低和LFn、LF/HF显著升高。站立位时中年被试者HRV的TP、LF仍然显著低于青年被试者(P<0.05)。
站立引起两组被试者SBPV谱的TP、LF和HF均显著升高(P<0.01),且两组升高幅度相近;但LFn与HFn却无显著改变。站立位时两组被试者SBPV的谱指标无显著差别。
自发性压力反射敏感度(BRS) 仰卧时,青年被试者的自发性BRS远大于中年被试者(92.72±1.95与49.90±0.47 ms/kPa相比,P<0.01);而当处于站立位时,青年组(35.21±0.61 ms/kPa)与中年组 (31.79±0.61 ms/kPa)的自发性BRS均显著降低 (P<0.01),且两组间不复存
, 百拇医药
图1 青年与中年被试者的HRV谱分析结果(±sx)
Fig.1 HRV spectral analysis of young and middle-aged subjects in standing and supine(±sx)
*P<0.05,**P<0.01,statistical significance of differences between middle-aged and young subjects;+P<0.05,++P<0.01,statistical significance of differences between standing and supine in the same age group,respectively
, 百拇医药
图2 青年与中年被试者的SBPV谱分析结果(±sx)
Fig.2 SBPV spectral analysis of young and middle-aged subjects in standing and supine(±sx)
*P<0.05,**P<0.01,statistical significance of differences between middle-aged and young subjects;+P<0.05,++P<0.01,statistical significance of differences between standing and supine in the same age group,respectively在显著性差别。
, 百拇医药
HRV、SBPV及BRS的相关分析 对两组被试者两种体位下HRV、SBPV各谱指标及BRS进行相关分析的结果见表1。青年组仰卧位BRS及HRV的TP、LF、HF分别与站立位BRS及HRV的TP、LF、HF对应指标间呈显著正相关关系;而在中年组,则不存在此种相关关系。两组被试者SBPV的各谱指标在两种体位之间均不存在显著相关关系。
表1 青年组、中年组HRV/SBPV相应谱指标及BRS仰卧位与站立位相关分析
Table 1 Correlation analysis of HRV/SBPV in young and middle-aged subjects supine/upright
correlation coefficient
young
, http://www.100md.com middle-aged
BRS
0.79**
-0.05
TPHRV
0.85**
0.32
LFHRV
0.78**
0.43
HFHRV
, 百拇医药
0.91**
0.30
Note:*P<0.05,**P<0.01,statistical significance for correlation coefficient
在青年组,仰卧位自发性BRS分别与仰卧位HRV的LF和HF存在显著的相关关系(分别为r =0.69,P<0.05;r=0.81,P<0.01);站立位自发性BRS与站立位HRV的HF呈显著相关(r=0.87,P<0.01)。在中年组,仰卧位时全然不出现上述相关关系;只是站立位的BRS与站立位HRV的HF有显著的正相关(r=0.76,P<0.01)。两组被试者在两种体位下,BRS与SBPV各谱指标之间均无显著相关关系。
讨 论
本工作观察到的不同年龄组谱指标差别主要如下:(1)HRV:在仰卧位和站立时,中年组的TP、LF和HF均低于青年组。由仰卧转为站立后,中年组3项谱指标均无明显改变;而在青年组则出现TP、HF降低和LF升高的典型变化。(2)SBPV:在仰卧和站立时,两个年龄组各谱指标间多无显著差别,只是中年组仰卧时HF显著低于青年组。站立时,两组TP、LF及HF均显著升高,且升高幅度相近。(3)BRS:中年组仰卧位时的BRS仅为青年组的一半(54%);站立时两组BRS均显著降低,且青年组降低幅度较大,故两组BRS值已基本相当。
, 百拇医药
中年被试者HRV与BRS降低可能是心血管自主神经调节功能随年龄而减退的一种表现。Pfeffer等认为,HRV随年龄增大而降低,主要是由于副交感神经功能减退引起,但究竟是由于中枢整合、副交感神经传入、传出通路、压力反射或者窦房结等哪个环节的改变,及其相对重要性还不甚明了[6]。Laitinen等[11]曾用标准药理学方法证明健康人BRS与年龄呈负相关。这可能与多种因素有关:老年人动脉血管顺应性降低,可导致压力感受器刺激减少;此外,也涉及到外周神经通路、压力反射的中枢调节以及窦房结功能等因素[11]。本实验还发现中年被试者在仰卧位时的自发性BRS虽远低于青年被试者,但当处于站立时两组BRS数值又很相近。这可能是由于仰卧时中年被试者交感神经紧张度已较强[12],故站立时交感神经活动增强所致自发性BRS降低幅度也较小所致。
关于BPV随年龄变化的报道较少,结果不尽一致,所取变异性指标也有所不同。一般认为,自由活动状态下,长时程BPV系随年龄增大而增大[7]。本工作发现,由仰卧位转为站立位时短时程SBPV的变化幅度不受年龄因素影响。这显然与HRV与SBPV各自的调节机制明显不同有关[13]。年龄因素对两者的不同影响还可能与以下机制有关:一方面,中年人BRS降低使血压对心率的反馈调节减弱,故HRV降低。另一方面,安静时心率改变对血压的前馈调节可能并不重要,故中年人HRV虽降低,但SBPV并无明显改变。Parati等[14]报道,24 h平均BRS与24 h HRV及SBPV(均以标准差表示)分别呈正比与反比关系,提示压力反射通过调节心脏活动维持血压稳定。可能仅对短时程SBPV谱分析尚不能全面析测出长时程BPV信号的一些特征。此外,对老年犬的观察还表明,压力反射对心率、肾交感神经活动(RSNA)及血压的调节功能均已减退,且涉及副交感与交感支的调制功能的全面降低[13]。而人体研究所测BRS只限于心率支,压力反射其它分支随年龄变化情况尚不清楚。
, 百拇医药
本工作相关分析的结果主要如下:(1)青年组仰卧时的BRS与同一体位的LFHRV、HFHRV分别呈正相关;但在中年组则不呈现此种相关性。两组被试者站立位时的BRS与同一体位的HFHRV均呈正相关。(2)青年组仰卧时的BRS与HRV谱指标TP、LF和HF及站立时的相应指标均呈正相关,而中年组则不见此相关性。(3)两个年龄组不同体位下HRV与SBPV各指标间多不存在显著的相关关系。
Laitinen等[11]报道,BRS与HRV的HF成份呈正相关,与舒张压呈负相关。本工作青年组仰卧位BRS及HRV谱指标分别与站立位对应指标之间有显著的相关性,而中年被试者却不存在此种相关性,这一事实充分表明,年龄增大后血压对心率的反馈调节影响减弱。此外,青年组仰卧时的BRS及HRV谱指标TP、LF和HF与站立时的相应指标呈正相关,表明青年人心血管自主神经调节相对稳定,即个体心血管自主神经调节的基础状态与应激状态之间有着一致的连系,而中年被试者则无此种关系。
, 百拇医药 总之,中年人在仰卧及主动站立时,其HRV与BRS均显著低于青年人,表明心血管自主神经调节功能随年龄增长而明显减退,且其整体协调调节能力及应激状态下调节的相对稳定性亦低于青年组,但短时程BPV谱并不受年龄因素影响,可能与其调节机制全然不同有关。安静状态下HRV的前馈调节可能对BPV并不重要。
[参考文献]
[1] Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology.Heart rate variability:standards of measurement,physiological interpretation and clinical use[J].Circulation,1996,93(5):1043~1065
[2] ZHANG Lifan.Heart rate and blood pressure variability:analytical methods,physiological significance and its applications[J].Progress in Physiological Sciences,1996,27(4):295~300
, http://www.100md.com
张立藩.心率与血压的变异性:分析方法、生理意义及其应用[J].生理科学进展,1996,27(4):295~300
[3] Mansier P,Clairambault J,Charlotte N et al.Linear and non-linear analysis of heart rate variability:a minireview[J].Cardiovasc Res,1996,31(3):371~379
[4] Parati G,Rienzo MD,Groppelli A et al.Heart rate and blood pressure variability and their interaction in hypertension[M].In:Malik M,eds.Heart rate variability.Futura Publ Co,1995:467~478
, 百拇医药
[5] Jensen-Urstad K,Storck N,Bouvier F et al.Heart rate variability in healthy subjects is related to age and gender[J].Acta Physiol Scand,1997,160(3):235~241
[6] Odemuyiwa O.Effect of age on heart rate variability[M].In:Malik M,eds.Heart rate variability.Futura Publ Co,1995:235~239
[7] Veerman DP,Imholz PM,Wieling W et al.Effects of aging on blood pressure variability in resting conditions[J].Hypertension,1994,24(1):120~130
, 百拇医药
[8] Zhang LF,Zheng J,Wang SY et al.Effect of aerobic training on orthostatic tolerance,circulatory response,and heart rate dynamics[J].Aviat Space Environ Med,1999,70(10):975~982
[9] Blaber AP,Yamamoto Y,Hughson RL.Methodology of spontaneous baroreflex relationship assessed by surrogate data analysis[J].Am J Physiol,1995,268(37):H1682~H1687
[10] ZHENG Jun,ZHANG Lifan,ZHANG Rong et al.Assessment of responsiveness of spontaneous baroreceptor:heart rate reflex under gravitational stress[J].Space Medicine & Medical Engineering,1998,11(5):347~351
, http://www.100md.com
郑 军,张立藩,张 荣等.重力应激下自发性压力感受器—心率反射反应性的评定[J].航天医学与医学工程,1998,11(5):347~351
[11] Laitinen T,Hartikainen J,Vanninen E et al.Age and gender dependency of baroreflex sensitivity in healthy subjects[J].J Appl Physiol,1998,84(2):576~583
[12] Hajduczok G,Chapleau MW,Johnson SI et al.Increase in sysmpathetic activity with age:I.Role of impairment of arterial baroreflexes[J].Am J Physiol,1991,260(29):H1113~H1120
, 百拇医药
[13] ZHANG Lifan,WANG Shouyan,ZHANG Zhiyuan et al.Comparison of blood pressure variability under orthostatic stress before and after aerobic training[J].Chinese Journal of Aerospace Medicine,1998,9(4):223~228
张立藩,王守岩,张志远等.有氧锻炼前后立位应激下血压变异性的比较[J].中华航空航天医学杂志,1998,9(4):223~228
[14] Parati G,Frattola A,DiRienzo M et al.Effects of aging on 24-h dynamic baroreceptor control of heart rate in ambulant subjects[J].Am J physiol,1995,268(37):H1606~H1612
收稿日期:2000-01-03, 百拇医药
单位:第四军医大学航空航天生理学教研室,西安 710032
关键词:年龄因素;心率变异性;压力反射;立位耐力
航天医学与医学工程000502摘要: 目的 比较中年与青年男子心率变异性(HRV)、收缩压变异性(SBPV)和压力反射敏感度(BRS)的差别,探讨不同年龄组心血管自主神经调节的特点。 方法 用自回归模型方法计算仰卧位与站立位HRV和SBPV的谱指标,用序贯法计算BRS,并分析其间的相关性。 结果 中年组两种体位下的HRV谱指标及仰卧位时的BRS均显著低于青年组(P<0.05,或P<0.01)。由仰卧位转为站立位后,中年组HRV的总功率(TP)、低频(LF)和高频成份(HF)均无明显改变;而青年组则均出现典型变化。不同年龄组两种体位下的SBPV谱指标多无明显差别,只是中年组仰卧位时SBPV的HF低于青年组(P<0.01)。青年组仰卧时的BRS与相同体位下HRV的LF和HF呈正相关;但在中年组则无此种相关性。青年组仰卧位HRV的TP、LF和HF也分别与站立位对应指标呈显著正相关;而在中年组,则不存在此种相关关系。 结论 中年人心血管自主神经调节功能已有所减退,主要表现在HRV与BRS降低及其间的相关性消失,以及立位应激下的反应性下降。但短时程SBPV谱及其反应性似不受年龄因素影响,可能与BPV的调节机制不同有关;安静状态下,HRV对SBPV的前馈调节可能并不重要。
, 百拇医药
中图分类号:R331.3 文献标识码:A 文章编号:1002-0837(2000)05-0318-05
Age Dependency of Heart Rate Variability,Blood Pressure Variability and Baroreflex Sensitivity
WANG Shou-yan, ZHANG Li-fan,WANG Xing-bang,CHENG Jiu-hua.
(Space Medicine & Medical Engineering)
Abstract: Objective To compare the cardiovascular autonomic regulatory function between young and middle-aged male subjects and to assess the effects of aging. Method Spectral indices of short term heart rate variability (HRV), systolic blood pressure variability (SBPV), and baroreflex sensitivity (BRS) in both supine and upright positions were obtained by AR spectral analysis and the sequential method, respectively, for both groups. Result HRV spectral indices in both supine and upright, and the BRS in supine were lower in the middle-aged subjects than in the young subjects (P<0.05, or P<0.01). From supine to upright position total power (TP), low frequency power (LF) and high frequency power (HF) of HRV spectrum did not show any significant changes in the middle-aged subjects, whereas in the young subjects typical changes were observed. SBPV spectral indices did not show significant differences between the two groups in both supine and upright positions. However, SBPV HF was an exception, being lower in supine position in the middle-aged than in the young subjects (P<0.01). For the young subjects, in supine position, BRS was correlated with LF and HF of HRV, respectively, and the spectral indices of HRV in supine position were also correlated with their corresponding indices in upright position. For the middle-aged subjects these correlations did not exist. Conclusion In the middle-aged, both HRV and BRS are reduced and the correlations between HRV indices and BRS are not existent. However, the short-term blood pressure variability seems to be not age-dependent. It suggests that different regulatory mechanisms might account for it and that under resting condition the feed forward regulation from HRV to SBPV might be unimportant.
, 百拇医药
Key words:age factor;heart rate variability;baroreflex;orthostatic tolerance
心率变异性(HRV,heart rate variability)、血压变异性(BPV,blood pressure variability)以及压力反射敏感度(baroreflex sensitivity,BRS)分析在心脏自主神经功能监测、心源性猝死危险性预报研究等方面具有重要应用价值[1~4]。在HRV、BPV及BRS临床应用中,应充分考虑年龄因素。HRV中有15%~33%的变异是由于年龄因素引起[5,6],而且BRS也随年龄增大而降低。而有关年龄因素对长时程及短时程BPV影响的研究工作还较少,结论也不太一致[7]。
鉴于以往工作中较少同时比较青年和中年人HRV、SBPV与BRS指标的差别及其间的相关关系,故我们进行了本工作。具体包括以下内容:①比较不同年龄组仰卧位时HRV、SBPV及BRS的差别;②比较不同年龄组主动站立应激下HRV、SBPV及BRS反应的差别;③分析不同年龄组HRV、SBPV在仰卧位与站立位之间,仰卧位HRV与站立位SBPV变化量之间,以及两种体位下BRS与HRV、SBPV之间的相关关系。
, 百拇医药
方 法
被试者 33名男性志愿者,均来自本校学员及工作人员。其中,青年组(18~30岁)17人,中年组(50~65岁)16人。被试者均不吸烟,经常进行适当的体育锻炼,身体健康,无心血管疾病、糖尿病及神经科病史。实验前24 h开始不饮用含咖啡因与酒精的饮料,不进行剧烈运动;实验前两周内未服用任何药物。
生理信号记录 用RM-6000 (光电,日本)记录CM5导联心电信号,用FinapresTM 2300 无创血压监测仪(Ohmeda,Englewood,CO,美国)自右手中指处记录逐跳动脉血压信号,记录时右手与心脏保持同一水平,并参照袖袋法测量结果调整传感器水平位置。所有信号均经12 位A/D转换、500 Hz采样频率实时同步采集。
被试者仰卧位休息10 min后,记录心电、血压信号8 min。然后转入主动站立体位2 min后记录心电、血压信号8 min。实验中被试者根据计算机发出的指令按15次/min呼吸。
, 百拇医药
心率/血压变异性分析[1,8] 由原始心电和血压信号获取RR间期和收缩压时间序列。选取5 min平稳数据,去除线性趋势项后,用自回归模型谱分析方法得到RR间期和收缩压信号的功率谱;进而计算各功率谱指标,即总功率(TP,0.00~0.40 Hz),低频功率(LF,0.04~0.15 Hz),高频功率(HF,0.15~0.40 Hz),归一化低频功率 (LFn),归一化高频功率(HFn),以及LF/HF比值 (该指标仅限于HRV分析)。
序贯法压力反射敏感度分析[4,9,10] 当收缩压与RR间期朝同一方向递增或递减,且相邻两次心跳收缩压差值的绝对值≥1 mmHg (0.133 kPa)、RR间期差值的绝对值(3 ms,而又有相继3次或3次以上心跳出现这种变化时,即计算RR间期值与收缩压值序列对的回归直线。如果回归及相关(r≥0.85)均达到显著水平(P<0.05),则将求得的回归线斜率作为一次自发性BRS的值。计算5 min信号中所有自发性BRS值的均值,即为该段时间的平均自发性压力反射敏感度。
, 百拇医药
统计学分析 结果均以±s表示。同一组被试者不同体位之间的均值比较采用配对t检验;不同组被试者之间的均值比较采用团体t检验。相关分析前将数据进行自然对数变换使之呈正态分布,谱指标之间的相关分析采用Pearson方法,BRS与HRV、SBPV各谱指标之间的相关分析采用偏相关估计。统计学分析采用SPSS/PC(版本7.0)统计分析软件包。
结 果
HRV与SBPV的常规谱分析
仰卧位HRV与SBPV的常规谱分析 HRV谱分析结果见图1。中年组HRV的TP、LF、HF、HFn均显著低于青年组(P<0.05或P<0.01),LFn显著高于青年组(P<0.01);而LF/HF则有高于青年组的趋势,但差别未达显著程度。SBPV谱分析结果见图2。除仰卧位时中年组的LFn显著高于青年组(P<0.05),HF、HFn显著低于青年组外(P<0.01和P<0.05),其余谱指标,如TP与LF在两组间均无显著差别。
, 百拇医药
站立位HRV与SBPV的常规谱分析 在青年被试者,站立引起HRV的TP、HF和HFn降低,LF、LFn和LF/HF显著升高。但在中年被试者,站立却只引起HRV的HFn显著降低和LFn、LF/HF显著升高。站立位时中年被试者HRV的TP、LF仍然显著低于青年被试者(P<0.05)。
站立引起两组被试者SBPV谱的TP、LF和HF均显著升高(P<0.01),且两组升高幅度相近;但LFn与HFn却无显著改变。站立位时两组被试者SBPV的谱指标无显著差别。
自发性压力反射敏感度(BRS) 仰卧时,青年被试者的自发性BRS远大于中年被试者(92.72±1.95与49.90±0.47 ms/kPa相比,P<0.01);而当处于站立位时,青年组(35.21±0.61 ms/kPa)与中年组 (31.79±0.61 ms/kPa)的自发性BRS均显著降低 (P<0.01),且两组间不复存
, 百拇医药
图1 青年与中年被试者的HRV谱分析结果(±sx)
Fig.1 HRV spectral analysis of young and middle-aged subjects in standing and supine(±sx)
*P<0.05,**P<0.01,statistical significance of differences between middle-aged and young subjects;+P<0.05,++P<0.01,statistical significance of differences between standing and supine in the same age group,respectively
, 百拇医药
图2 青年与中年被试者的SBPV谱分析结果(±sx)
Fig.2 SBPV spectral analysis of young and middle-aged subjects in standing and supine(±sx)
*P<0.05,**P<0.01,statistical significance of differences between middle-aged and young subjects;+P<0.05,++P<0.01,statistical significance of differences between standing and supine in the same age group,respectively在显著性差别。
, 百拇医药
HRV、SBPV及BRS的相关分析 对两组被试者两种体位下HRV、SBPV各谱指标及BRS进行相关分析的结果见表1。青年组仰卧位BRS及HRV的TP、LF、HF分别与站立位BRS及HRV的TP、LF、HF对应指标间呈显著正相关关系;而在中年组,则不存在此种相关关系。两组被试者SBPV的各谱指标在两种体位之间均不存在显著相关关系。
表1 青年组、中年组HRV/SBPV相应谱指标及BRS仰卧位与站立位相关分析
Table 1 Correlation analysis of HRV/SBPV in young and middle-aged subjects supine/upright
correlation coefficient
young
, http://www.100md.com middle-aged
BRS
0.79**
-0.05
TPHRV
0.85**
0.32
LFHRV
0.78**
0.43
HFHRV
, 百拇医药
0.91**
0.30
Note:*P<0.05,**P<0.01,statistical significance for correlation coefficient
在青年组,仰卧位自发性BRS分别与仰卧位HRV的LF和HF存在显著的相关关系(分别为r =0.69,P<0.05;r=0.81,P<0.01);站立位自发性BRS与站立位HRV的HF呈显著相关(r=0.87,P<0.01)。在中年组,仰卧位时全然不出现上述相关关系;只是站立位的BRS与站立位HRV的HF有显著的正相关(r=0.76,P<0.01)。两组被试者在两种体位下,BRS与SBPV各谱指标之间均无显著相关关系。
讨 论
本工作观察到的不同年龄组谱指标差别主要如下:(1)HRV:在仰卧位和站立时,中年组的TP、LF和HF均低于青年组。由仰卧转为站立后,中年组3项谱指标均无明显改变;而在青年组则出现TP、HF降低和LF升高的典型变化。(2)SBPV:在仰卧和站立时,两个年龄组各谱指标间多无显著差别,只是中年组仰卧时HF显著低于青年组。站立时,两组TP、LF及HF均显著升高,且升高幅度相近。(3)BRS:中年组仰卧位时的BRS仅为青年组的一半(54%);站立时两组BRS均显著降低,且青年组降低幅度较大,故两组BRS值已基本相当。
, 百拇医药
中年被试者HRV与BRS降低可能是心血管自主神经调节功能随年龄而减退的一种表现。Pfeffer等认为,HRV随年龄增大而降低,主要是由于副交感神经功能减退引起,但究竟是由于中枢整合、副交感神经传入、传出通路、压力反射或者窦房结等哪个环节的改变,及其相对重要性还不甚明了[6]。Laitinen等[11]曾用标准药理学方法证明健康人BRS与年龄呈负相关。这可能与多种因素有关:老年人动脉血管顺应性降低,可导致压力感受器刺激减少;此外,也涉及到外周神经通路、压力反射的中枢调节以及窦房结功能等因素[11]。本实验还发现中年被试者在仰卧位时的自发性BRS虽远低于青年被试者,但当处于站立时两组BRS数值又很相近。这可能是由于仰卧时中年被试者交感神经紧张度已较强[12],故站立时交感神经活动增强所致自发性BRS降低幅度也较小所致。
关于BPV随年龄变化的报道较少,结果不尽一致,所取变异性指标也有所不同。一般认为,自由活动状态下,长时程BPV系随年龄增大而增大[7]。本工作发现,由仰卧位转为站立位时短时程SBPV的变化幅度不受年龄因素影响。这显然与HRV与SBPV各自的调节机制明显不同有关[13]。年龄因素对两者的不同影响还可能与以下机制有关:一方面,中年人BRS降低使血压对心率的反馈调节减弱,故HRV降低。另一方面,安静时心率改变对血压的前馈调节可能并不重要,故中年人HRV虽降低,但SBPV并无明显改变。Parati等[14]报道,24 h平均BRS与24 h HRV及SBPV(均以标准差表示)分别呈正比与反比关系,提示压力反射通过调节心脏活动维持血压稳定。可能仅对短时程SBPV谱分析尚不能全面析测出长时程BPV信号的一些特征。此外,对老年犬的观察还表明,压力反射对心率、肾交感神经活动(RSNA)及血压的调节功能均已减退,且涉及副交感与交感支的调制功能的全面降低[13]。而人体研究所测BRS只限于心率支,压力反射其它分支随年龄变化情况尚不清楚。
, 百拇医药
本工作相关分析的结果主要如下:(1)青年组仰卧时的BRS与同一体位的LFHRV、HFHRV分别呈正相关;但在中年组则不呈现此种相关性。两组被试者站立位时的BRS与同一体位的HFHRV均呈正相关。(2)青年组仰卧时的BRS与HRV谱指标TP、LF和HF及站立时的相应指标均呈正相关,而中年组则不见此相关性。(3)两个年龄组不同体位下HRV与SBPV各指标间多不存在显著的相关关系。
Laitinen等[11]报道,BRS与HRV的HF成份呈正相关,与舒张压呈负相关。本工作青年组仰卧位BRS及HRV谱指标分别与站立位对应指标之间有显著的相关性,而中年被试者却不存在此种相关性,这一事实充分表明,年龄增大后血压对心率的反馈调节影响减弱。此外,青年组仰卧时的BRS及HRV谱指标TP、LF和HF与站立时的相应指标呈正相关,表明青年人心血管自主神经调节相对稳定,即个体心血管自主神经调节的基础状态与应激状态之间有着一致的连系,而中年被试者则无此种关系。
, 百拇医药 总之,中年人在仰卧及主动站立时,其HRV与BRS均显著低于青年人,表明心血管自主神经调节功能随年龄增长而明显减退,且其整体协调调节能力及应激状态下调节的相对稳定性亦低于青年组,但短时程BPV谱并不受年龄因素影响,可能与其调节机制全然不同有关。安静状态下HRV的前馈调节可能对BPV并不重要。
[参考文献]
[1] Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology.Heart rate variability:standards of measurement,physiological interpretation and clinical use[J].Circulation,1996,93(5):1043~1065
[2] ZHANG Lifan.Heart rate and blood pressure variability:analytical methods,physiological significance and its applications[J].Progress in Physiological Sciences,1996,27(4):295~300
, http://www.100md.com
张立藩.心率与血压的变异性:分析方法、生理意义及其应用[J].生理科学进展,1996,27(4):295~300
[3] Mansier P,Clairambault J,Charlotte N et al.Linear and non-linear analysis of heart rate variability:a minireview[J].Cardiovasc Res,1996,31(3):371~379
[4] Parati G,Rienzo MD,Groppelli A et al.Heart rate and blood pressure variability and their interaction in hypertension[M].In:Malik M,eds.Heart rate variability.Futura Publ Co,1995:467~478
, 百拇医药
[5] Jensen-Urstad K,Storck N,Bouvier F et al.Heart rate variability in healthy subjects is related to age and gender[J].Acta Physiol Scand,1997,160(3):235~241
[6] Odemuyiwa O.Effect of age on heart rate variability[M].In:Malik M,eds.Heart rate variability.Futura Publ Co,1995:235~239
[7] Veerman DP,Imholz PM,Wieling W et al.Effects of aging on blood pressure variability in resting conditions[J].Hypertension,1994,24(1):120~130
, 百拇医药
[8] Zhang LF,Zheng J,Wang SY et al.Effect of aerobic training on orthostatic tolerance,circulatory response,and heart rate dynamics[J].Aviat Space Environ Med,1999,70(10):975~982
[9] Blaber AP,Yamamoto Y,Hughson RL.Methodology of spontaneous baroreflex relationship assessed by surrogate data analysis[J].Am J Physiol,1995,268(37):H1682~H1687
[10] ZHENG Jun,ZHANG Lifan,ZHANG Rong et al.Assessment of responsiveness of spontaneous baroreceptor:heart rate reflex under gravitational stress[J].Space Medicine & Medical Engineering,1998,11(5):347~351
, http://www.100md.com
郑 军,张立藩,张 荣等.重力应激下自发性压力感受器—心率反射反应性的评定[J].航天医学与医学工程,1998,11(5):347~351
[11] Laitinen T,Hartikainen J,Vanninen E et al.Age and gender dependency of baroreflex sensitivity in healthy subjects[J].J Appl Physiol,1998,84(2):576~583
[12] Hajduczok G,Chapleau MW,Johnson SI et al.Increase in sysmpathetic activity with age:I.Role of impairment of arterial baroreflexes[J].Am J Physiol,1991,260(29):H1113~H1120
, 百拇医药
[13] ZHANG Lifan,WANG Shouyan,ZHANG Zhiyuan et al.Comparison of blood pressure variability under orthostatic stress before and after aerobic training[J].Chinese Journal of Aerospace Medicine,1998,9(4):223~228
张立藩,王守岩,张志远等.有氧锻炼前后立位应激下血压变异性的比较[J].中华航空航天医学杂志,1998,9(4):223~228
[14] Parati G,Frattola A,DiRienzo M et al.Effects of aging on 24-h dynamic baroreceptor control of heart rate in ambulant subjects[J].Am J physiol,1995,268(37):H1606~H1612
收稿日期:2000-01-03, 百拇医药