第九章 心率变异性
心率变异性分析
心率变异性分析心率变异性（Heart Rate Variability，简称HRV）是指心率在不同时间点上的变动程度，是研究自主神经系统功能的重要指标之一。
通过分析心率的变异性，可以得到很多有关心血管、神经、内分泌等系统功能状态的信息，对于心脑血管疾病的早期预警和健康管理具有重要意义。
本文将对心率变异性进行详细分析。
心率变异性是指心率在给定时间间隔内的变动差异。
正常人在安静状态下，心率是有规律地波动的，即心跳之间的时间间隔不是完全固定的，而是存在一定程度的变化。
心率变异性主要受到自主神经系统对心脏的影响，包括交感神经和副交感神经。
交感神经的兴奋会加快心率，而副交感神经的兴奋则会减慢心率。
因此，心率变异性一般被认为是自主神经系统功能的直接反映。
心率变异性是通过心电图（Electrocardiogram，简称ECG）来测量和分析的。
ECG是通过电极贴在人体皮肤上，记录心脏电活动并转化为图形数据。
在安静状态下，人体的心电图呈现一种规律的波动，主要由心脏起搏点发放的电信号引起。
通过对心电图数据进行处理和分析，可以得到心率变异性的相关指标。
心率变异性的分析方法有很多种，常用的包括时域分析、频域分析和非线性分析。
时域分析是最简单、最直观的一种方法，通过计算相邻RR间期（即相邻两次心跳之间的时间间隔）的标准差来评估心率变异性的大小。
标准差越大，说明心率的变异程度越高，自主神经系统功能越好。
频域分析则是将心率变异性的时间序列分解成不同频率的成分，主要包括低频成分（LF）和高频成分（HF）。
低频成分反映了交感神经和副交感神经的相对活性，高频成分则主要反映副交感神经的活性。
通常情况下，低频成分和高频成分之比（LF/HF比）越大，交感神经的活性越高，副交感神经的活性越低。
非线性分析则是利用复杂系统理论来研究心率变异性的非线性特征。
常用的非线性指标包括自相关函数、样本熵和分形维数等。
这些指标能够反映出心率变异性的复杂程度和混沌特征，有助于更全面地评估自主神经系统的功能状态。
《心率变异性课件》
心率变异性的性质及其动态变化
心率变异性具有多种性质，包括总体变异性、呼吸相关变异性和长期变异性。它们在不同情况下呈现出不同的 动态变化，受到许多因素的影响。
心率变异性的生理机制
心率变异性的生成涉及到心脏自主神经系统的调控，主要由交感神经和副交 感神经的相互作用所决定。这些机制包括心率调节中枢、心脏传导系统和神 经递质的影响。
如何进行心率变异性的测量？
测量心率变异性可以使用非侵入性的方法，如心电图（ECG）和脉搏波等。这些技术可以提供有关心脏神经调 节的信息，进而评估心脏状况和自主神经功能。
心率变异性的临床意义
心率变异性在临床中具有重要的意义。它可以作为评估心血管健康、预测心 脏病发作风险和指导治疗的指标。它还可以用于评估慢性疾病的严重性和预 后。
心率变异性与神经退行性 疾病
心率变异性可以用作识别和监测 神经退行性疾病的指标，如阿尔 茨海默病等。
心率变异性与脑损伤
心率变异性可以用于评估和预测 脑损伤的严重程度和预后。
心率变异性与脑电图
心率变异性可以与脑电图相结合， 提供对大脑功能状况的研究和评 估。
心率变异性在运动中的变化及其应用
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运动对心率变异性的影响
运动可以显著改善心率变异性，提高心脏适应能力和健康水平。
2
运动中的心率变异性测量
运动中的心率变异性测量可以用于评估运动负荷和身体适应性。
3
心率变异性在运动调控中的应用
心率变异性在运动调控中具有很大潜力，可以指导训练计划和改善运动表现。
心率不同时间点之间的变化程度。本课件将介绍心率变异性 的性质、生理机制、测量方法以及临床应用，探讨其与运动、心血管疾病、 神经系统疾病、情绪等领域的关系，包括其在医学体育、应激反应、健康评 估和未来发展中的应用。
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心率变异性分析
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心率变异性分析
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目前HRV研究的临床意义
• 预测心脏性猝死（急性心肌梗死） • 定量评估自主神经系统功能 • （糖尿病、冠心病、心梗）指导治疗 • 对高血压病、心衰、心脏移植、甲亢等疾病的临床应用都有潜在
的临床应用价值。
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临床应用的范围
心率变异性分析
心率变异性分析
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心率变异概念
• 心率变异性是反映自主神经神经系统活性和定量评估心脏交感神 经与迷走神经张力及平衡性，从而判断其对心血管疾病的病情及 预防，可能是预测心脏性猝死和心律失常性事件的有价值的指标。
心率变异性分析
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• 致命性的心律失常与交感神经的兴奋性增加、迷走神经的兴奋性 减少有关，自主神经系统活动的量化可以通过心率变化的程度表 现出来，心率变异（HRV）代表了这种量化标测。
• 心脏性猝死（SCD）预测：由于HRV是反映自主神经张力的最敏感 的指标，因此，HRV降低是预测心脏性猝死最有价值的独立指标。
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潜在的临床应用领域
• HRV在高血压、充血性心力衰竭、心脏移植、慢性二尖瓣返流、 二尖瓣脱垂、室性心律失常、室上性心律失常等疾病的临床研究 的研究中都有潜在的应用价值。
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• 在迷走神经活性增高或交感神经活性减低时，心率变异性增高， 反之相反。
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心率变异性分析方法
• 分析主要分为：
•
时域
•
频率
•
非线性分析
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常用指标及正常参考范围
• SDNN：全部窦性心搏RR间期（简称NN间期）的标准差。单位为 ms。（正常参考值141+—39，另一种标准值141.7+_29.2）
第九章 心率变异性
第九章心率变异性Heart Rate Variability(HRV)9.1 概述心率变异性（Heart Rate Variability，HRV）是指逐次心搏间期之间的微小变异在生理条件下，HRV的产生主要是由于心脏窦房结自律活动通过交感和迷走神经，神经中枢，压力反射和呼吸活动等因素的调节作用，使得心脏每搏间期一般存在几十毫秒的差异。
在静息状态下，正常人的心电图呈现RR间期周期变化，窦性心律不齐是由于呼吸的不同时相所介导的迷走神经反映性波动所致。
导致吸气时心率加快，呼气时心率减慢。
许多其它因素也可以引起心率的变化，例如体位、体温、血循环中的儿茶酚胺、内分泌激素以及营养、环境、药物、各种疾病等都会影响心率。
由于对HRV的生理和病理意义进行了广泛和深入的研究，其结果表明心率变异信号中蕴含着有关心血管调节的重要信息，对HRV进行分析可以间接地定量评价心肌交感、迷走神经紧张性和均衡性，而且还能分析自主神经系统的活动情况，在多种心血管疾病中，患者的心率变异性都有降低的趋势。
心率变异性还可以作为一个独立的心源性猝死危险性的预测指标。
心率变异性分析对多种恶性心律失常的预后判断和药物治疗效果分析有指导作用。
总之，HRV的生理学基础归因于交感、迷走神经系统，其中迷走神经对HRV起着主要的决定作用，所以，迷走神经功能健全时，心率变异程度大，迷走神经功能受损时，心率变异程度小。
9.2 心率变异性的分析方法HRV分析的心电信号有长有短，短期的只有5分钟，最长1小时；长期的可达24-48小时。
记录可在不同体位（仰卧、倾斜、直立或倒立位）和动作（平静呼吸、深呼吸、Valsava 动作、运动）进行。
HRV分析目前采用的方法有时域分析法，是应用数理统计指标对HRV作时域测量，包括简单法和统计学方法；频域方法或频谱分析方法原理是将随机变化的RR间期或瞬时心率信号分解为多种不同能量的频域成份进行分析，可以同时评估心脏交感和迷走神经活动水平。
心率变异性概述
第九章心率变异性Heart Rate Variability(HRV)9.1 概述心率变异性（Heart Rate Variability，HRV）是指逐次心搏间期之间的微小变异在生理条件下，HRV的产生主要是由于心脏窦房结自律活动通过交感和迷走神经，神经中枢，压力反射和呼吸活动等因素的调节作用，使得心脏每搏间期一般存在几十毫秒的差异。
在静息状态下，正常人的心电图呈现RR间期周期变化，窦性心律不齐是由于呼吸的不同时相所介导的迷走神经反映性波动所致。
导致吸气时心率加快，呼气时心率减慢。
许多其它因素也可以引起心率的变化，例如体位、体温、血循环中的儿茶酚胺、内分泌激素以及营养、环境、药物、各种疾病等都会影响心率。
由于对HRV的生理和病理意义进行了广泛和深入的研究，其结果表明心率变异信号中蕴含着有关心血管调节的重要信息，对HRV进行分析可以间接地定量评价心肌交感、迷走神经紧张性和均衡性，而且还能分析自主神经系统的活动情况，在多种心血管疾病中，患者的心率变异性都有降低的趋势。
心率变异性还可以作为一个独立的心源性猝死危险性的预测指标。
心率变异性分析对多种恶性心律失常的预后判断和药物治疗效果分析有指导作用。
总之，HRV的生理学基础归因于交感、迷走神经系统，其中迷走神经对HRV起着主要的决定作用，所以，迷走神经功能健全时，心率变异程度大，迷走神经功能受损时，心率变异程度小。
9.2 心率变异性的分析方法HRV分析的心电信号有长有短，短期的只有5分钟，最长1小时；长期的可达24-48小时。
记录可在不同体位（仰卧、倾斜、直立或倒立位）和动作（平静呼吸、深呼吸、Valsava 动作、运动）进行。
HRV分析目前采用的方法有时域分析法，是应用数理统计指标对HRV作时域测量，包括简单法和统计学方法；频域方法或频谱分析方法原理是将随机变化的RR间期或瞬时心率信号分解为多种不同能量的频域成份进行分析，可以同时评估心脏交感和迷走神经活动水平。
心率变异性的个体差异及其影响因素解析
心率变异性的个体差异及其影响因素解析引言在我们的日常生活中，我们经常会谈论心率。
心率是指单位时间内心脏跳动的次数，通常以每分钟的次数表示。
正常情况下，一个健康的成年人的心率在60～100次/分钟之间。
然而，除了频率以外，心率还有一个非常重要的指标，那就是心率变异性（Heart Rate Variability，HRV）。
心率变异性指的是在相同的心率下，心跳之间的时间间隔的变化情况。
事实上，越来越多的研究表明，心率变异性对我们的健康有着重要的影响。
心率变异性的增加与健康状态的改善、生活方式的稳定和压力的降低有关。
相反，心率变异性的降低与心脏疾病、糖尿病、自律神经失调等健康问题有关。
然而，我们也发现，每个人的心率变异性非常不同。
有些人天生心率变异性就很高，而有些人却很低。
这就引发了我们的好奇心，为什么每个人的心率变异性有这么大的差异呢？是什么影响了我们的心率变异性呢？本文将对心率变异性的个体差异以及影响因素进行解析。
个体差异的来源心率变异性的个体差异主要来源于两个方面：遗传因素和环境因素。
遗传因素遗传因素对我们的心率变异性起着重要的作用。
研究发现，心率变异性与一些基因有关，这些基因影响了心脏的自律性和稳定性。
例如，研究人员发现，一种叫做HRV3基因的变异与心率变异性的差异有关。
具体来说，携带HRV3基因某些变异的人相比于其他人，其心率变异性更高。
此外，研究还发现了其他一些基因与心率变异性的相关性。
例如，心脏自律性相关基因NOS1AP在心率变异性中发挥着重要的作用。
此外，一些研究还发现，一些与自律神经调节有关的基因（如CHRM2、GPR50、ADRB1等）也与心率变异性相关。
综上所述，遗传因素是导致个体心率变异性差异的重要原因之一。
不同的基因组合可能导致心脏自律性和稳定性的差异，进而影响心率变异性。
环境因素除了遗传因素以外，环境因素也会对心率变异性产生影响。
环境因素指的是外部环境对个体心率变异性的影响，包括生活方式、压力和环境因素等。
心率变异性分析
可重复性
由于研究方法和数据处理技术的差异，不同 研究之间的结果可能存在不一致甚至相互矛 盾的情况，影响研究的可重复性。
交叉学科知识的需求
生理学
心率变异性分析涉及生理学、心电学等多个 学科领域，需要研究者具备相关学科背景和 知识储备。
数据科学
心率变异性数据处理和分析需要运用到数据 科学的相关理论和方法，如信号处理、统计
详细描述
时域分析法主要关注相邻心跳之间的时间间隔，通过计算标准差、变异系数等 统计指标来评估心率变异性。这种方法简单易行，但可能无法全面反映心脏自 主神经系统的调节功能。
频域分析法
总结词
频域分析法通过将心率信号转换为频域，从而分析不同频率成分的能量分布，以 评估心率变异性。
详细描述
频域分析法利用快速傅里叶变换等方法将心率信号分解为不同频率的成分，并计 算各成分的功率谱密度。通过分析不同频率带的能量分布，可以了解心脏自主神 经系统的调节状态。该方法能够提供更全面的信息，但计算较为复杂。
应激反应监测
在应激状态下，心率变异性可能会发生变化，监测心率变异性有助于评估应激反应的程度和影响。
其他应用领域
糖尿病自主神经病变的评估
心率变异性分析可用于评估糖尿病患者的自主神经病变情况。
药物疗效评估
在某些药物治疗过程中，心率变异性的变化可以作为药物疗效的评估指标。
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心率变异性研究的挑战与展望
分析等。
新技术与新方法的探索
传感器技术
随着传感器技术的不断发展，新型的心率变异性传感 器正在被研发，以提高数据采集的准确性和稳定性。
机器学习与人工智能
利用机器学习和人工智能技术对心率变异性数据进行 深度挖掘和分析，有望发现新的特征和规律。
运动科学知识：运动科学中的心率变异性
运动科学知识：运动科学中的心率变异性心率变异性是指心跳的时间间隔不规则性，即在同一时间内心跳间隔时间的差异。
它是心率控制系统稳定性和弹性的表现。
正常情况下，心跳会随着呼吸的变化而发生一定程度的波动，这在心率变异性中也有所体现。
心率变异性不仅是一项非常有趣的生理学现象，而且它还是运动生理学、疾病诊断等领域中的重要指标。
本文将重点讨论心率变异性的相关知识。
1.心率变异性的测量方法心率变异性的测量通常采用心率变异性分析仪，通过记录心电图信号来分析正常人和患病人的心率变异性情况。
心率变异性分析仪可以记录心跳之间的间隔时间，并进行心率变异性计算。
2.心率变异性的生理意义在正常生理状况下，人体的自主神经系统会对心脏产生影响，通过控制心跳的频率和节律来保持心脏的稳定性。
这个调节过程由交感神经系统和副交感神经系统协调完成。
这两个神经系统对心脏同样具有舒张和收缩的作用，但相互之间有竞争和平衡关系。
当交感神经系统兴奋时，心率会加速，而副交感神经系统则会使心率变缓。
心率变异性是体现这个调节过程的重要指标之一。
心率变异性的愈高，说明自主神经系统调节能力越强，心脏的自我调节能力也越好，同时身体的应激反应也会受到抑制。
3.心率变异性与运动的关系通过大量的研究，我们已经了解到，运动会对心率变异性产生影响。
一般而言，高强度的运动会降低心率变异性，而低强度的运动则会提高心率变异性。
这是因为高强度的运动会刺激交感神经系统的兴奋，从而影响自主神经系统的平衡，导致心率变异性降低。
相反，低强度的运动则会刺激副交感神经系统，从而加强自主神经系统的调节能力，导致心率变异性的升高。
由此可见，适当的低强度运动可以提高心率变异性，这有助于改善心脏健康状况。
而高强度运动对身体的应激反应和自主神经系统的调节能力有负面影响，应慎重选择。
4.心率变异性在疾病诊断中的应用由于心率变异性与自主神经系统的调节能力息息相关，因此它在一些疾病的诊断和治疗中有着非常重要的应用。
心率变异性
心率变异性（HRV）是指测量连续心动周期之间的时间变异数，准确地说，应该是测量连续出现的正常P-P间期之间的差异的变异数。
然而由于P波不如R波明显或P波顶端有时宽钝，所以我们通常用与P-P间期相等的R-R间期来代替。
由此可以看出,它不同于通常所用的以时间为单位的平均心率变化指标,如每分钟心率100次和60次。
研究表明,HRV可做为植物神经系统活动的无创性检测指标，尤其在判断某些心血管疾病的预后方面有重要意义。
差值：①最大差值：每两个相邻正常R2R间期差值的绝对数,若w 50ms,其HRV m〔4〕。
②差值＞50ms的百分比（PNN50）:即差值＞50ms的正常R2R间期在特定时间内R2R间期数中所占的百分比，此值越大，则迷走神经张力越高。
（以下这些感觉咱们没有统计，不过下面的剔除规则貌似可以借鉴）心率骤增次数：计算单位时间内心率突然增加至少＞10 3-5分钟的次数。
变异系数（CV）:以每分钟连续正常R2R间期标准差除以该段时间的平均正常R2R间期,有利于对比。
心率变异指数：一段时间内R2R间期总数与占比例最大的R2R间期数之比，正常人大于25。
在计算以上指标过程中，应排除房性或室性早搏的干扰，如1分钟内包含的正常R2R间期少于20个或连续5分钟内正常R2R间期少于120个，该节段的R2R间期应全部剔除（大部分的疾病相关联的都和频谱分析有关）频域分析法：即用计算机对心率变异的速度或幅度进行频域分析，又称心率功率谱分析（HRPSA）。
（A D）转换器转换成电信号后，输入计算机,计算机对输入的每个QRS波群进行识别和标记，再将所得256个或512个连续心搏信号进行快速富里叶转换或自回归运算，即得心率功率谱图（HRPS）〔7〕（HO图1E常心率功率谙图图中横坐标代表频率（单位Hz）,纵坐标代表功率谱的密度（HR2 H2）,HRPS 一般分为3个区域：（1）低频带0.02〜0.09Hz之间;（2）中频带0.09〜0.15Hz之间;（3）高频带0.15〜0.40Hz之间。
心率变异性的含义及意义：心率变异性的概念、测量方法和临床意义
心率变异性的含义及意义：心率变异性的概念、测量方法和临床意义引言心脏是人体中非常重要的内脏器官之一，它负责将氧气和营养物质通过血液传送到全身组织和细胞中。
心率是指心脏每分钟跳动的次数，它是衡量心脏活动的重要指标之一。
然而，并不是每一次心跳都完全一致的。
心率变异性（Heart Rate Variability，HRV）指的是心脏在不同时间段内心跳间隔的变化程度，这是一种与心脏健康和自主神经系统功能密切相关的生理现象。
心率变异性具有重要的生理和临床意义。
通过对心率变异性的测量和分析，我们可以了解到很多与自主神经系统相关的信息，这有助于判断个体的心脏健康状况，对心脏病的早期诊断和预测、心脏康复、应激反应评估等提供重要的参考。
本文将介绍心率变异性的概念、测量方法和临床意义。
心率变异性的概念心率变异性的定义心率变异性是指心跳间隔的变化程度，是一个描述心脏自我调节和精确性的指标。
从生理学角度来说，心脏自身搏动的节律并不像钟摆一样规律，而是存在一定的变化。
这种变化是自主神经系统对心跳节律的调节结果，同时也反映了心脏适应环境变化和应激的能力。
心率变异性的机制心率变异性受到多种因素的作用，包括自主神经系统、神经内分泌系统、心脏传导系统和心脏本身的调节等。
其中，自主神经系统是最主要的调节因素。
自主神经系统包括交感神经系统和副交感神经系统，它们通过不断调节心率和心律，使心脏能够适应外界环境的变化和内部需求的调节。
心率变异性的测量方法为了准确地测量心率变异性，科研人员和临床医生使用了多种不同的方法。
下面将详细介绍几种常用的心率变异性测量方法。
时间域方法时间域方法是最常见和简单的心率变异性测量方法之一。
它通过统计心跳间隔的标准差、平均值和总体变化范围等指标，来反映心率变异性的程度。
这些指标可以通过简单的统计计算得出，不需要较复杂的数学模型和算法。
频域方法频域方法是对心率变异性进行频谱分析的一种方法。
它通过将心率信号进行傅里叶变换，将时域信号转换为频域信号来分析心脏在不同频率范围内的节律变化。
心率变异性分析及临床意义
心率变异性分析及临床意义心率变异性（Heart Rate Variability，HRV）是指心跳间期的变异性。
正常心率变异性是指心跳间期在不同时间段内的变化，它反映了中枢神经系统对心脏节律的控制能力。
心率变异性的分析对于评估自主神经功能、心血管疾病预后和临床决策具有重要意义。
本文将重点探讨心率变异性的分析方法及其在临床上的意义。
一、心率变异性的分析方法1. 时间域分析时间域分析是最简单和常用的心率变异性分析方法之一。
它通过计算相邻心跳间期的差异来评估心率的变异性。
常见的时间域指标包括标准差（SDNN）、均方根差（RMSSD）和NN50的数量。
2. 频谱分析频谱分析是一种更为精确的心率变异性分析方法。
它把心率变异性分解为不同频率区间的成分，包括低频（LF）、高频（HF）和极低频（VLF）成分。
LF成分反映交感神经活性，HF成分反映副交感神经活性。
3. 非线性分析非线性分析是近年来发展起来的一种心率变异性分析方法。
它通过应用复杂系统理论和混沌理论，评估心率时间序列的非线性特征，如混沌指数和自相似性。
二、心率变异性的临床意义1. 自主神经功能评估心率变异性是一种客观反映自主神经功能的指标。
通过分析心率变异性，可以评估交感神经和副交感神经对心脏节律的调控情况。
对于某些疾病如糖尿病、心血管疾病等，自主神经功能的紊乱往往存在，心率变异性的评估可以提供参考，指导临床治疗。
2. 心血管疾病预后评估心率变异性被广泛应用于心血管疾病的预后评估。
研究表明，心率变异性降低与心血管疾病的发生和恶化存在一定关联。
心率变异性的降低预示着患者自主神经功能的紊乱和心血管疾病的风险增加。
因此，通过监测和分析心率变异性，可以提前预知患者的心血管状况，并及时采取干预措施。
3. 临床决策指南参考心率变异性作为一种可靠的非侵入性指标，已被广泛纳入临床决策指南中。
例如，美国心脏协会和欧洲心脏协会推荐将心率变异性作为冠心病、心力衰竭等疾病的辅助评估指标。
心率变异性的定义及临床应用价值
心率变异性的定义及临床应用价值心率变异性（Heart Rate Variability，HRV）是指心脏搏动间期的不规则性，即心脏搏动间期的变化情况。
它反映了自主神经系统对心脏节律的调节能力，被广泛应用于临床医学中。
本文将介绍心率变异性的定义及其在临床中的应用价值。
一、心率变异性的定义心率变异性是指心脏搏动间期的不规则性，即心跳之间的时间间隔的变化。
正常情况下，心脏的搏动间期并不完全相同，存在一定的变异性。
这种变异性主要受到自主神经系统调节的影响。
具体来说，交感神经系统的兴奋状态会使心率加快，而副交感神经系统的兴奋状态则会使心率减慢。
因此，心率变异性能够反映出自主神经系统对心脏的调节能力强弱。
二、心率变异性的临床应用价值1. 预测心血管疾病风险心率变异性被广泛应用于心血管疾病的预测和评估中。
研究表明，心率变异性降低与心血管疾病风险增加密切相关。
心脏的自主神经调节功能下降，会导致心率变异性减少，进而增加患心脏疾病的风险。
因此，通过对心率变异性的测量和分析，可以对个体的心血管健康状况进行评估和预测。
2. 评估自主神经功能心率变异性还可以用于评估自主神经功能的变化。
自主神经系统是控制心率和心跳节律的重要系统，而心率变异性则是反映这种自主神经调节能力的指标之一。
通过分析心率变异性，医生可以了解患者自主神经系统的功能状态，并且根据结果制定相应的治疗方案。
3. 疾病诊断与监测心率变异性在一些疾病的诊断和监测中具有重要作用。
例如，在糖尿病患者中，心率变异性的降低与患糖尿病神经病变的程度密切相关。
通过监测心率变异性的变化，可以早期发现糖尿病患者的神经病变情况，并及时采取干预措施。
此外，心率变异性还可以用于某些精神疾病的辅助诊断和评估，如焦虑症和抑郁症等。
4. 运动训练指导心率变异性可以用于指导运动训练的合理安排。
运动对自主神经系统有一定的影响，适当的运动可以改善心率变异性。
通过监测心率变异性的变化，运动训练者可以了解训练效果，调整运动强度和时长，以达到身体健康和心血管功能改善的目标。
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谢谢
• 急性心肌梗死后患者危险性评估：HRV的降低是预测急性心肌梗 死后患者发生心脏性猝死和恶性心律失常危险的重要独立指标。 一般建议在梗死后一周开始进行HRV的检测。HRV在梗死后立即 降低，并在几周后开始恢复（2周后逐渐回升），大约6-12个月恢 复正常。因此，多次测定HRV可能比单次测定价值更大。梗死后 HRV恢复的快慢对以后死亡的危险性也有预测价值。
• RMSSD：相邻RR间期差值的均方根。（正常参考值39.0+-15.0） • PNN50：相邻NN之差大于50ms的个数占总窦性心搏个数的百分比。
（正常参考值：16.7+-12.3）
目前HRV研究的临床意义
• 预测心脏性猝死（急性心肌梗死） • 定量评估自主神经系统功能 • （糖尿病、冠心病、心梗）指导治疗 • 对高血压病、心衰、心脏移植、甲亢等疾病的临床应用都有潜在
心率变异性分析
心率变异概念
• 心率变异性是反映自主神经神经系统活性和定量评估心脏交感神 经与迷走神经张力及平衡性，从而判断其对心血管疾病的病情及 预防，可能是预测心脏性猝死和心律失常性事件的有价值的指标。
• 致命性的心律失常与交感神经的兴奋性增加、迷走神经的兴奋性 减少有关，自主神经系统活动的量化可以通过心率变化的程度表 现出来，心率变异（HRV）代表了这种量化标测。
Байду номын сангаас
• 在迷走神经活性增高或交感神经活性减低时，心率变异性增高， 反之相反。
心率变异性分析方法
• 分析主要分为：
•
时域
•
频率
•
非线性分析
常用指标及正常参考范围
• SDNN：全部窦性心搏RR间期（简称NN间期）的标准差。单位为 ms。（正常参考值141+—39，另一种标准值141.7+_29.2）
心率变异性分析及临床意义
心率变异性分析及临床意义1 引言心率变异性（Heart Rate Variability, HRV）是指心率在一定时间内的波动现象，这种波动反映了自主神经系统对心脏节律控制的动态平衡。
近年来，随着生物医学工程技术的不断发展，心率变异性研究在临床医学领域受到了广泛关注。
大量研究表明，心率变异性与多种心血管疾病、心律失常及神经系统疾病密切相关，对疾病的风险评估、诊断和监测具有重要意义。
1.1 心率变异性的基本概念1.1.1 定义及分类心率变异性是指心率在一定时间内的波动现象，通常分为两大类：时间域HRV 和频率域 HRV。
时间域 HRV 主要反映心率的瞬时变化，如相邻 R-R 间期的差异；频率域HRV 则关注心率波动中特定频率成分，如低频（LF）、高频（HF）等。
1.1.2 心率变异性的测量方法心率变异性的测量方法主要包括心电图（ECG）和动态心电图（Holter）。
近年来，随着技术的发展，还有基于光电容积描记图（PPG）和心率监测器等无创测量方法。
这些方法为临床研究提供了便利，有助于更准确地评估患者的心率变异性。
1.2 心率变异性的生理机制1.2.1 神经调节心率变异性受到自主神经系统的调节，主要包括交感神经和副交感神经。
交感神经兴奋时，心率加快，心率变异性降低；副交感神经兴奋时，心率减慢，心率变异性增加。
1.2.2 体液调节体液调节对心率变异性也有一定影响，如儿茶酚胺、肾素-血管紧张素-醛固酮系统等。
这些体液因素通过改变心脏的自律性和传导性，进而影响心率变异性。
1.2.3 自主神经系统与心率变异性的关系自主神经系统与心率变异性的关系密切，两者相互作用，共同维持心脏功能的稳定。
当自主神经系统失衡时，如交感神经兴奋性过高或副交感神经兴奋性过低，可能导致心率变异性降低，从而增加心血管疾病的风险。
2. 心率变异性的分析方法2.1 时域分析法时域分析法是心率变异性分析中最基础、最直接的方法。
它主要关注心率的统计特征，如平均值、标准差、变异系数等，这些特征可直观反映心率在一定时间内的波动情况。
第九章心率变异性
心电工作站 2.0 临床应用手册心率变异性第九章心率变异性Heart Rate Variability(HRV)9.1概述心率变异性（ Heart Rate Variability ， HRV）是指逐次心搏间期之间的微小变异在生理条件下， HRV的产生主要是由于心脏窦房结自律活动通过交感和迷走神经，神经中枢，压力反射和呼吸活动等因素的调节作用，使得心脏每搏间期一般存在几十毫秒的差异。
在静息状态下，正常人的心电图呈现RR间期周期变化，窦性心律不齐是由于呼吸的不同时相所介导的迷走神经反映性波动所致。
导致吸气时心率加快，呼气时心率减慢。
许多其它因素也可以引起心率的变化，例如体位、体温、血循环中的儿茶酚胺、内分泌激素以及营养、环境、药物、各种疾病等都会影响心率。
由于对 HRV的生理和病理意义进行了广泛和深入的研究，其结果表明心率变异信号中蕴含着有关心血管调节的重要信息，对 HRV进行分析可以间接地定量评价心肌交感、迷走神经紧张性和均衡性，而且还能分析自主神经系统的活动情况，在多种心血管疾病中，患者的心率变异性都有降低的趋势。
心率变异性还可以作为一个独立的心源性猝死危险性的预测指标。
心率变异性分析对多种恶性心律失常的预后判断和药物治疗效果分析有指导作用。
总之， HRV的生理学基础归因于交感、迷走神经系统，其中迷走神经对HRV起着主要的决定作用，所以，迷走神经功能健全时，心率变异程度大，迷走神经功能受损时，心率变异程度小。
9.2心率变异性的分析方法HRV分析的心电信号有长有短，短期的只有 5 分钟，最长 1 小时；长期的可达24-48 小时。
记录可在不同体位（仰卧、倾斜、直立或倒立位）和动作（平静呼吸、深呼吸、 Valsava 动作、运动）进行。
HRV分析目前采用的方法有时域分析法，是应用数理统计指标对HRV作时域测量，包括简单法和统计学方法；频域方法或频谱分析方法原理是将随机变化的RR间期或瞬时心率信号分解为多种不同能量的频域成份进行分析，可以同时评估心脏交感和迷走神经活动水平。
心率变异性分析ppt课件
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• 急性心肌梗死后患者危险性评估：HRV的降低是预测急性心肌梗死后患者发生心脏性猝死和恶性心律失常危险的 重要独立指标。一般建议在梗死后一周开始进行HRV的检测。HRV在梗死后立即降低，并在几周后开始恢复（2周 后逐渐回升），大约6-12个月恢复正常。因此，多次测定HRV可能比单次测定价值更大。梗死后HRV恢复的快慢对 以后死亡的危险性也有预测价值。
心率变异性的产生心率变异性是指逐次心搏间期的微小差异它产生于自主神经系统对心脏窦房结的调制使得心搏间期一般存在几十毫秒的差异和波什么是心率变异性心率变异性是指逐次心跳周期差异的变化情况它含有神经体液因素对心血管系统调节的信息
心率变异性分析
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心率变异概念
• 心率变异性是反映自主神经神经系统活性和定量评估心脏交感神经与迷走神经张力及平衡性，从而判断其对心血 管疾病的病情及预防，可能是预测心脏性猝死和心律失常性事件的有价值的指标。
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• 对糖尿病患者自主神经系统损伤的评估：糖尿病患者不论病情轻重，均存在不同程度的自主神经功能紊乱。HRV 是判断糖尿病患者是否伴有自主神经系统损害最准确，最敏感的指标。
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• 心力衰竭（CHF）患者危险性评估。
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• 其他临床应用范围：心绞痛、高血压、心肌病、非缺血心脏病所致的慢性严重二尖瓣反流、二尖瓣脱垂、心律失 常、血管迷走性晕厥、心脏移植、甲亢等都有潜在的应用价值。
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• 致命性的心律失常与交感神经的兴奋性增加、迷走神经的兴奋性减少有关，自主神经系统活动的量化可以通过心 率变化的程度表现出来，心率变异（HRV）代表了这种量化标测。
心率变异性及其相关算法的实现PPT课件
高通滤波
高通滤波旨在去除低频（基漂）干扰高，通其滤传波有递效函的数去除为了基
漂，但是噪声部分的干扰 依然较大，为了更有效的 提取QRS 波群，必须对信 号进行微分计算
对应的差分方程为
微分算法的传递函数为 对应的差分方程为
微分
微分使得正负半轴 的信号幅值近乎相 等
0 0 0.110 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0
0.1
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
频域参数结果分析
1
74
812.3288
49.8359
80.0976
2
71
849.7857
50.0317
26.7842
3
70
855.5797
33.0079
30.1528
4
74
811.4384
35.4470
51.5658
5
67
881.6667
97.9383
48.5085
6
58
1.0340e+003
94.7038
133.6006
基本原理 具体算法
QRS波群提取的微分阈值法
低通滤波 高通滤波 微分 平方 加窗平均 阈值设定以及判断
低通滤波
低通滤波旨低干在通扰滤，去波但除虽 它高然带滤来频除了（了极肌高大频的电、高频电刀等）干扰，其传 递函数为 基漂，所以仅仅进行低通
滤波是不够的，还必须利 用高通滤波来消除这些基 漂
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第九章心率变异性Heart Rate Variability(HRV)9、1 概述心率变异性(Heart Rate Variability,HRV)就是指逐次心搏间期之间得微小变异在生理条件下,HRV得产生主要就是由于心脏窦房结自律活动通过交感与迷走神经,神经中枢,压力反射与呼吸活动等因素得调节作用,使得心脏每搏间期一般存在几十毫秒得差异。
在静息状态下,正常人得心电图呈现RR间期周期变化,窦性心律不齐就是由于呼吸得不同时相所介导得迷走神经反映性波动所致。
导致吸气时心率加快,呼气时心率减慢。
许多其它因素也可以引起心率得变化,例如体位、体温、血循环中得儿茶酚胺、内分泌激素以及营养、环境、药物、各种疾病等都会影响心率。
由于对HRV得生理与病理意义进行了广泛与深入得研究,其结果表明心率变异信号中蕴含着有关心血管调节得重要信息,对HRV进行分析可以间接地定量评价心肌交感、迷走神经紧张性与均衡性,而且还能分析自主神经系统得活动情况,在多种心血管疾病中,患者得心率变异性都有降低得趋势。
心率变异性还可以作为一个独立得心源性猝死危险性得预测指标。
心率变异性分析对多种恶性心律失常得预后判断与药物治疗效果分析有指导作用。
总之,HRV得生理学基础归因于交感、迷走神经系统,其中迷走神经对HRV起着主要得决定作用,所以,迷走神经功能健全时,心率变异程度大,迷走神经功能受损时,心率变异程度小。
9、2 心率变异性得分析方法HRV分析得心电信号有长有短,短期得只有5分钟,最长1小时;长期得可达24-48小时。
记录可在不同体位(仰卧、倾斜、直立或倒立位)与动作(平静呼吸、深呼吸、Valsava动作、运动)进行。
HRV分析目前采用得方法有时域分析法,就是应用数理统计指标对HRV作时域测量,包括简单法与统计学方法;频域方法或频谱分析方法原理就是将随机变化得RR间期或瞬时心率信号分解为多种不同能量得频域成份进行分析,可以同时评估心脏交感与迷走神经活动水平。
以上两种分析方法都属于线性分析方法,而人体内得生物过程都属于非线性过程,为此,又提出了第三种分析方法,即以非线性(混沌)分析方法来描述心率变异性得特性。
9、2、1 时域分析法利用计算机对5分、15分、30分或更长时间同步12导联心电图记录所取得心电信号QRS波进行逐个识别,去除非窦性QRS波,将心电信号数字化,取得一系列有关R-R间期得数理统计指标。
R-R间期直方图与R-R间期差值直方图·R-R间期直方图心电图得R-R间期在心律失常时有较大差异,即使就是窦性心律,也因活动及体液因素得影响而有一定波动。
分析心电图R-R间期变化可提供许多心理生理得信息。
直方图得形状可反映HRV大小,当R-R间期直方图高而窄时,HRV小,R-R间期直方图低而宽时,HRV大。
R-R间期直方图得基本形状分为单峰、闭合双峰与开放双峰三种基本形状。
在正常人,尤其就是在HRV大得人,其R-R间期直方图低而宽,多呈开放型峰形状(如图9-1)。
而严重得冠心病,尤其就是心肌梗死,充血性心力衰竭等导致HRV降低时,R-R间期直方图高而窄,多呈单峰形状。
图9-1 R-R间期值方面·R-R间期差值直方图R-R间期差值直方图就是以相邻得窦性心搏得间期差值基础上统计出来得。
R-R间期差值直方图得横坐标为两个相邻窦性心搏得R-R间期值(采样间隔为7、8125ms),后一个周期比前一个周期长时,差值为正数,反之差值为负数,纵坐标为心搏数。
R-R间期直方图代表了心率变化得客观情况,R-R间期差值直方图代表了相邻心搏R-R 间期得差异大小。
(图9-2)图9-2 R-R间期差值直方面及相应得平均心率趋势图时域方法:推荐指标:推荐使用得HRV时域检测指标有4项:即SDNN、HRV三角形指数(HRV Triangular Index)、SDANN、RMSSD。
SDNN、HRV三角形指数用于评估心率总体变化得大小:SDANN用于评估心率变化中得长期慢变化成分。
而RMSSD反映心率快变化成分得大小。
上述4个指标得定义为:·SDNN:标准差,即全部NN间期得标准差,单位为ms。
·HRV三角形指数:NN间期得总个数除以NN间期直方图得高度。
在计算NN间期直方图时,横坐标刻度间隔得标准为7、8125ms(1/128s),无量纲。
·SDANN:将全部记录得NN间期,按记录得时间顺序每5分钟为一个时间段,连续地划成若干个时间段(如为24小时,共288段),先计算每5分钟时间段内NN间期得平均值,再计算这若干个平均值得标准差,单位为ms。
·RMSSD:全程相邻NN间期之差得均方根值,单位为ms。
可以使用得其它时域指标:除了以上四个推荐得时域指标外,在临床研究工作中下列时域指标也可以使用: ·SDNN Index:将全部记录得NN间期,按记录得时间顺序,以每5分钟为一个时间段,连续地划分成若干个时间段,计算每个时间段内NN间期得标准差,再计算这些标准差得平均值,单位为ms。
·SDSD:全程相邻NN间期长度之差得标准差,单位为ms。
·NN50:在全部得NN间期得记录中,有多少对相邻得NN间期之差大于50ms,单位为心搏个数。
·pNN50:NN50除以总得NN间期得个数,以百分比表示。
·TINN:当使用最小方差得方法,以三角形来近似地描述NN间期得直方图时,所得到得近似三角形得底宽,单位为ms。
9、2、2 频域分析法心率变异性得频域分析就是从另一角度,即频谱分析得角度来分析心率变化得规律。
它与时域分析既有相关性,又能揭示出心率得更复杂得变化规律。
频域分析方法就是将一段比较平稳得RR间期或瞬时心率变异信号(通常大于256个心跳点)进行快速傅立叶变换(FFT)或自回归参数模型法(AR)运算后,得到以频率(Hz)为横坐标,功率谱密度为纵坐标得功率谱图进行分析(见图9-3)。
图9-3 频谱图FFT就是经典谱估计方法,算法简单。
输入与输出信号能量有线性关系,但对信号要作周期延拓假定,短数据谱分辨率较低,并有能量泄露现象。
AR属现代估计方法,需求数据短,分辨率高,谱线光滑,但定阶困难,谱得波谷跟踪能力差。
最近更仔细得研究发现,正常人基础状态下心率谱曲线在0-0、4Hz之间,0、003-0、04Hz 为极低频段(VLF),0、04-0、15Hz为低频段(LF),0、15-0、4Hz高频段(HF),0-0、40Hz为总功率谱(TP)。
研究证明,VLF反映心率变化受热调节(体温),血管舒缩张力与肾血管紧张素系统得影响;LF反映交感与迷走神经得双重调节;HF只反映迷走神经得调节;TP反映HRV大小,LF/HF 比值反映自主神经系统得平衡状态,基本上代表交感神经张力得高低。
正常人HRV随年龄增长而减小,在分析HRV时应考虑到年龄因素。
此外,HRV夜间变异度大于白天,这与夜间迷走神经张力高于白天相一致,因此,为了能反映昼夜间得变化,现已多强调记录24小时心率,用以分析HRV为宜。
白天与夜间平均正常心动周期差<40ms视为异常。
频谱得成分与频段得成分①短程记录:短程记录得记录时间推荐为5分钟。
短程记录得频谱,被划成三个频段,各频段得划分及由各频段计算得指标定义如下(表9-1)其中,VLF、LF、HF就是PSD曲线中,落入不同频段得PSD成分得积分值,也就就是中心频率落入不同频段得各成分得面积。
规一化得低频段功率定义为:LF norm=100×LF/(总功率-VLF)规一化得高频段功率定义为:HF norm=100×HF/(总功率-VLF)表9-1 短程记录频谱分析频段得划分指标单位说明频段5min总功率ms×ms 5min内NN间期得变化≤0、40VLF ms×ms 极低频段功率≤0、04LF ms×ms 低频段功率0、04-0、15LF norm nu 规一化低频段功率HF ms×ms 高频段功率0、15-0、40HF norm nu 规一化高频段功率LF/HF LF与HF比值②长程记录:长程记录也可以进行HRV频域分析。
频域被分成4个频段,各频段得划分及指标定义如下(表9-2)表9-2 长程记录频谱分析频段得划分指标单位说明频段总功率ms×ms 全部NN间期得变化≤0、40ULF ms×ms 超低频段功率≤0、003VLF ms×ms 极低频段功率0、003-0、04LF ms×ms 低频段功率0、04-0、15HF ms×ms 高频段功率0、15-0、49、2、3 HRV指标得正常值目前国内尚无被普遍认可得正常人群HRV时域及频域指标得正常值。
由文献1所给出得正常值可供参考(表9-4)。
表9-4 HRV指标得正常值(x±s)指标单位正常值·24小时时域分析·SDNN ms 144±39·SDANN ms 127±35·RMSSD ms 24±12·HRV三角形指数ms 27±15·平静仰卧5分钟记录得ms×ms 3466±1018频域分析总功率·LF ms×ms 1170±416·HF ms×ms 975±203·LF nu 54±4·HF nu 29±3·LF/HF 1、5-2、09、2、4 心率变异性得非线性(混沌)分析近年来,混沌理论(Chaos Theory)已经用于心率变异在时间域领域上得分析,但它属于非线性得分析方法。
(1)RR间期散点图RR间期散点图又称洛伦兹散点图(Lorenz Plot)或称宠加来散点图(Poincare Plot),它就是反映相邻RR间期得变化。
不同人得Poincare散点图可以呈现多种形式,通常,正常人呈慧星状(Conet Pattern)。
如图9-4(A)(B)(C)(D)所示;心衰病人得散点图见图9－5。
图9-4 正常人得Poincare散点图(A)28岁,SD=148ms (B)45岁,SD=167ms(C)28岁,SD=90ms (D)52岁,SD=104ms图9-5 心衰病人得Poincare散点图A、SD=41ms 鱼雷形B、SD=43ms 鱼雷形C、SD=26ms 扇形D、SD=59ms 扇形E、SD=104ms 复杂形F、SD=44ms 复杂形Poincare散点图得形状直接反映了瞬时心率变化曲线得特征,以正常得慧星状散点图为例,散点大都集中在图中45度角得直线附近。