心率对心电频谱影响的基础研究
发表时间：2009-06-25 浏览次数：751次
作者:董滨,陈士良,曹茂荣,董鹏
作者单位：南方医科大学研究生院，广东 广州 510515；解放军第305医院心内科，北京 △南方医科大学06级硕士研究生 100017； 武警黑龙江总队医院心内科，黑龙江 哈尔滨 150056
【摘要】 目的：研究心率对心电频谱的影响。方法：在去自主传出神经的动物上，通过结扎右冠状动脉造成心肌缺血的动物模型，准确测量两心房间期（AA）和心房波与心室波间期（AV），采用快速傅立叶转换（FFT）的方法将其转换为频域函数进行分析。结果：随着AA起搏间期的缩短，AV间期的频谱变化表现为低频逐渐升高，由400 ms时的（8. 1±2. 7）nu升至250ms时的（47. 2±4. 41）nu(P<0. 01)，高频成分则由400 ms时的（85. 4±6. 2）nu降至250ms时的（34. 7±11. 4）nu(P<0. 01)，而高频、低频比则由10. 6±3. 2降至0. 74±0. 29(P<0. 01)。在右冠状动脉阻塞情况下，起搏程序同上，此时AV间期的频谱变化表现亦为低频逐渐升高，由400 ms时的（20. 9±8. 4）nu升至250 ms时（63. 4±0. 1）nu(P<0. 01)，而高频成分由400 ms时的（65. 2±12. 3）nu逐渐降低至250 ms时的（25. 8±10. 5）mu(P<0. 01)。其高低频比值也由3. 12±2. 41降至0. 44±0. 28(P<0. 01)。结论：随着AA间期的缩短，AV频谱表现为低频逐渐升高，而高频逐渐降低。在缺血情况下，这一趋势没有改变。
【关键词】 心肌缺血；心电描记术；心率
基金项目：全军医药卫生科研项目（06MA366）
Experimental study of heart rate on power spectral analysis of electrocardiogram/
DONG Bin, CHEN Shi|liang,CAO Mao|rong,DONG Peng|fei,CHENG Cheng//
Abstract：Objective:To study the effects of heart rate on power spectral of electrocardiogram(ECG).Methods:A model of ischemia related to ligating the right coronary artery removed autonomic nervous cats was prepared. The A-wave, H-wave and V-wave were measured from the His bundle electrocardiogram by template matching algorithm.The AA, AV(atrioventricular) intervals were measured accurately.Power spectral of ECG analysis was performed by fast Fourier transform(FFT).Results:The high flequency(HF) component of AV interval decreased from (85. 4±6. 2)nu to (34. 7±11. 4)nu and low flequency(LF) component increased from (8. 1±2. 7)nu to (47. 2±4. 4)nu when AA intervals decreased from 400ms to 250ms. And when right coronary artery occluded,HF component of AV decreased from (65. 2±12. 3)nu to (25. 8±10. 5)nu and LF component increased from (20. 9±8. 4)nu to (63. 4±10. 1)nu when AA intervals decreased from 400ms to 250ms.Conclusion:Heart rate is crucial in regulating power spectra.
Author′s address：Post Graduate College,Southern Medical University,Guangzhou,Guangdong,510515,China
Key words：Myocardial ischemia;Electrocardiography;Heart rate 自主神经功能紊乱在各种心血管疾病发病中有非常重要的作用［1～4］，通常认为心电频谱中低频成分的变化反映了交感神经，高频成分反映了迷走神经，而且心率、呼吸、缺血等亦可影响其频谱，并且各因素可相互影响。因此，本试验从动物实验上利用逐步起搏并去除自主神经、呼吸影响的方法，探讨心率对心电频谱的影响。
1 材料与方法
1. 1 动物模型的制作 成年猫8只，雌雄不拘，体重2. 0～3. 5 kg，采用戊巴比妥钠(30～35 mg/kg，腹腔注射）麻醉。动物气管插管，以空气和氧气混合行机械呼吸。为排除肌肉的影响，术中给予肌肉松弛剂。应用加热垫以保持动物体温在37℃。为排除动物本身自主神经对房室传导的影响，本实验采取去自主神经的方法[5,6] ：通过颈部切口将双侧迷走神经分离，结扎并切断之；通过切除第二肋骨后，分离双侧星状神经节，结扎并切断所有其分支。这样就切断了心脏迷走和交感神经所有的传出纤维。为绝缘和防止神经干燥，所有的刺激电极和神经均浸泡于凡士林液中。由左侧第四肋开胸，行心包摇篮术。从主动脉根部分离出右冠状动脉，并在右冠状动脉套一丝线，丝线穿过一直径2 mm的塑料管，通过塑料管的钳夹，造成右冠状动脉的阻塞。在右心耳固定一对不锈钢电极用于心房起搏。用一导管经右股动脉插入升主动脉以测平均血压。从另一侧股静脉插入导管进行适量的补液。通过调节呼吸机频率和含氧量，维持动物的血气在正常生理范围。
1. 2 数据的采集 经右颈总动脉插一电极至主动脉根部记录His束电位[2,5，7]，房室传导时间由His束电位来检测，His束信号的滤波频率为30～300 Hz。计算机采样频率为2 000 Hz。通过模板匹配方法（template matched algorithm）自动识别并检测A、V波，并准确测量两心房间期（AA）和心房波与心室波间期（AV），采用快速傅立叶转换（FFT）的方法对其进行处理，将其转换为频域函数进行分析。分别通过10 Hz抗偏滤波器进行校正。动物接Ⅱ导心电图。以上信号通过多道仪显示于荧光屏，并通过12位模拟数字转换器，储存于计算机硬盘（NEX PC-98，东京）。 在双侧分离的迷走神经向心端置一对铂金电极，电极的另一端连接于刺激器用于神经刺激[2]。选择刺激的频率与电压是依据能引起迷走神经兴奋使AV间期最大下降50％的频率5 Hz。在此刺激频率选择使心率变化达到30次/ min以上的电压作为神经刺激电压，结果迷走神经刺激电压为（4. 6±0. 6）V。为排除心率对房室传导的影响，起搏心率选用刺激迷走神经的最高值。为获得稳定的对照，在阻断右冠状动脉30 min，各项测量指标稳定后，再刺激迷走神经。
1. 3 试验步骤 分别于正常、缺血状态下，以起搏周期400 ms开始刺激迷走神经，步长25 ms，逐渐减至250 ms，记录AV间期正常状态下随AA间期变化情况。存储于计算机磁盘。
1. 4 数据分析处理 数据经整理后去除明显AA、AV误差识别点，其标准定义为AA、AV时域波动大于3倍标准差（±3s），依据其前后AA、AV间期平均值代替，选取处理前后最为平稳的连续128个心动周期的AA、AV值，应用SPSS时序分析软件（time series analysis）进行频谱分析，低频（LF）定义为0. 04～0. 15Hz，高频（HF）定义为0. 15～0. 40 Hz，总频率（TF）定义为0. 03～0. 50 Hz。相应的功率（power），即为对应频率带曲线下面积（单位ms2）[8]。
1. 5 统计学处理 计量数据以(±s)列于表中，并以配对t检验进行分析。
2 结果 随着AA起搏间期变小，AV间期的频谱表现为低频逐渐升高，由400 ms时（8. 1±2. 7） nu升至250 ms时（47. 2±4. 41）nu(P<0. 01)，高频成分则由400 ms时85. 4±6. 2 nu降至250 ms时34. 7±11. 4 nu(P<0. 01)，而高频、低频比则由10. 6±3. 2降至0. 74±0. 29(P<0. 01)。显示正常情况下，心率对AV频谱的影响极大。 在右冠状动脉阻塞情况下，起搏程序同上，此时AV间期的频谱变化表现为低频逐渐升高由400 ms时20. 9±8. 4 nu升至250 ms时63. 4±0. 1(P<0. 01)，而高频成分由400 ms时65. 2±12. 3 nu逐渐降低至250 ms时25. 8±10. 5(P<0. 01)。其高低比值也由3. 12±2. 41降至0. 44±0. 28(P<0. 01)。
3 讨论 心动周期逐搏之间的差异及房室传导的时程差异已为人们所证实[9]。一般认为，这种变化主要由于自主神经张力所介导。单一研究表明房室传导的心率依赖作用也非常重要。神经机制介导引起的AA、AV间期的变化一般而言是同向的。也就是说，交感神经引起AA间期缩短，心率加快，同时也使AV间期缩短，房室传导加快，两者呈现同向反应。也已证实，AA、AV间期在迷走神经活性增高时延长，而交感神经活性增强时缩短。而心率的变化又可使房室传导发生改变，恰好与植物神经作用呈现相反作用。在心房起搏情况下，随着起搏周期的下降，同时会伴随房室传导间期的延长，这是由房室间期相对不应期延长所致。在时域范围内心率对房室传导的影响研究较深入，但心率对AA、AV间期频域影响的研究尚未清楚。
由于神经刺激往往伴随有心率的变化，那么我们假定刺激神经时AA、AV频谱的变化往往是神经因素和随之而变化的心率因素的总和。本试验设计把他们分离开来。实验采用逐步起搏方法来观察AV频谱的变化规律，结果发现：在无植物神经因素参与的情况下，单纯增加心率也能明显改变心脏AV间期频谱，这一结果尚未见报道。我们的研究表明，随着AA间期的缩短，AV频谱表现为低频逐渐升高，而高频逐渐降低。在缺血情况下，这一趋势没有改变。
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