射血分?jǐn)?shù)降低的心力衰竭患者Lorenz-RR散點(diǎn)圖特點(diǎn)及其與心率變異性、心功能的關(guān)系研究

李明明，康宏，姚亞麗，余飛，馬正科

心率變異性（heart rate variability，HRV）是指通過記錄每次心臟搏動(dòng)（以下簡(jiǎn)稱心搏）間期的微小變異來反映心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)的活性，可作為定量評(píng)估副交感神經(jīng)和交感神經(jīng)張力的重要指標(biāo)。有研究表明，HRV是慢性心力衰竭（chronic heart failure，CHF）患者預(yù)后的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子［1］。既往臨床針對(duì)HRV的分析很難消除動(dòng)態(tài)心電圖記錄的RR間期的干擾及偽差心搏，這勢(shì)必會(huì)影響HRV時(shí)域和頻域的分析結(jié)果。近年臨床越來越關(guān)注心律失常患者HRV、Lorenz-RR散點(diǎn)圖情況。Lorenz-RR散點(diǎn)圖又稱心電散點(diǎn)圖、Lorenz圖或Poincare圖，是由“混沌理論之父”Edward Norton Lorenz和“混沌理論奠基人”Jules Henri Poincare的姓氏進(jìn)行命名［2］，其是將長(zhǎng)程心電信息集中在二維坐標(biāo)系中，對(duì)連續(xù)心搏的RR間期按時(shí)間序列迭代追蹤得到的圖形。本研究旨在探討射血分?jǐn)?shù)降低的心力衰竭（heart failure with reduced ejection fraction，HFrEF）患者Lorenz-RR散點(diǎn)圖特點(diǎn)及其與HRV、心功能的關(guān)系，以期為L(zhǎng)orenz-RR散點(diǎn)圖的臨床應(yīng)用提供參考。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象 選取2019年8月—2020年10月蘭州大學(xué)第一醫(yī)院收治的HFrEF患者128例作為研究組，均符合《中國(guó)心力衰竭診斷和治療指南2018》［3］中的HFrEF診斷標(biāo)準(zhǔn)，紐約心臟病協(xié)會(huì)（New York Heart Association，NYHA）分級(jí)為Ⅱ～Ⅳ級(jí)。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）合并心房顫動(dòng)、心房撲動(dòng)、竇房結(jié)綜合征、心臟起搏器植入術(shù)后者；（2）近3個(gè)月內(nèi)發(fā)生急性腦血管疾病、急性心肌梗死者；（3）伴發(fā)熱、甲狀腺功能亢進(jìn)癥、慢性阻塞性肺疾病、嚴(yán)重肝腎功能不全〔丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（alanine aminotransferase，ALT）＞參考范圍上限值的2倍、肌酐（creatinine，Cr）＞250 μmol/L〕等對(duì)自主神經(jīng)功能有影響的疾病者；（4）臨床資料不完整者?；颊吆喜Y：冠心病83例（51.56%），高血壓66例（33.28%），擴(kuò)張型心肌病34例（26.60%）；用藥情況：β-受體阻滯劑109例（85.00%），血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑（angiotensin converting enzyme inhibitor，ACEI）/血管緊張素Ⅱ受體拮抗劑（angiotensin Ⅱ receptor antagonist，ARB）91例（71.09%），利尿劑64例（50.00%）。根據(jù)NYHA分級(jí)將研究組患者分為Ⅱ級(jí)亞組49例、Ⅲ級(jí)亞組45例、Ⅳ級(jí)亞組34例。另選取本院同期收治的100例體檢健康人群作為對(duì)照組，均否認(rèn)高血壓、糖尿病、冠心病、甲狀腺功能亢進(jìn)癥等基礎(chǔ)疾病，并經(jīng)體格檢查及相關(guān)輔助檢查無(wú)明顯影響HRV的疾病證據(jù)。

1.2 方法

1.2.1 臨床資料收集 收集受試者的臨床資料，包括年齡、性別、體質(zhì)指數(shù)（body mass index，BMI）、心功能指標(biāo)〔左心室射血分?jǐn)?shù)（left ventricular ejection fraction，LVEF）、N末端腦鈉肽前體（N-terminal pro-brain natriuretic peptide，NT-proBNP）〕、實(shí)驗(yàn)室檢查指標(biāo)〔天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（aspartate aminotransferase，AST）、ALT、Cr、空腹血糖（fasting blood-glucose，F(xiàn)BG）、總膽固醇（total cholesterol，TC）、三酰甘油（triacylglycerol，TG）、低密度脂蛋白膽固醇（low density lipoprotein cholesterol，LDL-C）、高密度脂蛋白膽固醇（high density lipoprotein cholesterol，HDL-C）〕。

1.2.2 Lorenz-RR散點(diǎn)圖繪制及HRV指標(biāo)收集 應(yīng)用美國(guó)DMS公司生產(chǎn)的12導(dǎo)聯(lián)Holter分析系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)同步繪制Lorenz-RR散點(diǎn)圖，原理是以相鄰RR間期分別在二維坐標(biāo)系迭代作點(diǎn)于坐標(biāo)系的X軸、Y軸，其中長(zhǎng)軸為沿X、Y坐標(biāo)軸間45°的等分線上測(cè)量圖形的長(zhǎng)度，短軸為垂直于長(zhǎng)軸方向的寬度，計(jì)算長(zhǎng)軸/短軸、面積，面積=（π×長(zhǎng)軸×短軸）/4［4］，Lorenz-RR散點(diǎn)圖形態(tài)有棒球拍狀、魚雷狀、梭狀、短棒狀、不規(guī)則狀，見圖1。

圖1 Lorenz-RR散點(diǎn)圖Figure 1 Lorenz-RR plot

記錄受試者計(jì)算機(jī)自動(dòng)HRV分析軟件生成的HRV時(shí)域指標(biāo)〔24 h內(nèi)所有竇性RR間期標(biāo)準(zhǔn)差（standard diviation of NN intervals，SDNN）、24 h內(nèi) 每 5 min竇性RR間期平均值的標(biāo)準(zhǔn)差（the standard deviation of all 5-min averaged intervals，SDANN）、24 h內(nèi)所有相鄰竇性RR間期的均方根差（root mean square of successive differences，rMSSD）、24 h內(nèi)相鄰RR間期差值超過50 ms的個(gè)數(shù)在竇性心搏總數(shù)中的百分比（percent of the number whose difference between adjacent NN interval are more than 50 ms，PNN50）、三角指數(shù)〕、頻域指標(biāo)〔低頻功率（low frequency power，LF）、高頻功率（high frequency power，HF）〕。其中三角指數(shù)為NN間期的總數(shù)目與NN間期直方圖高度的比值，參考范圍為（37±15）。頻域的一般限值為0.15 Hz，其中頻域?yàn)?.003～0.04 Hz為極低頻，0.04～0.15 Hz為L(zhǎng)F，0.15～0.40 Hz為 HF［5］。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用 SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以（±s）表示，多組間比較采用單因素方差分析，組內(nèi)兩兩比較采用SNK-q檢驗(yàn)，兩組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以相對(duì)數(shù)表示，組間比較采用χ2檢驗(yàn)；采用Pearson相關(guān)分析探討HFrEF患者Lorenz-RR散點(diǎn)圖指標(biāo)與HRV指標(biāo)、NYHA分級(jí)間的相關(guān)性。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 研究組和對(duì)照組臨床資料比較 兩組年齡、男性比例、BMI、AST、ALT、Cr、FBG、TC、TG、LDL-C、HDL-C比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；研究組NT-proBNP高于對(duì)照組，LVEF低于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見表1。

表1 研究組和對(duì)照組臨床資料比較Table 1 Comparison of clinical data between the study group and the control group

2.2 研究組和對(duì)照組Lorenz-RR散點(diǎn)圖及HRV指標(biāo)比較 研究組Lorenz-RR散點(diǎn)圖的長(zhǎng)軸、短軸、長(zhǎng)軸/短軸、面積及SDNN、SDANN、rMSSD、PNN50、三角指數(shù)、LF、HF小于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見表2。

表2 研究組與對(duì)照組Lorenz-RR散點(diǎn)圖及HRV指標(biāo)比較（±s）Table 2 Comparison of Lorenz-RR plot and HRV indexes between the study group and the control group

表2 研究組與對(duì)照組Lorenz-RR散點(diǎn)圖及HRV指標(biāo)比較（±s）Table 2 Comparison of Lorenz-RR plot and HRV indexes between the study group and the control group

注：HRV=心率變異性，SDNN=24 h內(nèi)所有竇性RR間期標(biāo)準(zhǔn)差，SDANN=24 h內(nèi)每5 min竇性RR間期平均值的標(biāo)準(zhǔn)差，rMSSD=24 h內(nèi)所有相鄰竇性RR間期的均方根差，PNN50=24 h內(nèi)相鄰RR間期差值超過50 ms的個(gè)數(shù)在竇性心搏總數(shù)中的百分比，LF=低頻功率，HF=高頻功率

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2.3 研究組和對(duì)照組Lorenz-RR散點(diǎn)圖圖形比較 研究組Lorenz-RR散點(diǎn)圖中魚雷狀、梭狀、短棒狀、不規(guī)則狀發(fā)生率高于對(duì)照組，棒球拍狀發(fā)生率低于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見表3。

表3 研究組與對(duì)照組Lorenz-RR散點(diǎn)圖圖形比較〔n（%）〕Table 3 Comparison of Lorenz-RR plot shape between the study group and the control group

2.4 相關(guān)性分析 Pearson相關(guān)分析結(jié)果顯示，HFrEF患者Lorenz-RR散點(diǎn)圖的長(zhǎng)軸與SDNN、SDANN、PNN50、三角指數(shù)、LF、HF呈正相關(guān)（P＜0.05）；短軸與rMSSD、PNN50、LF、HF呈正相關(guān)（P＜0.05）；長(zhǎng)軸/短軸與SDANN呈正相關(guān)，與rMSSD、PNN50呈 負(fù) 相 關(guān)（P＜0.05）； 面 積 與SDNN、SDANN、rMSSD、PNN50、三角指數(shù)、LF、HF呈正相關(guān)（P＜0.05），見表4。

表4 HFrEF患者Lorenz-RR散點(diǎn)圖指標(biāo)與HRV指標(biāo)間的相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis between Lorenz-RR plot indexes and HRV indexes of patients with HFrEF

2.5 Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)亞組Lorenz-RR散點(diǎn)圖及HRV指標(biāo)比較 Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)亞組Lorenz-RR散點(diǎn)圖的短軸、rMSSD、PNN50比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)亞組Lorenz-RR散點(diǎn)圖的長(zhǎng)軸、長(zhǎng)軸/短軸、面積及SDNN、SDANN、三角指數(shù)、LF、HF比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；其中Ⅲ、Ⅳ級(jí)亞組Lorenz-RR散點(diǎn)圖的長(zhǎng)軸、面積及SDNN、SDANN、三角指數(shù)、LF、HF小于Ⅱ級(jí)亞組，Ⅳ級(jí)亞組Lorenz-RR散點(diǎn)圖的長(zhǎng)軸/短軸小于Ⅱ級(jí)亞組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；Ⅳ級(jí)亞組Lorenz-RR散點(diǎn)圖的長(zhǎng)軸、面積及SDNN、SDANN、三角指數(shù)、HF、LF小于Ⅲ級(jí)亞組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見表5。

表5 Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)亞組Lorenz-RR散點(diǎn)圖及HRV指標(biāo)比較（±s）Table 5 Comparison of Lorenz-RR plot indexes and HRV indexes in the subgroups of Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ grade

表5 Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)亞組Lorenz-RR散點(diǎn)圖及HRV指標(biāo)比較（±s）Table 5 Comparison of Lorenz-RR plot indexes and HRV indexes in the subgroups of Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ grade

注：與Ⅱ級(jí)亞組比較，aP＜0.05；與Ⅲ級(jí)亞組比較，bP＜0.05

項(xiàng)目 Ⅱ級(jí)亞組（n=49）Ⅲ級(jí)亞組（n=45） Ⅳ級(jí)亞組（n=34） F值 P值Lorenz-RR散點(diǎn)圖指標(biāo)長(zhǎng)軸（mm） 17.38±4.83 14.22±3.43a 10.94±3.87ab 24.657 ＜0.001短軸（mm） 3.30±1.13 3.11±1.27 2.75±1.07 2.215 0.113長(zhǎng)軸/短軸 5.56±1.51 4.94±1.31 4.54±2.07a 4.233 0.017面積（mm2） 47.78±29.21 36.88±22.16a 24.68±16.33ab 9.431 ＜0.001 HRV指標(biāo)SDNN（ms） 103.76±47.52 81.29±29.79a 61.03±18.62ab 14.69 ＜0.001 SDANN（ms） 87.10±39.31 67.02±24.85a 53.50±17.92ab 13.07 ＜0.001 rMSSD（ms） 27.32±3.90 29.89±20.86 24.15±10.38 2.754 0.068 PNN50（%） 4.96±7.12 5.09±9.12 3.41±3.56 0.625 0.537三角指數(shù) 25.51±8.53 20.68±7.28a 13.96±6.68ab 22.93 ＜0.001 LF（ms2） 296.29±92.58 193.67±132.43a 109.55±69.66ab 9.548 ＜0.001 HF（ms2） 136.80±126.71 79.38±70.29a 63.24±60.08ab 7.366 0.001

2.6 相關(guān)性分析 Pearson相關(guān)分析結(jié)果顯示，HFrEF患者NYHA分級(jí)與Lorenz-RR散點(diǎn)圖的長(zhǎng)軸、短軸、長(zhǎng)軸/短軸、面積呈正相關(guān)（r值分別為0.532、0.182、0.362、0.250，P值均＜0.001）。

3 討論

HRV是臨床評(píng)估自主神經(jīng)張力的常用參數(shù)。據(jù)報(bào)道，HRV是心血管疾病患者預(yù)后的有力預(yù)測(cè)指標(biāo)，其中心力衰竭的發(fā)生發(fā)展常伴有自主神經(jīng)功能受損，而自主神經(jīng)功能紊亂是導(dǎo)致心力衰竭患者死亡的主要原因之一［6］。有研究認(rèn)為，心功能越差，HRV降低越明顯［7］。HRV的分析方法包括線性分析和非線性分析，其中HRV線性分析直觀但靈敏度差，受異位搏動(dòng)心律、逸搏及人為因素的影響較大，難以反映交感神經(jīng)與迷走神經(jīng)間的均衡性，且人體HRV并不完全符合線性規(guī)律，HRV是一種看似無(wú)序?qū)崉t有序可循的混沌現(xiàn)象，現(xiàn)實(shí)中更符合非線性變化過程。因此，近年非線性理論的Lorenz-RR散點(diǎn)圖分析法應(yīng)用廣泛。

Lorenz-RR散點(diǎn)圖是基于長(zhǎng)程心電圖收集的大量心電數(shù)據(jù)，運(yùn)用非線性混沌理論和迭代方法描記的連續(xù)心電RR間期圖，并通過計(jì)算機(jī)將所有的點(diǎn)匯聚在一個(gè)可視的二維坐標(biāo)系中［8］。其除了可直觀地展現(xiàn)HRV外，更能將異位搏動(dòng)心律及偽差自動(dòng)排除在竇性心律吸引子之外，提取竇性心搏圖形，進(jìn)而計(jì)算更為精準(zhǔn)的HRV，同時(shí)還可肉眼直接觀察及精確測(cè)量竇性心律圖形及大小，即可在排除異位心搏的干擾下分析HRV，可在提高HRV分析精確度的同時(shí)提高工作效率［9］。目前Lorenz-RR散點(diǎn)圖不僅被用于HRV的分析，還用于心律失常的快速診斷、呼吸模式變異性及癲癇發(fā)作情況的觀察等［10-11］。正常健康人群Lorenz-RR散點(diǎn)圖呈棒球拍狀，長(zhǎng)軸位于坐標(biāo)的45°等分線上，可顯示一段時(shí)間內(nèi)竇性RR間期的總體變化，因此Lorenz-RR散點(diǎn)圖的長(zhǎng)軸可反映交感神經(jīng)張力大小，短軸可反映迷走神經(jīng)張力大小，面積指Lorenz-RR散點(diǎn)圖45°等分線上分布竇性點(diǎn)集圖形面積，可反映自主神經(jīng)張力大?。?2-13］。

本研究結(jié)果顯示，研究組Lorenz-RR散點(diǎn)圖的長(zhǎng)軸、短軸、長(zhǎng)軸/短軸、面積及SDNN、SDANN、rMSSD、PNN50、三角指數(shù)、LF、HF小于對(duì)照組，且Ⅲ、Ⅳ級(jí)亞組Lorenz-RR散點(diǎn)圖長(zhǎng)軸、面積及SDNN、SDANN、三角指數(shù)、LF、HF小于Ⅱ級(jí)亞組，Ⅳ級(jí)亞組Lorenz-RR散點(diǎn)圖長(zhǎng)軸/短軸小于Ⅱ級(jí)亞組；Ⅳ級(jí)亞組Lorenz-RR散點(diǎn)圖長(zhǎng)軸、面積及SDNN、SDANN、三角指數(shù)、LF、HF小于Ⅲ級(jí)亞組，可見HFrEF患者Lorenz-RR散點(diǎn)圖的量化指標(biāo)均下降，且隨著心功能惡化，其SDNN、SDANN、三角指數(shù)、LF、HF下降更明顯。但HFrEF患者rMSSD和PNN50隨心功能惡化雖有下降趨勢(shì)但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與既往文獻(xiàn)報(bào)道不符［14］，考慮可能與本研究患者基礎(chǔ)疾病、樣本量小有關(guān)。

本研究Pearson相關(guān)分析結(jié)果顯示，HFrEF患者Lorenz-RR散點(diǎn)圖的長(zhǎng)軸與SDNN、SDANN、PNN50、三角指數(shù)、LF、HF呈正相關(guān)，提示若Lorenz-RR散點(diǎn)圖長(zhǎng)軸降低即可表明HFrEF患者24 h心率波動(dòng)減少，總體HRV減小，提示自主神經(jīng)調(diào)節(jié)功能受損。另外，Lorenz-RR散點(diǎn)圖的短軸與rMSSD、PNN50、LF、HF呈正相關(guān)，提示HFrEF患者交感神經(jīng)作用亢進(jìn)，迷走神經(jīng)的抑制性保護(hù)作用減弱，與既往文獻(xiàn)報(bào)道一致［15-16］。同時(shí)筆者還發(fā)現(xiàn)，Lorenz-RR散點(diǎn)圖的長(zhǎng)軸/短軸與SDANN呈正相關(guān)，與rMSSD、PNN50呈負(fù)相關(guān)，可見Lorenz-RR散點(diǎn)圖的長(zhǎng)軸/短軸可用于衡量自主神經(jīng)張力對(duì)心率的調(diào)控作用。

本研究結(jié)果還顯示，研究組Lorenz-RR散點(diǎn)圖中魚雷狀、梭狀、短棒狀、不規(guī)則狀發(fā)生率高于對(duì)照組，棒球拍狀發(fā)生率低于對(duì)照組，表明HFrEF患者Lorenz-RR散點(diǎn)圖以魚雷狀為主，部分呈梭狀或短棒狀。本研究結(jié)果亦顯示，HFrEF患者NYHA分級(jí)與Lorenz-RR散點(diǎn)圖的長(zhǎng)軸、短軸、長(zhǎng)軸/短軸、面積呈正相關(guān)，與冀曉沖［17］研究結(jié)果一致，可見Lorenz-RR散點(diǎn)圖的量化指標(biāo)可用于評(píng)價(jià)HFrEF患者的心功能。

《中國(guó)心力衰竭診斷和治療指南2018》［3］推薦，β-受體阻滯劑可降低HFrEF患者全因死亡、心血管死亡、心源性猝死及心力衰竭住院風(fēng)險(xiǎn)，故推薦除具有禁忌證或不耐受以外的HFrEF患者選用β-受體阻滯劑。本文研究組患者在行24 h動(dòng)態(tài)心電圖檢查前已給予β-受體阻滯劑，其可通過直接或間接抑制腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)來上調(diào)心肌細(xì)胞的β受體，并恢復(fù)其對(duì)交感神經(jīng)刺激的敏感性，使心臟交感神經(jīng)活性降低，迷走神經(jīng)活性增強(qiáng)，進(jìn)而改善心臟自主神經(jīng)調(diào)節(jié)能力，故β-受體阻滯劑可能會(huì)對(duì)本研究結(jié)果造成一定影響。

綜上所述，HFrEF患者Lorenz-RR散點(diǎn)圖的量化指標(biāo)均下降，形狀多呈魚雷狀、梭狀、短棒狀、不規(guī)則狀，與HRV指標(biāo)、心功能均具有一定相關(guān)性。因此，Lorenz-RR散點(diǎn)圖能直觀且定量地分析HFrEF患者HRV，也可為患者心功能不全評(píng)估提供參考。

但本研究為小樣本量的單中心研究，且β-受體阻滯劑可能會(huì)對(duì)本研究結(jié)果造成一定影響，故需在后續(xù)研究中擴(kuò)大樣本量、聯(lián)合多中心進(jìn)一步探討Lorenz-RR散點(diǎn)圖所隱藏的心電生理信息。

作者貢獻(xiàn)：李明明進(jìn)行文章的構(gòu)思與設(shè)計(jì)；康宏、姚亞麗進(jìn)行研究的實(shí)施與可行性分析；李明明、余飛、馬正科進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、整理、分析，結(jié)果分析與解釋，撰寫并修訂論文；康宏、姚亞麗負(fù)責(zé)文章的質(zhì)量控制及審校，并對(duì)文章整體負(fù)責(zé)、監(jiān)督管理。

本文無(wú)利益沖突。