心率变异性在心身疾病和情绪障碍研究中的应用_阎克乐

心理科学进展 2006，14（2）：261~265 Advances in Psychological Science

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心率变异性在心身疾病和情绪障碍研究中的应用*

阎克乐 张文彩 张月娟 封文波 袁立壮 王兰爽 唐一源1

（河北师范大学教育科学学院心理研究所，石家庄 050091） （1

大连理工大学神经信息研究所，大连 116023）

摘 要 心率变异性的频谱成分可单独反映交感神经和副交感神经活动的影响。高频（HF）是由迷走神经单独介导；低频（LF）受迷走神经和交感神经共同调制，但主要反映交感神经的活动性 。此指标可对高血压、冠心病和月经前期烦躁等心身障碍进行评价。该文还探讨了它用于情绪研究的价值，并认为在不同情绪体验期间的自主神经活动有多种搭配模式，正常人与情绪障碍者之间以及情绪障碍（抑郁、焦虑、恐怖、强迫）患者在自主神经活动方面可能存在显著差别。 关键词 心率变异性，自主神经反应模式，情绪障碍诊断。 分类号 R395

1 什么是心率变异性

心率变异性是心血管反应性的一部分，有时也被称为心率反应性（heart rate reactivity ）和心动周期变异性（heart period variability HPV ）。而心血管反应性（cardiovascular reactivity ）意义更加广泛，包括心率的变化、心肌收缩力量大小的变化、血压的改变、呼吸窦性心律不齐、Ｔ波幅度的变化以及心率变异性（heart rate variability, HRV ）等。

心率变异性（heart rate variability ）指的是心跳快慢的变化情况，由于心跳快慢是由两个相邻的R-R 间期时间长短决定的，因此，研究者们由R-R 间期的变化计算出一系列参数，这些参数分为时域和频域的变化，全国心率变异性分析多中心研究协作组规定时域常用参数有：

平均正常R-R 间期标准差（SDNN ）； 相邻R-R 间期差的均方（rMSSD ）；

相差大于50ms 相邻R-R 间期的总数（NN50）； 相差大于50ms 的相邻R-R 间期占R-R 间总数的百分比（PNN50）；

每5分钟正常R-R 间期均值的标准差（SDANN ）；

每5分钟正常R-R 间期标准差的平均值（SDANNindex ）。

收稿日期：2005-06-07

* 教育部重大项目（KP0302）。

通讯作者：唐一源，E-mail: yy2100@8e3f21586bec0975f565e24e

频域方面的变化的就是频谱分析，频谱分析的最大优点是可以把心脏活动的周期性数量化。全国心率变异性分析中心研究协作组对心率变异性频域规定的参数是：

总的域值（TP ）；

极低频成分（VLF 0.03-0.04）； 低频成分 （LF 0.04-0.15）； 高频成分（HF 0.15-0.40）； 低频高频比（LF/HF ）[1]。

2 心率变异性与自主神经活动的关系

心率变异性中不管是时域方面的参数、还是频域方面的参数，都是由R-R 间期的变化计算出来的，R-R 间期的变化是由窦房结发出的冲动决定的，而窦房结发放冲动又是由交感和副交感神经二者活动的结果决定的，因此，R-R 间期的变化反映了交感和副交感神经系统的活动性。李莉等（1997）在新西兰兔麻醉的情况下，电刺激减压神经（DN ）疑核（NA ）和右侧迷走神经（RV ）外周端，均引起心率和血压下降，总变异性（TV ）、低频成分（LF ）、高频成分（HF ）、低频和高频的比值（LF/HF ）以及极低成分（VLF ）显著增加。静脉注射阿托品可使上述反应显著减小，而静脉注射心得安仅可阻断减压神经（DN ）和疑核（NA ）所引起的低频（LF ）增大。研究者所得出的结论是，迷走神经是心率变异性（HRV ）的主要调节者之一；高频（HF ）是由迷走神经单独介导；低频（LF ）受迷走神经和交感神经共同调制[2]，但主要反映交感神经的活动性 。

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目前许多研究者认为，心率变异性是研究自主神经活动的非侵入性的、方便的指标。

正因为如此，心率变异性在临床上受到广泛关注，研究结果表明，心率变异性、特别是其中的频谱分析，既与躯体疾病有关，也与临床上的情绪障碍有关。

3 心率变异性与心身障碍

Sztajzel（2004）提出，心率变异性是在窦房结的水平评价交感、副交感神经平衡性的一种简单、有效的方法，在对一些与自主神经关系密切的心身疾病，比如糖尿病病人的神经障碍、高血压、冠心病以及充血性心脏病的评价中得到了运用，可以以此判定患者病情的严重性[3]。

3.1 用来诊断原发性高血压

姜铁超等（2004）对原发性高血压患者的心率变异性进行了研究，实验组50个病人，对照组36个正常人，结果表明，原发性高血压患者的自主神经病变检出率分别为48.00%和26.00%。与对照组比较，原发性高血压组心率变异性时域和频域指标均显著降低。作者认为，心率变异性是早期发现原发性高血压伴自主神经病变的灵敏方法。老年原发性高血压患者的自主神经病变，以迷走神经病变为主[4]。

3.2 用来诊断冠心病

王庆玲（2004）对冠心病充血性心力衰竭患者的心率变异性进行了研究，被试为60名冠心病患者，对照组为40名正常人，连续记录24小时的动态心电图，由计算机自动算出心率变异性的各项指标。结果表明，心率衰竭患者的SDNN、SDANNindex、rMSSD和PNN50等参数较正常人显著降低。作者认为，冠心病患者自主神经的平衡受到损害，并且心率变异性降低的程度与心功能状态密切相关，心率变异性时域指标可作为诊断冠心病心衰严重程度的参数[5]。

3.3 月经前期烦躁与迷走张力降低有关

Landen M等人（2004）对月经前期烦躁者的心率变异性进行了研究，作者们认为，心率变异性下降表明副交感神经张力下降，在抑郁症和焦虑症患者也发现了这种情况。对28个有经前烦躁症状的妇女和11位没有症状的妇女研究发现，心率变异性时域当中反映迷走神经活动性的两个变量：在经前烦躁患者身上连续正常的R-R间期差值的均方根（the root mean square of differences of successive normal RR intervals (rMSSD)）数值较低，正常R-R 间期标准差(SDNN)较低。该结果说明，经前烦躁者与对照者相比，迷走神经的张力可能是下降的，并且这种差别在无症状的卵泡期最为显著[6]。

4 心率变异性在情绪研究和情绪障碍诊断中的理论和临床意义

研究情绪可以从三方面入手：一是研究情绪的外部表现，二是研究情绪伴随的生理变化，三是研究情绪的内心体验。过去研究情绪伴随的生理变化常用的指标是：皮电、心率、血压、呼吸、瞳孔、去甲肾上腺素方面的改变。之所以用这些指标来说明情绪的变化，是因为研究者认为，情绪改变，特别是发怒、恐惧情绪发生时，是一种战斗准备状态，此时，交感神经活动增强，所支配的器官活动性升高，所以反过来又用这些器官活动加强来说明情绪的剧烈变化。但这种测量方法不足之处在于，这些器官不但受交感神经支配，同时也受副交感神经（迷走神经）支配。因此，很难说清楚发生的生理变化如心率加快是交感神经活动增强引起的呢，还是副交感神经活动减弱所致。

因此研究者们希望找出一种指标，单独表示交感或副交感神经活动增强（减弱），现在心率变异性的测量是比较理想的手段。

4.1 心率变异性可用于研究情绪自主神经反应的模式

情绪会引起自主神经系统的反应，自主神经系统的反应表现在它所支配的脏器活动发生变化。研究者们所关心的是，情绪改变在自主神经活动改变方面是否存在着一定的模式，比如说，愤怒、恐惧都使交感神经活动增强，使机体发生血压升高、心率加快等一系列变化，那么二者所引起来的变化是否都一模一样呢？而愤怒、恐惧与快乐、厌恶、悲哀所引起来的变化是否相同？Ekman的研究小组1983年在Science发表了一篇文章，认为厌恶，恐惧和悲哀几种负性情绪之间存在四种差异：愤怒比厌恶引起了更多的心率加快；恐惧比厌恶引起了更大的心率加快；悲哀比厌恶引起了更大的心率加快；愤怒比恐惧引起了手指温度的更大升高。这些结果说明自主神经所支配的脏器活动发生了不同的变化，但是，由于手段方面的限制，所测量的不是自主神经本身（交感和副交感神经）本身的变化

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模式，现在心率变异性为我们进一步研究该问题提供了较好的手段[7]。

4.1.1 情绪自主神经反应模式的研究现状

不同情绪（愤怒、悲哀、恐惧、厌恶、快乐）之间，自主神经活动模式是不同的。早年James （1844）就强调外周生理反应的作用，Cannon紧随其后且影响很大，他认为交感和副交感活动是拮抗的、此长彼消的关系，即一方增强，另一方减弱，后来研究者们一直试图寻找模式化的、特异的情绪生理反应。有来自心理生理学的证据显示，躯体内脏过程是高度模式化的并且可能反映多个激活/抑制系统的活动[8]。Stemmler(2001)得出的结论是：恐惧和愤怒都有收缩压升高，但舒张压仅在愤怒时升高。恐惧情绪的自主神经反应类似于注射肾上腺素的反应，而愤怒反应则类似于肾上腺素和去甲肾上腺素的综合反应[9]。国内也有数量不多的如下相关研究：刘旭峰（2004）的“心率变异性等多项指标对情绪稳定性的评价研究[10]”，黄敏儿的“情绪调节过程与个体差异”[11]，徐景波等人的“正负性情绪的自主神经生理反应试验研究”[12]。1991年Berntson等人提出交感神经和副交感神经的关系除了此强彼弱之外，还可能是二者同时增强、减弱、一方增强，另一方不变等9种搭配形式[8]。目前国内外这些研究都是以心率、血压、皮电、呼吸等作为情绪研究的生理指标，而这些生理参数多是由交感和副交感神经双重支配的，比如心率的加快，可能是交感神经活动增强引起的，也可能是副交感神经减弱的结果，因此，很难由此得出有关自主神经活动模式的结论。

4.1.2 心率变异性是研究情绪自主神经反应模式的方便的指标

如果研究者试图探讨情绪活动的交感和副交感神经活动模式，即证明交感和副交感神经活动不只是此消彼长的活动模式，其活动方式可能存在共同兴奋或抑制等多种表现形式，则需使用单纯反映交感神经或副交感活动的指标。就目前的实验手段来看，心率变异性的频谱分析是比较理想的指标。研究已经表明，迷走神经是心率变异性（HRV）的主要调节者之一；高频（HF）是由迷走神经单独介导；低频（LF）受迷走神经和交感神经共同调制[2]，但主要受交感神经的影响[13~15]。把心率变异性的频域指标作为研究自主神经活动的非侵入性的、方便的指标已成为许多研究者的共识。

基于以上考虑，关于情绪自主神经反应模式研究可以采取这样的思路，用心率变异性的高频功率作为副交感神经活动水平的指标，用低频功率作为交感神经的指标，确定在情绪体验期间，心脏变时性功能维度的自主神经反应模式。另外，皮电（GSR）是汗腺活动引起的皮肤电变化，而汗腺只受交感神经支配，因此，汗腺活动的盛衰，可以作为交感神经活动程度的指标，这个指标结合使用，结果将更有说服力。具体来说研究内容可在以下三方面进行：（1）利用单独代表交感和副交感神经活动的手段，尝试证明交感神经和副交感神经活动不是单一的此强彼弱的单一活动模式。（2）自主神经活动变化的不同搭配模式，在所支配的不同器官上也表现出不同反应模式。如心率、血压和汗腺活动可能会有不同模式的变化。（3）在不同情绪发生期间，交感和副交感神经系统的活动以及它对所支配器官的反映，是否各自具有不同的模式（神经和器官两种模式）。比如说愤怒和厌恶，在生理反应方面各自有其特点。

值得提出的是，交感和副交感神经系统活动的此强彼弱，是随着生物适应环境的要求而改变的，比如说，天气炎热需要交感神经兴奋引起出汗腺分泌以排出热量，此时，并不需要心率加快、血压升高。

4.2 心率变异性在情绪障碍临床诊断中的意义

临床上主要依靠病人的主诉诊断情绪障碍，所谓主诉（complain）就是病人说出的一些症状，医务人员据此对照诊断标准（美国人用DSM-IV，中国人用CCMD-3-R）对病人作出诊断。

情绪一般是伴随着生理变化而存在的，其原因是情绪引起植物神经系统方面的改变，从而使所支配的器官也发生了相应的变化，这样我们就有可能通过测量心率变异性的方法，探讨不同情绪发生期间植物性神经系统活动的差异，从而达到辨别不同情绪障碍的目的。

4.2.1 心率变异性与情绪障碍的相关研究

关于情绪障碍和心率变异性的关系已有一些相关研究，钟意娟等（2004）对焦虑症患者的心率变异性进行了研究，运用心率变异性的频谱分析探讨了焦虑症患者自主神经功能的特点。被试是30个焦虑病人和30个对照者，用心理问卷对被试进行了测量，并用多道生理记录仪记录心电，对心电进行频谱分析，获得心率变异性的高频和低频段数

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值及其比值。研究结果表明，静息状态下病人的低频、低频与高频之比（LF/HF），显著高于对照组（p<0.05）；病人的汉密顿焦虑量表（HAMA）总分及精神焦虑因子分与LF/HF呈正相关；病人收到视频刺激后，LF和LF/HF均显著增大。作者认为，焦虑症患者静息状态下交感神经系统功能亢进，应激条件下生理反应是以交感神经活动调节为主的，说明焦虑会影响自主神经系统的功能[16]。

焦虑不安是特护人员存在的一个重要问题，过去一直没有客观评定的方法。Chase等人（2004）提出一种方法，就是用心率变异性（HRV）、收缩压（SBP）和血压变异性（BPV）做指标，建立了一个模糊推论系统，把测量到的参数进行小波转换（wavelet transforms）。结果表明这种评估结果与医护人员的评估结果，具有很高的相关[17]。

Pignotti和Steinberg（2001）认为，心率变异性作为测量治疗效果的指标，越来越引起人们的关注。因为心率变异性是稳定的，且不含有安慰剂(placebo-free)成分。作者对39个病人进行思维场的治疗（Thought Field Therapy），用心率变异性作为衡量治疗结果的指标，这些病人包括，恐怖症、焦虑症、抑郁症、疲劳、注意缺陷、多动、学习困难、强迫症、饮食障碍和躯体疼痛。结果发现，大多数病人主观痛苦分数的减少与心率变异性的改善密切相关[18]。Callahan（2001）提出，焦虑、抑郁、精神损伤对心率变异性有不良影响。思维场的治疗会影响心率变异性，心率变异性的变化与临床上病人有关烦恼的报告密切相关，因此，心率变异性可以作为心理治疗效果的客观指标[19]。

阎克乐等人对心理因素影响心血管反应性这个问题进行了研究，提出人格的内、外向，A、B 型行为，人的焦虑程度，行为的应付方式都对心率变异性有影响[20]，阎克乐、王海民的实验研究表明，呼吸训练可以引起心血管反应性及指温发生显著变化[21]。王海民、阎克乐的实验研究表明，腹式呼吸和人格对心率变异性的时域参数有显著影响[22]。

4.2.2 心率变异性在情绪障碍临床研究中的应用前景

情绪障碍临床研究可分两方面：一是研究正常人与情绪障碍者之间在自主神经活动方面有无差别；二是研究情绪障碍（抑郁、焦虑、恐怖、强迫）患者之间在自主神经活动方面有无差别。

首先，就正常人与情绪障碍者之间在自主神经活动方面来说，美国1996年制定的DSM-IV已经将抑郁、焦虑、恐怖、强迫症列入焦虑性障碍（anxiety disorder）项下，原因是它们共同具有焦虑症状。中国的CCMD-3虽然没有像美国那样做，但是也已经把抑郁症单独存在的情况取消了，同时强调了情绪障碍的地位，这与当前人们重视情绪的交感神经变化的倾向是一致的。国内外在对焦虑症的诊断上，除了精神症状外，也都提到尚伴有自主神经系统症状，而目前对这种神经症状只是症状描述，缺乏自主神经症状方面的量化指标。因此，有必要针对情绪障碍的自主神经症状进行深入的量化研究，以填补临床上诊断的空白

其次，就不同情绪障碍患者（抑郁、焦虑、恐怖、强迫）之间在自主神经活动方面是否存在差异而言，也是需要进一步探究的。强迫症患者一般均具有恐怖症状，但是该病的恐怖与恐怖症患者的恐怖在自主神经活动方面是否存在差别呢？如果有显著差别存在，则可以作为鉴别诊断的辅助手段。抑郁、焦虑、恐怖、强迫症都共同具有焦虑症状，但不同情绪障碍患者的焦虑引起的自主神经系统的反应模式、及所支配器官的反应模式是否存在差别呢？如果有差别存在，也可作为鉴别诊断的辅助手段。

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The Application of Heart Rate Variability to Study Psychosomatic

Disease and Emotion Disorder

Yan Kele, Zhang Wencai,Zhang Yuejuan,Feng Wenbo, Yuan Lizhuang, Wang Lanshuang

Tang Yiyuan1

(Educational Science College, Hebei Normal University, Shijiazhuang 050000,China)

(1Institute of Neuroinformatics of Dalian University of Technology, Dalian 116023,China)

Abstract: The frequency analysis of Heart Rate Variability (HRV) can singly reflect the activity of sympathetic or parasympathetic nerve. HF is affected only by parasympathetic activity and LF mainly by sympathetic activity. The index plays a important role in the diagnosis of mental-somatic disease such as hypertension and coronary heart disease et al, also can be used to distinguish automatic nerve reactivity mode of different emotions. It is anticipated to diagnose different emotion disorders as a physiological indicator.

Key words: heart rate variability, automatic nerve reactivity mode, diagnosis of emotion disorders.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/28xl.html