压力感受器敏感性试验王立群郭继鸿·无创性心电学诊断新技术·图2压力反射弧的构成。
压力感受器迷走神经舌咽神经延髓迷走神经中枢交感神经中枢迷走传出神经交感传出神经心脏效应器窦房结、房室结、心肌血管效应器图1犬颈动脉窦(A )和主动脉弓(B )局部解剖示意图。
作者单位:100044北京大学人民医院心电生理室近几十年来,人们已认识到自主神经功能与心血管病死亡率及猝死的关系密切,特别是心肌梗死后,交感神经兴奋能促进恶性心律失常的发生,而迷走神经兴奋有保护和抗心室颤动的作用[1]。
人们对定量评价自主神经功能的兴趣日益浓厚,压力感受器敏感性(baror eflex sensitivity ,BRS )的相关研究渐受重视。
BRS 是指动脉内血压变化相应引起反射性心动周期变化的敏感程度,心动周期(R _R 间期)与收缩压(SBP )构成回归曲线,斜率大提示迷走神经反射增强,斜率小提示交感神经反射增强。
大约20年前,在心肌梗死后诱发猝死的狗模型中,首次发现通过BRS 分析自主神经对心率的控制能够预测猝死危险[1]。
近期国际多中心ATRAMI (Autonomic Tone and Reflexes After Myocardial Infarction )的研究也证实BRS 对心源性死亡具有独立的预测价值[2]。
一、BRS 试验的生理学基础1.压力感受器(baroreceptor )。
动脉压力感受器是牵张感受器,主要位于颈动脉窦、主动脉弓及其它大动脉的外膜下(图1),由丰富的传入神经末梢组成,对血管机械性变形敏感。
动脉血压波动时,管壁变形,这些神经末梢受到机械牵张而经常不断地发放神经冲动传入中枢(脑干的延髓)。
只有当压力超过阈值时,感受器才发放冲动。
血压上升幅度越大、速度越快,发放冲动频率也越高。
压力感受器在一定压力范围内工作,其发放冲动的频率有上限,并受其它因素的影响。
例如,去甲肾上腺素能够激活颈动脉窦的平滑肌,在管壁直径不变的情况下使感受器发放冲动频率改变。
2.压力反射弧构成(图2)。
动脉压力感受器发出的神经冲动经舌咽神经和迷走神经,传入延髓背侧的孤束核和疑核。
孤束核发出的纤维延伸到疑核、迷走神经运动背核、侧网状结构及下丘脑等不同结构。
疑核腹外侧神经元发出心脏迷走神经的传出纤维,主要支配窦房结、房室结、心房和心室。
而交感神经纤维的节前神经元位于脊髓的中间外侧细胞柱,后者受喙尾和延髓腹外侧等区域控制。
这些交感纤维发放到主要位于星状神经节的节后神经元。
交感神经支配整个心脏和冠状动脉循环。
3.压力反射。
血压升高时动脉壁受牵引,压力感受器受刺激后发放的神经冲动传到延髓,一方面抑制血管运动中枢使得交感神经张力降低,另一方面促进迷走中枢使其张力增高,结果心率和心输出量下降,周围血管扩张增加,使过度升高的血压恢复。
压力反射的作用就是缓冲血压变化,防止血压波动或体位变化引起脑缺血,故而又称缓冲反射(bufferr eflex)。
来自心脏、肺及血管等不同反射区的传入神经冲动可能同时投射于延髓一个重叠区而相互作用。
此外,还有大脑高级中枢共同调节着血管减压反射。
心脏机械感受器、化学感受器、心肺感受器,还有呼吸、运动或体位变化以及激动、觉醒等都可能影响中枢对压力感受器传来的信息所作的反应,这使反射之间相互作用复杂、多样。
例如,压力反射与呼吸之间相互作用可导致呼吸性窦性心律不齐。
而运动可以使BRS下降,或者血压调节点增高,客观上表现为交感神经兴奋而迷走神经抑制。
4.压力反射与心率调节。
心脏迷走神经张力的增高,可引起起搏细胞超极化和自动除极速率减慢,使心率下降。
在试验动物中,刺激迷走神经引起变时反应的延迟时间很短(大约为150ms),这是由于起搏细胞胞膜上毒蕈碱受体与乙酰胆碱调控的K+通道偶联在一起。
交感神经冲动增加时,由于神经释放的去甲肾上腺素作用于各种离子通道,使起搏细胞的舒张期除极速率加大,结果心率增加。
心率对交感神经张力作出反应的延迟时间大约为1～2s,并大约在刺激后30～60s反应才能到达稳定状态。
因为心脏对交感神经的反应比迷走神经慢,压力反射(包括心率变化)反应迅速主要由迷走神经介导。
对健康的青年人来说,动脉压升高与反射性心动过缓的时间大约相差475ms,说明可以一个心动周期内完成心率的反射调节[3]。
正常环境中,血压正常时动脉压力反射释放的冲动占优势,所以迷走神经持续兴奋而交感神经被持续抑制。
运动时,迷走神经张力降低,心率主要由交感神经控制。
很多病理情况下,压力反射机制出现异常而使其对心血管调节的张力性作用受损,导致交感神经张力增高而迷走神经的影响削弱。
心脏病患者压力反射异常的确切机制尚不清楚。
慢性心力衰竭时,压力反射异常与长期心输出量低下、血压低有关,其机制是多因素的,反射弧中各个环节都有可能参与。
心肌梗死时则不同,可能主要与分布于心脏的神经功能受损有关。
有人推测心肌梗死后存在着坏死和低灌注区域,心脏跳动的几何形状发生变化,感受器末端变形,交感神经和迷走神经传入的紧张性冲动远超过正常。
心脏交感神经传入纤维的兴奋抑制了迷走神经紧张性传出,并造成压力反射迟钝[4]。
压力反射既能影响心律失常也受心律失常的影响。
任何心律失常只要能造成血压下降(即使是暂时性的),就会出现压力反射。
例如,期前收缩可使血压下降,而心房和心室充盈压增加,通过压力感受器和心脏机械感受器使向中枢传入的神经冲动发生变化,从而影响自主神经活动。
这种变化主要是交感神经张力增高,后者又能促发更加复杂的心律失常。
可观察到心肌梗死后压力反射敏感性明显降低的狗,急性心肌缺血过程中如果出现生理性交感神经张力增强,则心室颤动危险增大,这可能与迷走神经张力降低有关[1]。
二、BRS试验方法测定BRS的方法有:快速静脉推注血管活性药物、颈部气囊加压法、自发BRS分析、瓦尔萨尔瓦(Valsalva)动作等多种。
每种方法都存在某些技术上或理论上的局限性,并且它们只能间接评价迷走神经对心脏的作用。
1.血管活性药物法。
血管活性药物法测定BRS 的基本思路是用药物造成血压变化诱发压力反射,从而研究心率对生理性反射激活或失活的反应。
最初选用的升压药物是血管紧张素,但它本身对心脏收缩性和中枢神经有直接作用而被单纯的α_肾上腺素能受体激动剂苯福林所取代。
虽然苯福林会直接刺激窦房结α_受体,但与间接反射的作用相比非常小,因而没有临床意义。
也有人用硝酸酯类或硝普钠等降压药物研究反射失活后反应。
(1)苯福林升压法。
1969年Sm y th等人发表了静脉推注苯福林测定BRS来评价自主神经功能的方法[5]。
经过大量的动物试验和临床应用,其安全性和有效性已得到认同,目前成为临床应用最广泛的一种。
理论上,血管压力感受器的刺激强度与窦房结的反应曲线呈“S”型,但收缩压增加在15～40mmH g 范围内,压力感受器的激活反应符合线性规律。
迷走神经反应非常迅速,常在1～2个心动周期内完成,可以认为心动周期的长度由前一次心搏的收缩压所决定,两者呈线性关系。
①给药方法。
快速静脉注射苯福林50～200μg,使患者收缩压快速升高约20～30mm H g;或者虽然血压升高未达到阈值范围,但R_R间期明显延长。
如果血压上升不足,10min后可加量重复给药。
苯福林的剂量和注射时间由于患者的情况不同而变化较大。
近期心肌梗死后的患者,注射时间一般在30s以上,弹丸式剂量为150～350m g(2～4 mg/kg)。
而充血性心力衰竭患者剂量应更大(最高可图3正常人BR S测定。
A.实线为每次心跳时收缩压变化值,虚线为心动周期的变化值。
B.对A两条纵向虚线区数据进行回归分析得出的回归曲线的斜率是20ms/mmHg。
图4心脏移植术后患者的BRS。
A.收缩压上升时心率几乎不变。
B.回归曲线的斜率为0.22ms/mmH g,接近于0,而其相关系数r为0.61,有显著性意义。
峰压最长R_P间期-基础R_P间期SBP升高值BR S值==R_P间期延长值SBP升高值达10m g/k g),注射速度也可加快[6]。
②计算方法。
A.回归法。
连续监测给药后血压及心电图R_ R间期变化,将收缩压第1次显著增高(增加值>15 mmH g)开始到结束之间(图3A)的数据绘制成散点图,以动脉收缩压升高变化为横坐标,随血压变化的反射性R_R间期延长为纵坐标,对两者进行回归分析(图3B),所得直线的斜率可作为压力反射敏感性的定量分析指标。
其量纲为ms/mm H g,代表收缩压每增加1mm H g,窦性心动周期延长的时间。
用回归法评价BRS时需要用Pearson相关系数r来反映收缩压与R_R间期的线性关系是否良好。
如果相关系数r没有显著性意义就不能用来评价压力反射的敏感性。
误差主要来源于药物注射的速度、血压上升的斜率以及选择分析窗口的不同。
通过计算几次斜率的平均值来减少测量的误差,注意两次静脉注射之间应当相隔数m in。
最终的斜率至少要通过3个相关系数最高的斜率计算得出。
当相关系数r>0.7～0.8,分析的数据对超过10组,则不需要再进行显著性检验,因为这种相关性肯定具有显著性意义。
而相关系数r过低,则需要进行显著性检验。
当BR S值接近0(+0.5～-0.5) ms/mm H g时,常见于左心室功能严重低下或心脏移植后患者,这种相关系数r显然不具显著性意义。
如果收缩压升高大于15～20mm H g,无论这种相关性是否有显著性意义,但实际上描述了一种观察到的现象,即血压升高而心动周期没有发生相应的反应(图4)。
B.公式计算法。
有国人采用连续测血压到收缩压上升达峰值20～30mmH g,同时记录10次R_R间期,取平均值,重复4次后,再取平均值计算[7]。
这种方法相对回归法而言较为粗略。
计算公式为:③正常值及意义。
利用回归法测定的正常年轻人的BRS平均值为13m s/m mHg[8]。
国人利用公式计算法得到的正常值约为10ms/mm H g[7]。
BR S试验中斜率代表的是迷走神经张力和交感神经张力共同作用的结果。
一般来说,任何时候自主神经平衡偏移到以交感神经张力为主时,BR S值下降,而以迷走神经张力为主时,BR S值增大。
因此,BRS有日夜周期变化规律,夜间数值增大。
另一方面,体力活动和脑力劳动都会削弱压力反射对心率的调节,而血压调节的影响相对不大。
随着年龄的增加,可能由于颈动脉窦的硬化,压力反射对心率的调节显著下降,在根据BRS值推测预后的时候需要考虑这些因素。
④呼吸的影响。
心力衰竭患者常可见有呼吸异常如潮式呼吸(无呼吸困难)或Che y ne_Stokes式呼吸(有呼吸困难),伴有动脉血氧饱和度、收缩压、舒张压以及心率的波动,而影响BR S的测定,使结果不可靠。
对此类患者应当通过控制呼吸获得可靠的结果。
