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[学位]

中枢与外周应激对自主神经及心脏功能影响的研究

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Author:

刘彬彬 (刘彬彬.)

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学位论文库

Abstract:

心血管系统是机体维持正常生理活动的基础,而研究显示心血管疾病(CVD)是目前死亡率最高的疾病。约90%的心源性猝死(SCD)是自主神经失衡导致的恶性心律失常所致。此外,糖尿病和高血压等慢性疾病也已证实与自主神经调控功能失衡相关。另有研究指出情感创伤和精神压力等心理应激会通过增加交感传出冲动,导致心肌状态的不稳定及自主神经对应脑区的活动异常。由此可见关注应激状态下心血管和自主神经功能的评测,对于研究特定病症的发病机理,预防和减少恶性心血管事件,检验相关药物的疗效,具有十分重要的作用。
本文针对以下三个目标开展工作:(1)寻找新的HRV信号处理方法,以研究特定状态下自主神经活性的动态变化。(2)通过多种生理指标的综合分析,研究特定生理状态下心血管及自主神经变化。(3)比较不同类型(外周应激和脑应激)应激对心血管和自主神经功能影响的区别。
首先,设计了两种自主系统激活的实验:心算实验(MAT)为中枢刺激,冷加压实验(CPT)为外周刺激。实验采集了34位健康男性在校大学生,并采用多通道生理记录仪MP150和Finometer MIDI连续血压测量仪采同步采集被试心电、血压和胸阻抗信号。每段信号均为5分钟时长。
其次,对采集到的胸阻抗信号、心电信号以及血压信号进行了噪声去除和特征点提取等预处理。去噪选择了基于小波变换的方法,心电R波峰提取采用小波变换模极大值法,血压的波峰波谷提取采用与心电信号联合提取方法。为适应非线性非平稳生理信号处理,本文选取Morlet小波变换对HRV信号进行时频分析。处理过程中发现两应激实验过程各心脏功能指标和HRV指标在实验前期后期有十分显著的差别,故将应激过程分为两个阶段(10s~110s,150s~250s)进行数据的分析。
对冷加压结果分析发现:整个冷加压过程虽然提高了外周交感的活性,但是对心交感作用不大。在冷加压初期阶段(CPT1),外周和心交感均被激发,因此外周阻力和心率均升高。但由于外周阻力急剧升高导致血压急剧升高,立刻刺激颈动脉窦和主动脉弓压力感受器,反射性的增加副交感活性,抑制交感活性。因此心率在冷加压第二阶段(CPT2)又恢复到静息或略低于静息水平。但由于心肌及外周对血量的需求,机体在心率降低后,启动调节机制使得每搏量增加以维持心输出量水平。
而相比于冷加压,心算过程前后段(MAT1和MAT2)指标差别更为明显。初步分析,MAT1阶段机体主要启动的是心血管自主机械调节能力。通过由于心算的启动,大脑受到刺激,脑部新陈代谢迅速增加,导致脑血管二氧化碳分压(PaCO2)增加。而脑部灌注对二氧化碳分压的改变十分敏感,因此脑部血流量会增加。同时有研究显示心算时四肢血流量增加。这使得静脉回心血量及静脉血压增高。由Starling机制,心肌收缩力及每搏量会增加,从而使得心输出量增加。心算到110s之后,自主神经的各参数开始变化,包括nLF及LF/HF(PR)增加,HF降低。这个动态变化在150s之后基本稳定,此时表现为nLF和PR显著高于静息,而HF略低于静息。此时机械作用减弱,自主神经调控占据优势地位,SV回到静息水平。此时的交感神经活性升高,释放更多的去甲肾上腺素和肾上腺素。心脏β-受体和外周α-受体接收到刺激增加,使得心率,心肌收缩力和外周阻力增加。
本文结果表明,由于应激源的不同(脑应激与外周应激),机体启动的心血管和自主神经调节机制也不同,故对心血管造成的威胁也有所不同。研究这种差异的具体生理过程,对于特定病症的识别以及对疾病相关危险性事件的预防都有十分重要作用。

Keyword:

时频分析 心率变异性 心血管系统 应激 自主神经系统

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  • [ 1 ] 西安交通大学生命科学与技术学院

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Basic Info :

Degree: 工学硕士

Mentor: 张建保

Year: 2015

Language: Chinese

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30 Days PV: 11

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