肺源性心脏病呼吸率、心率和SpO2昼夜生物节律参数分析

蔡芝镜 杨朝敏 万俊煜 李中静 李小凤 余万霰

(1.江西省安义县人民医院呼吸内科，安义，3305002； 2.南昌大学公共卫生学院，南昌，330006)

肺源性心脏病呼吸率、心率和SpO2昼夜生物节律参数分析

蔡芝镜1杨朝敏1万俊煜1李中静1李小凤1余万霰2

(1.江西省安义县人民医院呼吸内科，安义，3305002； 2.南昌大学公共卫生学院，南昌，330006)

目的：通过监护仪所示的呼吸率、心率和血氧饱和度(SpO2)参数探索肺源性心脏病病理生理变化的昼夜生物节律特征。方法，15例样本均符合肺源性心脏病诊断标准，其中男12例，女4例，平均年龄68岁，设置6个时点：0点、4点、8点、12点、16点、20点，从24 h监护仪中获取呼吸率(次数)、心率(次数)和SpO2(百分率)的监测数据，分项输入余弦法程序进行生物节律分析。结果：在所观测的15个病例中，呼吸率9例和心率10例的峰值相位位于356.89°～-84.50°(23点44分～4点36分)，其中5例其中5例P<0.05，提示有显著生物节律特征。SpO2的峰值相位，12例位于-130.60°～-310.16°(8点20～20点20分)，其中5例P<0.05，提示有显著生物节律特征。结论：肺源性心脏病例的呼吸率和心率夜间明显快于白天，SpO2明显夜间低于白天，提示该病的病理生理具有昼夜生物节律特征。

肺源性心脏病；心率、呼吸率、血氧饱和度、昼夜生物节律

随着时间生物学(Chronobiology)研究的进展，逐步发现哺乳动物下丘脑视交叉上核(Suprachiasmatic Nucleue,SCN)及生物钟基因(clock、frq、period、bmal1、timeless和crys等)对生物节律系统调控作用，逐步揭示了人体生理、生化、激素、免疫等一系列昼夜24 h节律变化，对于维持基本的生命机能起到极为关键的作用[1-4]。

本文采用时间生物学数据分析方法，对肺心病病例的呼吸率、心率和SpO2(血氧饱和度)的昼夜24 h参数变化进行生物节律分析，以探索肺源性心脏患者昼夜24 h生物节律病理生理变化特征。

1 材料与方法

1.1 观察样本 观察病例来自江西省安义县人民医院呼吸科呼吸衰竭患者共15例，其中男12例，女4例，平均年龄68岁。所有病例经心电图和超声心动图诊断肺源性心脏病，诊断依据：心电图显示右心室肥大，右束支传导阻滞及低电压图形，超声心动图所示右心室流出道内径(≥30 mm)，右心室内径(≥20 mm)，右肺动脉内径及肺动脉干增扩，右心房增大等。

1.2 观察仪器 所有病例应用飞利浦医疗集团出产的UT4000B/UT4000Fpro临床监护仪，获取呼吸率、心率和SpO2昼夜监护参数。

1.3 数据采集采集方法 病例新入院开始观测，呼吸率和心率观测次数/min，SpO2观测百分率，连续观察7 d。将昼夜24 h分解为12个样本采集时段：0—2时、2—4时、4—6时、6—8时、8—10时、10—12时、12—14时、14—16时、16—18时、18—20时、20—22时，每一时段隔30 min观测1次数值，求得该时段的均值，再进一步求得7 d的均值，为输入余弦法程序的时段参数。

1.4 数据处理方法 呼吸率、心率和SpO2分项进行数据处理，分别将24 h的12个时段均值输入余弦法程序进行昼夜24 h生物节律分析，即用余弦曲线拟合一组周期性数据进行时序特征分析。拟合后所获得的余弦曲线的振幅与均值比越高，其节律性越强。数学公式：Y(ti)=M+Acos(ωti+φ)[5]。

2 结果

2.1 呼吸率昼夜生物节律分析结果 15例肺心病监护仪所示的呼吸率参数，昼夜24 h周期余弦法分析(设置12时点)所示的生物节律参数见表1。表1数据所示15个病例呼吸率的峰值相位，9例集中在-14.13°～-66.45°，按360°=24 h推算的时段是0时56分～4时24分，在3 h 32 min内，其中5例P<0.05，提示有显著生物节律特征。5例峰值相位位于-167.63°～-334.57°按360°=24 h推算的时段是10时08分～22时16分，在12 h零8 min内。

表1 15例肺心病呼吸率的昼夜24 h 周期余弦法分析结果

注：*P<0.05。

2.2 心率昼夜生物节律分析结果 15例肺心病监护仪所示的心率参数，昼夜24 h周期余弦法分析(设置12时点)所示的生物节律参数见表1。表2数据所示15个病例的峰值相位，10例位于356.89°～-84.50°按360°=24 h推算的时段是23时44分～4时36分，在4 h 52 min内，其中5例P<0.05，提示有显著生物节律特征。其余5例位于-159.20°～-261.05°，按360°=24 h推算时段是9时36分～17时24分。在8 h 12 min内。

表2 15例肺心病呼吸率的昼夜24 h 周期余弦法分析结果

注：*P<0.05。

2.3 SpO2昼夜生物节律分析结果 15例肺心病监护仪所示的SpO2参数，昼夜24 h周期余弦法分析(设置12时点)所示的生物节律参数见表3。表3数据所示15个病例SpO2的峰值相位，12例位于-130.60°～-310.16°按360°=24 h推算时段是8时20～20时20分，在12 h内，其中5例P<0.05，提示有显著生物节律特征。其余3例的峰值相位位于-29.17°～-70.03°，按360°=24 h推算时间是1时56分～4时40分，在3 h 16 min内。

3 讨论

时间生物学的研究发现，心肺疾患患者死亡率存在明显昼夜差异，由于夜间进入睡眠时段，机体各脏器功能降低，迷走神经张力增高，心肺疾患病人在午夜至凌晨4时死亡发生率最高，肺心病主要是由于支气管-肺组织或肺动脉血管病变所致肺动脉高压引起的心脏病，其病理生理特征是否存在昼夜节律变化？目前报道鲜见。

呼吸率变化反映了肺心患者支气管系统的气体交换功能；心率变化反映了肺心患者肺循环阻力增加时，右心发挥其代偿功能所显示的心脏功能，SpO2变化反映了肺心患者的动脉血氧的变化，从而判断其呼吸功能，因此，呼吸率、心率和SpO2是判断肺心患者主要的病理生理特征[6-7]。

表3 15例肺心病的SpO2参数昼夜24 h周期余弦法分析结果

注：*P<0.05。

本文研究数据显示，大部分肺心病例的呼吸率和心率的峰值相位位于夜间12时到凌晨4时，有部分病例还出现显著生物节律特征，提示了肺心病呼吸率和心率夜间快于白天。夜间进入睡眠时段，机体各脏器功能降低，迷走神经张力增高，肺心患者的支气管粘膜充血，水肿，大量粘液性渗出物阻塞小气道，气道不通畅造成肺泡间隔断裂，影响气体交换功能。因此，夜间呼吸率高于白天。肺心患者肺循环阻力增加时，右心发挥其代偿功能，由于迷走神经张力增高导致气道阻力增加，因此，夜间的心率明显高于白天[8-10]。

本文研究数据显示，大部分肺心病例的SpO2含量峰值相位位于白天9时到夜晚20时，提示，有部分病例还出现显著生物节律特征，SpO2含量夜间明显低于白天，SpO2含量反映了肺心患者的动脉血氧的变化，本文数据提示肺心患者的血液红细胞系统氧携带功能夜间明显低于白天，而缺氧、高碳酸血症的呼吸性酸中毒使肺血管收缩、痉挛是肺血管阻力增加的功能性因素。

本文所提示的呼吸率、心率和SpO2昼夜生物节律参数，对于认识肺心患者时间药理学原理具有启发意义，对于调整用药时间和护理观察时辰特征均有临床启发意义。

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The Analysis of Circadian Rhythm of Respiration Rate and Heart Rate and SpO2.of Pulmonary Heart

Cai Zhijing1,Yang Chaomin1,Wan Junyu1,Li Zhongjing1,Li Xiaofeng1,Yu Wansan2

(1.DepartmentsofrespiratoryDiseasesofAnyiCountryofJiangxiProvince.AnyiCountryJiangxi,Anyi, 330500; 2.PublicHealthCollegeofNanchangUniversity,Nanchang,330006)

Objective:It is Study the the characteristics of Circadian rhythm of Pathological and physiological of pulmonary heart by the datas of respiration rate and heart rate and SpO2.of Clinical monitor.Methods:Fifteen cases were in accordance with the criteria for diagnosis of pulmonary heart disease，Than were 12 males and 4 females，with an average age of 68 years.It is get the respiratory rate from monitor(number)，heart rate(frequency)and SpO2(percentage)of the monitoring data，than Set 6 sampling points：0 points，4 points，8 points，12 points，16 points，20 points.The biological rhythm analysis of the procedure of the partial input cosine method.Results:In the observed 15 cases，The peak phase of respiration rate in 9 cases and 10 cases of heart rate is 356.89°～-84.50°(23:44 to 4:36)，among them，5 cases wereP<0.05，which suggested that there was a significant biological rhythm.The peak phase of SpO2，12 cases are located at-130.60°～-310.16°(8:20 to 20:20).among them，there were 5 cases ofP<0.05，which indicated that there was a significant biological rhythm.Conclusion:The respiratory rate and heart rate of the patients with pulmonary heart disease were significantly faster than that at night，and SpO2was significantly lower than that in the daytime.

Pulmonary heart disease; Heart rate; Respiration rate; SpO2; Circadian rhythm

江西省卫计委课题(编号：20154013)

蔡芝镜(1965—)男，副主任医师，主要从事呼吸病研究

R331

A

2095-7130(2017)01-047-050