呼吸调节对血压变异性和血压的影响

竺英祺，沈仲元

高血压可以预防和控制，对高血压前期人群进行干预，可有效降低血压水平，减少心脑血管事件发生[1-2]。目前药物治疗为常规治疗高血压的方法，长期药物治疗存在依从性差、副作用明显、病人经济负担重等弊端，所以，近年来人们更加关注非药物降压治疗的有效方法。血压变异性(blood pressure variability，BPV)反映个体在一定时间内血压波动的程度[3]。高血压病人血压变化的速度要比血压正常的人更迅速，减少血压变异可降低心血管事件的发生，且不依赖于平均血压的降低[4-6]。既往研究多关注呼吸训练对收缩压及舒张压的影响，而较少有对血压变异的研究，本研究拟对此方面进行探索。

1 资料与方法

1.1 研究对象 入选53名在校大学生为血压正常组，年龄(26.26±0.79)岁，受试者未服用任何药物，无吸烟史。高血压组40例，根据2013欧洲高血压学会(European Society of Hypertension，ESH)/欧洲心脏病学会(European Society of Cardiology，ESC)高血压管理指南[7]诊断为Ⅰ级原发性高血压的病人，年龄(56.32±3.67)岁，受试者未服用过降压药，经检查排除高血压并发症和合并症。试验前受试者签署知情同意书。

1.2 研究方法

1.2.1 数据采集 检测安排在上午09：00～11：00，被试者在检测前2 h未进行剧烈运动，检测时保持环境安静。受试者采取仰卧位，电极连接模拟aVF导联，压电式脉搏压换能器置于桡动脉处，腹部连接压电式呼吸换能器。试验开始后根据已录制的语音提示，先静息20 min，依次进行16次/min、12次/min、8次/min的均匀呼吸调节各1组，每组5 min，组间休息15 min。受试者完成3组呼吸调节测试后，继续平躺静息20 min。整个测试持续85 min，全程使用便携式动态生理记录仪同步记录受试者呼吸、心电、血压数据。高血压组受试者在呼吸调节前和测试结束后加测收缩压和舒张压。

1.2.2 数据处理 原始数据导入SSMUP-E4生物信号处理系统生成BRS文件，使用Holter分析软件对BRS文件中的心电信号进行分析，剔除早搏、漏搏及干扰伪差，并人工对识别结果进行检查和修正，生成AR文件。导入BRS&HRV 2.0软件进行频谱分析，采用傅立叶变换AR模型法，R-R间期序列长度为256次心搏。

1.3 观察指标 进行心率变异(heart rate variability，HRV)、血压即时变异(blood pressure instant variability，BPIV)和呼吸(RESP)的频谱分析，观察不同呼吸频率下两组血压、心率、呼吸的呼吸峰的位置和中心频率的变化。①HRV和BPIV频谱成分范围划分：LF频段0.04～0.15 Hz，HF频段0.15～0.40 Hz[8-9]。②HRV、BPIV频谱有多个峰，呼吸活动成分体现为“呼吸峰”，波形较窄，振幅较高，在正常呼吸频率(RF)时位于HF段，是HF的主要成分，用呼吸峰中心频率描述其相对位置[10-11]。

2 结 果

2.1 血压-血压变异、R-R间期变异中心频率的相关性分析 RESP、BPIV、HRV中心频率呈高度正相关。详见表1。采用一元线性回归分析，RF/HR与RESP、BPIV、HRV中心频率呈高度正相关(r>0.9)。详见表2。当RESP与HRV的中心频率接近一致时，HRV的中心频率峰=RF/HR；同样，当RESP与BPIV的中心频率接近一致时，BPIV的中心频率峰=RF/HR。由此可见，呼吸频率改变时呼吸相变化和血压-血压变化、R-R间期变化呈同步性， RESP变异、BPIV、HRV的功率谱呈一致性，RF/HR比值改变和血压-血压变异、R-R间期变异的中心频率变化呈高度相关性。在同一呼吸频率下，可以用RF/HR来描述HRV、BPIV与RESP功率谱密度的中心频率。

表1 同一呼吸频率下RESP、BPIV、HRV中心频率的相关性分析 (r值)

表2 同一呼吸频率下RF/HF与RESP、BPIV、HRV中心频率的一元线性回归分析

2.2 呼吸频率减慢时，血压-血压变异、R-R间期变异的功率谱变化 正常组和高血压组在呼吸频率8次/min与16次/min相比，HRV中心频率、BPIV中心频率、RSEP中心频率均明显降低(P<0.01)，在功率图谱上显示随着呼吸频率增大，血压-血压变异、R-R间期变异的呼吸峰右移，中心频率数值增大。正常组的HRV中心频率、BPIV中心频率、RSEP中心频率和高血压组相比，无论在呼吸频率8次/min还是16次/min时，差异均无统计学意义(P>0.01)。详见表3。

表3 呼吸频率对HRV、BPIV及RESP的呼吸峰中心频率的影响 (±s) 单位：Hz

2.3 高血压病人连续3组呼吸调节锻炼前后的血压变化 40例1级高血压病人经过连续3组呼吸调节锻炼(每组5 min呼吸调节+15 min自主呼吸，共60 min)后，收缩压和舒张压均明显下降。详见表4。

表4 高血压病人呼吸调节锻炼前后血压比较(±s) 单位：mmHg

3 讨 论

3.1 与呼吸相关的BPV HRV是相邻窦性心搏R-R间期的微小差异，是反映交感和副交感神经张力及其平衡的重要指标，BPV反映一定时间内血压波动的程度，BPIV是指相邻二次心跳时连续测量血压值的变化[12]。本研究发现，呼吸频率改变时呼吸相变化和血压-血压变化、R-R间期变化呈同步性，RESP变异、BPIV、HRV的功率谱呈一致性，可以用RF/HR来描述。呼吸对HRV的影响是符合呼吸性窦性心律不齐的生理机制[13]。高压区动脉压力感受器和低压区心肺压力感受器参与了呼吸相关的血压反射机制[14]。Bernardi等[15]研究显示呼吸频率减慢可以增加动脉压力感受器的敏感性，进一步起到调节动脉血压的作用。有研究表明自主神经调节紊乱是原发性高血压形成的重要因素[16]，呼吸可直接刺激心肺感受器，通过中枢系统间的相互作用影响心血管中枢神经系统交感及迷走神经系统的活性，从而调节血压[17]。国内外学者通过家兔和狗的试验[10，18]证实呼吸对BPIV的影响主要来自心率的周期性变化，为R-R间期变化的二次效应。因此，BPIV能够反映自主神经系统对血压的调控，可通过BPIV来研究呼吸调节作用于心血管自主神经所引起的血压变化。

3.2 减慢RF对血压变异的影响 血压变异的频域法主要是计算血压的光谱能量构成，提供血压变异的速度，BPIV信号的功率谱利用频谱分析法来计算，反映交感神经、迷走神经张力，压力感受器、呼吸及体温调节，肾血管紧张素等作用。HRV和BPIV频谱成分范围划分：LF频段0.04～0.15 Hz，HF频段0.15～0.40 Hz[8-9]。HRV频谱LF是反映交感神经和迷走神经共同介导的心率波动，HF与迷走神经的传出活动有关，与呼吸性心律不齐有关[19]。BPIV频谱LF代表较慢的血压波动，为交感神经及压力发射作用的结果，是定量观察交感神经功能的指标，HF代表血压快速波动，为定量观察迷走神经功能的指标，与呼吸运动有关[20]。

本研究发现，RF降低时，HRV和BPIV的呼吸峰逐渐左移，中心频率数值也随之减小。当RF在8次/min时，呼吸峰已经移入频谱分析的LF段。国外文献报道这是由于呼吸频率减慢引起的HF减小以及LF增加的假象[21]。国内学者[22-24]参照Aysin等[25]提出的校正分析方法，对频谱成分进行重新划分，排除了RF减慢引起的呼吸峰位移对HRV和BPIV频谱分析结果的影响，同时校正结果证实了减慢呼吸频率使正常人和原发性高血压病人HRV和BPIV的高频成分HF增大，LF和LF/HF减小，使交感-迷走神经平衡移向迷走神经，与频谱成分理论意义相符。本试验中采用预先录制的指导语指导受试者进行呼吸调节，部分受试者表示当进行到8次/min的阶段，呼吸节奏太慢，受试者会故意屏气或者用力延长呼吸，并产生焦虑、紧张情绪，导致结果受到影响。黄戎等[26]基于反馈调节设计了便携式慢呼吸训练降压仪，证明该设备可增强病人慢呼吸的适应性及舒适度，有效引导高血压病人进行慢呼吸训练。

3.3 呼吸调节运动对预防控制高血压的应用前景 《中国高血压防治指南(2018年修订版)》[27]将血压(120～129)/(80～89)mmHg视为“正常血压高值”并将其列入可以综合干预的范围。《2017美国成人高血压预防、检测、评估和管理指南》[28]重新划分血压水平，取消高血压前期[(120～139)/(80～89)mmHg]的概念，定义血压(120～129)/<80 mmHg 为血压升高，建议当血压达到130/80 mmHg时，罹患心血管风险加倍，此时就应该采取干预措施。诊断目标的前移体现了早期干预的重要性，并且中美指南同时指出不是所有被诊断为高血压的病人均需要立即接受药物治疗，而是可以首先进行生活方式的干预，包括禁烟、减少盐摄入量、减轻体重、增加运动、自我饮食管理等。

本试验中高血压组在呼吸调节训练后，收缩压和舒张压明显下降，说明呼吸调节锻炼具有短时调节血压的作用。美国食药监认证的非药物高血压治疗仪Resperate(Inter Cure Ltd，Lod，Israel)通过磁带中呼吸指令通过耳机传给病人，指导病人做减慢呼吸的运动(呼吸频率低于10次/min)。Mahtani等[29]基于8项使用该装置干预494例成年高血压病人的研究证明，短期减慢呼吸运动可有效降低收缩压和舒张压。传统的养生锻炼(如太极、瑜伽、气功等)都是以调身(形体活动)、调息(呼吸吐纳)和调心(心理调节)相结合的自我身心锻炼方法，国外医学科学界也将其作为替代医学的一个重要内容加以研究。呼吸调节是“三调”中的重要环节，是改善生理状况、调节人体平衡的重要途径。比如，太极拳运动提倡缓慢深沉的呼吸吐纳，呼吸方式多样，有自然呼吸，也有配合拳法的顺势呼吸。研究发现，节律性的深慢呼吸运动能有效增大呼吸性窦性心律不齐，当与呼吸有关的心脏节律和由压力感受器反射活动产生的心脏节律变化在某一频率产生共振时，可产生最大的自主神经活动调节效应，从而调节血压[18]。呼吸调节训练简单易行，本研究证实减慢呼吸频率可降低血压和干预血压变异，降低心血管风险，在预防控制高血压方面有很大的发展潜力。

4 小 结

本研究通过同步记录正常人群和高血压病人呼吸、心电、血压数据，证明同一呼吸频率下RESP、BPIV、HRV中心频率具有高度相关性，可通过BPIV来研究呼吸调节作用于心血管自主神经系统对血压的调控，减慢呼吸频率能增加迷走神经张力，使交感-迷走平衡移向迷走神经。缓慢深长的呼吸训练可干预血压变异，是早期干预高血压的绿色非药物方法。