定义和概述
心率变异性 (HRV) 是通过数学方法分析连续心跳之间的时间波动（R-R 间隔）的指标。 健康的心脏不会像节拍器那样定期跳动，跳动之间存在几毫秒 (ms) 的微小差异。 这些波动是自主神经系统实时调节心脏的结果，反映了交感神经系统和副交感神经系统之间的平衡状态。
HRV 概念起源于 1965 年，当时 Hon 和 Lee 观察到胎儿窘迫前心率间隔变异性降低。 后来，在 1987 年，Kleiger 等人。 发表的一项研究表明，急性心肌梗死后HRV较低的患者死亡风险高出5.3倍，其临床重要性得到确立。 1996年，欧洲心脏病学会（ESC）和北美起搏与电生理学会（NASPE）联合发布了HRV测量和解释的国际标准，该标准成为至今HRV研究的基础。
HRV具有非侵入性、重复性高、能够在短时间内测量的优点。 它的用途广泛，不仅包括评估自主神经功能，还包括预测心血管风险、监测压力和跟踪治疗反应。
生理原理
心跳是由位于右心房的窦房结（SA 结）自发产生的电信号启动的。 窦房结的自然跳动频率约为每分钟100次，但实际静息心率约为60至80次。 这种差异是由于迷走神经或迷走神经张力对副交感神经的持续抑制所致。
交感神经分泌去甲肾上腺素，使窦房结除极率增加，心率加快。 该反应会延迟数秒后发生，并在数秒至数十秒的时间内逐渐发挥作用。 副交感神经分泌乙酰胆碱，引起窦房结超极化并降低心率。 由于副交感神经效应在几百毫秒内出现并迅速消散，因此逐次心跳的快速心率波动主要反映了副交感神经的活动。
由于交感神经和副交感神经同时作用于窦房结，每次搏动之间的间隔略有变化，这种变化就是HRV。 HRV高意味着自主神经系统能够灵活地应对外界刺激，HRV低则表明自主神经系统的控制能力降低。
测量方法
时域分析
时域分析是直接计算R-R区间统计波动的方法。
SDNN（NN区间的标准差）：整个R-R区间的标准差，代表整体HRV的指标。 在24小时的记录中，如果SDNN小于100ms，则表明自主神经功能下降，如果小于50ms，则表明功能严重下降。 在弗雷明汉心脏研究中，SDNN 较低的群体总体死亡风险显著较高。
RMSSD（连续差异均方根）：相邻R-R间隔之间差异的均方根，反映短期HRV。 它主要用作副交感神经（迷走神经）活动的指标，即使在短记录（5分钟）内也能稳定测量。 健康成年人的 RMSSD 通常范围为 27 至 50 毫秒。
pNN50：相邻R-R间期差值超过50ms的比例，与RMSSD类似，反映副交感神经活动。
频域分析
频域分析是一种使用快速傅立叶变换 (FFT) 或自回归模型将 R-R 间隔波动分解为频率分量的方法。
HF（高频，0.15~0.4Hz）：与呼吸周期同步、反映副交感（迷走）神经活动的高频成分。 与呼吸性窦性心律失常密切相关。
LF（低频，0.04~0.15Hz）：低频成分，受交感神经和副交感神经的影响。 过去，它被解释为交感神经系统的指标，但现在被理解为包括血压调节机制（压力感受器反射）在内的复杂因素的反映。
LF/HF比值：已被用作交感-副交感神经平衡的指标，但对其解释存在争议。 很难将其视为简单地表明交感神经支配，必须将其与临床背景下的其他指标一起综合解释。
VLF（甚低频，0.003~0.04Hz）：极低频成分，与体温调节、肾素-血管紧张素系统、内分泌功能等长期控制机制有关。
非线性分析
非线性分析评估心率波动的复杂性和不可预测性。 在庞加莱图中，SD1反映短期变化（副交感神经），SD2反映长期变化（交感+副交感神经）。 样本熵量化了时间序列的复杂性，较高的值表明健康的自主调节。
关键指标及解读
每个 HRV 指标的正常范围和解释根据测量时间（短期 5 分钟与长期 24 小时）而变化。 根据1996年国际标准建议，各主要指标解释如下。
5分钟短时录音中SDNN的正常范围约为50毫秒或更长，显著较低的值表明自主控制能力整体下降。 SDNN 在长期 24 小时记录中的正常范围是 141 ± 39 毫秒，任何小于 100 毫秒的时间都会增加健康风险。
RMSSD是5分钟记录中最可靠的短期指标，报告42±15毫秒作为健康成年人的参考值。 在频域中，高频功率标准化单位 (n.u.) 的减少表明副交感神经功能下降，而低频 n.u. 则过度增加。 提示交感神经亢进。
还应考虑随年龄的变化。 据悉，从20年代到60年代，SDNN下降约30-40%，RMSSD下降更为显著。 因此，解读HRV时的原则是应用特定年龄的参考值。
临床使用
自主神经功能障碍评估
HRV 在筛查和追踪自主神经功能障碍方面发挥着关键作用。 HRV 的特征性变化可在自主神经疾病中观察到，例如体位性心动过速综合征 (POTS)、体位性低血压和多系统萎缩。
心血管风险预测
克莱格等人。 (1987) 在一项研究中，急性心肌梗死后 24 小时内 SDNN 小于 50 ms 的患者死亡风险比 SDNN 超过 100 ms 的患者高 5.3 倍。 在弗雷明汉心脏研究中，HRV 降低也被确定为心血管事件的独立预测因子。 HRV 监测可用于评估糖尿病、高血压和心力衰竭患者的预后。
压力与心理健康
在慢性压力下，交感神经过度活跃和副交感神经抑制持续存在，导致 HRV 下降。 塞耶等人。 (2010) 报道称，低 HRV 与焦虑症、抑郁症和创伤后应激障碍等精神疾病显著相关。 HRV 生物反馈被用作压力管理和恢复自主平衡的非药物干预措施。
偏头痛
许多研究表明，即使在偏头痛发作期间，HRV 也会降低。 这表明偏头痛不仅仅是头痛，而且是一种与自主神经系统失调相关的神经血管疾病。
睡眠评估
睡眠期间的HRV分析被用作客观评估睡眠质量的工具。 在深度睡眠阶段（慢波睡眠），副交感神经活动增加，导致高频功率较高，而在快速眼动睡眠阶段，交感神经活动相对增加。
检查程序
HRV 测试是无创且无痛的。 一般检查程序如下。
为做好检查前的准备，检查当天不要饮用含咖啡因的饮料、饮酒或吸烟，并在检查前 2 小时避免剧烈运动。 检查前告知医务人员您正在服用的任何药物（尤其是β受体阻滞剂、抗心律失常药物等）。
测量方法是将心电图传感器贴在胸部或手腕上，以舒适的坐姿或卧姿记录心电图5至10分钟。 短期记录（5分钟）适合评估日常自主神经功能，24小时动态心电图记录可以分析日常波动甚至睡眠期间的自主神经活动。
从记录的数据中检测R波，提取R-R间期，然后进行预处理以去除异常值（异位搏动、噪声）。 然后进行时域、频域和非线性分析来计算结果。
检测结果的解释要考虑年龄、性别和基础疾病，前后比较和趋势变化比个体数字更有意义。
影响 HRV 的因素
年龄：HRV在出生后逐渐升高，在20多岁和30多岁时达到峰值，然后随着年龄的增长而下降。 65 岁或以上老年人的 SDNN 比年轻人低约 30-50%。
性别：与同龄男性相比，绝经前女性往往具有相对较高的副交感指数（RMSSD、HF），但这种差异在绝经后减少。
锻炼：定期有氧运动可以改善迷走神经张力并增加心率变异性。 有报告称，通过为期12周的中等强度有氧运动计划，RMSSD得到显著改善。
呼吸：呼吸速率直接影响高频成分。 已知每分钟 6 次的缓慢呼吸可通过在共振频率（约 0.1 Hz）处最大化心率波动来增加 HRV。
睡眠：睡眠不足和睡眠模式不规律会导致交感神经过度活跃和 HRV 降低。 7至8小时的规律睡眠对于维持自主神经平衡非常重要。
压力：急性压力会暂时激活交感神经系统，但慢性压力会导致HRV持续下降和自主神经系统失衡。
药物：β-受体阻滞剂通过阻断交感神经来增加 HRV，抗胆碱能药可以通过抑制副交感神经来降低 HRV。 抗抑郁药和抗心律失常药物也会影响 HRV，因此在解释测试时必须考虑用药史。
体位：当从卧位切换到站立位时，交感神经被激活，低频成分增加，高频成分减少。 这种反应的适当性是评估直立性自主功能的关键。
生活管理
HRV可以通过改善生活习惯来改善。 以下是基于证据的 HRV 管理指南。
定期进行有氧运动。 每周3至5次、每次30分钟以上的适度有氧运动（快走、游泳、骑自行车）可以改善迷走神经张力。
让呼吸训练成为您日常生活的一部分。 如果您每天练习 6 次缓慢的腹式呼吸（吸气 5 秒，呼气 5 秒）10 至 20 分钟，您的 HRV 将会改善。 使用HRV生物反馈设备，可以实时检查呼吸效果。
管理睡眠卫生。 每天按时睡觉、按时起床，保证7至8小时的睡眠。 睡前减少智能手机的使用和咖啡因的摄入量。
制定应对压力的策略。 冥想、瑜伽和渐进式肌肉放松有助于激活副交感神经系统。 在长期压力下，接受专业咨询是有效的。
适度饮酒和吸烟。 过量饮酒和吸烟会对自主神经功能产生负面影响，戒烟后几周内即可观察到心率变异性的改善。
均衡饮食。 研究报告称，富含 omega-3 脂肪酸的食物（鱼、核桃等）与改善 HRV 相关。