肌電生物反饋中HRV變化及其與腦電ApEn的相關(guān)分析.pdf

1、本實(shí)驗(yàn)借助現(xiàn)代多信號(hào)非線性生物反饋分析系統(tǒng)同步記錄生物反饋放松狀態(tài)中的心電、腦電、肌電等信號(hào)，選用自回歸AR模型算法，以HRV的lnLF(nu)、lnHF(nu)、lnLF/lnHF為統(tǒng)計(jì)指標(biāo)具體分析生物反饋放松中受試者自主神經(jīng)系統(tǒng)功能活動(dòng)的量化改變；同時(shí)以新的非線性復(fù)雜性測(cè)量參數(shù)—近似熵(ApEn)為觀察指標(biāo)，對(duì)肌電生物反饋中大腦不同導(dǎo)聯(lián)ApEn的變化進(jìn)行了比較，并將生物反饋中HRV的的變化與特定腦區(qū)腦電ApEn的變化進(jìn)行了相關(guān)分析，

2、著重探討額葉作為意識(shí)調(diào)控的中心，在肌電生物反饋實(shí)現(xiàn)心臟自主神經(jīng)功能調(diào)節(jié)中的作用。本課題的研究有助于為肌電生物反饋中自主神經(jīng)系統(tǒng)功能活動(dòng)的量化改變提供精細(xì)的研究，同時(shí)進(jìn)一步明確肌電生物反饋實(shí)現(xiàn)內(nèi)臟功能活動(dòng)調(diào)節(jié)的中樞機(jī)制，為肌電生物反饋治療心身疾病的機(jī)制研究提供新的研究視角。 方法:1.從中山大學(xué)中山醫(yī)學(xué)院二年級(jí)本科生志愿者中，表格法隨機(jī)抽取30名作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，年齡21～24歲，平均(22.3±0.6)歲，男女各半，無(wú)重大病史，體格

3、檢查未見(jiàn)異常。表格法隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組各15人，組間年齡、性別、體重指數(shù)及主要心理特征無(wú)明顯差異。實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組分別進(jìn)行一個(gè)療程(10次)的生物反饋訓(xùn)練和安靜狀態(tài)下的數(shù)據(jù)采集。一次訓(xùn)練時(shí)間約30分鐘。2.所記錄的心電信號(hào)經(jīng)過(guò)偽跡排除后，采用HRV分析軟件(HRVAnalysisSoftware，version1.1SP1，F(xiàn)inland)選取自回歸AR模型算法對(duì)HRV進(jìn)行5分鐘短時(shí)程頻域分析。同時(shí)對(duì)頻域分析指標(biāo)LF(nu)和HF(n

4、u)進(jìn)行自然對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換，以將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為正態(tài)分布。分析指標(biāo)包括低頻功率lnLF(nu)、高頻功率lnHF(nu)和lnLF/lnHF比值。同時(shí)分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程中受試者心率的變化。利用生物信號(hào)ApEn分析系統(tǒng)，分別對(duì)反饋前后的16導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)進(jìn)行ApEn分析，求出各導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)反饋前后的ApEn。 3.選擇實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)前后HRV的頻域指標(biāo)與腦電非線性參量ApEn都出現(xiàn)顯著性變化的實(shí)驗(yàn)次數(shù)，即第8、9、10次實(shí)驗(yàn)，對(duì)兩種統(tǒng)計(jì)量的差值進(jìn)行相關(guān)

5、分析。 4.全部數(shù)據(jù)采用SPSS11.5forwindows統(tǒng)計(jì)軟件包和MicrosoftExcel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料用(X)±S表示，生物反饋組和對(duì)照組的比較采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)前后的橫向比較采用配對(duì)T檢驗(yàn)。連續(xù)10次實(shí)驗(yàn)中，不同實(shí)驗(yàn)次數(shù)之間的縱向比較采用方差分析。相關(guān)分析采用Pearson相關(guān)系數(shù)。有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的概率值選擇P＜0.05。 結(jié)果:實(shí)驗(yàn)前對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組進(jìn)行心率、低頻功率lnLF(nu

6、)、高頻功率lnHF(nu)、低頻高頻功率比值(lnLF/lnHF)、近似熵ApEn進(jìn)行組間比較，結(jié)果顯示組間均無(wú)顯著性差異，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組具備良好的可比性。10次實(shí)驗(yàn)結(jié)果表述如下： 1.低頻功率lnLF(nu)對(duì)比10次實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，除第3次實(shí)驗(yàn)外，其余各次實(shí)驗(yàn)中，受試者進(jìn)入生物反饋狀態(tài)后均觀察到實(shí)驗(yàn)組lnLF(nu)的降低，與對(duì)照組相比，第7、8、9、10次出現(xiàn)了有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的變化，實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)前后自身配對(duì)比較在第8、9、10

7、次出現(xiàn)了有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的變化。實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)前受試者lnLF(nu)呈逐步下降趨勢(shì)，但不同實(shí)驗(yàn)次數(shù)之間方差分析未顯示有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的變化；對(duì)照組各實(shí)驗(yàn)次數(shù)之間及自身前后對(duì)比lnLF(nu)或升或降，但均未出現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的變化。 2.高頻功率lnHF(nu)除第3次實(shí)驗(yàn)后出現(xiàn)lnHF(nu)的略為下降以外，其余各次實(shí)驗(yàn)中，受試者進(jìn)入生物反饋狀態(tài)后，均觀察到lnHF(nu)值的升高，至第8、9、10次實(shí)驗(yàn)，和對(duì)照組相比以及自身配對(duì)比較都觀

8、察到lnHF(nu)顯著性的升高。實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)前受試者lnHF(nu)隨實(shí)驗(yàn)次數(shù)增加呈升高趨勢(shì)，但方差分析未顯示有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的變化；對(duì)照組各實(shí)驗(yàn)次數(shù)之間及自身前后的lnHF(nu)升降變化不一，但均未出現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的變化。 3.低頻高頻功率比值(lnLF/lnHF)除第3次實(shí)驗(yàn)外，其余各次實(shí)驗(yàn)中，和對(duì)照組相比以及自身配對(duì)比較顯示，受試者進(jìn)入生物反饋狀態(tài)后，均可觀察到lnLF/lnHF比值的降低，說(shuō)明自主神經(jīng)系統(tǒng)功能活動(dòng)向迷走神經(jīng)

9、興奮增強(qiáng)的方向發(fā)生了變化。和對(duì)照組相比以及自身配對(duì)比較顯示，這種變化至第7、8、9、10次實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)了有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的差異。實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)前受試者lnLF/lnHF呈逐步下降趨勢(shì)，但不同實(shí)驗(yàn)次數(shù)之間方差分析未顯示有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的變化；對(duì)照組各實(shí)驗(yàn)次數(shù)之間及自身前后對(duì)比lnLF/lnHF或升或降，但均未出現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的變化。 4.心率(HR)除第3次實(shí)驗(yàn)外，實(shí)驗(yàn)組每次實(shí)驗(yàn)后都出現(xiàn)心率的下降，和對(duì)照組相比，在實(shí)驗(yàn)的第7、9、10次出現(xiàn)了有統(tǒng)

10、計(jì)學(xué)意義的降低。但自身配對(duì)比較未出現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的差別。對(duì)實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)前的心率變化進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明，隨著實(shí)驗(yàn)次數(shù)的遞增，被試的心率均有一定的降低，但是差別未見(jiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。對(duì)照組實(shí)驗(yàn)前后以及不同實(shí)驗(yàn)次數(shù)之間的心率變化升降不一，但均未出現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的差別。 5.腦電近似熵ApEn從實(shí)驗(yàn)組每次實(shí)驗(yàn)前后腦電ApEn的即刻變化來(lái)看，和對(duì)照組相比以及自身配對(duì)比較顯示，實(shí)驗(yàn)組各導(dǎo)聯(lián)在進(jìn)入生物反饋狀態(tài)后出現(xiàn)了特定腦區(qū)ApEn的升高，在實(shí)驗(yàn)

11、后期出現(xiàn)了有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的變化，涉及腦區(qū)為左右額極和左右顳前。具體變化描述如下：至第8次，F(xiàn)P1、FP2、F8導(dǎo)聯(lián)的ApEn出現(xiàn)了有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的升高，第9次的FP2、F7、F8導(dǎo)聯(lián)以及第10次的FP1、FP2、F7導(dǎo)聯(lián)ApEn在進(jìn)入生物反饋狀態(tài)后也出現(xiàn)了有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的升高。對(duì)實(shí)驗(yàn)組不同實(shí)驗(yàn)次數(shù)之間進(jìn)行方差分析結(jié)果表明，和第一次實(shí)驗(yàn)相比，實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)前的ApEn在實(shí)驗(yàn)后期出現(xiàn)了有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的升高，即肌電生物反饋隨著實(shí)驗(yàn)次數(shù)的遞增對(duì)腦電ApEn

12、的影響產(chǎn)生了累積效應(yīng)，涉及腦區(qū)為右顳中、左顳后、右顳后、右頂、左枕。具體為，至第4次實(shí)驗(yàn)前，P4、O1、T4導(dǎo)聯(lián)的ApEn出現(xiàn)了有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的升高，第8次實(shí)驗(yàn)前的O1導(dǎo)聯(lián)，第9次實(shí)驗(yàn)前的P4、T5、T6導(dǎo)聯(lián)，第10次實(shí)驗(yàn)前的P4、T5、T6導(dǎo)聯(lián)的ApEn在實(shí)驗(yàn)前和第一次實(shí)驗(yàn)相比也出現(xiàn)了有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的升高。 6.HRV各頻域指標(biāo)與腦電非線性參量ApEn變化的相關(guān)分析選擇HRV頻域指標(biāo)和腦電導(dǎo)聯(lián)ApEn自身前后配對(duì)比較均出現(xiàn)顯著性變

13、化的實(shí)驗(yàn)次數(shù)，即第8、9、10次實(shí)驗(yàn)，運(yùn)行SPSS11.5中BivariateCorrelations相關(guān)分析程序，選擇Pearson相關(guān)系數(shù)為觀察值，對(duì)不同統(tǒng)計(jì)指標(biāo)之間的變化趨勢(shì)進(jìn)行相關(guān)分析，得出：第8、9次實(shí)驗(yàn)中，HRV頻域指標(biāo)之間以及腦電不同導(dǎo)聯(lián)ApEn的變化之間的表現(xiàn)出了相關(guān)關(guān)系，第8次實(shí)驗(yàn)中，lnLF(nu)的降低和lnLF/lnHF的降低成正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.871；FP1和FP2ApEn的升高存在正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.8

14、43。第9次實(shí)驗(yàn)中，lnLF(nu)的降低和lnLF/lnHF的降低存在正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.813。FP2和F8ApEn的升高存在正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.769。至第10次實(shí)驗(yàn)，HRV的升高和腦電ApEn的升高出現(xiàn)了相關(guān)關(guān)系，即：lnLF(nu)的降低和FP1、FP2、F7ApEn的升高存在正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.680，0.729，0.675。lnLF/lnHF的降低和FP2、F7ApEn的升高存在正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.825和

15、0.834。FP1和FP2，F(xiàn)7ApEn的升高存在正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為：0.715和0.728。FP2和F7ApEn的升高存在正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.937。 結(jié)論:1.利用HRV可量化分析肌電生物反饋中心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)功能活動(dòng)的變化，生物反饋可以誘導(dǎo)健康受試者HRV升高，即lnLF(nu)降低、lnHF(nu)升高以及l(fā)nLF/lnHF降低，和安靜狀態(tài)相比，機(jī)體自主神經(jīng)系統(tǒng)功能活動(dòng)平衡性增加。 2.肌電生物反饋可以引起