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本文系统回顾了心率变异性（HRV）用于诊断 ICU 患者多器官功能障碍综合征（MODS）价值的相关研究。发现 HRV 指标受 MODS 严重程度影响，或可预测 MODS 患者死亡风险，但解读结果时需考虑患者特征和 HRV 处理方法，还需更严谨研究。
1. 引言
在重症监护病房（ICU）中，多器官功能障碍综合征（MODS，定义为两个或更多器官系统功能障碍）因炎症免疫反应，死亡率很高。引发 MODS 的因素众多，像全身感染、创伤、烧伤、心脏骤停和急性胰腺炎等 。
目前，评估 ICU 患者疾病严重程度及对各器官系统影响时，会用到多种评分系统。比如序贯器官衰竭评估（SOFA）评分，通常每天计算，在临床研究中常作为器官衰竭的评估指标，与死亡率直接相关。急性生理与慢性健康评估 II（APACHE II）评分和多器官功能障碍评分（MODS）也用于评估成年 ICU 患者疾病严重程度。在儿科 ICU，常用儿科 SOFA（pSOFA）评分和儿科逻辑器官功能障碍 2（PELOD 2）评分。
这些评分主要依据生命体征（如血压、动脉血氧分压与吸入氧分数比值等）、实验室指标（如血小板计数、血浆肌酐和胆红素水平）以及生命支持药物使用情况（如去甲肾上腺素和肾上腺素），部分评分还会考虑患者年龄或入住 ICU 的原因。但在临床实践中，获取计算评分所需数据有时较困难，每日计算评分监测患者临床进程不太现实，而且不频繁的评分可能会遗漏危及生命的并发症。所以，需要新的前瞻性工具来持续评估器官功能障碍和死亡风险，帮助临床医生及时评估患者情况、治疗反应及并发症。
心率变异性（HRV）是一种可无创评估自主神经系统活动的指标，能反映患者在不同状况下的健康或应激状态 。已有多种 HRV 指标在不同临床场景中被描述和评估（如下表所示）。在脓毒症和脓毒性休克患者中，早期多项 HRV 测量值下降与疾病严重程度和器官衰竭风险相关。本研究旨在回顾文献，探究 HRV 分析能否用于评估 ICU 患者 MODS 的严重程度。
| HRV 指标 | 概述 |
|---|
| 时域指标 | |
| 均值 | 平均 R-R 间期 |
| 正常窦性心搏间期标准差（SDNN） | 正常窦性心搏（N-N）间期的标准差，代表总信号变异性，用于评估自主神经系统整体活动 |
| 相邻 N-N 间期平均值的标准差（SDANN） | 平均 N-N 间期的标准差，反映极低信号变异性 |
| 相邻 N-N 间期差值的均方根（RMSSD） | 相邻 N-N 间期逐次差值的均方根，对应短期变化，反映副交感神经系统活动 |
| pNN50 | 相邻 R-R 间期差值大于 50ms 的百分比，与副交感神经活动相关 |
| 频域指标 | |
| 低频（LF） | 基于 R-R 间期序列的频谱分析，成人标准带宽为 0.05 - 0.15Hz。LF 包含交感和副交感调节成分，主要受压力反射活动影响 |
| 高频（HF） | 基于 R-R 间期序列的频谱分析，成人标准带宽为 0.15 - 0.4Hz。HF 仅包含副交感调节成分，主要受呼吸性窦性心律不齐影响 |
| 极低频（VLF） | 基于 R-R 间期序列的频谱分析，成人标准带宽为 0.003 - 0.04Hz。VLF 反映交感、副交感和体液调节 |
| HF 归一化单位（HFn.u.，也称为 nHF） | 归一化 HF 含量，定义为 HFn.u. = HF/(LF + HF)，反映副交感神经活动 |
| LF 归一化单位（LFn.u.，也称为 nLF） | 归一化 LF 含量，定义为 LFn.u. = LF/(LF + HF)，反映 LF 变化。LF/HF 比值常被视为交感 - 迷走平衡的标志物 |
| LF/HF | 交感 - 迷走平衡的标志物 |
| 复杂度指标 | |
| 近似熵（ApEn） | 基于概率概念，与时间序列的规律性和复杂性相关 |
| 样本熵（SampEn） | 作为近似熵的改进，用于评估生理和其他时间序列信号的复杂性 |
| 非线性指标 | |
| 去趋势波动分析（DFA） | 通过计算积分和 R-R 信号在多个时间尺度上的均方根波动 F (n)，用于量化时间序列的不可预测性。DFAα1反映短期波动，DFAα2反映长期波动 |
| Poincaré 图 SD1 和 SD2 | SD1 和 SD2 由 N-N 间期与前一间期的 Poincaré 图计算得出。Poincaré 图可模拟为椭圆，SD1 和 SD2 为其直径 |
2. 材料和方法
本系统文献综述结果依据系统评价和荟萃分析的首选报告项目指南进行报告，并在国际系统评价前瞻性注册平台（PROSPERO）注册，编号为 CRD42024523557。
- 纳入标准：纳入 2004 年至 2024 年期间以英文或法文发表的原创研究文章，研究对象为入住医院后发生（或未发生）MODS 的任何年龄患者，排除慢性器官衰竭患者的研究。
- 检索策略：围绕 “HRV 分析如何帮助诊断 ICU 患者的 MODS？” 这一研究问题，在 2024 年 3 月至 4 月期间检索 Cochrane、PubMed、Embase 和 Web of Science 数据库，检索词为（“multiple organ failure” OR “multiple organ dysfunction”）AND（“heart rate variability” OR “autonomic nervous system”）AND “intensive care”。
- 筛选过程：由两名研究人员（AW 和 JDJ）依据纳入和排除标准独立筛选文献，如有分歧则由第三名研究人员（MJ）解决。
- 数据收集和数据项：筛选团队（AW 和 JDJ）及第三名研究人员（MH）提取研究设计、临床试验开展国家、样本量、患者病情、研究的 HRV 变量、结局、参考标准和其他研究结果等数据。
- 评估潜在研究偏倚：由两名作者（AW 和 JDJ）基于 QUADAS - 2 量表独立评估偏倚风险，如有分歧则由其他研究人员（MR 或 MJ）解决 。
- 效应指标：本文报告的数值均来自各文献。
3. 结果
- 研究选择：数据库检索共得到 142 条记录，去除重复项后，对 122 条记录进行资格评估，随后对 16 篇全文进行评估，最终 10 项研究纳入本综述。
- 研究特征：多项研究对不同类型患者进行 HRV 相关指标研究。例如，2005 年 Schmidt 等人研究了 85 例 MODS 患者的自主神经功能障碍，测量多种 HRV 指标并与文献中的正常数据比较。发现除 RMSSD 外，MODS 患者的所有 HRV 变量均显著低于正常水平，机械通气与较低的 pNN50、RMSSD、VLF、LF 和 HF 值相关，VLF 是预测死亡率的最佳指标 。Hoyer 等人研究了自主信息流（AIF）相关指标在 MODS 患者中的预后价值，发现部分 AIF 衰减指标在 MODS 患者和健康受试者间存在显著差异，且能预测 28 天死亡率。Papaioannou 等人研究了 ICU 中 53 例患者的多种 HRV 指标，发现非幸存者的平均和最小 ApEn、最小方差和平均 LF/HF 比值显著低于幸存者。
不同研究对 HRV 指标的关注有所差异，SDNN 是研究最多的指标（7 项研究），其次是 LF/HF（6 项研究）、RMSSD（4 项研究）等。各研究在患者类型、干预措施、结局指标等方面存在不同，如部分研究关注 MODS 诊断，部分关注死亡率预测等。
3. 研究偏倚风险：在评估 MODS 时，多数研究纳入的患者存在多种临床状况、接受镇静或机械通气，患者选择的偏倚风险多为 “不明确”。多数研究遵循相关指南计算 HRV 变量，偏倚风险较低，但少数未遵循指南的研究偏倚风险 “不明确”。部分研究在参考标准方面存在高偏倚风险，如将 MODS 患者 HRV 数据与健康人群比较。评估死亡率时，患者选择和指标计算的偏倚风险与评估 MODS 时类似，部分研究在死亡率定义上不明确，偏倚风险 “不明确”。
4. 讨论
- HRV 分析：根据 1996 年欧洲心脏病学会和北美起搏与电生理学会工作组指南，HRV 分析应基于心电图信号的 N - N 间期逐搏进行。频谱分析的最佳心电图采样率为 250 - 500Hz，若采样率较低（100Hz），需使用插值算法优化 R 波峰值检测。HRV 分析窗口时长也很重要，不同指标计算适合的窗口不同，如 SDNN 等时域分析常采用 24 小时窗口，频谱分析则适合 2 - 5 分钟窗口，5 分钟记录更适合标准化短期 HRV 研究。
部分研究未严格遵循指南，如 Badke 等人未逐搏计算 “HRV 整数” 指标，Green 等人使用 125Hz 采样频率但未提及插值算法，Papaioannou 等人在 128 秒移动窗口进行快速傅里叶变换频谱分析。这些算法差异可能影响研究结果和解释，但整体研究结果相对一致。此外，VLF、LF 和 HF 频谱成分既可用绝对值表示，也可用归一化单位（n.u.）表示，不同研究在归一化处理上存在差异，可能影响结果解读。
2. HRV 与 MODS：总体而言，随着 MODS 严重程度增加，HRV 变异性（SDNN）、频谱功率和信号复杂性似乎降低，LF/HF 比值在区分重度和中度或无 MODS 患者方面表现较好。多项研究表明，在患者出现新的或进展性 MODS 时，HRV 会下降，且在 ICU 患者发生脓毒症时，早期 HRV 分析可发现相关指标变化。
3. HRV 与死亡率：多项研究显示，非幸存者的部分 HRV 指标较低，如 Badke 等人研究中，非幸存者的 HRVD 指数较低；Schmidt 等人研究中，SDNN 和 VLF 可预测 28 天死亡率。但不同研究中 LF/HF 比值与死亡率的关系存在矛盾，可能是由于研究纳入标准、计算 HRV 变量方法不同，以及患者镇静和通气状态等因素影响。镇静和通气状态对 HRV 有影响，不同研究对此结论不一，且多数研究未充分考虑这些因素，可能导致结果解读偏差。
5. 结论
本综述表明，HRV 指标受 MODS 严重程度影响，或可作为预测 MODS 患者死亡风险的有用工具。但在解读结果时，必须考虑患者特征和 HRV 计算的信号处理方法。尽管 HRV 指标在诊断 ICU 患者 MODS 方面有一定价值，但要更好地理解 MODS 对 HRV 变量的影响，还需在患者选择和信号处理方面进行更严谨的研究。
