[发明专利]使用运动诱导的心率变异性指标量化心脏死亡风险的方法

说明书

相关申请交叉参考案

本申请案主张在2006年3月3日提出申请的美国临时专利申请案第60/779,313号的优先权，其以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明是关于使用来自心脏负荷测试期间所实施心率测量的心率变异性频谱和暂时特征来评估因心血管原因而死亡风险的方法和装置。

背景技术

心脏猝死(SCD)是美国每年大约300,000-400,000例死亡的原因。尽管当应用于大群体基数时在美国成年群体中SCD的个体风险仅为约0.1-0.2％/年，但在大部分心血管相关死亡中SCD通常是心血管疾病存在的首要且唯一表现。与大面积心肌梗塞恢复相关的死亡实际上仅占每年总心血管相关死亡的少数。因此，提供处于SCD风险的患者早期检测的低成本筛选工具对于早期治疗和干预将极有价值。

然而，由于有许多潜在病理而非任何单一状况支持或触发导致SCD的事件，所以可能难以精确预测或评估SCD风险。在这些不同状况中，大多数数据表明，通过自主神经系统的交感神经和副交感神经(迷走神经)支调节心脏在维持稳定节奏方面极为重要。特别是，在各种实验性研究中迷走神经刺激似乎延缓室性心律失常的发展。

与SCD相关的一种约定标志是在不同条件下心率的变异性。例如，使用赫尔特记录(Holter record)的研究已展示低心率变异性(HRV)是SCD的标志。赫尔特研究主要跟踪平均每日过程中的个体，其中大多数反映低运动状态。

1993年，van Ravenswaaji等人的研究评论了四年前出版的心率变异性(HRV)论文并总结了用于计算HRV的各种时间和频域方法，时至今日所述方法仍保持大部分相同。此研究得出结论：HRV是用于梗塞后和糖尿病患者预防SCD的重要监视工具。尽管HRV以具有比通过赫尔特监测所获得的其它变量高的死亡风险相关性而著称，但此研究亦推断HRV在大量筛选中具有相当低的阳性预测值(小于20％)。但是，其它研究确立自24小时赫尔特记录所获得的降低HRV是慢性心力衰竭患者死亡的独立预报因子。

阿若拉(Arai)等人的另一研究分析了一群进行运动测试患者的HRV且发现低频带[0.03-0.15Hz]功率随运动增加有系统地降低且在运动后的恢复期间回弹。低频带可由与压力感受器反射活动、温度调节和体内稳态维持有关的交感神经和副交感神经系统二者来调节。已发现，对运动测试的低频响应在患有严重的充血性心力衰竭的患者中减弱。相反，此研究发现高频带[0.15-0.8Hz]功率随运动而增加，通过恢复而降低且与呼吸(呼吸性窦性心律失常影响)高度相关。

许多HRV研究已根据自主神经系统的副交感神经(迷走神经)和交感神经支运作之间的平衡控制心率的假设来预测。例如，当心率增加时，其假定交感神经控制增加且迷走神经影响降低。另外，假定低和高频带分别与交感神经和迷走神经影响有关。基于这些假设，采用这两个频带的频谱比(表示此暗含平衡)的概念作为风险分层的潜在有用指标。由于比例的低预测值，维里尔(Verrier)等人在美国专利第5,437,285号中的教示是根据低频和高频分量的此比值结合用于评估心肌不稳定性的其它指标来预测。

尽管自主系统的两个分量之间的平衡的概念已被广泛接受，且假定通过HRV频谱比量化，但一些研究展示此一控制平衡的计算可能无用武之地。例如，艾克堡(Eckberg)的一个研究(1997)发现迷走神经对基线低频RR-间隔波动的贡献极大，且不存在基线低频RR-间隔频谱功率与交感神经-心脏神经交通定量相关的证据。此同一研究得出结论，交感神经迷走神经平衡的计算可模糊而非阐明人类生理学和病理生理学。

如卡纳克尔(Kannankeril)等人(2002)所论述，在运动期间或刚运动后SCD风险比静止时高大约17倍。卡纳克尔等人还发现，心率的迷走神经影响随运动而降低，且似乎很可能在运动后恢复时期迷走神经控制的不良返回可为从不稳定发展成致命性心律失常的极为重要的因素。

尽管以上所述用于测量心率变异性的方法已为熟悉该项技术者习知且也认识到可基本显露剧烈运动和恢复期间患者风险曲线，但业内没有从在运动和恢复期间所收集的心率数据基于HRV量化患者风险的有效方法。因此，基于HRV量化SCD风险的现有方法和装置不能提供用于大量筛选的精确低成本筛选工具。

发明内容