肌電生物反饋中HRV變化及其與腦電ApEn的相關分析.pdf

1、本實驗借助現(xiàn)代多信號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，選用自回歸AR模型算法，以HRV的lnLF(nu)、lnHF(nu)、lnLF/lnHF為統(tǒng)計指標具體分析生物反饋放松中受試者自主神經(jīng)系統(tǒng)功能活動的量化改變；同時以新的非線性復雜性測量參數(shù)—近似熵(ApEn)為觀察指標，對肌電生物反饋中大腦不同導聯(lián)ApEn的變化進行了比較，并將生物反饋中HRV的的變化與特定腦區(qū)腦電ApEn的變化進行了相關分析，

2、著重探討額葉作為意識調(diào)控的中心，在肌電生物反饋實現(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)功能活動的量化改變提供精細的研究，同時進一步明確肌電生物反饋實現(xiàn)內(nèi)臟功能活動調(diào)節(jié)的中樞機制，為肌電生物反饋治療心身疾病的機制研究提供新的研究視角。 方法:1.從中山大學中山醫(yī)學院二年級本科生志愿者中，表格法隨機抽取30名作為實驗對象，年齡21～24歲，平均(22.3±0.6)歲，男女各半，無重大病史，體格

3、檢查未見異常。表格法隨機分為實驗組和對照組各15人，組間年齡、性別、體重指數(shù)及主要心理特征無明顯差異。實驗組和對照組分別進行一個療程(10次)的生物反饋訓練和安靜狀態(tài)下的數(shù)據(jù)采集。一次訓練時間約30分鐘。2.所記錄的心電信號經(jīng)過偽跡排除后，采用HRV分析軟件(HRVAnalysisSoftware，version1.1SP1，F(xiàn)inland)選取自回歸AR模型算法對HRV進行5分鐘短時程頻域分析。同時對頻域分析指標LF(nu)和HF(n

4、u)進行自然對數(shù)轉(zhuǎn)換，以將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為正態(tài)分布。分析指標包括低頻功率lnLF(nu)、高頻功率lnHF(nu)和lnLF/lnHF比值。同時分析實驗過程中受試者心率的變化。利用生物信號ApEn分析系統(tǒng)，分別對反饋前后的16導聯(lián)腦電信號進行ApEn分析，求出各導聯(lián)腦電信號反饋前后的ApEn。 3.選擇實驗組實驗前后HRV的頻域指標與腦電非線性參量ApEn都出現(xiàn)顯著性變化的實驗次數(shù)，即第8、9、10次實驗，對兩種統(tǒng)計量的差值進行相關

5、分析。 4.全部數(shù)據(jù)采用SPSS11.5forwindows統(tǒng)計軟件包和MicrosoftExcel進行統(tǒng)計分析。計量資料用(X)±S表示，生物反饋組和對照組的比較采用獨立樣本T檢驗，每次實驗中，實驗前后的橫向比較采用配對T檢驗。連續(xù)10次實驗中，不同實驗次數(shù)之間的縱向比較采用方差分析。相關分析采用Pearson相關系數(shù)。有統(tǒng)計學意義的概率值選擇P＜0.05。 結(jié)果:實驗前對實驗組和對照組進行心率、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進行組間比較，結(jié)果顯示組間均無顯著性差異，實驗組和對照組具備良好的可比性。10次實驗結(jié)果表述如下： 1.低頻功率lnLF(nu)對比10次實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，除第3次實驗外，其余各次實驗中，受試者進入生物反饋狀態(tài)后均觀察到實驗組lnLF(nu)的降低，與對照組相比，第7、8、9、10次出現(xiàn)了有統(tǒng)計學意義的變化，實驗組實驗前后自身配對比較在第8、9、10

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

8、察到lnHF(nu)顯著性的升高。實驗組實驗前受試者lnHF(nu)隨實驗次數(shù)增加呈升高趨勢，但方差分析未顯示有統(tǒng)計學意義的變化；對照組各實驗次數(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)計學意義的變化。 3.低頻高頻功率比值(lnLF/lnHF)除第3次實驗外，其余各次實驗中，和對照組相比以及自身配對比較顯示，受試者進入生物反饋狀態(tài)后，均可觀察到lnLF/lnHF比值的降低，說明自主神經(jīng)系統(tǒng)功能活動向迷走神經(jīng)

9、興奮增強的方向發(fā)生了變化。和對照組相比以及自身配對比較顯示，這種變化至第7、8、9、10次實驗出現(xiàn)了有統(tǒng)計學意義的差異。實驗組實驗前受試者lnLF/lnHF呈逐步下降趨勢，但不同實驗次數(shù)之間方差分析未顯示有統(tǒng)計學意義的變化；對照組各實驗次數(shù)之間及自身前后對比lnLF/lnHF或升或降，但均未出現(xiàn)有統(tǒng)計學意義的變化。 4.心率(HR)除第3次實驗外，實驗組每次實驗后都出現(xiàn)心率的下降，和對照組相比，在實驗的第7、9、10次出現(xiàn)了有統(tǒng)

10、計學意義的降低。但自身配對比較未出現(xiàn)有統(tǒng)計學意義的差別。對實驗組實驗前的心率變化進行方差分析，結(jié)果表明，隨著實驗次數(shù)的遞增，被試的心率均有一定的降低，但是差別未見統(tǒng)計學意義。對照組實驗前后以及不同實驗次數(shù)之間的心率變化升降不一，但均未出現(xiàn)有統(tǒng)計學意義的差別。 5.腦電近似熵ApEn從實驗組每次實驗前后腦電ApEn的即刻變化來看，和對照組相比以及自身配對比較顯示，實驗組各導聯(lián)在進入生物反饋狀態(tài)后出現(xiàn)了特定腦區(qū)ApEn的升高，在實驗

11、后期出現(xiàn)了有統(tǒng)計學意義的變化，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導聯(lián)的ApEn出現(xiàn)了有統(tǒng)計學意義的升高，第9次的FP2、F7、F8導聯(lián)以及第10次的FP1、FP2、F7導聯(lián)ApEn在進入生物反饋狀態(tài)后也出現(xiàn)了有統(tǒng)計學意義的升高。對實驗組不同實驗次數(shù)之間進行方差分析結(jié)果表明，和第一次實驗相比，實驗組實驗前的ApEn在實驗后期出現(xiàn)了有統(tǒng)計學意義的升高，即肌電生物反饋隨著實驗次數(shù)的遞增對腦電ApEn

12、的影響產(chǎn)生了累積效應，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次實驗前，P4、O1、T4導聯(lián)的ApEn出現(xiàn)了有統(tǒng)計學意義的升高，第8次實驗前的O1導聯(lián)，第9次實驗前的P4、T5、T6導聯(lián)，第10次實驗前的P4、T5、T6導聯(lián)的ApEn在實驗前和第一次實驗相比也出現(xiàn)了有統(tǒng)計學意義的升高。 6.HRV各頻域指標與腦電非線性參量ApEn變化的相關分析選擇HRV頻域指標和腦電導聯(lián)ApEn自身前后配對比較均出現(xiàn)顯著性變

13、化的實驗次數(shù)，即第8、9、10次實驗，運行SPSS11.5中BivariateCorrelations相關分析程序，選擇Pearson相關系數(shù)為觀察值，對不同統(tǒng)計指標之間的變化趨勢進行相關分析，得出：第8、9次實驗中，HRV頻域指標之間以及腦電不同導聯(lián)ApEn的變化之間的表現(xiàn)出了相關關系，第8次實驗中，lnLF(nu)的降低和lnLF/lnHF的降低成正相關，相關系數(shù)為0.871；FP1和FP2ApEn的升高存在正相關，相關系數(shù)為0.8

14、43。第9次實驗中，lnLF(nu)的降低和lnLF/lnHF的降低存在正相關，相關系數(shù)為0.813。FP2和F8ApEn的升高存在正相關，相關系數(shù)為0.769。至第10次實驗，HRV的升高和腦電ApEn的升高出現(xiàn)了相關關系，即：lnLF(nu)的降低和FP1、FP2、F7ApEn的升高存在正相關，相關系數(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，相關系數(shù)分別為0.825和

15、0.834。FP1和FP2，F(xiàn)7ApEn的升高存在正相關，相關系數(shù)分別為：0.715和0.728。FP2和F7ApEn的升高存在正相關，相關系數(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)功能活動的變化，生物反饋可以誘導健康受試者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，機體自主神經(jīng)系統(tǒng)功能活動平衡性增加。 2.肌電生物反饋可以引起