8　交感神经活性的无创记录

心脏的自主神经支配极丰富。心脏自主神经系统主要由外源性和内源性自主神经系统构成。外源性心脏自主神经系统包括连接神经系统和心脏的神经纤维；而内源性自主神经系统主要由心脏内及大血管附近的神经丛及神经纤维组成。二者均包含交感和副交感成分。大约半个多世纪的实验研究表明，心脏自主神经系统在心律失常的发生发展中扮演重要角色。并且，近些年的大量研究及临床结果也显示，神经调节治疗，无论是神经消融还是神经刺激，均可以有效地控制多种心律失常。

绝大多数关于心脏自主神经的研究是应用离体Langendorff心脏灌注模型或在体麻醉动物进行。但是，由于灌注心脏缺乏血流动力学反射和基础神经激素影响，以及在急性模型中观察时间较短且无自发性心律失常，使得这些技术在模拟人类心律失常的病理生理上作用是有限的。因而对于心脏自主神经研究方法的探索一直也没有停止过。

一、自主神经活性测量研究

心率变异性分析和压力感受器反射敏感性是临床上用于研究心脏自主神经活动的常用无创性方法。心率变异性的功率谱分析反映心脏交感和副交感的平衡状态。压力感受器反射是通过大动脉压力或容积的改变来调节交感或副交感神经的活动以维持血压稳态。但是这些无创性方法本身有其限制性。一方面，它们仅评价自主神经活动的相对变化，而不能反映交感或副交感神经放电的绝对强度；另一方面，上述分析需要完好的窦房结以充分协调心脏对自主神经活动的反应。而房颤以及缺血性心脏病（室性心律失常风险）患者通常存在与之相关的窦房结功能障碍，使得上述无创性自主神经分析方法的应用受到限制。因此，长期的直接神经活动记录方法对于证实自主神经活动是心律失常的直接触发因子非常必要。

1974年，Kirchner首次通过长期的植入电极直接记录未麻醉猫的交感神经活性，发现睡眠状态与情绪压力下的交感神经活性截然不同。随后的研究在电极改进、记录时间延长、不同动物种类以及记录不同部位等方面取得进步。

而近10余年来的重要进展是应用无线电遥测技术在清醒的自由活动动物中来记录交感神经活性。2003年，Barrett等首次应用该项技术在活动兔进行了连续7d的肾交感神经活性记录。其后，2006年Jung等应用该技术长时间记录（平均41.5d）健康犬心脏交感神经星状节神经活动，显示长期记录心脏自主神经活动的可行性，记录结果表明心脏交感神经活性具有昼夜变化的规律。心脏神经活动的直接记录使得研究心脏自主神经与其致心律失常性之间的直观因果关系成为可能。随后的大量直接神经活性记录研究证实了心脏自主神经系统在心律失常发生中的重要角色。Ogawa等研究发现，心室快速起搏诱发心衰后，星状节神经活性和迷走神经活性显著增加，并且与实验动物发生的房性快速性心律失常直接相关。Tan等对犬给予间断性心房快速起搏，导致犬交感神经支配增加，且出现阵发性房颤和房速，在心律失常发生前可记录到交感副交感的同步放电，从而证实其触发作用。

除了上述表明外源性自主神经系统在房颤的发生中起到重要作用的研究，Choi等于2010年首次报道应用植入式无线发射装置直接记录内源性心脏神经节的神经活动。在对活动犬进行间断性快速心房起搏后，除记录左侧星状节和胸迷走神经活动外，同时记录心脏左上神经丛以及Marshall韧带等内源性心脏自主神经系统活动。结果显示，大多数房颤发作前有内源性和外源性心脏自主神经系统的同步放电，但也仍有11%的房颤仅由内源性心脏自主神经系统活动触发，表明内源性自主神经系统不仅接受外源神经系统的调控，同时也是独立调节核心，在房性心律失常的发生过程中起到重要作用。

二、显微神经检查技术

关于人类记录交感神经活动的研究，是由瑞典学者Vallbo和Hagbarth于1965—1966年发明的显微神经检查术得以实现。这项技术主要是经皮插入钨微电极到表浅神经（主要是腓神经、正中神经或尺神经等），从而直接记录神经电活动。由于对所记录神经信号的定量分析绝对依赖于记录信号的质量，故掌握正确的记录和分析方法十分重要。

1.基础条件

首先，实验室应为密闭的空间。由于环境温度的变化可以引起肌肉和皮肤交感神经活性的改变，故环境温度应保持在21～24℃。为避免环境干扰对交感活动的激活，要求所有检查应该在安静的静息状态下进行。

其次，为了可以在受试者之间、干预前后以及不同实验室之间进行可靠比较，推荐受试者准备条件标准化：①检查前至少12h禁烟、酒、咖啡以及避免高强度体育运动；②检查在餐后至少3h进行；③C育龄妇女在月经周期的同一阶段进行；④记录前所有受试者要求排空膀胱。

2.技术条件

人类显微神经检查术主要是将钨微电极经皮插入节后交感神经纤维束。经典测试神经包括小腿的腓神经和胫神经以及上肢的尺神经、正中神经和桡神经。钨电极的轴径为100～200μm，逐渐变细至尖端直径5μm，长度可变以满足到达不同深度的外周神经需要。钨电极除尖部外要求全程绝缘。电极阻抗范围为50～10MΩ，一般在1kHz时为1～2MΩ。除记录电极外，还需在距离记录电极1～2cm位置插入另一个非绝缘电极作为参照电极。两个电极均经由前置放大器连接到主放大器（总增益50 000～100 000）。通常信号带通滤波为700～2000Hz，全波校正，显示为平均电压神经图。

肌肉交感神经活动（MSNA）与皮肤交感神经活动（SSNA）特征不同，因此在记录到的平均电压神经图中可以区分二者（图1-8-1）。MSNA通常是脉搏同步式脉冲，发生在心电图R波之后1.3s。确认MSNA脉冲应该让受试者做呼气末憋气，从而诱发化学反射器介导的肌肉交感神经活性增强。MSNA对突然的惊吓刺激，比如大叫或拍掌没有反应。而SSNA不与脉搏同步，脉冲形态更多变。与较尖锐清晰的MSNA形态不同，SSNA脉冲通常（但不总是）比较长、宽阔并且浅。而且突然的惊吓刺激以及轻划皮肤，均可使皮肤交感神经活性增强。在开始记录MSNA或SSNA前，有必要进行这些听觉的和物理的证明试验，以明确记录到的是哪一种信号。另外，由于解剖上皮肤和肌肉的神经纤维位置非常接近，且经常有交叉，这导致同一份神经图上可能混有MSNA和SSNA两种信号。这种情况会干扰脉冲检测、定量和机制解释，因此应尽量避免。

3.多单元交感神经活动的确定与定量

（1）脉冲确定：

MSNA脉冲的确定通常由软件程序完成，要求信噪比至少为3∶1，搜索发生在R波后1.3s内的持续0.5s以内的脉冲。在确定MSNA脉冲过程中，尽量采取多种措施避免主观性因素，并减少偏差。SSNA脉冲由于不与脉搏同步，形态上比MSNA脉冲更多变，故在确定上更容易混有主观因素。由于神经信号的定量分析显著依赖于记录信号的质量，所以描记一份高质量的神经图非常重要。对于MSNA希望信噪比远大于3∶1的最低标准，通常脉冲较大时可能需要大于10∶1；而对于SSNA记录，则希望基础噪声较低以及信号边界清晰。

（2）交感神经活性定量：

由于MSNA具有脉搏同步性，因此定量MSNA的最好方法就是计算记录时间内的脉冲率，表示为脉冲数/分钟（脉冲频率）和脉冲数/一百次心搏（脉冲发生率）。脉冲频率反映某一特定时间段支配血管平滑肌的平均交感神经活性。脉冲发生率反映在一定数量心搏内发生的脉冲频度。脉冲频率的增加可能是由于脉冲发生率增加，或者心跳增快，或者二者都有。但是对于脉冲发生率变化的解释则要慎重，因为有时心率可能与脉冲数不成比例地增加。总之，某一时间段的脉冲数量增加表示当时脉管系统内去甲肾上腺素含量增加。

关于静息MSNA定量方法应用较少的指标是脉冲强度，它是测量脉冲的面积或振幅。在应用该参数定量MSNA时，为避免不同检测间平均电压神经图的变异，必须对神经图进行校正或标准化。比如非同次记录，电极距离神经束的远近可能不同，记录到的电压大小也就不同。通常将最大脉冲确定为100或1000任意单位的峰值，而无脉冲处定为0任意单位，以此来计算脉冲的平均振幅。一般来说，应用该指标需在信噪比较高的高质量神经图情况，并且电极没有移位，所有干预均在同一次记录完成。因此不适用于不同个体间或同一个体不同检测时间的比较。

关于静息SSNA的定量，是将神经图标准化后，以平均电压神经图下的总面积来表示。干预引起的SSNA变化是以相对于基础状态的总面积变化百分比来表示。因为人类的SSNA信号不规律，并且在同时发生的不止一种反应中（惊吓反射、体温调节等）可以混合多种神经类型（发汗运动神经、毛发运动神经、血管舒缩运动神经），因此要谨慎对待SSNA数据，也不宜对SSNA绝对值进行组间比较。

以往研究表明，仰卧位的静息MSNA水平在个体内是高度可重复的。腓神经记录的结果也相当于桡神经的记录结果。而且，经腓神经记录到的MSNA水平与反映心脏和肾血管交感神经活性的去甲肾上腺素溢出检测是成比例的。

三、无创性交感神经记录

尽管记录皮下神经活动不像记录星状节神经活动一样有创，但仍需在皮下插入电极，也是微创伤。那么完全无创性的在皮肤表面记录皮肤交感神经活动是否可行?皮肤的交感神经纤维分布丰富。组织学示踪研究显示上肢和胸部的皮肤交感神经起源于颈部神经节和星状神经节。因此有学者假设胸部和上肢的皮肤交感神经活性（SKNA）可以被用来评价星状节神经活动。

Chen研究团队在试验犬的一系列研究中，发现胸部皮下神经活动与星状节神经活动显著正相关，并且在心率加速及室性心律失常发作前均可见两者的活性增强，提示皮下神经活动可以被用来评价心脏交感神经张力。该团队随后的研究表明，在皮肤表面记录皮肤交感神经活性是可行的，并且与皮下神经活性的形态、大小以及星状节很相似，三者显著相关，可以应用皮肤神经活性评价交感神经活性。

继动物研究之后，近期他们在人类皮肤表面应用传统心电图电极同步记录皮肤交感神经活动和心电图（简称神经心电图，neuECG），显示该方法记录到的皮肤神经活性可以反映交感神经张力。实验对象分为4组：组1为正常健康人，检测是否增加交感神经张力的动作可以增强SKNA；组2对于无心脏疾病的患者给予长期连续神经心电图记录；组3为研究室性心律失常住院患者的SKNA与室性心律失常发生之间的关系；组4通过明确是否星状节阻滞能够降低或消除SKNA，以进一步证实SKNA评价星状节神经活性的有效性。结果显示，胸壁皮肤交感神经活动对于冷水加压试验和Valsalva动作产生一过性反应，与显微神经检查术记录到的皮下交感神经活性非常相似，表现为激发动作发生前瞬间可见交感活动脉冲；SKNA快速发生、增强达到峰值，随着动作的持续逐渐减弱；且不与脉搏同步，不随血压波动而变化，提示其不受动脉压力感受器调节。在无心脏疾病患者中的长期记录显示，基础状态自发的SKNA脉冲可引起心率的突然增加。在室速患者中，73%的室速发作前可见SKNA脉冲。利多卡因注射星状节可抑制SKNA。上述结果表明，人类皮肤表面记录的SKNA可以用来评价心脏交感神经张力。

该团队新近发表的一篇文章，在皮肤表面同步记录阵发性房性心律失常患者的皮肤交感神经活动与心电图。心电图通过放置在前胸模拟Ⅰ导联位置记录，滤波为0.5～150Hz；SKNA通过右上肢记录，带通滤波为500～1000Hz。以平均电压表示SKNA。记录房性心律失常发作前10s、发作最后10s以及终止后10s的平均SKNA和心率（图1-8-2）。结果显示，阵发性房性心律失常发生和终止前出现显著增强的皮肤交感神经活动脉冲，且明显高于窦性心律时；随着房颤和房速发作频率的增加，平均SKNA与心率的正相关性降低。

该研究通过对自发性房性心律失常患者直接测量交感神经活性为房速和房颤发生的神经机制提供依据，表明SKNA可能为研究心律失常的神经机制提供一个有用的无创性方法。但是该方法有一定限制性，尽管心律失常相关的平均SKNA显著高于窦性心律，但是窦性心律、房速及房颤时的平均SKNA有明显重叠，而且不一定阈值在此基础上房速、房颤易于发生。

总之，无论是显微神经检查术记录还是经皮肤表面记录，均可受到许多内源性和外源性环境因素影响，显示出神经和伪差的混合效应，因此应该能够识别出可能被误认为是脉冲性活动的人工伪差，比如肌电图和运动伪差等。另外，在皮肤表面记录时最好联合显微神经检查术以进一步降低伪差干扰。

关于自主神经机制研究方法和技术的进步，尤其是可以转移到临床应用者，对于心脏疾病的神经调节治疗非常有必要，具体到患者的分类及治疗方案选择等都非常关键。临床上，自主神经已经被作为心脏疾病治疗的一个重要靶点，且已取得良好疗效。未来的研究目标是希望能在长期记录中确定自主神经系统活动中的独特信号，可以预测心律失常事件的发生，同样寻找标志性参数可以预示有效治疗。而这些检测技术的发展与进步最终可能成为闭环自主神经调节治疗的基础。

（洪丽　林治湖）

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