研究背景:混沌是包括人体生理系统在内的非线性系统中普遍存在的现象,心血管系统是人体最重要的生理系统之一,它的活动呈现混沌特征。心血管系统的调节活动维持着体内环境的稳定,这种稳态反映了人体生理系统中化学和物理因素的动态平衡。心率变异性是心血管系统调节活动的结果,它反映了重要的生理和病理信息,在过去的二十年多里,它受到了人们的极大关注。呼吸性窦性心律不齐(Respiratory Sinus Arrhythmia,RSA)反映了呼吸和心血管调节之间的相互作用,是心率变异性的基本现象。然而,心肺耦合是线性还是非线性仍然是一个未解决的问题。对呼吸性窦性心律不齐混沌特征的研究将有助于认识呼吸与心血管调节之间相互作用的生理和病理机制。研究目标:探讨在小同呼吸模式下谱成分对心率变异性混沌强度的贡献,以期揭示呼吸系统和心血管系统之间的非线性耦合关系。材料与方法:同步收集了健康大学生在三种呼吸模式(自主呼吸、101/min的节拍器呼吸以及屏气呼吸)下RRI(R-R Interval)、血压和呼吸的时间序列:并计算了各序列的功率谱密度;采用噪声滴定(Poon和Barahona提出)和近似熵分析心率变异性的非线性特征。提出了分频段相位随机化替代数据与噪声滴定以及近似熵结合法,以确定不同谱成分对心率变异性非线性的影响。结果:和自主呼吸相比,节拍器呼吸和屏气呼吸中三通道的时域时间序列相对较规则,这和频域中RSA峰的变窄及平移是一致的。通过将分频段相位随机化和噪声滴定相结合,在自主呼吸和节拍器呼吸中,反映混沌强度的噪声极限(NoiseLimit,NL)在心率变异性高频成分对应分频段处显著性降低,而在屏气呼吸中,NL的降低不但变窄而且向低频方向移动,表明谱分析的高频成分(HighFrequency,HF)对心率变异性的混沌强度起主要贡献。在心率变异性高频成分对应频段处,ApEn不但没有下降,反而上升了。这些结果表明:1)高频成分,或者RSA,对心率变异性的混沌特征起本质上的贡献;2)分频段相位随机化替代数据法是唯一能区分谱成分不同非线性贡献的方法;3)近似熵是检测随机序列复杂度的方法,它不能区别混沌与噪声。