题目：不同低氧暴露对心率变异性和心肺相位耦合的影响

随着交通技术的快速发展，越来越多的人可以方便地在平原与高原之间往来，高原地区最大的特点是缺氧或低氧。对高原环境没有形成适应机制的人，急进海拔超过2500m的高原容易出现急性高原反应，导致体能和认知能力下降。为保证安全进入高海拔地区，美军《高原习服指南》推荐在进入高原之前进行间歇性低氧习服训练。低氧习服主要表现为肺通气量增加和氧气运输、供应和代谢的改善等，《高原习服指南》仅提出以安静时动脉血氧饱和度（arterial oxygen saturation, SaO2）的平均值和范围作为指标对习服情况进行评价。但SaO2本身不敏感，且与急性高原病的关系一直存在争议，因此有必要研究新的参数用于评价低氧习服效果，以及受试者在低氧中的状态。

我们模拟海拔高度在10分钟内从海平面上升到3600m，分析这一过程中心率变异性（heart rate variability, HRV）线性和非线性指标每1分钟的变化情况。由于传统的谱分析法不适用于这种短时HRV分析，我们采用小波包变换与Hilbert变换相结合的方法对心跳序列进行谱分析。同时，我们对心跳序列进行样本熵（sample entropy, SampEn）和去趋势波动分析研究。结果表明，交感神经活性增加而副交感活性降低，导致交感-迷走平衡在3600时突然向交感神经方向移动。SampEn随高度升高而降低，而去趋势波动分析的短时测量指数（αs）在整个上升过程中无明显变化。这是第一次监测HRV线性和非线性参数在短时低氧刺激过程中的变化情况。

为研究心肺之间的相互关系在低氧应激时的响应情况，我们分析了心肺相位同步（cardiorespiratory phase synchronization, CRPS）在不同生理状态下的变化。同时研究了HRV频域参数和Poincare图中虚拟椭圆长、短轴的变化情况。实验结果表明，HRV频域参数与Poincare图长、短轴在低氧中同步降低，交感-迷走平衡向交感神经活性增强方向移动。第一次利用CRPS研究心肺之间的相互关系在不同海拔高度的变化，发现CRPS在3000m时与平原时无明显区别，但在4000m时明显提高，说明通过自主神经调节和节律调整，两者的相互关系更为密切。

我们根据俞梦孙院士提出的高原健康工程理念，设计并实施了渐进型间歇性低氧（progressive intermittent hypoxic exposure, PIHE）训练方案，并在训练前后安排了4300m低压低氧舱检验。在此过程中我们利用HRV频域参数和CRPS对自主神经系统和心肺系统之间的相互关系进行定量分析，结果表明，除心率和CRPS参数外其余生理参数在训练前后低压低氧舱检验中都没有明显差异，但受试者主观感受在训练后4300m暴露时明显好于训练前。实验结果一方面可能是由于习服状态和未习服状态之间的差异本身并未达到显著性水平，另一方面，综合前面的研究和本次实验，我们认为SampEn在不同低氧暴露方案和运动实验时会呈现差异；αs不太敏感，还可能具有双向变化趋势；Poincare图虚拟椭圆的中长、短轴与HRV频域参数在低氧中变化趋势一致。交感-迷走平衡和CRPS是反应受试者低氧状态和习服效果的有效指标，但其敏感性和特异性还需要进一步实验验证。