物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．20(2014)208704心率变异性分析在新生儿疼痛检测中的应用曾超)2)蒋奇~72)t陈朝阳3)徐敏2)1)(石河子大学信息科学与技术学院，石河子832000)2)(中南大学地球科学与信息物理学院，长沙410083)3j(韦恩州立大学生物医学工程系，底特律MI48201，美国)(2014年5月23日收到；2014年7月l5日收到修改稿)为了研究疼痛暴露对新生儿自主神经系统的影响，并建立基于心率变异性(heartratevariability，HRV)指标的新生儿疼痛检测模型，采用时域、频域和非线性方法对40名新生儿疼痛暴露前后的心电数据进行短时HRV分析，Wilcoxon符号秩检验用于统计分析，支持向量机(supportvectormachine，SVM)用于建立检测模型．结果表明，RR间期均值aRR、低频段功率LF、高频段功率HF等3个线性指标和近似熵ApEn、样本熵SampEn、递归率REC等9个非线性指标在疼痛前后具有统计学差异；基于aRR、相邻两个RR间期对差值大于50ms的百分比pNN50，ApEn，关联维D2和REC等5个指标和SVM的疼痛检测模型检测正确率达到83．75％．HRV的相关指标可反映新生儿自主神经系统对疼痛暴露的应答，基于HRV指标和SVM的模型可用于新生儿疼痛检测．关键词：心率变异性，新生儿，疼痛，支持向量机PACS：87．80．-y．05．45．一aDOI：10．7498／aps．63．2087041引言新生儿，尤其是新生儿重症监护室fNICU)中的新生儿需要经受日常的，但带有疼痛的检查诊断【11．在这些过程中，通常没有采取缓解疼痛的措施．目前有足够的证据认为，新生儿f包括早产新生儿)有疼痛感觉．新生儿对包括疼痛在内的一系列急性应激可产生内分泌、免疫、自主神经和行为改变为特征的适应性反应．受到反复疼痛刺激的新生儿，其应激调控系统会发生改变，导致神经系统结构和功能重组，并严重影响脑的发育[1I2】．大多数新生儿的疼痛刺激没有得到合适的干预，而准确的疼痛评估是进行疼痛干预的必要条件．由于新生儿无法自述疼痛，所以只有采取其他替代方法来评估疼痛．通常通过观察新生儿的行为或其生理指标来评估其疼痛状态．与疼痛相关的行为包括面部表情的改变、身体的移动和哭闹的变十通讯作者．E-mail：jiangqiyunQcsu．edu．cn@2014中国物理学会ChinesePhysicalSociety化；与疼痛相关的生理指标包括心率、呼吸频域、血压和血氧饱和度．然而，以这些指标为基础的疼痛评估存在以下缺陷[3】．1)即使由训练良好的护士实施，其可信度仍然存在疑问，特别是在区分疼痛和不舒适时；2)～些疼痛量表需要进行长时间的医学观察；3)对疼痛进行的评估是间歇性的，在评估间期发生的疼痛可能会被疏漏．通过心拍间期之间的波动反映出来的心率变异性fheartratevariability,HRV)是评价自主神经系统功能的最有价值的非侵入式方法，HRV分析在麻醉深度监测【4]、心衰诊断[5]和精神疲劳评估[6]等方面应用广泛．疼痛的反应包括自主神经系统的反应．许多报告指出，新生儿经受足跟取血诱发的疼痛时，自主神经系统功能有着显著改变，并通过HRV的相关指标反映出来．现有报告大多使用时域或频域等线性方法分析新生儿疼痛暴露时心率变异性的变化，忽视了心率变异性中的非线性机208704—1http：／／wulixb．iphy．ac．c礼物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．20(2014)208704制．就作者所知，目前仅文献f71采用Poincar6散点图、去趋势波动分析、近似熵和样本熵等非线性方法研究了新生儿疼痛暴露过程中相应的非线性机制．新生儿出生2—5天内，通常需要进行足跟取血，用以筛查苯丙酮尿症和甲状腺功能减低症．本文研究了足跟取血时针刺诱发的疼痛对新生儿自主神经系统的影响，全面分析了疼痛暴露对新生儿心率变异性时域指标、频域指标和非线性指标的影响．本文采用的非线性方法有Poincar6散点图、去趋势波动分析、递归图分析、近似熵、样本熵和关联维等．在上述研究的基础上，将得到的所有HRV指标组成特征空间，采用支持向量机fsupportvectormachine，SVM)方法建立了若干可用于新生儿疼痛检测的模型．2研究对象与方法2．1研究对象选择40名因疾病筛查在湖南某医院进行足跟采血的健康新生儿为研究对象(见表1)．新生儿母亲无吸毒史，胎龄36—42周，顺产或剖腹产，新生儿出生...
