心率变异性（heart rate variability, HRV）是研究自主神经功能的常用工具。在低风险足月新生儿中，HRV指标在出生后最初6小时内升高，并在约12小时后达到平台期。在早产儿中，HRV既受疾病影响，也受行为状态影响，安静状态下的HRV低于活跃状态。目前对HRV在昼夜节律背景下的成熟过程仍认识不足，而昼夜节律由数个超日周期（ultradian cycle）组合而成。母体节律可引导胎儿昼夜节律的建立。早产、非计划性喂奶时间以及新生儿重症监护室（neonatal intensive care unit, NICU）护理均可干扰睡眠-觉醒周期，导致昼夜节律发育不成熟。在成熟个体中，昼夜节律的峰值和谷值分别对应觉醒期（活跃状态）和睡眠期（安静状态）。对于早产儿，了解在昼夜节律峰值（对长期发育重要）和谷值时测量的HRV成熟轨迹是否相似或不同具有重要意义。研究人员在先前的研究中已证明在早产儿中测量昼夜节律的可行性。基于这些发现，研究人员确定了对应于活跃状态和安静状态的时期。因此，研究人员假设在活跃状态与安静状态下测量的HRV将存在差异。在这项前瞻性观察研究中，研究人员招募了2020年5月至2023年7月间出生、胎龄≤36周、因早产相关疾病在出生后<14天内转入研究人员所在四级NICU接受高级护理的早产儿。排除标准包括：脑室周围白质软化、入院时常规头部超声发现的脑室内出血（III-IV级），以及确诊或疑诊的遗传性疾病。按照方案，所有婴儿在纠正胎龄（term-equivalent age）时接受脑部磁共振成像检查（Discovery MR750, GE Healthcare）。一名经过培训的神经放射科医师（J.M.）采用Kidokoro评分系统对图像进行分级：正常（0-3分）、轻度（4-7分）、中度（8-11分）或重度（≥12分）。相关临床变量从病历中提取。该研究经儿童国家机构审查委员会批准，所有参与者均获得知情同意。连续心率（heart rate, HR）数据以Health Level 7（HL7）格式从床旁监护仪（IntelliVue MP70, Philips Healthcare, Andover, MA, USA）获取，采样率为0.2 Hz，从入院至婴儿出院。对于每名婴儿，从早6点至次日早6点的HR数据被提取，并划分为20分钟时段。在每个时段内，低于50次/分钟（beats per minute, bpm）或高于250 bpm的HR被视为伪影并排除。每个20分钟时段内剩余的HR取平均值，并将周期为24小时的余弦函数拟合至所得时间序列，公式如下：HRt = Acos(2π/24 · t + φ) + M，其中A为振幅，M为HRt的均值，φ为振幅位置。计算拟合节律与HRt之间的相关系数及其对应的P值。若P < 0.05，则认为拟合可靠。缺失数据超过2小时的天数被排除。在具有显著昼夜节律拟合的天数上确定峰值和谷值。此外，提取昼夜节律峰值两侧各20分钟（共40分钟）的原始HR数据，以及以昼夜节律谷值为中心的20分钟数据进行分析。HRV指标被表征为峰值周围40分钟HR的标准差（STDPeak）和谷值的标准差（STDNadir）。由于时间分辨率较低，呼吸性窦性心律不齐未纳入分析。在群体水平上，为构建轨迹，STDPeak和STDNadir值按纠正胎龄后周数（postmenstrual age, PMA：出生时胎龄加出生后年龄）进行平均。对于生后年龄（postnatal age, PNA：出生后的时间），STDPeak和STDNadir的轨迹按PNA每周在三个不同的出生胎龄（gestational age, GA）类别中进行平均：（1）GA ≤ 27周（第二孕期后半期）；（2）28 ≥ GA ≤ 33周（第三孕期早期）；以及（3）GA > 33周（第三孕期晚期）。正态分布变量以均值（标准差）报告，非正态分布变量以中位数（最小值，最大值）报告。有序数据以计数（百分比）表示。研究人员采用具有随机截距和随机斜率项的独立线性混合效应模型（按受试者聚类）研究STDPeak和STDNadir随PMA和PNA的变化。模型将呼吸机使用、药物、血管加压药、咖啡因和抗生素作为时变协变量，将脑损伤评分和性别作为不变协变量。对于PNA模型，出生时的GA作为静态协变量纳入。最终模型根据最低的赤池信息准则（Akaike information criterion, AIC）值选定。为表征峰值和谷值期间HRV成熟的差异，研究人员还构建了配对logistic回归模型。在这些模型中，每天计算的STDPeak和STDNadir配对后作为PMA和PNA的函数进行研究，采用独立模型。这些模型包含年龄×（峰值/谷值）交互项，仅使用线性混合效应模型中的动态协变量。P < 0.05被认为具有统计学意义。研究结果显示，研究人员共纳入66名早产儿，平均出生胎龄为29.76（3.61）周，男女比例相等。招募时的中位PNA为0（0, 7）天，16名（24%）需要呼吸机支持，44名（66%）接受咖啡因治疗早产相关呼吸暂停和心动过缓，18名（27%）发生感染并接受抗生素治疗。1分钟Apgar评分中位数为5（4, 8），18名婴儿（27.27%）有临床意义的动脉导管未闭。Kidokoro评分系统显示，33名婴儿（61%）无脑损伤，19名（35%）有轻度损伤，2名（3.7%）有中度损伤，无重度损伤。入院超声显示，41名婴儿（74.55%）无脑室内出血（intraventricular hemorrhage, IVH），3名（5.45%）有单侧I级，5名（9.1%）有单侧II级，1名（1.82%）有双侧I级，6名（10.91%）有双侧II级IVH。HRV数据共覆盖542天。在PMA和PNA模型中，具有随机截距和随机斜率项的模型AIC更低。PMA与STDPeak（估计值：0.52 bpm/周，P = 5.55 × 10-15）和STDNadir（估计值：0.39 bpm/周；P = 1.44 × 10-8）呈显著正相关，峰值期间的增幅高于谷值期间。此外，PNA与STDPeak（估计值：0.55 bpm/周；P = 9.52 × 10-16）和STDNadir（估计值：0.39 bpm/周；P = 2.78 × 10-7）显著相关，这与基于PMA变异的结果相似。进一步地，在PNA模型中，GA与STDPeak（估计值：0.44 bpm/周；P = 2.00 × 10-5）和STDNadir（估计值：0.33 bpm/周；P = 5.80 × 10-4）相关，其他协变量在PMA和PNA模型中均无显著性。配对logistic回归分析结果显示，PMA ×（峰值/谷值）（估计值：0.01；P = 0.01）和PNA ×（峰值/谷值）交互项（估计值：1.24 × 10-2；P = 6.87 × 10-3）显著，表明峰值和谷值期间的HRV成熟存在差异。HRV随PMA在昼夜峰值和谷值均增加，但在谷值时于约35周达到平台期。随PNA变化，HRV同样增加，但在谷值时于约8周达到平台期，这在28-33周组中最为明显。在讨论中，研究人员指出，婴儿每天经历约6-8个50-90分钟的超日周期，每个周期由活跃睡眠期和安静睡眠期组成。与先前早产儿研究一致，研究人员观察到活跃状态的HRV高于安静状态。研究人员推测，在约8周龄时谷值期间观察到的HRV平台期可能代表超日周期持续时间的增加，以及在研究所用40分钟分析窗口内睡眠周期的更清晰分离。这一观察得到基于脑电图评估的睡眠-觉醒周期研究的支持。该研究表明，自主神经发育与昼夜节律出现之间存在关联。研究局限性包括使用低分辨率HR数据限制了高级HRV技术的应用；但根据先前文献，昼夜峰值和谷值被假定为分别代表活跃和安静状态。分析表明，早产儿的自主神经成熟在昼夜峰值和谷值之间存在差异，在安静状态约8周后达到平台期，这可能是由于超日周期延长和谷值期间安静睡眠优势增加所致。
该研究旨在探讨早产儿自主神经发育与昼夜节律成熟之间的关系，发表于《Clinical Autonomic Research》。研究背景基于以下认识：心率变异性作为评估自主神经功能的重要工具，其在早产儿中的发育规律尚不完全清楚。尽管足月新生儿HRV在出生后早期即呈现快速增加并趋稳的模式，但早产儿由于提前脱离母体环境、NICU护理干扰以及非计划性喂养等因素，其昼夜节律和睡眠-觉醒周期发育不成熟，这直接影响HRV的评估和解读。目前存在的问题在于，研究人员尚不清楚在不同昼夜节律时相（峰值/活跃状态与谷值/安静状态）下，早产儿HRV的成熟轨迹是否一致；这一问题的解答对于理解早产儿神经发育结局具有重要意义，因为昼夜节律的成熟与长期认知和行为发育密切相关。
研究人员开展了一项前瞻性观察研究，纳入66名胎龄≤36周的早产儿，利用床旁监护仪连续采集心率数据，通过余弦函数拟合识别昼夜节律的峰值和谷值，并计算相应时段心率的标准差作为HRV指标，分析其与纠正胎龄、生后年龄及出生胎龄的关系。研究得出结论：早产儿HRV在昼夜峰值和谷值均随发育成熟而增加，但两者成熟轨迹存在显著差异；谷值期间HRV较早（约8周生后年龄或35周纠正胎龄）达到平台期，这可能与超日周期延长及安静睡眠优势增强有关。该研究的重要意义在于首次系统描述了昼夜节律时相对早产儿HRV发育的影响，为理解早产儿自主神经-昼夜节律交互作用提供了实证依据，并提示在临床评估早产儿神经发育时需考虑昼夜节律时相的影响。
研究采用的关键技术方法包括：从Philips IntelliVue MP70床旁监护仪以0.2 Hz采样率获取HL7格式连续心率数据；应用24小时周期余弦函数（HR
t = Acos(2π/24 · t + φ) + M）拟合昼夜节律并确定峰值/谷值；以40分钟和20分钟窗口提取特定时段心率计算标准差作为HRV指标；采用含随机截距和随机斜率的线性混合效应模型分析发育轨迹，并以配对logistic回归检验峰值-谷值差异；脑损伤评估采用Kidokoro评分系统对纠正胎龄时磁共振成像进行分级。样本来源于美国儿童国家医疗中心四级NICU，纳入2020年5月至2023年7月间因早产相关疾病转诊的早产儿。
研究结果方面，"研究对象特征"显示66名早产儿平均出生胎龄29.76周，男女各半，多数接受咖啡因治疗，脑损伤以轻度为主，IVH多为低级别。在"HRV随纠正胎龄的变化"中，通过PMA模型分析发现，STD
Peak和STD
Nadir均随PMA增加而显著升高（P < 10
-7），但峰值增幅（0.52 bpm/周）高于谷值（0.39 bpm/周）。在"HRV随生后年龄的变化"中，PNA模型显示类似模式，且出生胎龄本身与两者均显著相关。在"峰值与谷值的差异比较"中，配对logistic回归证实PMA×（峰值/谷值）和PNA×（峰值/谷值）交互作用显著，表明两种状态下HRV成熟轨迹确有不同。"发育轨迹特征"表明，按PMA作图时HRV在谷值约35周出现平台；按PNA和出生胎龄分层后，该平台在28-33周组约8周时最为明显。在讨论部分，研究人员将谷值平台现象与超日周期延长及睡眠状态分离相联系，指出约35-36周纠正胎龄时出现组织化睡眠-觉醒模式，与脑电图研究一致，并承认低分辨率数据、未直接评估睡眠状态以及喂养和处理等混杂因素为研究局限。
研究结论：该分析表明，早产儿的自主神经成熟在昼夜节律峰值和谷值之间存在差异，在安静状态约8周后达到平台期，这可能是由于超日周期延长以及谷值期间安静睡眠优势增加所致。
