从1903年恩特霍文第一次记录下人体的心电图致今已近一个世纪。在这近百年的时间里，心电信号分析处理已取得了长足进步。已由对常见心电图的自动分析，发展到体表多导心电图的描记。及由其逆向求解心肌动作电位激发波前，以及心电图中微电势的分析。如晚电位、高频电位等。
近年来“心率变异”HRV，成为心电图信号处理中又一前沿研究热点。心率变异，又称心律波动，指的是连续心跳间瞬间心率的微小涨落或逐拍R波间的微小涨落。在实际分析中是采用R波间期来表示HRV。
HRV信号中藴含着有关心血管调节的大量信息。对这些信息的提取和处理可以定量评估交感神经和迷走神经的紧张性和均衡性及其对心血管活动的影响，从而加深了对心脏自主神经机理的了解。
HRV分析是一种检测自主神经活性的非侵入性的指针，在评价心血管系统的功能和预测心血管疾病的急性发作方面有重要的临床意义。如预测心脏猝死、急性心肌梗塞、心力衰竭等疾病。
经典的体内平衡理论认为，在正常稳定状态下，心血管系统和其它许多生理系统一样，是恒稳的。只有在外部条件的影响下，心率才会变化。事实上，心率受体内诸多因素的影响，且最终通过交感神经和付交感神经的调节作用表现出来。所以HRV信号中包含了有关心血管系统神经和体液调节作用的大量信息。
最近的研究已向一些被长期公认的医学原理提出了挑战。近年来的研究发现，健康人的心率既使在静息状态下也非恒定，而是有涨落的。心率变异性过小，反而是生理兵态的表现。健康的年轻人，心率平均大约每分钟60次，但也可能每跳几下其心率改变达每分钟20次之多。而一天中的心率变化，可能从每分钟40次到每分钟180次。人们还发现，正常心跳的动态特性更接近奇异吸引子，而不像真正有规律过程固有的周期性吸引子。
我国学者吕可诚等人测量了若干健康自愿者和心脏病患者的R-R间期序列，绘制出相空间图。从统计上看，健康人相空间轨道图是十分相似的。仅在一些细节上有所差别。其特征是，运动轨道十分复杂，它们扭曲缠绕在一定的区域范围内。从计算机绘图的动态过程可以看到，运动轨道在某一局部区域旋转若干圈后，突然跳到另一个局部区域，再旋转若干圈后，又跳到其它区域。表面看来没有特定的规律，似乎是混乱的运动，但仔细观察可以发现，它有丰富的内部层次结构，这反映了心脏的混沌运动具有奇怪吸引子的特征。
对于心脏病患者，心脏搏动相空间轨道图虽千差万别，据初步研究，可分为两大类：一类，心率波动较小，即低HRV患者，另一类，心率波动较大，即高HRV患者。研究表明，吸引子的空间范围越小，病情就越严重。如果吸引子收缩到一个点，说明心率近于恒定，病人则已处于高危状态。
HRV的增大与窦性心律不齐是完全不同的概念。窦性心律不齐是健康人受交感神经付交感神经共同作用产生的一种正常现象。窦性心律表现的是神经体液调节对心脏的影响，而HRV表现的是心脏自身内部适应环境变化的能力。如，同样一个HRV，实际上可以是100次/分的心率，也可以是60次/分的心率。
有人分别为健康青年人和老人HRV进行测量并进行对照。其相空间重构图，（即运动轨道立体图）显示，青年人的复杂程度高于老年人。轨道分布面积也大于老年人。表现出混沌吸引子的明显差别。可见，和传统的观点相反，心搏日益增加的规则行为，往往伴随着衰老和疾病。
至少在最近半个世纪，医生们都是从体内平衡原理阐述心率波动的：在正常情况下，生理系统的运转都是要尽量降低其内部功能的不稳定性，以保持其恒定。根据该理论，任何生理变化——包括心率——在受到干扰后都会回到其“正常的”状态。体内平衡原理认为，心率的变化仅仅是对环境波动的短暂响应。因此，人们可以有理由地推论：在患病或衰老是，人体就不大可能维持静止是的恒定心率，从而，这是的心率变化大，幅度也会有更大的变化。
可是所有这一切都与实验观测的结果相悖。研究表明，正常的心脏是一个混沌系统。正常的心电信号具有无可争议的周期性，但仔细分析心电记录的不同部分便会发现，心跳周期的波动和其他许多不规则的现象。如果将一天中正常心率变化记录绘成图，就会发现这种时间序列曲线是凹凸不平，不规则的形状。乍一看似乎是完全随机的。但是，如果按几个不同时间范围来绘出这种变化图，则可以看出心率数据中存在着一定的规律性。如果观察几个小时的时间序列，就会发现一些较快的波动，其范围和顺序看起来有些像原先的时间范围较长的时间序列图。在更短的时间范围内（几分钟），人们可以发现一些更快的波动，它同样类似于最初的时间序列图。不同的时间范围上的心率波动显示出自相似性。这与分形几何的分支情况完全相同。
之一发现表明，控制心率的机制可能是处于一种固有的混沌态。换句话说，心率甚至在未受波动的外部刺激作用的情况下也呈现相当大的变化，而不是回复到一种稳定的体内平衡。（这就好比人坐汽车，汽车在公路上走，人在汽车内走。汽车在公路上的速度变化与人在汽车内走动时速度的变化是两回事。植物神经对心脏的支配，像是开汽车，快慢由植物神经决定。而心脏自身也有一个决定心率快慢的机制，这相当于人在车内行走。心脏的自身运动变化是由心脏内部各组织细胞相互关系决定的。）
那么，人们自然会问，为什么心率和由神经系统所控制的其他系统会显示出混沌的运动特征呢？答案在于，这种动力学特征具有许多功能上的优点。混沌系统可在范围十分广范的各种条件下工作。因而，它们具有高度的适应性和灵活性。这种灵活性使得这些系统可以应付不可预见的多变环境中所出现的各种突然变化。许多病变显示出日益增强的周期行为，相应的就是变化呈度越来越下降。曾报道一些严重心脏病患者的心搏规律在心脏猝死之前数分钟到数月常常变得比正常的心脏更少变化。在有些病例里是各次心搏间的心率变化总的说来降低了。而在另一些病例里则是出现到度周期性的心率振荡之后心脏就突然停止跳动。（《混沌生物学》第156-166页）
由于工业技术的进步，具有检测HRV功能的心电图机已经越来越多，甚至在条件不算太好的社区医院中都可以见到HRV的测量。现在的问题是，广大医务人员并不了解HRV的内在含义，仅知道可以作为心脏猝死的预报，但与心脏猝死有关的患者毕竟是少数。总之，因为应用范围太狭窄，HRV在临床中实际应用并不多。这种状况主要原因是医学基本理论造成的。HRV能预告心脏猝死这是临床偶然发现的，属经验性质。按目前现代实验医学理论不能说明HRV的真实意义。因此，也就不知道HRV会有什么临床作用。现在，混沌理论引入医学，发现心脏的运动属典型的混沌运动，而HRV正是心脏混沌运动的监测指标。这样，我们就可以根据HRV的情况，了解心脏功能潜在实力。比如一个心脏病患者虽然临床上并未有心衰表现，但只要HRV数值很小，那么我们就知道，这个患者的心脏已经丧失了任何活动变化的潜力，一旦机体有任何微小的变化，心脏都无法适应，那么患者将随时面临心脏猝死。
这些表明了HRV对评价一个心脏功能时的作用。过去，因没有混沌理论指导，只能按经验，在冠心病这个范围内，在发生过心肌梗塞之后，预测有否猝死的可能。现在，按照混沌理论的指导，我们可以在任何心脏病患者中进行同样的预测。同样的道理，我们还可以扩大HRV的使用范围。根据系统理论，在一个系统中各个子系统之间是存在相互作用的，而且系统与子系统之间也存在相互作用。因此，任何一个子系统的功能表现不单是反映了这个子系统自身的功能状况，同时也表现出系统内复杂的相互作用的情况。即这个子系统的这个功能指标也付反映出其他子系统或系统整体的功能状态。用局部微观功能状态，说明系统整体功能状态的思维方法是典型的还原论。但是，每一个子系统的功能状态与欺子系统及系统整体功能状态“有关”这种思想方法却是系统论的方法。关键是“有关”，而不是“替代”。按照这种系统论的方法，我们认为心脏的功能状态除受心脏自身疾病因素的影响之外，还会受到机体其他脏器功能状态的影响，或机体整体功能状态的影响。因此，我们可以推测，在心脏HRV指标中，不仅反映了心脏的功能状态，同时也反映了其他脏器的功能状态和系统整体的功能状态。如果患者只患有心脏疾患，或以心脏疾病为主，那这时的HRV可以认为也是主要反映了心脏的功能状态。如果患者原来无心脏疾患，而是因其他疾病就医的，这时的HRV如有变化，就是主要反应了患者原发病的那个脏器的功能变化。或者说，是其他脏器疾病严重情况在心脏方面的影响，通过HRV表现出来。当然最后，不论HRV反映的是哪一个脏器的功能状态，它都同时反映了机体整体的功能状态。这样推理后，我们就可以将心脏HRV做为其他多种疾病进展情况的监测指标。HRV指标，因为有现成的心电图机操作简单，因此可以在临床中广泛普及。关键是要与混沌理论相配合，没有混沌理论指导，HRV就没有什么使用价值。因此，HRV技术是属于后现代医学的。
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