自律神経活動は多くの病気、特に特定の心血管疾患の死亡率、特に突然死の率に関連しています。同時に、心拍数変動 (HRV) 分析が自律神経活動を判断するために一般的に使用される定量的指標であることも認識されています。HRVの低下は、心臓病患者の死亡を予測するための独立した危険因子であり、非常に重要な研究価値があります。HRVの重要性への理解から、操作方法が簡単で非侵襲で情報収集が可能なHRVの多くのパラメータを自動検出できる機器が国内外のメーカーから積極的に導入されています。 HRV 研究に焦点を当てた論文の数は急激に増加しており、いくつかの貴重なことが示されていますが、多くの問題も明らかになりました。研究者の中には、HRV 測定のさまざまな指標の原理と重要性を正しく理解しておらず、やみくもに検出範囲を拡大したり、指標を不適切に選択したりして、誤った結論を導き出す人もいます。さらに、各メーカー間の機器の性能の違いやソフトウェア設計の統一規格の欠如により、各メーカーの研究結果の比較可能性が欠如しており、HRV研究を深化・改善することができません。中国におけるHRVの研究方法と臨床応用を標準化し、HRV研究の全体的なレベルを向上させるために、臨床参考として以下の推奨事項が策定されています。
分析方法:
1. 時間領域解析手法
文献にはタイムドメインインジケーターの名前がたくさんありますが、実際には同じ意味を持っているものも多く、定義が不明瞭であったり、計算方法が非常に複雑なものもあります。以下では、明確に定義され認知されている代表的な時間領域インジケーターをいくつか推奨します。
(1) 推奨する統計指標とその定義
1. SDNN: すべての正常洞間隔 (NN) の標準偏差、単位: ミリ秒。
2. SDANN: 全プロセスを 5 分間の連続時間に分割し、まず各 5 分間の平均値の標準偏差を計算します (単位: ms)。区間平均し、すべてのフラット
3 を計算します。RMSSD: プロセス全体にわたる隣接する NN 間隔間の差の二乗平均平方根値、単位: ミリ秒。
4. SDNNIndex: プロセス全体を 5 分間の連続時間に分割し、まず 5 分ごとの NN 間隔の標準偏差を計算し、次にこれらの標準偏差の平均を計算します (単位: ミリ秒)。
5. SDSD: すべての隣接する NN 間隔間の差の標準偏差、単位: ミリ秒。
6．NN50: すべての NN 間隔のうち、隣接する NN 間隔の差が 50ms を超える心拍数、単位: 拍。
7。PNN50: NN50 を NN 間隔の総数で割ったものに 100 を掛けたもの、単位: %。上記の 7 つの指標の中で、SDNN、RMSSD、PNN50 が最もよく使用されます。
(2) 推奨されるグラフィック指標とその定義
1. 三角関数インデックス: NN 間隔の総数を NN 間隔ヒストグラムの高さで割ったもの (NN 間隔ヒストグラムを計算する場合、横軸の時間単位は 1/128 秒、7.8125 ミリ秒に相当)、無次元。
2. TINN: 最小分散法を使用して、すべての NN 間隔のヒストグラムの近似三角形の底辺の幅を見つけます (単位: ミリ秒)。上記の指標のうち、SDNN と三角関数指数は 24 時間の長距離 HRV の全体的な分析に適しており、SDANN は HRV のゆっくりと変化する成分 (周波数領域分析の ULF に相当) を反映し、RMSSD は急速に変化する成分を反映しています。 HRV (周波数領域分析に相当) HF の)。
(3) タイムドメインインジケーター使用上の注意点
1. HRV 時間領域解析は 24 時間の長時間解析に適していますが、特に急性心筋梗塞（AMI）の予後判定には任意の時間帯を解析に使用するのは適切ではありません。不整脈の発症前後の薬物反応や変化を観察するなど、特別なニーズがある場合は、必要に応じて異なる期間を選択できます。グラフィカルメソッド指標を計算するには、サンプリング時間は 20 分以上でなければなりません。
2. さまざまな指標は相互に置き換えることはできません。たとえば、SDNN、SDANN、または RMSSD の変化は異なる意味を表しており、相互比較することはできません。また、使用される指標が RR 間隔を直接測定しているのか、それとも RR 間隔の差を測定しているのかも区別する必要があります。それぞれで得られた結果は直接比較できません
3. HRV 三角インデックスの計算結果は、時間単位 (ビン) に直接関係します。現在国際的に認められている時間単位は 1/128 秒 (7.8125ms) です。時間単位が異なると、同じデータであっても算出される三角インデックスが異なるため、異なるサンプリング間隔の三角インデックスを比較することはできない。
4. いずれにしても、どの指標についても、異なる時間経過の HRV 分析結果を直接比較することはできません。
2. 周波数領域解析手法
心拍間隔の変化をスペクトルに変換してパワー スペクトル密度 (PSD) を計算するには、自動再帰法 (AR) と高速フーリエ変換法 (FFT) が一般的に使用されます。2 つの方法では異なるグラフが描画されますが、結果は高度に相関しています。FFT方式は簡単で高速ですが、AR方式はより正確で、各周波数帯の曲線が滑らかで、目視検査効果も良好で、現在はAR方式が推奨されています。
(1) スペクトル成分と周波数帯域分割
1. 総電力 (TP): 周波数帯域 ≤ 0.4Hz。
2. 超低周波電力 (ULF): 周波数帯域 ≤0.003Hz。
3. 超低周波電力 (VLF): 周波数帯域 0.003 ～ 0.04Hz。
4. 低周波電力（LF）：周波数帯域0.04〜0.15Hz。
5. 高周波電力（HF）：周波数帯域0.15～0.4Hz。
(2) パワースペクトル密度 (PSD)、単位および関連指標
さまざまなメーカーが設計した現在の計算ソフトウェアでは、一部の PSD ユニットは RR 間隔の変動を反映するために ms2/Hz を使用し、また、一部の PSD ユニットは瞬間的な心拍数の変化を反映するために Beat2/Hz を使用します。理論的にはどちらも心臓活動の変化を反映しますが、前者は後者よりもスペクトルの変化に対してはるかに敏感であるため、前者を使用することをお勧めします。
LF と HF の正規化: LF や HF などの各周波数帯域の値は合計パワーに直接影響されるため、特に短期解析では、異なる状態での合計パワーと LF および HF の値は異なります。絶対値と直接比較すると、誤った結論が導き出されることがよくあります。計算方法は、
LF (または HF) ノルム = 100 × LF (または HF) / (総電力 - VLF)、単位: nU です。
(3) 推奨指標
時間領域分析とは異なり、周波数領域分析は、短期分析結果と長期分析結果で非常に異なる意味を持ちます。短期間（5 分間）の分析は仰向けの安静状態で実行する必要があり、患者と環境条件を十分に管理し、興奮した会話、深呼吸、喫煙など、自律神経系の活動に一時的に影響を与えるさまざまな要因を避ける必要があります。 、飲酒などを結果に反映させるため、被験者の固有の自律神経活動を特定します。ただし、長期 (24 時間) の周波数領域解析では上記の要因を制御できないため、その結果は全体的な包括的な状況を反映することしかできません。
1. 短期 (5 分) 解析の場合は、総パワー、VLF、LF、LFnorm、HF、HFnorm、LF/HF (5 分解析では、VLF には ULF、つまり周波数帯域 ≤0.04Hz が含まれます) を使用できます。それに属します）。
2. 長期 (24 時間) 分析の場合は、トータルパワー、ULF、VLF、LF、HF を使用することをお勧めします。LFnorm、HFnorm、LF/HF などのインジケーターの使用には適していませんが、ULF は時間領域インジケーターの SDANN に相当し、一定の研究価値があります。
(4) 周波数領域解析における注意事項
1. 長期分析と短期分析は厳密に区別されるべきであり、長期分析と短期分析は研究内容に応じて正しく選択されるべきであり、両者は相互に置き換えることはできず、両者によって得られた結果を比較することはできません。
2. 短期間の分析やサンプリングのプロセスでは、早ビートや見逃しビートなどを避けることが最善ですが、これが避けられない場合には、特定のビートを自動的に識別し、選択的に挿入または削除する機能をソフトウェア設計で設定する必要があります。
3. FFT法を使用する場合、各周波数帯域のスペクトル曲線と具体的なデータを提供することに加えて、分析したサンプル数と使用した平滑化窓関数（現在はハン、ハミング、三角関数などが一般的に使用されています）を記載する必要があります。AR ルールの採用は、使用された数学的モデル、計算に使用されたデータの数、LF と HF の中心周波数など、および対応するテスト要件でマークされる必要があります。
正常基準値：
大規模な健常者サンプルのHRV解析がまだ実施されておらず、全国の病院で使用される機器の性能や解析ソフトの統一基準がないため、多施設共同研究を行うことができない。このため、現在、信頼できる正常値を提供することはできません。以下は、1996 年に欧米の HRV 専門委員会によって提供された一連の正常な基準値です。
1. 長期時間領域解析における通常参考値（表１）
３．短期周波数領域解析の通常参考値（表2）
臨床応用範囲
全体として、HRV は臨床応用に向けた成熟した試験プロジェクトには程遠いことを指摘しなければなりません。HRV の生理学的基礎とさまざまな指標の生物学的相関関係に関しては、まだ理解に大きなギャップがあります。これはまた、さまざまな疾患の病理学的条件下での HRV 変化の理解を制限します。HRV のパラメータ値をコンピュータから取得することは簡単であると言えますが、これらのパラメータの意味や、それらが表す生理学的または病態生理学的反応は非常に複雑です。このため、誤った結論を導き出さないように、HRV の臨床応用範囲をやみくもに拡大しないことが重要です。近年の国内外の研究のさまざまな側面のメタ分析結果に基づいて、次のような応用と研究範囲が提供されます。
1. 応用価値のある分野
1. AMI：AMI後1～3週間以内にHRVを測定し、それでも正常値より著しく低い場合、長期突然死率が著しく上昇することが認められています。ただし、HRV の予測精度はそれほど高くありませんが、他の予測指標 (EF 値、遅発心室電位、複合心室期外電位など) と組み合わせることで、その予測値は大幅に向上します。AMI 後に HRV が追跡調査され再検討され、HRV の回復速度に基づいて患者の死亡リスクが評価されます。AMI 後 2 ～ 3 日以内の HRV の低下が急性期の予後を予測する値を持つかどうかはまだ不明です。
2. 糖尿病: HRV は現在、糖尿病患者が自律神経系の損傷を伴っているかどうかを判断するための最も正確かつ感度の高い指標として認識されており、その値は以前に使用されていたバルサルバ テスト、立位テスト、深呼吸テストを大幅に上回っています。
2. 循環器疾患に関する有望な研究分野 以下の循環器疾患や症候群の発症や進行には、自律神経のバランスの乱れが関与していることが知られていますが、その具体的なメカニズムはまだ解明されていません。
1. 突然死の傾向を示す各種心臓病：僧帽弁逸脱症候群、肥大型心筋症、QT延長症候群など。
2. 発作性不整脈: 心室性、上室性頻拍、心房粗動、心房細動などを含み、自律神経系が重要な役割を果たしている可能性があります。
3. 拡張型心筋症は、すべての心臓病の中で最も明らかな HRV の低下が見られますが、予後との関係はまだ調査されていません。
4. 心不全: 心不全の種類や段階によって、自律神経系は異なる役割を果たします。
5. 高血圧: 本態性高血圧症の発症における自律神経系の役割は、常に研究の焦点となっています。
6. 心臓移植: HRV は、除神経後の状態、神経の再生、さらには初期の拒絶反応など、さまざまな反応を示しますが、関連するメカニズムはまだ不明です。
3. 非心血管疾患における有望な研究分野 以下の疾患や症候群は自律神経失調症状を伴うことが多く、その因果関係についてさらなる研究が必要であり、HRV解析が有効な手法です。
1. 子宮内仮死。
2. パーキンソン病、多発性硬化症、ギラン・バレー症候群など
3. 血管迷走神経性失神と起立性低血圧。
4. HRV に対する薬物の影響。
臨床研究に関する考慮事項
1. 良好な ECG 信号波形の記録は HRV 分析の重要な基礎です。テープレコーダーに一定の歩行速度を維持するための修正措置が施されているかどうかや、干渉防止など、使用する機器の関連性能と分析ソフトウェアの設定を理解する必要があります。レコーダーのサンプリング周波数（サンプリングレート）は250～500Hz以上が必要です。HRV における RR 間隔の測定はミリ秒のオーダーであるため、250Hz より低いサンプリング周波数は R 波位置の決定に影響を与え、大きな誤差を引き起こします。サンプリング周波数が上記の要件を満たせない場合は、ソフトウェア設計で放物線補間技術を補償として適用する必要があります。計算ソフトウェアの時間単位も非常に重要で、特に時間領域分析のグラフィカル インジケーターを使用する場合には、時間単位が異なるとまったく異なる結果が得られます。また、周波数領域解析では、得られる解析結果を正確に行うために、パワーの単位がRR間隔（ms2）または1分間あたりの心拍数（beat2）であること、およびAR解析またはFFTのどちらが使用されるかにも注意してください。評価されました。
2. 分析手法の違いやメリット・デメリット、各種指標の具体的な意義、長期分析と短期分析のそれぞれにおいて合理的な指標の選び方（長期分析が良い、突然死など）を十分に理解する必要があります。リスク予測には SDNN と三角関数指数が最適な指標です。
3. 臨床データを比較する場合、同じ時間経過および同じ種類の指標のみを比較できることに注意する必要があります。24 時間の周波数領域の結果を 5 分間の結果と比較することはできません。また、6 時間および 12 時間の時間領域解析の結果を 24 時間の結果と比較することはできません。
4. 特定の病状について HRV 研究を実施する場合、プロセスの違いに注意する必要があります。例えば、AMI 後にほぼすべての患者で HRV が低下し、その後徐々に回復しますが、回復の程度や時間には差があり、AMI 後数日以内の HRV は長期突然死のリスクを予測できない可能性があります。糖尿病の初期段階における自律神経損傷は、多くの場合、総パワーの低下として現れますが、LF/HF 比は変化しません。
5. HRV に関する介入研究は非常に慎重である必要があります。たとえば、スコポラミンはHRVを上昇させる可能性がありますが、専門家は、AMI後にHRVが低下している人にスコポラミンをやみくもに使用すべきではないとアドバイスしています。動物実験では、スコポラミンの使用ではAMI後の急性心筋虚血によって引き起こされる心室細動を防ぐことができず、また、心室細動を防ぐこともできないことが示されているためです。 「過剰修正」である「別の危険の可能性もある。
結論は
HRV は、正常な人、心血管疾患および非心血管疾患における自律神経活動の役割を決定するための貴重なツールです。HRV 研究は、いくつかの生理学的現象、病気の病態生理学的メカニズム、および薬物の影響についての理解を向上させるのに役立ちます。例えば、AMI 後の HRV の低下は突然死率の増加を予測することが知られていますが、なぜ AMI 後に HRV が低下するのかは解明されていません。一方で、現在適用されている HRV 分析手法は、HRV の法則を完全に解明するには程遠いです。たとえば、周波数領域解析におけるHFとLFによって表される生理学的変化の本質についてはさらなる研究が必要であり、総電力の95％を占めるVLFとULFの意味合いは今のところまだ謎に包まれています。臨床従事者にとっては、基礎医学の専門家や医用生体工学の専門家らの協力を得てHRVの理解を深め、機器や解析ソフトの使用方法を標準化し、選定基準を統一することが当面の急務となっている。これに基づいて、多施設の協力は HRV 臨床研究の正常かつ健全な発展を促進することができます。