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심박변이도

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1. 개요

심박변이도(HRV)는 심장 박동 간 간격의 변화를 의미하며, 자율 신경계의 활동을 반영하는 지표로 사용된다. 심혈관 질환, 정신 질환, 간 질환 등 다양한 질병에서 HRV 감소가 나타나며, 이는 사망률 예측에도 활용된다. HRV는 시간 영역, 주파수 영역, 비선형 분석 등 다양한 방법으로 분석되며, 호흡, 스트레스, 약물, 생활 습관 등 여러 요인에 의해 영향을 받는다. HRV 생체 되먹임, 운동, 악기 연주 등은 HRV를 개선하는 데 도움이 될 수 있다.

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심박변이도
개요
설명심박변이도(心搏變異度, 영어: heart rate variability, HRV)는 연속적인 심장 박동 사이의 시간 간격의 변화를 나타낸다.
측정심전도
광혈류측정기
탄동심음도
상세 정보
정의심박변이도는 심박수 또는 RR 간격의 변동을 나타내는 생리적 현상이다.
측정 방법심박변이도는 심전도 (ECG) 또는 광혈류측정기 (PPG)를 사용하여 측정할 수 있다.
탄동심음도 (BCG)를 사용하여 측정할 수도 있다.
계산심박변이도는 시간 영역, 주파수 영역 및 비선형 방법을 사용하여 계산할 수 있다.
시간 영역 측정은 RR 간격의 평균 및 표준 편차를 포함한다.
주파수 영역 측정은 저주파 (LF) 및 고주파 (HF) 성분의 전력 스펙트럼 밀도를 포함한다.
임상적 의의심박변이도는 자율 신경계의 활동을 반영하는 지표로 사용될 수 있다.
심박변이도가 낮으면 심혈관 질환, 당뇨병, 우울증과 같은 다양한 질환과 관련이 있을 수 있다.

2. 임상적 중요성

심박변이도 감소는 심근 경색 후 사망률을 예측하는 것으로 나타났지만,[6][96][97] 다른 연구에서는 급성 심근 경색 생존과 관련된 심박변이도 정보가 평균 심박수에 완전히 포함되어 있음을 보여주었다.[8][98]

비정상(보통 더 낮은) 심박변이도와 관련된 다른 결과 또는 상태에는 울혈성 심부전, 당뇨병성 신경병증, 심장 이식 후 우울증, 영아 돌연사 증후군 및 미숙아의 낮은 생존율, 그리고 만성 피로 증후군의 피로 심각도[99] 등이 있다. 반면에, 고혈압 환자의 경우, 높은 심박변이도는 심방 세동의 위험 요소이다.[10]

심박변이도 감소는 여러 심혈관 질환 및 비심혈관 질환에서 보고되었다.

2. 1. 심혈관 질환

심박변이도 감소는 심근경색 후 사망률의 예측 인자인 것으로 나타났다.[96][97] 그러나 다른 연구에서는 급성 심근경색 생존과 관련있는 심박변이도(HRV) 정보가 평균 심박수에 완전히 포함되어 있음을 보여주었다.[98] 비정상(보통 더 낮은) 심박변이도와 관련된 다른 결과 또는 상태에는 울혈성 심부전, 당뇨병성 신장 질환, 심장 이식 후 우울증, SIDS에 대한 취약성, 조산아의 낮은 생존률, 만성 피로 증후군의 피로 중증도[99] 등이 있다.

심박변이도 감소는 여러 심혈관 질환 및 비심혈관 질환에서 보고되었다. 급성 심근경색(MI) 후 우울한 심박변이도(HRV)는 심장에 대한 미주 신경 활동의 감소를 반영할 수 있다. 급성 심근경색에서 살아남은 환자의 심박변이도는 전체 스펙트럼 구성 요소와 개별 스펙트럼 구성 요소의 감소를 나타내며, 신경 조절의 변화는 RR 간격의 주야간 변동의 둔화에서도 나타난다. 심박변이도가 매우 감소한 심근경색 후 환자의 경우, 잔여 에너지의 대부분은 0.03Hz 미만의 VLF 주파수 범위에 분포하며 호흡 관련 변동은 미미하다.

당뇨병과 관련된 신경병증은 작은 신경 섬유의 변화를 특징으로 하며, 심박변이도(HRV)의 시간 영역 매개변수의 감소는 부정적인 예후 값을 가질 뿐만 아니라 자율 신경병증의 임상적 발현보다 앞서 나타나는 것으로 보인다. 자율 신경병증의 증거가 없는 당뇨병 환자에서도 통제된 조건 하에서 저주파(LF) 및 고주파(HF)의 절대 전력 감소가 보고되었다. 당뇨병 환자는 심박변이도(HRV) 감소를 기반으로 정상 대조군과 구별될 수 있다.[54]

심장 이식 수술을 최근에 받은 환자에서 매우 감소된 심박변이도(HRV)가 보고되었으며, 뚜렷한 스펙트럼 성분은 나타나지 않았다. 소수의 환자에서 뚜렷한 스펙트럼 성분이 나타나는 것은 심장의 재신경 지배를 반영하는 것으로 여겨진다. 이러한 재신경 지배는 이식 후 1~2년 이내에 발생할 수 있으며, 교감신경 기원으로 추정된다. 일부 이식 환자에서 관찰되는 호흡률과 심박변이도의 고주파(HF) 성분 사이의 상관관계는 비신경적 기전이 호흡 관련 리듬 진동을 생성할 수 있음을 시사한다.

심부전 환자에게서 심박변이도 감소가 일관되게 관찰된다. 더 빠른 심박수와 높은 수준의 순환 카테콜아민과 같은 교감신경 활성화 징후를 특징으로 하는 이 상태에서, 심박변이도의 변화와 좌심실 기능 부전의 정도 사이의 관계가 보고되었다. 심박변이도의 시간 영역 측정의 감소는 질병의 심각도와 비례하는 것으로 보였지만, 주파수 성분과 심실 기능 부전 지표 사이의 관계는 더 복잡해 보인다. 질병의 매우 진행된 단계에 있고 심박변이도가 급격히 감소한 대부분의 환자에서 교감신경 활성화의 임상적 징후에도 불구하고 저주파(LF) 성분이 감지되지 않았다. 이는 저주파가 심장 교감신경의 긴장도를 정확하게 반영하지 못할 수 있음을 시사한다.

급성 심장사의 피해자는 건강한 개인보다 심박변이도가 낮은 것으로 나타났다.[71][63] 심박변이도 감소는 급성 심장사 발병 전에 관찰될 수 있으며, 이는 자율신경 기능의 변화가 전기적 불안정의 발달에 역할을 하는지 여부에 대한 의문을 제기한다. 심박변이도는 후속 에피소드의 위험이 높은 급성 심장사 생존자에서도 감소한다.[72] 심박변이도는 치명적 및 비치명적 부정맥 발생 전에 현저하게 감소한다.[1]

2. 2. 기타 질환

심박변이도 감소는 심근경색 후 사망률의 예측 인자인 것으로 나타났지만,[96][97] 다른 경우 급성 심근경색 생존과 관련있는 HRV 정보가 평균 심박수에 완전히 포함되어 있기 때문임을 보여주었다.[98] 비정상(보통 더 낮은) HRV와 관련된 다른 결과 또는 상태에 울혈성 심부전, 당뇨병성 신장 질환, 심장 이식 후 우울증, SIDS에 대한 취약성, 조산아의 낮은 생존률, 만성 피로 증후군의 피로 중증도[99]등을 포함한다. 심박변이도 감소는 여러 심혈관 질환 및 비심혈관 질환에서 보고되었다.

만성 완전 상위 경추 척수 병변 환자는 동결절로 향하는 유효한 미주 신경 경로를 가지고 있다. 그러나 일부 사지마비 환자의 심박변이도(HRV) 및 동맥압 변동에서 저주파(LF) 성분이 감지될 수 있다. 따라서 심장에 대한 교감 신경 입력이 온전하지 않은 환자의 HRV의 LF 성분은 미주 신경 조절을 나타낸다.

심박변이도(HRV) 변화는 건강한 임신뿐만 아니라, 낮은 HRV 평균값을 포함하는 임신성 당뇨병을 동반한 임신에서도 유사하게 나타난다.[75][76][77][78][79][80][81]

2. 3. 간 질환

간경변은 심박변이도 감소와 관련이 있다.[68] 간 경변 환자에서 심박변이도 감소는 예후적 가치를 가지며 사망률을 예측한다.[68] 심박변이도 손실은 또한 이 환자 집단에서 더 높은 혈장 내 프로 염증성 사이토카인 수치 및 손상된 신경 인지 기능과 관련이 있다.[68]

2. 4. 패혈증

심박변이도는 패혈증 환자에서 감소한다.[69] 심박변이도의 감소는 패혈증 신생아에서 진단적 및 예후적 가치를 모두 가진다.[69] 패혈증에서 심박변이도 감소의 병태생리는 잘 알려져 있지 않지만, 급성 전신 염증 동안 자율 신경 조절로부터 심장 박동 조절 세포의 부분적인 분리가 심박변이도 감소에 역할을 할 수 있다는 실험적 증거가 있다.[70] 심박변이도 감소는 심근경색 후 사망률의 예측 인자인 것으로 나타났지만[96][97] 다른 경우 급성 심근경색 생존과 관련있는 HRV 정보가 평균 심박수에 완전히 포함되어 있기 때문임을 보여주었다.[98] 비정상(보통 더 낮은) HRV와 관련된 다른 결과 또는 상태에 울혈성 심부전, 당뇨병성 신장 질환, 심장 이식 후 우울증, SIDS에 대한 취약성, 조산아의 낮은 생존률, 만성 피로 증후군의 피로 중증도[99]등을 포함한다. (심박변이도 감소는 일반적으로 염증성 질환에서 더 낮다[1]).

2. 5. 암

심박변이도 감소는 심근경색 후 사망률의 예측 인자인 것으로 나타났지만,[96][97] 다른 경우 급성 심근경색 생존과 관련있는 HRV 정보가 평균 심박수에 완전히 포함되어 있기 때문임을 보여주었다.[98] 비정상(보통 더 낮은) HRV와 관련된 다른 결과 또는 상태에 울혈성 심부전, 당뇨병성 신장 질환, 심장 이식 후 우울증, SIDS에 대한 취약성, 조산아의 낮은 생존률, 만성 피로 증후군의 피로 중증도[99]등을 포함한다.

HRV는 발표된 연구의 체계적 검토에 따르면 암 환자의 질병 진행 및 결과와 상관관계가 있다.[73] 암 초기 단계의 환자는 암 말기 단계의 환자에 비해 HRV가 현저히 높으며, 이는 질병 심각도가 HRV에 영향을 미치는 것을 시사한다. 암 유형에 따라 HRV의 다른 범위가 관찰될 수 있다.[74]

2. 6. 정신 질환

심리생리학 분야에서 심박변이도(HRV)를 활용한다. HRV는 정서적 각성과 관련이 있다.[100] 고주파(HF) 활성은 시간에 대한 극심한 압박감과 감정적 긴장,[101] 높은 불안 상태에서 감소하는 것으로 밝혀졌으며,[102] 이는 집중된 주의 및 운동 억제와 관련이 있을 것으로 추정한다.[102] 걱정이 많은 편이라고 생각하는 개인에게 HRV는 더 낮은 값으로 나타난다.[103] 외상 후 스트레스 장애(PTSD)가 있는 개인은 HRV와 그 고주파 성분이 감소하는 반면 저주파(LF) 성분은 증가한다. 또한 PTSD 환자는 외상성 사건을 회상함으로 인해 LF 또는 HF 반응성을 나타내지 않았다.[104]

섬네일


신경-내장 통합 모델은 감정의 연속체와 관련된 인지, 행동 및 생리학적 조절의 의사 결정자로 중앙 자율 신경망을 보는 HRV의 모델이다.[105] 이 모델은 전두엽 피질이 부교감 신경계(PSNS) 활동을 억제하고 교감 신경계(SNS) 회로를 활성화시키는 역할을 하는 변연계 구조의 활동을 조절하는지 설명한다.[106] 자율신경계의 두 가지 출력 변화는 HRV를[107] 생성하고 전두엽 피질의 활동은 HRV를 조절할 수 있다.[108]

RMSSD의 감소는 미주신경 톤을 나타내는 것으로 여겨지며, 주요 우울증과 관련이 있다.[82] 양극성 장애 환자, 특히 발병 횟수, 질병 기간, 정신병력 등 질병 심각도가 높은 환자에게서 SDNN 감소와 LF/HF 증가가 나타났다.[83][84] 외상 후 스트레스 장애(PTSD) 환자 역시 미주신경 톤의 지표인 HF가 감소했다.[84]

3. 심리적, 사회적 측면



심리생리학 분야에서 HRV를 활용한다. 예를 들어 HRV는 정서적 각성(emotional arousal)과 관련이 있다. 고주(HF, high frequency) 활성은 시간에 대한 극심한 압박감과 감정적 긴장[101] 및 높은 불안 상태에서 감소하는 것으로 밝혀졌으며[102] 그 이유는 집중된 주의 및 운동 억제와 관련이 있을 것으로 추정한다.[102] HRV는 걱정이 많은 편이라고 생각하는 개인에게 더 낮은 값으로 나타난다.[103] 외상 후 스트레스 장애(PTSD)가 있는 개인은 HRV와 그 고주파 성분 감소하는 반면 저주파(LF) 성분은 증가한다. 또한 PTSD 환자는 외상성 사건을 회상함으로 인해 LF 또는 HF 반응성을 나타내지 않았다.[104]

신경-내장 통합 모델(Neurovisceral integration model)은 감정의 연속체와 관련된 인지, 행동 및 생리학적 조절의 의사 결정자로 중앙 자율 신경망을 보는 HRV의 모델이다.[105] 이 모델은 전두엽 피질이 어떻게 부교감 신경계(PSNS) 활동을 억제하고 교감 신경계(SNS) 회로를 활성화시키는 역할을 하는 변연계 구조의 활동을 조절하는지 설명한다.[106] 자율신경계의 이 두 가지 출력의 변화는 HRV[107]를 생성하고 전두엽 피질의 활동은 따라서 HRV를 조절할 수 있다.[108]

HRV는 심리생리학 분야에서 관심의 대상이 되고 있다. 예를 들어, HRV는 정서적 각성과 관련이 있다. 고주파(HF) 활성은 급성적인 시간적 압박과 정서적 스트레스[12] 및 불안 상태의 증가[13] 조건에서 감소하는 것으로 나타났으며, 이는 집중된 주의력과 운동 억제와 관련이 있는 것으로 추정된다.[13] HRV는 걱정을 더 많이 하는 것으로 보고된 개인에게서 감소하는 것으로 나타났다.[14] 외상 후 스트레스 장애(PTSD)가 있는 개인의 경우, HRV와 그 HF 구성 요소(아래 참조)가 감소하는 반면 저주파(LF) 구성 요소는 증가한다. 또한, PTSD 환자는 외상 사건을 회상하는 것에 대한 LF 또는 HF 반응성을 보이지 않았다.[15] 건강한 사람, 우울증 환자, 정신병 환자 사이에서도 통계적으로 정량적인 차이가 발견되었다.[16]

신경내장 통합은 HRV의 한 모델로, 중추 자율 신경망을 감정의 연속성과 관련된 인지적, 행동적, 생리적 조절의 의사 결정자로 본다.[17] 신경내장 통합 모델은 전전두피질이 변연계 구조의 활동을 조절하여 부교감 신경계(PSNS) 활동을 억제하고 교감 신경계(SNS) 회로를 활성화하는 방식을 설명한다.[18] 이 자율 신경계의 두 가지 분기에서 나오는 출력의 변화는 HRV를 생성하며[19] 따라서 전전두피질의 활동은 HRV를 조절할 수 있다.[20]

HRV는 부교감 신경계와 교감 신경계의 영향을 모두 나타내는 지표로 보고된다.[21] 예를 들어, 높은 HRV는 적절한 감정 조절, 의사 결정 및 주의력을 반영하고, 낮은 HRV는 그 반대를 반영하는 것으로 나타났다.[21] 부교감 신경계는 심박수를 감소시키고, SNS는 심박수를 증가시킨다.[17] 예를 들어, HRV가 높은 사람은 부교감 신경계 활동의 증가를 반영할 수 있으며, HRV가 낮은 사람은 교감 신경계 활동의 증가를 반영할 수 있다.[22]

감정은 상황이 개인에게 미치는 시간과 영향에서 비롯된다.[23] 감정을 조절하는 능력은 사회적 환경과 웰빙에 필수적이다.[17] HRV는 감정 조절과 관련된 생리적 구성 요소에 대한 창을 제공해 왔다.[21] HRV는 휴식 중과 과제 수행 시 두 가지 다른 수준에서 감정 조절을 반영하는 것으로 나타났다. 연구에 따르면 휴식 시 HRV가 높은 사람은 휴식 시 HRV가 낮은 사람보다 더 적절한 감정 반응을 제공할 수 있다.[21] 경험적 연구에 따르면 HRV는 휴식 HRV가 높은 사람, 특히 부정적 감정과 관련하여 더 나은 감정 조절을 반영할 수 있다.[24] 그러나 HRV는 긍정적인 뉴스보다 부정적인 뉴스에 더 강하게 반응하는 사람들의 부정적인 뉴스에 의해 증가한다.[25] 과제를 수행할 때 HRV는 특히 사람들이 감정을 조절해야 할 때 변화할 수 있다. 가장 중요한 것은 개인 차이가 감정을 조절하는 능력과 관련이 있다는 것이다.[26]

이전 연구에 따르면 주의력 조절의 상당 부분은 전전두피질의 기본 억제 특성 때문이다.[21] 전전두피질에서 나오는 상향식 과정은 부교감적 영향을 제공하며, 어떤 이유로든 이러한 영향이 활성화되면 주의력이 저하될 수 있다.[21] 연구자들은 HRV가 주의력을 나타낼 수 있다고 제안했다. 불안이 높고 HRV가 낮은 그룹은 주의력이 부족한 것으로 나타났다.[27] 이 연구와 일치하게, 주의력 증가가 높은 HRV와 미주 신경 활동 증가와 관련이 있다는 것도 제안되었다.[21] 미주 신경 활동은 부교감 신경계와 교감 신경계의 생리적 조절을 반영한다.[17] 전전두피질과 부교감 신경계, 교감 신경계 뒤에 있는 활동은 심장 활동에 영향을 미칠 수 있다. 그러나 모든 사람이 똑같이 영향을 받는 것은 아니다. HRV와 인지 기능에 대한 체계적인 검토에 따르면 휴식 HRV는 주의력 수행의 개인차를 예측할 수 있다. 또한, HRV는 주의력과 수행의 역할을 나타낼 수 있었으며, 높은 HRV를 주의력과 수행 증가의 생체 지표로 뒷받침한다.[28]

의사 결정 기술은 여러 연구에서 HRV에 의해 지표화되는 것으로 나타났다. 이전 연구에 따르면 감정과 주의력 모두 의사 결정과 관련이 있다. 예를 들어, 부적절한 의사 결정은 감정과 주의력을 조절하거나 통제하는 능력의 부족과 관련이 있으며, 그 반대도 마찬가지이다.[27] 의사 결정은 HRV가 낮을수록 부정적인 영향을 받고, HRV가 높을수록 긍정적인 영향을 받는다. 가장 중요한 것은 휴식 상태 HRV가 의사 결정과 같은 인지 기능의 중요한 예측 변수라는 것이다.[29] HRV는 불안과 같은 심리적 상태와 함께 나타나면 부적절한 결정을 내리게 할 수 있다. 예를 들어, 한 연구진은 HRV가 낮을수록 높은 불확실성을 나타내어, 특히 불안 수준이 높은 사람들에게서 의사 결정 기술이 부족하다는 것을 발견했다.[27] HRV는 또한 고위험 게임에서 의사 결정 기술을 평가하는 데 사용되었으며, 위험과 관련된 결정을 내릴 때 교감 신경계 활성화가 더 높다는 지표(낮은 HRV)로 나타났다.[30] HRV는 위에 설명된 것과 같은 심리적 개념을 지표화하여 사람들이 경험하는 상황에 대한 요구를 평가할 수 있다.

다미주 신경 이론(Polyvagal theory)[31][32]는 HRV를 매개하는 자율 신경계의 경로를 설명하는 또 다른 방법이다. 다미주 신경 이론은 환경적 위협에 대한 비활성 반응, 환경적 위협에 대한 활성 반응, 환경적 위협에 대한 연결과 분리 사이의 변동이라는 세 가지 주요 서수 과정을 강조한다.[17] 이 이론은 다른 이론과 마찬가지로[33] 주파수 영역 특성을 기반으로 심박 변이도를 분해한다. 그러나 호흡 부비동 부정맥과 HRV의 다른 구성 요소와는 다른 가설적 신경 경로에 의한 전송에 더 중점을 둔다.[34] 심장에 대한 다미주 신경 조절에 대한 해부학적[35] 및 생리학적[36] 증거가 있다.

3. 1. 신경-내장 통합 모델



심리생리학 분야에서 HRV를 활용한다. 예를 들어 HRV는 정서적 각성(emotional arousal)과 관련이 있다. 고주(HF, high frequency) 활성은 시간에 대한 극심한 압박감과 감정적 긴장[101] 및 높은 불안 상태에서 감소하는 것으로 밝혀졌으며,[102] 그 이유는 집중된 주의 및 운동 억제와 관련이 있을 것으로 추정한다.[102] HRV는 걱정이 많은 편이라고 생각하는 개인에게 더 낮은 값으로 나타난다.[103] 외상 후 스트레스 장애(PTSD)가 있는 개인은 HRV와 그 고주파 성분 감소하는 반면 저주파(LF) 성분은 증가한다. 또한 PTSD 환자는 외상성 사건을 회상함으로 인해 LF 또는 HF 반응성을 나타내지 않았다.[104]

신경-내장 통합 모델은 감정의 연속체와 관련된 인지, 행동 및 생리학적 조절의 의사 결정자로 중앙 자율 신경망을 보는 HRV의 모델이다.[105] 이 모델은 전두엽 피질이 어떻게 부교감 신경계(PSNS) 활동을 억제하고 교감 신경계(SNS) 회로를 활성화시키는 역할을 하는 변연계 구조의 활동을 조절하는지 설명한다.[106] 자율신경계의 이 두 가지 출력의 변화는 HRV[107]를 생성하고 전두엽 피질의 활동은 따라서 HRV를 조절할 수 있다.[108]

3. 2. 감정 조절

심리생리학 분야에서 HRV를 활용한다. 예를 들어 HRV는 정서적 각성(emotional arousal)과 관련이 있다. 고주(HF, high frequency) 활성은 시간에 대한 극심한 압박감과 감정적 긴장[101] 및 높은 불안 상태에서 감소하는 것으로 밝혀졌으며[102] 그 이유는 집중된 주의 및 운동 억제와 관련이 있을 것으로 추정한다.[102] HRV는 걱정이 많은 편이라고 생각하는 개인에게 더 낮은 값으로 나타난다.[103] 외상 후 스트레스 장애(PTSD)가 있는 개인은 HRV와 그 고주파 성분 감소하는 반면 저주파(LF) 성분은 증가한다. 또한 PTSD 환자는 외상성 사건을 회상함으로 인해 LF 또는 HF 반응성을 나타내지 않았다.[104]

신경-내장 통합 모델(Neurovisceral integration model)은 감정의 연속체와 관련된 인지, 행동 및 생리학적 조절의 의사 결정자로 중앙 자율 신경망을 보는 HRV의 모델이다.[105] 신경 내장 통합 모델은 전두엽 피질이 어떻게 부교감 신경계(PSNS) 활동을 억제하고 교감 신경계(SNS) 회로를 활성화시키는 역할을 하는 변연계 구조의 활동을 조절하는지 설명한다.[106] 자율신경계의 이 두 가지 출력의 변화는 HRV[107]를 생성하고 전두엽 피질의 활동은 따라서 HRV를 조절할 수 있다.[108]

3. 3. 주의력

심리생리학 분야에서 HRV를 활용한다. 예를 들어 HRV는 정서적 각성(emotional arousal)과 관련이 있다.[100] 고주(HF, high frequency) 활성은 시간에 대한 극심한 압박감과 감정적 긴장[101] 및 높은 불안 상태에서 감소하는 것으로 밝혀졌으며[102] 그 이유는 집중된 주의 및 운동 억제와 관련이 있을 것으로 추정된다.[102] HRV는 걱정이 많은 편이라고 생각하는 개인에게 더 낮은 값으로 나타난다.[103] 외상 후 스트레스 장애 (PTSD)가 있는 개인은 HRV와 그 고주파 성분 감소하는 반면 저주파(LF) 성분은 증가한다. 또한 PTSD 환자는 외상성 사건을 회상함으로 인해 LF 또는 HF 반응성을 나타내지 않았다.[104]

신경-내장 통합 모델(Neurovisceral integration model)은 감정의 연속체와 관련된 인지, 행동 및 생리학적 조절의 의사 결정자로 중앙 자율 신경망을 보는 HRV의 모델이다.[105] 신경 내장 통합 모델은 전두엽 피질이 어떻게 부교감 신경계(PSNS) 활동을 억제하고 교감 신경계(SNS) 회로를 활성화시키는 역할을 하는 변연계 구조의 활동을 조절하는지 설명한다.[106] 자율신경계의 이 두 가지 출력의 변화는 HRV[107]를 생성하고 전두엽 피질의 활동은 따라서 HRV를 조절할 수 있다.[108]

3. 4. 의사 결정

심리생리학 분야에서 HRV를 활용한다. 예를 들어 HRV는 정서적 각성(emotional arousal)과 관련이 있다. 고주(HF, high frequency) 활성은 시간에 대한 극심한 압박감과 감정적 긴장[101] 및 높은 불안 상태에서 감소하는 것으로 밝혀졌으며[102] 그 이유는 집중된 주의 및 운동 억제와 관련이 있을 것으로 추정한다.[102] HRV는 걱정이 많은 편이라고 생각하는 개인에게 더 낮은 값으로 나타난다.[103] 외상 후 스트레스 장애(PTSD)가 있는 개인은 HRV와 그 고주파 성분 감소하는 반면 저주파(LF) 성분은 증가한다. 또한 PTSD 환자는 외상성 사건을 회상함으로 인해 LF 또는 HF 반응성을 나타내지 않았다.[104]

신경-내장 통합 모델(Neurovisceral integration model)은 감정의 연속체와 관련된 인지, 행동 및 생리학적 조절의 의사 결정자로 중앙 자율 신경망을 보는 HRV의 모델이다.[105] 신경 내장 통합 모델은 전두엽 피질이 어떻게 부교감 신경계(PSNS) 활동을 억제하고 교감 신경계(SNS) 회로를 활성화시키는 역할을 하는 변연계 구조의 활동을 조절하는지 설명한다.[106] 자율신경계의 이 두 가지 출력의 변화는 HRV[107]를 생성하고 전두엽 피질의 활동은 따라서 HRV를 조절할 수 있다.[108]

3. 5. 다미주 신경 이론

심리생리학 분야에서 심박변이도(HRV)를 활용한다. 예를 들어 HRV는 정서적 각성과 관련이 있다. 고주파(HF, high frequency) 활성은 시간에 대한 극심한 압박감과 감정적 긴장[101] 및 높은 불안 상태에서 감소하는 것으로 밝혀졌으며,[102] 그 이유는 집중된 주의 및 운동 억제와 관련이 있을 것으로 추정된다.[102] HRV는 걱정이 많은 편이라고 생각하는 개인에게 더 낮은 값으로 나타난다.[103] 외상 후 스트레스 장애(PTSD)가 있는 개인은 HRV와 그 고주파 성분 감소하는 반면 저주파(LF) 성분은 증가한다. 또한 PTSD 환자는 외상성 사건을 회상함으로 인해 LF 또는 HF 반응성을 나타내지 않았다.[104]

신경-내장 통합 모델(Neurovisceral integration model)은 감정의 연속체와 관련된 인지, 행동 및 생리학적 조절의 의사 결정자로 중앙 자율 신경망을 보는 HRV의 모델이다.[105] 신경 내장 통합 모델은 전두엽 피질이 어떻게 부교감 신경계(PSNS) 활동을 억제하고 교감 신경계(SNS) 회로를 활성화시키는 역할을 하는 변연계 구조의 활동을 조절하는지 설명한다.[106] 자율신경계의 이 두 가지 출력의 변화는 HRV[107]를 생성하고 전두엽 피질의 활동은 따라서 HRV를 조절할 수 있다.[108]

4. 심박변이도의 생리적 기전

심박변이도에서 박동 간 간격의 변동은 생리적 현상이다. 동방 결절(SA node)은 여러 다른 입력을 받으며, 순간적인 심박수 또는 RR 간격과 그 변동은 이러한 입력의 결과이다.[37] 주요 입력은 교감 신경계와 부교감 신경계(PSNS) 및 체액성 인자이다. 호흡은 주로 PSNS를 통해 매개되는 심박수의 파동을 발생시키며, 압력 수용체 피드백 루프의 지연이 심박수에 10초 파동을 일으킬 수 있다고 생각되지만(혈압의 마이어 파와 관련됨), 이에 대한 논란은 여전하다.

입력에 영향을 미치는 요인으로는 압력 반사, 체온 조절, 호르몬, 수면-각성 주기, 식사, 신체 활동 및 스트레스가 있다.

PSNS 활동 감소 또는 SNS 활동 증가는 HRV 감소로 이어진다. 특히 고주파(HF) 활동(0.15 ~ 0.40 Hz)은 PSNS 활동과 관련이 있다. 이 범위의 활동은 호흡성 동성 부정맥(RSA)과 관련이 있으며, 이는 흡기 동안 심박수가 증가하고 호기 동안 감소하도록 하는 미주 신경 매개 심박수 조절이다. 저주파(LF) 활동(0.04 ~ 0.15 Hz)의 생리적 입력에 대해서는 알려진 바가 적다. 이전에는 SNS 활동을 반영한다고 생각되었지만, 현재는 SNS와 PSNS의 혼합을 반영하는 것으로 널리 받아들여지고 있다.[38]

심박수의 조절은 심장의 박동의 가속과 감속을 모두 포함하며, 매우 특이적이다. 일상적인 움직임, 예를 들어 무릎을 꿇거나 일어설 때 심박수의 뚜렷한 패턴을 관찰할 수 있다. 이러한 패턴은 건강한 심장이 다양한 삶의 영향에 적응할 수 있도록 하는 고도로 민감한 생리적 조절 메커니즘을 반영한다.[42]

휴식 상태에서 나타나는 RR 간격 변화는 심장의 자율 신경 입력의 매 박동 변화를 나타낸다. 그러나, 원심성 미주 신경(부교감 신경) 활동은 HF 구성 요소에 주요 기여를 하며, 전기적 미주 신경 자극, 무스카린 수용체 차단 및 미주 신경 절제술과 같은 자율 신경 조작에 대한 임상 및 실험적 관찰에서 볼 수 있다. 더 문제가 되는 것은 LF 구성 요소의 해석인데, 이는 일부에서 교감 신경 조절의 지표로 간주되었지만 (특히 정규화된 단위로 표현될 때), 현재는 교감 신경과 미주 신경의 영향을 모두 포함하는 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 교감 신경 활성화 동안 발생하는 빈맥은 일반적으로 총 전력의 현저한 감소를 동반하는 반면, 미주 신경 활성화 동안에는 그 반대가 발생한다. 따라서 스펙트럼 구성 요소는 같은 방향으로 변화하며 LF가 교감 신경 효과를 충실히 반영한다는 것을 나타내지 않는다.

심박변이도(HRV)는 자율 신경 입력의 평균 수준이 아닌 심장에 대한 자율 신경 입력의 변동을 측정한다. 따라서, 심장에 대한 자율 신경 입력의 철회와 포화될 정도로 높은 수준 모두 HRV 감소로 이어질 수 있다.

다음과 같은 두 가지 주요 변동이 있다.


  • 호흡성 부정맥 (또는 호흡성 동성 부정맥).[39][40] 이 심박수 변화는 중추 호흡 리듬에 의해 직접적으로 발생하며, 다양한 주파수에서 호흡수를 충실히 추적하며, 인간의 심박수 변동성의 주요 원인이다.[37]
  • 저주파 진동.[41] 이 심박수 변화는 혈압의 마이어 파(Traube–Hering–Mayer waves)와 관련이 있으며, 일반적으로 0.1 Hz, 즉 10초 주기의 주파수를 갖는다.

4. 1. 자율신경계의 영향

심장 자동성은 다양한 심장 박동 조절 조직에 내재되어 있지만, 심박수와 리듬은 자율 신경계의 지배를 받는다. 심박수에 대한 부교감 신경의 영향은 미주 신경에 의한 아세틸콜린의 방출을 통해 매개된다. 무스카린성 아세틸콜린 수용체는 이러한 방출에 반응하여 대부분 세포막 K+ 전도성을 증가시킨다. 아세틸콜린은 또한 과분극 활성화 "박동 조절기" 전류를 억제한다.

심박수에 대한 교감 신경의 영향은 에피네프린과 노르에피네프린의 방출에 의해 매개된다. β-아드레날린성 수용체의 활성화는 cAMP 매개 막 단백질의 인산화와 ICaL 및 If의 증가를 초래하며, 그 결과 느린 확장기 탈분극이 가속화된다.

휴식 상태에서는 미주 신경의 작용이 우세하며, 심장 주기의 변화는 주로 미주 신경 조절에 달려 있다. 미주 신경과 교감 신경의 활동은 끊임없이 상호 작용한다. 동방 결절에는 아세틸콜린에스테라제가 풍부하기 때문에, 아세틸콜린이 빠르게 가수 분해되어 미주 신경 자극의 효과는 짧다. 부교감 신경의 영향은 다음의 두 가지 독립적인 기전을 통해 교감 신경의 영향을 능가할 수 있다. 교감 신경 활동에 반응하여 방출되는 노르에피네프린의 콜린성 유도 감소와 아드레날린성 자극에 대한 반응의 콜린성 감쇠이다.

휴식 상태에서 나타나는 RR 간격 변화는 심장의 자율 신경 입력의 매 박동 변화를 나타낸다. 그러나, 원심성 미주 신경(부교감 신경) 활동은 HF 구성 요소에 주요 기여를 한다. LF 구성 요소의 해석은 일부에서 교감 신경 조절의 지표로 간주되었지만, 현재는 교감 신경과 미주 신경의 영향을 모두 포함하는 것으로 알려져 있다.

심박변이도(HRV)는 자율 신경 입력의 평균 수준이 아닌 심장에 대한 자율 신경 입력의 변동을 측정한다. 따라서, 심장에 대한 자율 신경 입력의 철회와 포화될 정도로 높은 수준 모두 HRV 감소로 이어질 수 있다.

4. 2. 호흡성 동성 부정맥

심박변이도에는 다음과 같은 두 가지 주요 변동이 있다.

  • 호흡성 부정맥 (호흡성 동성 부정맥)[39][40] 이 심박수 변화는 중추 호흡 리듬에 의해 직접적으로 발생하며, 다양한 주파수에서 호흡수를 충실히 추적하며, 인간의 심박수 변동성의 주요 원인이다.[37]
  • 저주파 진동.[41] 이 심박수 변화는 혈압의 마이어 파 (Traube–Hering–Mayer waves)와 관련이 있으며, 일반적으로 0.1 Hz, 즉 10초 주기의 주파수를 갖는다.

4. 3. 저주파 진동

다음과 같은 두 가지 주요 변동이 있다.

  • 호흡성 부정맥 (또는 호흡성 동성 부정맥).[39][40] 이 심박수 변화는 중추 호흡 리듬에 의해 직접적으로 발생하며, 다양한 주파수에서 호흡수를 충실히 추적하며, 인간의 심박수 변동성의 주요 원인이다.[37]
  • 저주파 진동.[41] 이 심박수 변화는 혈압의 마이어 파(Traube–Hering–Mayer waves)와 관련이 있으며, 일반적으로 0.1 Hz, 즉 10초 주기의 주파수를 갖는다.

5. 심박변이도 분석 방법

순간 심박 위치의 오류는 심박변이도(HRV) 계산 오류를 초래한다. HRV는 인공물에 매우 민감하며, 데이터의 2% 정도의 작은 오류만으로도 HRV 계산에 원치 않는 편향이 발생할 수 있다. 따라서 정확한 결과를 얻기 위해서는 HRV 분석을 수행하기 전에 인공물과 RR 간격 오류를 적절하게 관리하는 것이 중요하다.[43][44]

R-wave 식별, 보간 및 제외를 포함한 인공물의 강력한 관리는 고도의 주의와 정밀성을 요구한다. 이는 장기간에 걸쳐 기록된 대규모 연구에서 매우 많은 시간을 소모할 수 있다. 소프트웨어 패키지는 다양하고 강력하며 테스트된 인공물 관리 도구를 통해 사용자를 지원할 수 있다. 이러한 소프트웨어 프로그램은 일부 자동화 기능도 포함하지만, 사람이 자동화된 인공물 관리를 검토하고 그에 따라 편집하는 것이 중요하다.

가장 널리 사용되는 심박변이도 분석 방법은 시간 영역과 주파수 영역으로 분류할 수 있다. 유럽 및 미국의 공동 태스크 포스는 1996년에 심박 변이도 측정 표준을 설명했다.[19] 비선형 방법과 같은 다른 방법들도 제안되었다.

단시간 기록을 조사할 때는 주파수 영역 방법보다 시간 영역 방법이 선호된다. 이는 기록이 관심 있는 가장 낮은 주파수 경계의 파장의 10배 이상이어야 한다는 사실 때문이다. 따라서 HRV의 HF 성분(즉, 0.15Hz의 최저 경계는 6.6초의 사이클이므로 10 사이클에는 약 60초가 필요하다)을 평가하려면 약 1분간의 기록이 필요하며, LF 성분(0.04Hz의 하한)을 다루려면 4분 이상이 필요하다.

시간 영역 방법, 특히 SDNN 및 RMSSD 방법을 사용하여 장기간 기록을 조사할 수 있지만, 장기간 변동성의 상당 부분은 주야간 차이이다. 따라서 시간 영역 방법으로 분석된 장기간 기록에는 밤 전체를 포함하는 최소 18시간의 분석 가능한 ECG 데이터가 포함되어야 한다.

임상 목적으로 사용할 수 있는 널리 인정되는 표준 심박변이도(HRV) 값은 없지만, 여러 연구에서 다양한 인구 집단의 정상 값을 측정하고 보고했다:[1][89][90][91]

'''표준 심박변이도(HRV) 측정의 정상 값'''[90]
시간 영역 분석rowspan="8" |주파수 분석
변수단위정상 값 (평균±표준편차)변수단위정상 값 (평균±표준편차)
IBIms926±90LFms2519±291
SDNNms50±16HFms2657±777
RMSSDms42±15LFnu52±10
colspan="3" rowspan="2" |HFnu40±10
LF/HF 비율2.8±2.6



'''시간 영역 분석 약어'''

IBI는 연속적인 심장 박동 사이의 시간 간격(정상 대 정상 심장 박동 간격, R–R 간격이라고도 함)으로, 밀리초(ms) 단위로 측정된다. SDNN은 밀리초 단위로 측정된 정상 대 정상 심장 박동 간격의 표준 편차이다. RMSSD는 밀리초 단위로 측정된 정상 심장 박동 간의 연속 차이의 제곱 평균 제곱근이다.[89][1] 일반적인 기록 시간은 5분이다.[89][1]

'''주파수 분석 약어'''

LF는 저주파수 대역의 파워 [ms 제곱(ms2) 또는 정규 단위(nu)]를 나타내고, HF는 고주파수 대역의 파워 [ms 제곱(ms2) 또는 정규 단위(nu)]를 나타내며, LF/HF는 LF 대 HF 파워의 비율을 나타낸다.[89]

5. 1. 시간 영역 분석

시간 영역 분석은 비트 대 비트 또는 NN 간격을 기반으로 한다.[45]

  • SDNN (NN 간격의 표준 편차): 24시간 동안 계산되며, 기록 기간의 가변성을 담당하는 모든 주기적 구성 요소를 반영하여 총 가변성을 나타낸다.
  • SDANN (단위 시간, 일반적으로 5분 동안 계산된 평균 NN 간격의 표준 편차): 5분보다 긴 주기로 인한 심박수 변화의 척도이다.
  • RMSSD (연속적인 NN 간의 차이의 제곱 평균의 제곱근)[45]
  • SDSD (연속적인 차이의 표준 편차): 인접한 NN 간의 연속적인 차이의 표준 편차이다.[45]
  • NN50: 50ms 이상 차이가 나는 연속적인 NN 쌍의 수이다.
  • pNN50: 총 NN 수로 나눈 NN50의 비율이다.
  • NN20: 20ms 이상 차이가 나는 연속적인 NN 쌍의 수이다.[46]
  • pNN20: 총 NN 수로 나눈 NN20의 비율이다.
  • EBC (추정 호흡 주기): 연구 기간 내에 주어진 시간 지속 기간의 이동 창 내의 범위(최대-최소)이다. EBC는 실시간 HRV 피드백이 주요 목표인 데이터 수집 시나리오에서 자주 제공된다. 10초 및 16초 순차적이고 중첩되는 창을 통해 PPG에서 파생된 EBC는 SDNN과 높은 상관관계를 보인다.[47]

5. 2. 기하학적 방법

NN 간격의 시계열은 다음과 같은 기하학적 패턴으로 변환될 수 있다.

  • HRV 삼각 지수: 밀도 분포의 적분 / 밀도 분포 최대값, HRV 삼각 지수 = 모든 NN 간격 수 / 최대 수[48]로 정의된다. 빈의 길이에 따라 달라지므로 빈 크기를 인용해야 하며, NN 간격 시계열의 분석 품질에 상대적으로 둔감하다. 20분에서 24시간 정도의 NN 간격이 필요하며, HRV의 단기 변화를 평가하는 데는 적합하지 않다.
  • NN 간격 지속 시간의 표본 밀도 분포를 이용한다.
  • 인접한 NN 간격 간의 차이의 표본 밀도 분포를 사용한다.
  • 각 NN (또는 RR) 간격을 바로 앞선 NN (또는 RR) 간격과 함께 산점도로 표시한다. 이는 "푸앵카레 플롯" 또는 "로렌츠 플롯"이라고도 불린다.[48][49]


이러한 패턴의 기하학적 및/또는 그래픽 속성을 기반으로 가변성을 판단하는 간단한 공식을 사용한다.

5. 3. 주파수 영역 분석

주파수 영역 방법[45]은 주파수 대역을 할당한 다음 각 대역에 일치하는 NN 간격의 수를 계산한다. 대역은 일반적으로 0.15 ~ 0.4 Hz의 고주파(HF), 0.04 ~ 0.15 Hz의 저주파(LF), 0.0033 ~ 0.04 Hz의 초저주파(VLF)이다.[50] HF 파워는 부교감 신경계(PNS)에 의한 자극을 반영하는 반면, LF 파워는 교감 신경계(SNS)와 PNS 모두에 의한 자극을 반영한다.[50] VLF 파워는 체온 조절, 레닌-안지오텐신 시스템 및 말초 혈관 운동 활동과 관련이 있다.[50]

전력 스펙트럼 밀도(PSD)는 모수적 또는 비모수적 방법을 사용하여 주파수 전체의 전력 분포에 대한 기본 정보를 제공하며, 가장 일반적으로 사용되는 PSD 방법 중 하나는 이산 푸리에 변환이다. PSD 계산 방법은 일반적으로 비모수적 방법과 모수적 방법으로 분류할 수 있다. 대부분의 경우 두 방법 모두 유사한 결과를 제공한다.

''비모수적'' 방법의 장점은 (1) 사용되는 알고리즘의 단순성(고속 푸리에 변환(FFT)가 대부분의 경우)과 (2) 높은 처리 속도이다. ''모수적'' 방법의 장점은 (1) 미리 선택된 주파수 대역과 독립적으로 구별할 수 있는 더 부드러운 스펙트럼 구성 요소, (2) 각 구성 요소의 중심 주파수를 쉽게 식별하여 저주파 및 고주파 전력 구성 요소의 자동 계산과 함께 스펙트럼의 쉬운 후처리, (3) 신호가 정상성을 유지해야 하는 소수의 샘플에서도 PSD를 정확하게 추정할 수 있다는 것이다. 모수적 방법의 기본적인 단점은 선택한 모델과 복잡성(즉, 모델의 차수)의 적합성을 검증해야 한다는 것이다.

주파수 매개변수 계산에 사용되는 고전적인 FFT 기반 방법 외에도, 더 적절한 PSD 추정 방법은 Lomb-Scargle periodogram이다.[51] RR 데이터는 불균등하게 샘플링된 데이터이므로, LS 방법은 FFT 기반 방법과 달리 RR 데이터를 다시 샘플링하고 추세를 제거할 필요 없이 사용할 수 있다는 장점이 있다.

또는, RR 데이터의 힐베르트 변환을 기반으로 하는 '순간 진폭'의 개념이 도입되었다.[52]

웨이블릿 엔트로피 측정을 사용하는 HRV 지수는 대안적인 선택이다. 웨이블릿 엔트로피 측정은 문헌에 정의된 3단계 절차를 사용하여 계산된다. 먼저, Daubechies 4(DB4) 함수를 스케일 7의 모 웨이블릿으로 사용하여 웨이블릿 패킷 알고리즘이 구현된다. 웨이블릿 계수가 얻어지면 각 계수의 에너지가 계산된다. 웨이블릿 에너지의 정규화된 값을 계산한 후, 섀넌에 의해 주어진 엔트로피의 정의를 사용하여 웨이블릿 엔트로피가 얻어진다.

5. 4. 비선형 분석

심박수 조절 메커니즘의 복잡성을 고려할 때, 비선형 역학적 방법을 기반으로 하는 심박변이도(HRV) 분석을 적용하면 가치 있는 정보를 얻을 수 있다.[53] 카오스적 행동이 가정되었지만, 심박변이도는 저차원 카오스 과정으로 설명될 수 없다는 것이 밝혀졌다.[53] 그러나 카오스적 전역변수의 HRV 적용은 당뇨병 상태를 예측하는 것으로 나타났다.[54] 심박변이도를 분석하는 데 가장 일반적으로 사용되는 비선형 방법은 푸앵카레 플롯이다. HRV는 수학적으로 정의된 기하학적 도형을 데이터에 맞춰 정량화한다.[55] 사용되는 다른 방법으로는 상관 차원, 기호 역학,[56] 비선형 예측 가능성,[53] 점별 상관 차원,[57] 근사 엔트로피, 표본 엔트로피,[58] 다중 스케일 엔트로피 분석,[59] 표본 비대칭성[60] 및 메모리 길이(역 통계적 분석 기반)가 있다.[61][62] 또한 장거리 상관 관계를 기하학적으로 나타내는 것도 가능하다.[63]

RR 간격 시퀀스는 장기 상관 관계를 갖는 것으로 밝혀졌다.[63] 그러나 이러한 분석의 한 가지 단점은 적합도 통계의 부족, 즉 적절한 통계적 엄밀성을 가질 수도 있고 그렇지 않을 수도 있는 값을 도출한다는 것이다. 서로 다른 수면 단계에서 서로 다른 유형의 상관 관계가 발견되었다.[63]

6. 심박변이도에 영향을 미치는 요인

심박변이도에서 박동 간 간격의 변동은 생리적 현상이다. 동방 결절(SA node)은 여러 다른 입력을 받으며, 순간적인 심박수 또는 RR 간격과 그 변동은 이러한 입력의 결과이다.[37]

주요 입력은 교감 신경계와 부교감 신경계(PSNS) 및 체액성 인자이다. 호흡은 주로 PSNS를 통해 매개되는 심박수의 파동을 발생시킨다.[37] 압력 수용체 피드백 루프의 지연이 심박수에 10초 파동을 일으킬 수 있다고 생각되지만(혈압의 마이어 파와 관련됨), 이에 대한 논란은 여전하다.

입력에 영향을 미치는 요인으로는 압력 반사, 체온 조절, 호르몬, 수면-각성 주기, 식사, 신체 활동 및 스트레스가 있다.

PSNS 활동 감소 또는 SNS 활동 증가는 HRV 감소로 이어진다. 특히 고주파(HF) 활동(0.15 ~ 0.40 Hz)은 PSNS 활동과 관련이 있다. 이 범위의 활동은 호흡성 동성 부정맥(RSA)과 관련이 있으며, 이는 흡기 동안 심박수가 증가하고 호기 동안 감소하도록 하는 미주신경 매개 심박수 조절이다. 저주파(LF) 활동(0.04 ~ 0.15 Hz)의 생리적 입력에 대해서는 알려진 바가 적다. 이전에는 SNS 활동을 반영한다고 생각되었지만, 현재는 SNS와 PSNS의 혼합을 반영하는 것으로 널리 받아들여지고 있다.[38]

심박변이도(HRV)를 특징짓는 데 사용되는 모든 매개변수는 심박수에 크게 의존한다.[64] 그러나 많은 연구에서 여러 상황에서 HRV를 비교할 때 HR 차이에 대해 적절하게 또는 전혀 조정하지 않았다.[65]

정확한 HRV(HR) 관계는 여전히 논쟁의 대상이다. 시간 영역 매개변수(RMSSD, SDNN 등)의 경우, 보편적인 함수가 존재한다면 지수 또는 쌍곡선 형태여야 함을 시사한다.[66][64][65] HRV(HR) 함수를 결정하는 데 사용된 평가 절차는 지금까지 이러한 옵션 중에서 결정할 수 없었다.

최근에 새로운 평가 방법으로 전례 없는 정밀도로 HRV(HR) 함수를 결정할 수 있게 되었다.[67] 이는 일반적으로 건강한 개인의 경우 두 개의 감소하는 지수 구성 요소로 설명할 수 있다.

7. 특정 중재에 의한 심박변이도 변화

β-차단제가 급성 심근경색 환자의 심박변이도에 미치는 효과에 대한 데이터는 부족하다. 통계적으로 유의미한 증가가 관찰되었지만, 실제 변화는 매우 작다. 의식이 있는 급성 심근경색 개의 경우, β-차단제는 심박변이도를 변경하지 않는다. 급성 심근경색 발생 전에 β-차단이 급성 심근경색 후 치명적인 부정맥의 위험이 낮은 동물에서만 심박변이도를 증가시킨다는 결과는 급성 심근경색 후 위험 계층화에 대한 새로운 접근 방식을 제시한다.

만성 심실성 부정맥 환자에서 플레카이니드와 프로파페논은 시간 영역 심박변이도(HRV) 지표를 감소시키는 것으로 보고되었지만, 아미오다론은 그렇지 않았다. 다른 연구에서는 프로파페논이 HRV를 감소시켰고 고주파수(HF)보다 저주파수(LF)를 더 많이 감소시켰다. 더 큰 연구에서는 플레카이니드, 엔카이니드, 모리시진이 심근 경색 후 환자에서 HRV를 감소시키는 것을 확인했지만, HRV 변화와 사망률 사이의 상관관계는 발견하지 못했다. 따라서 사망률 증가와 관련된 일부 항부정맥 약물은 HRV를 감소시킬 수 있지만, 이러한 HRV 변화가 직접적인 예후적 중요성을 갖는지는 알려져 있지 않다.

저용량 무스카린 수용체 차단제인 아트로핀과 스코폴라민은 심박수 감소에서 알 수 있듯이, 심장에 대한 미주 신경 효과를 역설적으로 증가시킬 수 있다. 또한 스코폴라민과 저용량 아트로핀은 심박변이도(HRV)를 현저하게 증가시킬 수 있다. 그러나 심박수 감소는 아트로핀의 (저용량) 투여량에 비례하지만, HRV 증가는 개인 간 및 개인 내에서 광범위하게 변화한다. 이는 심장에 대한 미주 신경 활동의 경우에도 HRV가 제한적인 지표일 수 있음을 시사한다.

급성 심근 경색 환자 95명을 대상으로 한 연구에서 혈전 용해술 90분 후 관상 동맥의 개통성이 있는 환자에서 HRV(pNN50으로 평가)가 더 높았다. 그러나 전체 24시간을 분석했을 때는 이러한 차이가 더 이상 나타나지 않았다.

규칙적인 운동 훈련은 심장 자율 신경 조절에 변화를 일으켜 심혈관 사망 및 급성 심장사의 위험을 낮출 수 있다.[85] 규칙적으로 운동하는 사람은 '훈련 서맥'(낮은 안정 시 심박수)을 보이며, 좌식 생활을 주로 하는 사람보다 심박변이도가 높은 경향을 보인다.[85]

공명 호흡 생체 되먹임은 무의식적인 심박변이도를 인지하고 제어하는 방법을 익히는 기술이다. 제조 운영자를 대상으로 한 연구에서 공명 호흡 생체 되먹임은 우울증, 불안, 스트레스를 감소시키는 효과를 보였다.[86] 2017년 발표된 메타 분석 연구(24개 연구, 484명 대상)에서는 HRV 생체 되먹임 훈련이 자가 보고된 스트레스 및 불안 감소와 큰 관련이 있음을 보여주었지만, 더 엄격하게 통제된 추가 연구가 필요하다고 언급되었다.[87]

공명 호흡 생체 되먹임은 무의식적인 심박 변이도를 인식하고 제어하는 방법을 가르치는 기술이다. Sutarto 등은 제조 운영자를 대상으로 공명 호흡 생체 되먹임의 효과를 평가한 무작위 연구를 진행했으며, 우울증, 불안 및 스트레스가 유의미하게 감소했음을 보여주었다.[86] Goessl VC 등이 실시한 첫 번째 전반적인 메타 분석(24개의 연구, 484명의 개인, 2017년)에서는 HRV 생체 되먹임 훈련이 자가 보고된 스트레스와 불안의 큰 감소와 관련이 있다는 것을 보여주지만, 더 잘 통제된 연구가 필요하다고 언급했다.[87]

네이티브 아메리칸 플루트 연주가 생리적 효과에 미치는 영향을 조사한 한 연구에서는 저음 플루트와 고음 플루트를 모두 연주할 때 심박변이도(HRV)가 유의하게 증가하는 것으로 나타났다.[88]

7. 1. 약물 치료

β-차단제가 급성 심근경색 환자의 심박변이도에 미치는 효과에 대한 데이터는 부족하다. 통계적으로 유의미한 증가가 관찰되었지만, 실제 변화는 매우 작다. 의식이 있는 급성 심근경색 개의 경우, β-차단제는 심박변이도를 변경하지 않는다. 급성 심근경색 발생 전에 β-차단이 급성 심근경색 후 치명적인 부정맥의 위험이 낮은 동물에서만 심박변이도를 증가시킨다는 결과는 급성 심근경색 후 위험 계층화에 대한 새로운 접근 방식을 제시한다.

만성 심실성 부정맥 환자에서 플레카이니드와 프로파페논은 시간 영역 심박변이도(HRV) 지표를 감소시키는 것으로 보고되었지만, 아미오다론은 그렇지 않았다. 다른 연구에서는 프로파페논이 HRV를 감소시켰고 고주파수(HF)보다 저주파수(LF)를 더 많이 감소시켰다. 더 큰 연구에서는 플레카이니드, 엔카이니드, 모리시진이 심근 경색 후 환자에서 HRV를 감소시키는 것을 확인했지만, HRV 변화와 사망률 사이의 상관관계는 발견하지 못했다. 따라서 사망률 증가와 관련된 일부 항부정맥 약물은 HRV를 감소시킬 수 있지만, 이러한 HRV 변화가 직접적인 예후적 중요성을 갖는지는 알려져 있지 않다.

저용량 무스카린 수용체 차단제인 아트로핀과 스코폴라민은 심박수 감소에서 알 수 있듯이, 심장에 대한 미주 신경 효과를 역설적으로 증가시킬 수 있다. 또한 스코폴라민과 저용량 아트로핀은 심박변이도(HRV)를 현저하게 증가시킬 수 있다. 그러나 심박수 감소는 아트로핀의 (저용량) 투여량에 비례하지만, HRV 증가는 개인 간 및 개인 내에서 광범위하게 변화한다. 이는 심장에 대한 미주 신경 활동의 경우에도 HRV가 제한적인 지표일 수 있음을 시사한다.

급성 심근 경색 환자 95명을 대상으로 한 연구에서 혈전 용해술 90분 후 관상 동맥의 개통성이 있는 환자에서 HRV(pNN50으로 평가)가 더 높았다. 그러나 전체 24시간을 분석했을 때는 이러한 차이가 더 이상 나타나지 않았다.

7. 2. 생활 습관 개선

규칙적인 운동 훈련은 심장 자율 신경 조절에 변화를 일으켜 심혈관 사망 및 급성 심장사의 위험을 낮출 수 있다.[85] 규칙적으로 운동하는 사람은 '훈련 서맥'(낮은 안정 시 심박수)을 보이며, 좌식 생활을 주로 하는 사람보다 심박변이도가 높은 경향을 보인다.[85]

공명 호흡 생체 되먹임은 무의식적인 심박변이도를 인지하고 제어하는 방법을 익히는 기술이다. 제조 운영자를 대상으로 한 연구에서 공명 호흡 생체 되먹임은 우울증, 불안, 스트레스를 감소시키는 효과를 보였다.[86] 2017년 발표된 메타 분석 연구(24개 연구, 484명 대상)에서는 HRV 생체 되먹임 훈련이 자가 보고된 스트레스 및 불안 감소와 큰 관련이 있음을 보여주었지만, 더 엄격하게 통제된 추가 연구가 필요하다고 언급되었다.[87]

7. 3. 기타

공명 호흡 생체 되먹임은 무의식적인 심박 변이도를 인식하고 제어하는 방법을 가르치는 기술이다. Sutarto 등은 제조 운영자를 대상으로 공명 호흡 생체 되먹임의 효과를 평가한 무작위 연구를 진행했으며, 우울증, 불안 및 스트레스가 유의미하게 감소했음을 보여주었다.[86] Goessl VC 등이 실시한 첫 번째 전반적인 메타 분석(24개의 연구, 484명의 개인, 2017년)에서는 HRV 생체 되먹임 훈련이 자가 보고된 스트레스와 불안의 큰 감소와 관련이 있다는 것을 보여주지만, 더 잘 통제된 연구가 필요하다고 언급했다.[87]

네이티브 아메리칸 플루트 연주가 생리적 효과에 미치는 영향을 조사한 한 연구에서는 저음 플루트와 고음 플루트를 모두 연주할 때 심박변이도(HRV)가 유의하게 증가하는 것으로 나타났다.[88]

8. 결론 및 제언

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