心拍変動(HRV)を知る

このページは、Feelmo が出発点にしている HRV(心拍変動) を、もう一段くわしく、出典つきで解説します。専門的ですが、スコアの意味を深く理解したい方のために。

心拍と「拍の間隔」

心電図では、一拍ごとに大きく尖った波(R 波)が現れます。この R 波と次の R 波の間隔を R-R 間隔 と呼びます(不整脈などを除いた正常拍どうしの間隔は N-N 間隔とも呼ばれます)。

「心拍数(1 分間の拍数)」が平均的な速さを表すのに対し、HRV はその間隔がどれだけ揺らいでいるかを表します。同じ「60 bpm」でも、規則正しく刻む心臓と、呼吸に合わせて伸び縮みする心臓があり、後者ほど一般に自律神経の適応力が高いとされます(Task Force, 1996; Shaffer & Ginsberg, 2017)。

図: 心電図の R 波と、連続する R 波の間隔(R–R)。幅が一定でなく揺らいでいること ― それが HRV です。

3 つの解析の領域

HRV の解析手法は、大きく 3 つの「領域」に整理されます(Task Force, 1996; Shaffer & Ginsberg, 2017)。

1. 時間領域(time-domain)

R-R 間隔のばらつきを、時間軸上の統計量として表します。

2. 周波数領域(frequency-domain)

R-R 間隔の揺らぎを周波数成分に分解します。

• HF(高周波, 0.15–0.40 Hz) — 呼吸性の変動。主に副交感神経活動を反映
• LF(低周波, 0.04–0.15 Hz) — 圧反射などが関与。交感・副交感の両方を含む
• LF/HF 比 — かつて「交感・副交感のバランス」とされましたが、この解釈は単純すぎることが指摘されています(Billman, 2013)。Feelmo は LF/HF を「バランスそのもの」とは扱いません

図: 息を吸うと心拍はやや速く、吐くとやや遅くなります(呼吸性洞性不整脈, RSA)。この呼吸性のゆらぎが HF 成分の主な源で、副交感神経の働きを映します(Berntson et al., 1993)。

3. 非線形(nonlinear)

心拍リズムは単純な周期ではなく、フラクタル的・複雑な構造を持ちます。ポアンカレプロット、エントロピー、DFA(detrended fluctuation analysis)などが、調律の「質」や複雑性を捉える手法として研究されています(Shaffer & Ginsberg, 2017)。

測る方法 ― 心電図と光電センサー

• ECG(心電図) — 電極で心臓の電気的活動を直接記録する基準法
• PPG(光電容積脈波) — Apple Watch などが用いる、LED の光で血流の脈波をとらえる方法。ここから得られる拍間隔の変動は厳密には PRV(脈拍変動) と呼ばれます

安静時には PRV が ECG ベースの HRV とよく一致することが、系統的レビューで報告されています(Schäfer & Vagedes, 2013)。一方、体動や運動時には一致が下がるため、安静・睡眠時のデータが重視されます。

測定の長さと条件

• 標準的な短時間記録は 5 分 とされてきました(Task Force, 1996)
• より短い「超短時間」記録の妥当性は指標ごとに異なり、RMSSD は比較的短い記録でも安定しやすいことが報告されています(Munoz et al., 2015; Laborde et al., 2017)
• いずれの指標も、姿勢・呼吸・時間帯・カフェイン・体動などの影響を受けるため、測定条件をそろえることが何より大切です(Laborde et al., 2017)

Feelmo はどう扱うか

Feelmo は、これらの指標のうち RMSSD を標準 に据え、外的要因の少ない睡眠中のデータを中心に、あなた自身のベースラインとの比較で読み解きます。

複数指標をどう統合して 0–100 の調律度にするか — その具体的な構成・重みづけは Lumo Core の中核であり、企業秘密として公開していません。背景の科学は 調律の科学 も参照してください。

参考文献

1. Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology. Heart rate variability: standards of measurement, physiological interpretation and clinical use. Circulation. 1996;93(5):1043–1065.
2. Shaffer F, Ginsberg JP. An Overview of Heart Rate Variability Metrics and Norms. Frontiers in Public Health. 2017;5:258.
3. Laborde S, Mosley E, Thayer JF. Heart Rate Variability and Cardiac Vagal Tone in Psychophysiological Research – Recommendations for Experiment Planning, Data Analysis, and Data Reporting. Frontiers in Psychology. 2017;8:213.
4. Billman GE. The LF/HF ratio does not accurately measure cardiac sympatho-vagal balance. Frontiers in Physiology. 2013;4:26.
5. Schäfer A, Vagedes J. How accurate is pulse rate variability as an estimate of heart rate variability? A review on studies comparing photoplethysmographic technology with an electrocardiogram. International Journal of Cardiology. 2013;166(1):15–29.
6. Munoz ML, van Roon A, Riese H, et al. Validity of (Ultra-)Short Recordings for Heart Rate Variability Measurements. PLoS One. 2015;10(9):e0138921.
7. Berntson GG, Cacioppo JT, Quigley KS. Respiratory sinus arrhythmia: autonomic origins, physiological mechanisms, and psychophysiological implications. Psychophysiology. 1993;30(2):183–196.