定常性

別名:定常, 非定常性, 非定常

記録に含まれるリズムが、最初から最後まで変わらないという前提です。LFやHFなどの周波数の指標はこれを必要とし、途中で状態が変わる記録ではこの前提が崩れます。

スペクトルは、記録を一定の波の組み合わせとして表します。呼吸のリズムにこれだけ、10秒周期の血圧のリズムにこれだけ、というように、パワーを振り分けます。この表し方が意味を持つのは、組み合わせが記録の全体を通して変わらない場合だけです。統計学では、そのような時系列を定常であると言います。

実際の記録は、この条件を簡単に破ります。途中で立ち上がる、話し始める、咳をする、眠りに落ちるといったことで、心拍数とそのリズムが変わり、スペクトルは二つの異なる状態を平均して、実際には存在しなかった一つの状態にしてしまいます。1996年の欧州心臓病学会と北米ペーシング・電気生理学会のタスクフォース(Task Force)の基準が、安定した条件での短時間の記録を求めているのは、このためです。

心拍変動(HRV)にとっての意味。

  • 条件を固定する。 Laborde、Mosley、Thayer(2017)は、記録中は動かないこと、始める前に姿勢を落ち着けておくことを求めています。5分間の測定を定常に保つのは、この二つです。
  • ならすのではなく、分ける。 トレンド除去は、ゆっくりしたドリフトを取り除きますが、急な変化は直せません。下の図は、記録の途中で90 msの段差が生じた場合を示しています。トレンド除去は段差の大部分を取り除きますが、変化が起きた場所にはずれが残り、スペクトルはそれをリズムとして数えてしまいます。対処法は、前半と後半を別々に解析することです。
  • 長さの違う記録を比べない。 長い記録ほど多くの変化を含むため、その指標は短い記録の指標とは比べられません。

スペクトルでは扱えない段差

教材用の記録(加工あり)

上:途中で姿勢を変えたため、後半の間隔が90 ms短くなった教材用の記録です。スペクトルは、リズムが最初から最後まで変わらないと仮定しますが、この段差はその仮定を崩します。下:トレンド除去で段差の大部分は消えますが、段差があった場所に急な揺れが残ります。この揺れは、どの安定したリズムにも属しません。対処法は、前半と後半を別々に解析することです。

5分間の拍と拍の間隔を示す2つの折れ線グラフです。上のグラフは途中で約90 ms下がり、そのまま低い位置が続きます。下のグラフは再び0付近で平らになり、段差があった位置に短い急な揺れがあって、その上に呼吸の波が乗っています。

トレンド除去と質のよいHRV測定のしかたも参照してください。

出典

  1. Heart rate variability: standards of measurement, physiological interpretation and clinical use Circulation (Task Force of the ESC and NASPE), 1996
  2. Heart rate variability and cardiac vagal tone in psychophysiological research: recommendations for experiment planning, data analysis, and data reporting Frontiers in Psychology, 2017

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