ULFパワー

ULFパワーは、0.003 Hz未満の周波数にある心拍間隔の分散で、単位はms²です。約5分に一回より遅く周期を繰り返すものすべてが含まれます。

この指標がある理由

一日分のスペクトルには、5分間の記録では見えないリズムが含まれています。覚醒と睡眠のあいだの心拍数の上下、活動と休息の時間、食事やホルモンなどです。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24時間の表は、この最もゆっくりした帯域に独自の名前をつけました。Biggerら（1992）は、心筋梗塞後の715人を調べ、ULFが四年間の死亡のスペクトル上の予測因子のなかで単独で最も強く、 VLF VLF VLFパワー 0.003〜0.04 Hzの帯域にある心拍間隔の分散で、単位はms²です。25秒から5分ごとに繰り返すリズムを表します。少なくとも5分間の記録が必要で、24時間で読むのが最適です。 VLFパワーについてさらに詳しく 、 LF LF LFパワー 心拍間隔の分散のうち0.04〜0.15 Hzの帯域に入る部分で、単位はms²。7〜25秒ごとに繰り返すリズムです。かつては交感神経の活動と読まれましたが、現在は異論があります。 LFパワーについてさらに詳しく 、HFを上回ったと報告しています。ShafferとGinsbergは、主因として概日リズムが有力で、深部体温、代謝、レニン・アンジオテンシン系も関わっている可能性があるとしています。自律神経の二つの系統が関与するかどうかは、意見が分かれています。

計算式

$$\mathrm{ULF} = \int_{0}^{0.003} P(f)\,\mathrm{d}f$$

0.003 Hz未満のすべての周波数$f$にわたって、パワースペクトル密度$P(f)$（単位はms²/Hz）を足し合わせます。この帯域に入る最も速い波でも、一周期に約5.6分かかります。帯域の中を解像するには、記録がその何倍も長くなければなりません。Task ForceがULFを24時間の記録に限っているのは、そのためです。

計算例

リズムを分解する

教材用の記録から5分間

周波数（Hz）ごとのパワー 呼吸

VLFLFHF

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

ULF

24時間分の記録が必要

VLF

3 ms²

LF

120 ms²

HF

635 ms²

トータルパワー

758 ms²

LF n.u.

15.9

HF n.u.

84.1

LF/HF

0.19

ピーク

0.250 Hz, HF

休息十分、1分あたり15回（0.250 Hz）、5分、Welch法（トレンド除去後）。 呼吸のピークはHF帯の0.250 Hzにあり、約0.1 Hzの血圧の波が、LF帯の小さなピークになっています。LF/HFは0.19です。

休息十分 ストレス状態 ドリフトあり 異所性拍動あり

呼吸数 1分あたり15回 記録時間 5分

Welch法（FFT） Lomb–Scargle法

先にトレンドを除去する（smoothness priors法、λ = 500）

JavaScriptをオンにすると操作できます。

0〜0.5 Hzの周波数に対するパワーの折れ線グラフです。VLF帯（0.003〜0.04 Hz）、LF帯（0.04〜0.15 Hz）、HF帯（0.15〜0.4 Hz）に色が付き、呼吸周波数の位置に印があります。表示欄には、ULF、VLF、LF、HF、トータルパワー（ms²）、正規化単位のLFとHF、LF/HF比、ピーク周波数が表示され、何が変わったかを説明する文が続きます。操作は、1分あたり5〜20回の呼吸数スライダー、記録時間スライダー、トレンド除去のチェックボックス、WelchまたはLomb–Scargleのボタン、そして休息十分、ストレス状態、ドリフトあり、異所性拍動ありの記録を選ぶ4つのプリセットボタンです。

このインタラクティブな図は教材用の記録の5分間を使うので、ULFの表示は「needs 24 h」になります。5分間のスペクトルには0.003 Hz未満の周波数ビンが一つもなく、記録より遅いものは、変換の前にトレンドとして除かれるからです。この図で選べるいちばん長い記録でも、必要な長さの百分の一ほどしかありません。24時間の記録では、5分ごとの平均の標準偏差であるSDANNが、同じゆっくりした変化を追えて、計算もずっと簡単です。

何が値を動かすか

一日の過ごし方です。睡眠中と覚醒中、デスクワークと散歩とで、心拍数がどれだけ違うかが反映されます。交代制勤務、眠れなかった夜、一日をベッドで過ごした日で値は変わります。呼吸による拍ごとの揺れでは変わりません。

誤解しやすい場面

短い記録についてプログラムがULFの値を表示するときは、いつでも誤解のもとになります。それはリズムではなく、トレンドです。また、24時間の指標はどれもそうですが、その日の過ごし方に左右されるため、一日分を他人の値や、過ごし方の違う自分の別の日と比べることはできません。

どこで見かけるか

Task Forceの24時間の表にULFが載っています。Kubios HRVの短時間解析はVLFまでです。24時間記録を扱うホルター心電図のソフトウェアや研究論文では、多くの場合その対数として報告されます。ウェアラブルデバイスには表示されません。