VLFパワー

VLFパワーは、0.003〜0.04 Hzにある心拍間隔の分散で、単位はms²です。繰り返すのに25秒から約5分かかる波が含まれます。

この指標がある理由

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）は、この帯域の境界を定めて名前をつけましたが、その意味には慎重でした。短い記録ではVLFは「疑わしい指標」で、5分間のスペクトルを解釈するときは避けるべきだとしています。関心が高まったのは、24時間の研究からです。Biggerらは心筋梗塞後の715人を追跡し、もっともゆっくりした二つの帯域であるULFとVLFが、LFやHFよりも死亡との結びつきが強いこと、そしてVLFが、全死亡よりも不整脈による死亡のほうに強く結びつく唯一の指標であることを見いだしました。Shaffer、McCraty、Zerr（2014）のレビューは、VLFが全死亡との関連でLFやHFより強いと報告しています。

このリズムを何が生むのかは、まだ定まっていません。レビューが挙げる候補は、体温調節、レニン・アンジオテンシン系のホルモン、身体活動、心臓固有の神経系です。副交感神経を遮断するとほぼ消え、その大きさは交感神経の活動が決めているようです。

計算式

$$\mathrm{VLF} = \int_{0.003}^{0.04} P(f)\,\mathrm{d}f$$

0.003〜0.04 Hz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。5分間の記録では、この帯域に入る周波数のビンはわずかなので、推定は粗くなります。

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。

教材用の記録の5分間では、VLFパワーは3 ms²です。記録のゆっくりしたドリフト成分は、変換の前にトレンド除去で取り除かれています。ドリフトありのプリセットに切り替えてトレンド除去をオフにすると、VLFは179 ms²になります。そのほとんどは、平均のずれが最も低いビンに漏れ込んだものです。オンに戻すと、2 ms²に下がります。どちらが「正しい」かは、ドリフトがリズムだったのかトレンドだったのかによりますが、5分間ではどんなプログラムにも判別できません。

何が値を動かすか

24時間では、活動、食事、体温調節、ホルモン、睡眠です。短い記録では、おもにその間に心拍数がどれだけドリフトしたかと、解析の設定です。ShafferとGinsbergは、VLFには少なくとも5分間の記録が必要で、24時間で観察するのが最適だとしています。超短時間の最小の長さとしては、270秒が提案されています。

誤解しやすい場面

5分未満の記録では、ゆっくりした波が一周期さえ完了できないため、いつも誤解のもとになります。トレンド除去をしていない短い記録でも同様で、その値の大半はトレンドです。そして、プログラムのトレンド除去のカットオフがこの帯域の中にあるときも同様です。Kubiosが既定で使うsmoothness priors法（Tarvainenら, 2002）は、ハイパスフィルターのように働き、Kubiosのガイドは、既定の設定が0.04 Hz未満のパワーの大部分を意図して取り除くと述べています。心拍変動（HRV）ソフトウェアで一般的なλ = 500の設定と4 Hzのリサンプリングでは、フィルターのカットオフは約0.035 Hzになります。あるプログラムのVLFは、別のプログラムのVLFではありません。

どこで見かけるか

Task Forceの名称がVLFです。Kubios HRVは、そのピーク周波数、絶対パワー、対数パワー、相対パワーを表示しますが、一般向けのアプリが表示することはまれです。自分で計算するには、5分以上の記録を用意し、そのエクスポートをRRコンバーターに通します。拍がKubiosのテキスト形式で書き出されます。24時間では、SDNNインデックスがほぼ同じものを追います。典型的なアプリの画面の読み方は、HRVアプリのLF、HF、VLF、nuは何を意味しますか？で説明しています。