レッスン1/20 · レベル1:基礎

心拍は実際に何をしているのか

心臓は、メトロノームのようには打っていません。安静時でも、二つの拍の間隔は、100分の数秒ずつ変わり続けています。この小さな変化は正常なもので、心拍変動(HRV)が測っているのは、この変化です。

このページの内容 6セクション

要点

  • 心拍数は平均です。1拍ごとの間隔は変わり続けています。
  • 息を吸うと心臓は少し速くなり、吐くと遅くなります。
  • この拍ごとの変化は正常で、HRVが測っているのはこの変化です。
  • 脈が速い、乱れている、飛ぶといった症状に、めまい、胸の痛み、失神が伴う場合は別です。医療機関を受診してください。
このレッスンで身につくこと
  • 心拍数は平均であり、拍と拍の間隔は常に変化していることを説明できます。
  • 呼吸によって心臓が速くなったり遅くなったりするしくみを説明できます。
  • 拍ごとの正常な変化と、医師の診察が必要な症状を見分けられます。

はい、心拍と心拍の間隔が変わるのは正常です。健康な心臓はメトロノームではありません。じっと座っているときでも、二つの拍の間隔は、直前の間隔より少し長かったり短かったりします。

このレッスンでは、心拍数が平均にすぎない理由、呼吸が拍を近づけたり遠ざけたりするしくみ、そしてこの正常な変化と、医師の診察が必要な症状を見分ける方法を学びます。

心拍数は平均値

心臓には、生まれつき備わったペースメーカーがあります。心臓の右上の部屋にある、小さな細胞の集まりです。拍ごとに、そこから電気信号が始まって心臓を下へ広がり、心臓が収縮します。安静時の1分あたりの心拍数(bpm)は、成人では60〜100が正常です。

60 bpmと聞くと、心臓が1秒ごとにぴったり1回打つように思えます。しかし、そうではありません。60 bpmが示すのは、1分間に何拍入るかだけです。拍そのものの間隔は、不揃いです。

ここに、約60 bpmで安静にしている人の、拍と拍の五つの間隔を示します。

拍間隔(秒)間隔(ミリ秒)
1拍目〜2拍目0.95950
2拍目〜3拍目1.041,040
3拍目〜4拍目0.98980
4拍目〜5拍目1.061,060
5拍目〜6拍目0.97970

五つの間隔を足すとちょうど5.00秒なので、平均はちょうど1秒、つまり60 bpmです。それでも、同じ間隔は二つとありません。最も短いものと最も長いものの差は、0.11秒です。

同じ五秒間を、時間軸上の拍として描いたものを示します。上には、60 bpmで刻むメトロノームを置きました。どちらの行も同じ拍で終わります。少し早まったり遅れたりするのは、心臓の拍だけです。

60 bpmのメトロノーム

60 bpmで安静にしている心臓

60 bpmのメトロノームと、60 bpmで安静にしている心臓の五秒間。どちらも五秒間に同じ五拍が収まるので、どちらも60 bpmと表示されますが、心臓の間隔は不揃いです。

時間軸上に並んだ、二行の目盛りです。上の行はメトロノームで、五つの目盛りがちょうど1.00秒ずつ離れています。下の行は安静時の心臓で、五つの目盛りが0.95、1.04、0.98、1.06、0.97秒ずつ離れているため、メトロノームより少し早まったり遅れたりしますが、二行とも五秒でそろって終わります。

心臓を研究する人は、正常な安静時のリズムを、拍ごとに見ると「非常に不規則」と表現します。時計やアプリは、一つの心拍数を表示するときに、これをならしています。

拡大して見る:拍と拍の間隔

間隔を見るには、小さな単位で時間を測る必要があります。HRVはミリ秒(ms)を使います。1ミリ秒は1000分の1秒なので、1.04秒は1,040 msです。

心電図 心電図 皮膚に付けた電極で記録する、心臓の電気的な活動の記録。心電図に基づくRR間隔は、HRVを測るうえでの参照基準です。 心電図についてさらに詳しく (ECG)では、心臓の電気信号が、拍ごとに背の高い鋭いスパイクを作ります。このスパイクをR波のピークといいます。あるR波のピークから次のピークまでの時間が、RR間隔です。HRVの数値は、すべてこの間隔から作られます。

0.98秒 1.06秒 0.95秒
4拍分の心電図です。R波のピークから次のR波のピークまでがRR間隔で、HRVはこの間隔がどれだけ変わるかを表します。

背の高いスパイク(R波のピーク)が4つある心電図の波形です。スパイクの間隔は0.98、1.06、0.95秒と示されており、同じ長さの間隔は2つとありません。

波形の下の間隔を見てください。0.98、1.06、0.95秒となっています。この数拍のあいだ、心拍数はほとんど変わりませんが、拍の間隔は変わっています。

心拍数と拍のタイミングは、別々の問いに答えます。

  • 心拍数が問うのは、1分間に何拍あるかです。
  • 拍のタイミングが問うのは、各間隔がどれだけの長さで、ある間隔から次の間隔へどれだけ変わるかです。

心拍変動(HRV)が扱うのは、後者の問いです。次のレッスンでは、RR間隔の並びが、一枚の図になり、さらに一つの数値になる様子を見ます。二つの考え方を今すぐ比べたいときは、HRVと安静時心拍数、どちらが重要?をお読みください。

吸って、吐いて

安静時に間隔が変わる最大の理由の一つが、呼吸です。息を吸うと、心臓が少し速くなるので、間隔は短くなります。息を吐くと、心臓が遅くなるので、間隔は長くなります。科学者は、これを呼吸性洞性不整脈( RSA 呼吸性洞性不整脈(RSA) 息を吸うと心拍数が上がり、吐くと下がる正常な変化。迷走神経が生み出し、安静時の心拍変動(HRV)の大きな部分を占めます。 呼吸性洞性不整脈(RSA)についてさらに詳しく )と呼びます。名前に反して、これは正常です。

自分で感じ取ることもできます。ゆっくり一定に呼吸しながら、指を脈に当てておいてください。速く浅い呼吸より、ゆっくり深い呼吸のほうが、この効果に気づきやすくなります。このレッスンの最後にある実践課題で、その手順を説明しています。

先に見てみることもできます。下の円に合わせて呼吸しながら、その下の拍を見てください。円が大きくなるにつれて拍が寄り集まり、小さくなるにつれて離れていきます。ペースは、揺れが最も大きい、1分あたり6回から始まります。それを、普通の安静時のペースである12回か15回までスライドさせて、揺れが小さくなる様子を見てください。

呼吸して、心拍を見る

測定ではなく、学習用のモデルです

心拍数
60 bpm
RMSSD
46 ms

直近30秒

JavaScriptをオンにすると、この図が動きます。

円に合わせて呼吸します。息を吸うと心拍が少し速くなり、吐くとゆっくりになります。このリズムはHRVの大きな部分を占め、1分あたり6回ほどのゆっくりした呼吸で最も大きくなります。簡単な学習用モデルによる図で、記録ではありません。

呼吸の円は、息を吸うたびに大きくなり、吐くたびに小さくなります。その下の心拍の列では、拍の間隔が、吸う間(色付き)は詰まり、吐く間は広がります。列の下の線は各拍の直前の間隔を示し、吸う間は下がり、吐く間は上がります。スライダーで呼吸のペースを1分あたり4〜15回の範囲で設定でき、表示欄には、直近30秒の心拍数とRMSSDが表示されます。揺れは、1分あたり6回ほどの呼吸で最も大きくなります。

このパターンは、呼吸のたびに繰り返されます。1分あたり約12回呼吸していれば、心拍数も1分間に約12回上がったり下がったりします。神経系はこれを自動操縦で行っています。どの神経が関わるかは、レッスン3で説明します。

さらに詳しく なぜ心臓は呼吸に従うのか

完全な答えは、まだ誰にもわかっていません。一つの考え方は、このパターンが、心臓と肺がチームとして働くのを助けているというものです。GrossmanとTaylor(2007)は、体のエネルギー需要が変わるなかで、呼吸と血流をそろえるのに役立つと示唆しています。二人のレビューは、この呼吸の影響の大きさが、呼吸の速さと深さによって変わるため、それだけでは何かを純粋に測る指標にはならないとも注意しています。

少しの変動が、よいサインである理由

1拍ごとに速くなったり遅くなったりできる心臓は、反応している心臓です。体は、呼吸にも、立ち上がる動作にも、隣の部屋の物音にも合わせて、常に調整しています。拍のタイミングが小さく絶えず変わることは、その調整が働いているサインの一つです。

研究では、HRVが低いことが、将来の健康上の問題のリスクが高いことと関連づけられてきました。ただし、変動が多ければ多いほどよいとは限りません。余分な変動の中には、健康な心臓ではなく、乱れたデータやリズムの問題から来るものもあります。レッスン4で詳しく扱います。

今は、健康な人が安静にしているとき、拍と拍の間隔は変わるものだ、と覚えておいてください。

不揃いな拍が、別のものであるとき

拍ごとの正常な変化は、小さくなめらかです。ゆっくり呼吸しながらよく注意しないかぎり、通常はまったく感じられません。

これとは違う感覚もあり、HRVはそれを測りません。

  • 心臓がどきどきしている、または速く打っているという感じ
  • 心臓が一拍飛んだ、または余分な拍が入ったという感じ
  • 速くて乱れていて、安定したパターンがないように思える脈拍

これらの感覚は、動悸と呼ばれます。大半の場合、深刻ではありません。しかし、異常な心臓のリズムから来るものもあり、HRVアプリでは区別できません。

すぐに救急医療を受けてください。 動悸に、失神または失神しそうな感じ、胸の痛みや不快感、息苦しさ、いつもと違う汗、めまいが伴う場合です。

すぐに医師に連絡してください。 余分な拍に頻繁に気づく場合、感覚が新しい、または違うものである場合、心臓病がある場合、運動、発熱、不安がないのに安静時の脈拍が100 bpmを超え続ける場合です。

HRVの数値では、何も診断できません。それが表すのは、拍のタイミングです。心臓のリズムは、医師が心電図できちんと調べられます。

次は

次のレッスンHRVを1枚の図で理解するでは、これらの間隔をグラフに置き、アプリがそれを数値にするしくみを見ます。背景全体については、HRVとは?心拍変動を解説をご覧ください。

やってみましょう

1分間じっと座ってください。手首か首で脈拍を探してください。1分間、4つ数えながらゆっくり吸い、6つ数えながら吐いてください。吸うときは拍が少し速くなり、吐くときは少し遅くなることに気づいてください。

理解度チェック

4問中3問(60%)以上正解すると合格となり、このレッスンに完了のチェックが付きます。何度でも挑戦できます。選択肢の順番は毎回入れ替わり、最高得点が記録されます。

以下の問題はJavaScriptがなくても読めます。答え合わせにはJavaScriptが必要です。

問題1 時計に60 bpmと表示されています。このことから、拍と拍の間隔について何がわかりますか?
問題2 息を吸うと、通常、心拍数はどうなりますか?
問題3 次のうち、HRVアプリではなく医師の診察が必要なのはどれですか?
問題4 心拍変動は、何を測るものですか?

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コースの全体像

出典

  1. How the Heart Works: How the Heart Beats National Heart, Lung, and Blood Institute (NIH)
  2. Pulse MedlinePlus, US National Library of Medicine
  3. Heart palpitations MedlinePlus, US National Library of Medicine
  4. A healthy heart is not a metronome: an integrative review of the heart's anatomy and heart rate variability Frontiers in Psychology, 2014
  5. Toward understanding respiratory sinus arrhythmia: relations to cardiac vagal tone, evolution and biobehavioral functions Biological Psychology, 2007
  6. An overview of heart rate variability metrics and norms Frontiers in Public Health, 2017