정규화 단위

정규화 단위는 LF LF LF 파워 0.04~0.15 Hz 대역, 곧 7~25초마다 반복되는 리듬에 들어가는 심장 박동 간격의 분산이며 단위는 ms²입니다. 한때 교감신경 활동으로 읽혔지만 지금은 논란이 있습니다. LF 파워 더 알아보기 (저주파)와 HF HF HF 파워 0.15~0.40 Hz 대역, 곧 일반적인 호흡 범위에 들어가는 심장 박동 간격의 분산이며 단위는 ms²입니다. 호흡이 분당 9~24회일 때는 주로 미주신경 활동을 반영합니다. HF 파워 더 알아보기 (고주파) 파워를 둘의 합에서 차지하는 비율로 나타냅니다. 그래서 LF n.u. + HF n.u. = 100입니다.

이 지표가 필요한 이유

대역별 절대 파워는 사람마다 크게 다릅니다. 한 사람의 HF가 100 ms², 다른 사람의 HF가 3,000 ms²여도 둘 다 건강한 사람입니다. 유럽심장학회와 북미 심박조율·전기생리학회의 태스크포스(Task Force, 1996)는 전체 크기와 상관없이 두 대역 사이의 균형을 사람과 조건을 넘어 비교할 수 있도록 정규화 단위를 도입했습니다. 정의는 총 파워(TP)에서 VLF를 뺀 값으로 나누는 것이고, 5분 기록에서는 LF + HF와 같습니다. Shaffer와 Ginsberg도 같은 개념을 설명합니다. 각 대역의 절대 파워를 LF와 HF 절대 파워의 합으로 나눈 값입니다.

공식

$$\mathrm{LF}_{\mathrm{nu}} = \frac{\mathrm{LF}}{\mathrm{LF}+\mathrm{HF}}\times 100,\qquad \mathrm{HF}_{\mathrm{nu}} = \frac{\mathrm{HF}}{\mathrm{LF}+\mathrm{HF}}\times 100$$

각 대역의 파워를 둘의 합으로 나누어 백분율로 바꿉니다. $\mathrm{LF}$와 $\mathrm{HF}$는 ms² 단위의 절대 파워입니다. 두 비율을 더하면 100이므로 LF n.u., HF n.u., LF/HF LF/HF LF/HF 비 LF 파워를 HF 파워로 나눈 값이며 단위가 없습니다. 교감신경계와 부교감신경계 사이의 균형을 가늠하는 지표로 제안되었지만, 연구에서는 그 균형을 신뢰할 수 있게 측정하지 못하는 것으로 나타났습니다. LF/HF 비 더 알아보기 비는 하나의 수를 쓰는 세 가지 방법입니다. $\mathrm{LF}/\mathrm{HF} = \mathrm{LF}_{\mathrm{nu}} / \mathrm{HF}_{\mathrm{nu}}$.

계산 예시

리듬을 성분별로 나누기

교육용 기록 5분

주파수별 파워, Hz 호흡

VLFLFHF

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

ULF

24시간 필요

VLF

3 ms²

LF

120 ms²

HF

635 ms²

총 파워

758 ms²

LF n.u.

15.9

HF n.u.

84.1

LF/HF

0.19

피크

0.250 Hz, HF

충분한 휴식, 호흡 분당 15회(0.250 Hz), 기록 시간 5분, 추세 제거 후 Welch 방법. 호흡 피크는 HF 대역의 0.250 Hz에 있고, 약 0.1 Hz의 혈압 파동이 더 작은 LF 피크로 나타납니다. LF/HF는 0.19입니다.

충분한 휴식 스트레스 상태 드리프트 있음 이소성 박동 있음

호흡수 분당 15회 기록 시간 5분

Welch(FFT) Lomb–Scargle

먼저 추세 제거(smoothness priors, λ = 500)

JavaScript를 켜면 조작 도구가 작동합니다.

0~0.5 Hz의 주파수별 파워를 나타낸 선 그래프로, VLF(0.003~0.04 Hz), LF(0.04~0.15 Hz), HF(0.15~0.4 Hz) 대역에 음영이 표시되어 있고 호흡 주파수에 표시가 있습니다. 수치 표시에는 ULF, VLF, LF, HF, 총 파워(ms²), 정규화 단위의 LF와 HF, LF/HF 비, 피크 주파수가 나오고, 그 뒤에 무엇이 바뀌었는지 설명하는 문장이 이어집니다. 조작 도구는 분당 5~20회의 호흡수 슬라이더, 기록 시간 슬라이더, 추세 제거 확인란, Welch와 Lomb–Scargle 버튼, ‘충분한 휴식’, ‘스트레스 상태’, ‘드리프트 있음’, ‘이소성 박동 있음’ 기록의 프리셋 버튼 네 개입니다.

오 분짜리 교육용 기록에서 LF n.u. = 120 ÷ (120 + 635) × 100 = 15.9, HF n.u. = 84.1입니다. 호흡을 분당 7회로 늦추면 호흡 피크가 LF 대역으로 넘어가서 LF n.u.가 99.5로 올라갑니다. 이제 ‘스트레스 상태’ 프리셋으로 바꿔 보세요. 그 아래의 절대 파워는 안정 시 값의 일부로 줄었는데도 LF n.u.는 그럴듯해 보이는 39.9로 읽힙니다. Task Force가 정규화 단위를 절대값과 함께 보고하라고 직접 권하는 것도 이 때문입니다.

값을 움직이는 요인

두 대역 사이에서 파워를 옮기는 요인입니다. 무엇보다 호흡수이고, 그다음은 자세와 압수용체 반사입니다. Nunan 연구진이 통합한 단기 값은 LF n.u. 52 ± 10, HF n.u. 40 ± 10이며, 각각 서로 다른 연구 묶음에서 통합했기 때문에 둘의 합이 100이 되지 않습니다.

오해하기 쉬운 경우

전체 변이의 척도로 읽으면 오해하게 됩니다. 정규화 단위는 설계상 전체 변이를 버렸습니다. 호흡이 느리거나 빠르면 이 비율은 호흡을 측정하게 됩니다. 프로그램마다 정규화 방식이 다를 때도 그렇습니다. LF + HF로 나누는 경우, 총 파워에서 VLF를 뺀 값으로 나누는 경우, VLF를 포함한 총 파워로 나누는 경우가 있으며, 마지막 방식은 같은 기록에서 더 작은 값을 줍니다.

볼 수 있는 곳

Task Force가 쓰는 이름은 LF norm과 HF norm이며 n.u.로 나타냅니다. Kubios HRV는 절대, 로그, 상대 값 옆에 LF와 HF의 ‘Normalized power’를 n.u.로 출력합니다. ‘균형’ 막대를 보여 주는 많은 앱은 LF n.u.와 HF n.u.를 비교해 그린 것입니다. 내 HRV 앱의 LF, HF, VLF, nu는 무슨 뜻일까? 페이지는 전형적인 앱 화면을 풀어서 설명합니다.