총 파워(TP)

총 파워는 심박변이도(HRV) 스펙트럼의 모든 대역에 들어 있는 파워를 합한 값으로, 단위는 ms²입니다. 간격 시계열의 분산을 주파수 쪽에서 본 것입니다.

이 지표가 있는 이유

스펙트럼은 하나의 총량을 여러 주파수에 나눠 줍니다. 유럽심장학회와 북미 심박조율·전기생리학회의 태스크포스(Task Force, 1996)는 그 총량을 독립된 지표로 올렸습니다. 기록 전체에 걸쳐 0.4 Hz까지의 주파수에 들어 있는 NN 간격의 분산입니다. 총 파워는 분산의 제곱근인 SDNN의 주파수 영역 쌍둥이입니다. Shaffer, McCraty, Zerr는 24시간 기록에서 SDNN이 ULF ULF ULF 파워 0.003 Hz 미만에서 심장 박동 간격의 분산으로, 단위는 ms²입니다. 낮밤 리듬을 포함해 5분에 한 번보다 느린 리듬이며, 24시간 기록에서만 잴 수 있습니다. ULF 파워 더 알아보기 및 총 파워와 상관이 높다고 지적합니다. 총 파워의 주된 역할은 분모입니다. 상대 파워는 각 대역을 총 파워로 나누고, 정규화 단위 정규화 단위 정규화 단위 LF 또는 HF 파워를 ms²가 아니라 둘의 합(LF + HF)에 대한 백분율로 나타낸 값입니다. 둘을 더하면 항상 100이 되므로 두 값은 합쳐서 정보 하나를 담습니다. 정규화 단위 더 알아보기 (n.u.)는 LF와 HF를 총 파워에서 VLF를 뺀 값으로 나눕니다.

계산식

$$\mathrm{TP} = \mathrm{ULF} + \mathrm{VLF} + \mathrm{LF} + \mathrm{HF} = \int_{0}^{0.40} P(f)\,\mathrm{d}f$$

네 대역의 파워를 더하거나, 0.40 Hz까지 모든 주파수 $f$에 걸쳐 파워 스펙트럼 밀도 $P(f)$를 더합니다. 짧은 기록에는 ULF 대역이 없으므로, 총 파워는 VLF VLF VLF 파워 0.003~0.04 Hz 대역에서 심장 박동 간격의 분산으로, 단위는 ms²입니다. 25초에서 5분 주기로 반복되는 리듬이며, 최소 5분 기록이 필요하고 24시간에 걸쳐 읽는 것이 가장 좋습니다. VLF 파워 더 알아보기 + 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 + HF입니다.

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 기록에서는 3 + 120 + 635 = 758 ms²가 나옵니다. 같은 간격의 SDNN은 28.7 ms이고, 28.7²은 약 826 ms²입니다. 두 값은 크기는 비슷하지만 정확히 같지는 않습니다. 스펙트럼은 추세를 제거하고 창을 씌웠지만 SDNN은 그렇지 않았기 때문입니다. ‘드리프트 있음’ 프리셋에서 추세 제거를 끄면 총 파워가 VLF 대역과 함께 부풀어 오르는 것을 볼 수 있습니다.

무엇이 값을 바꾸는가

어느 대역이든 바꾸는 모든 것입니다. 호흡, 압수용체 반사 압수용체 반사 압수용체 반사 심박수를 바꿔 박동마다 혈압을 안정시키는 반사입니다. 이 반사에는 지연이 있어 약 10초마다 심박수가 오르내리며, 이것이 LF(저주파) 파워의 0.1 Hz 리듬입니다. 압수용체 반사 더 알아보기 , 느린 드리프트가 있고, 하루 단위로는 활동과 수면이 있습니다. Task Force의 표에서 정상성이 있는 정상성이 있는 정상성 기록 속 리듬이 처음부터 끝까지 같은 상태로 유지된다는 가정입니다. LF와 HF 같은 주파수 지표에 필요하며, 도중에 상태가 바뀐 기록은 이 가정을 깹니다. 정상성 더 알아보기 누운 자세의 5분 기록은 3,466 ± 1,018 ms²입니다. Task Force는 이 기준값의 일부가 소규모 연구에서 나왔으므로 대략적인 값일 뿐이라고 경고합니다. 모든 절대 파워가 그렇듯 값이 한쪽으로 치우쳐 있어서, 논문에서는 로그값을 보고하는 경우가 많습니다.

오해하기 쉬운 경우

SDNN처럼 기록 시간에 좌우되고, 프로그램의 추세 제거 추세 제거 추세 제거 스펙트럼을 계산하기 전에 박동 간격 시계열에서 느린 드리프트를 없애는 작업입니다. 드리프트가 가장 낮은 주파수에 가짜 파워로 쌓이는 것을 막습니다. 추세 제거 더 알아보기 방식에도 좌우됩니다. 느린 추세를 더 많이 제거하면 총 파워는 줄어듭니다. 같은 박동이라도 프로그램에 따라 총 파워가 다르게 나옵니다. 총 파워는 파워가 어느 대역에 있는지는 알려 주지 않으며, 대역을 나눈 이유가 바로 그것입니다.

어디서 볼 수 있는가

Task Force가 쓴 이름은 총 파워이고 단위는 ms²입니다. Kubios HRV는 ‘Relative power’(상대 파워) 열의 분모로 사용하며, 방법마다 이 값을 보고합니다. 내 HRV 앱의 LF, HF, VLF, nu는 무슨 뜻일까?에서 대표적인 앱 화면을 풀이합니다.