비선형 HRV 지표는 심장 박동 간격이 흩어진 정도가 아니라 패턴을 설명합니다. SDNN은 간격이 얼마나 넓게 벗어나는지, RMSSD는 박동마다 얼마나 튀는지를 알려 줍니다. 비선형 지표는 박동이 앞선 박동을 기억하는지( 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 변동 분석), 다음 박동을 얼마나 예측할 수 있는지(표본 엔트로피와 근사 엔트로피 근사 엔트로피 표본 엔트로피의 이전 세대 지표로 단위가 없는 규칙성 지표입니다. 박동 구간마다 자기 자신과 일치하는 것으로 세기 때문에 짧은 기록에서는 값이 낮게 치우칩니다. 근사 엔트로피 더 알아보기 ), 리듬이 조기 박동에 어떻게 반응하는지( 심박 난류 심박 난류 심실 조기 박동 뒤에 심장 리듬이 잠깐 빨라졌다가 더 느리게 회복하는 현상입니다. 24시간 심전도에서 난류 시작(%)과 난류 기울기(ms/박동) 두 수치로 측정합니다. 심박 난류 더 알아보기 (HRT), 감속 능력 감속 능력 직전보다 느려진 모든 박동 둘레의 패턴을 평균해 구한, 심장이 느려지는 정도의 평균 크기(밀리초)입니다. 심근경색 이후에 쓰는 24시간 미주신경 지표입니다. 감속 능력 더 알아보기 (DC))를 묻습니다. 웨어러블 기기로 내 회복을 따라가는 데는 필요하지 않습니다. 연구용 소프트웨어에 나오는 지표이며, 2015년 이에 관한 유럽 입장문은 이들이 신호에 대한 이해를 넓혔지만 임상 도구로서의 활용은 지금까지 다소 제한적이었다고 결론지었습니다.
왜 “비선형”인가
기록 하나를 가져와 박동을 무작위 순서로 섞고 SDNN을 계산해 보면 값이 변하지 않습니다. 히스토그램, 삼각 지수 HRV 삼각 지수 기록에 있는 NN 간격의 전체 개수를 그 히스토그램에서 가장 높은 막대의 높이로 나눈 값입니다. 전체 변이를 나타내는 단위 없는 기하학적 지표로, 잘못 잡힌 박동 몇 개에는 거의 움직이지 않습니다. HRV 삼각 지수 더 알아보기 , 바옙스키 지수도 마찬가지입니다. 이 지표들은 간격이 흩어진 정도만 봅니다. 섞으면 순서가 사라지는데, 생리학은 바로 그 순서에 있습니다. 호흡에 따른 파동, 더 느린 혈압 파동, 느린 박동 뒤에 또 느린 박동이 따라오는 경향이 그렇습니다. 순서를 읽고, 결과가 값들의 합만으로 나오지 않는 방법을 비선형이라고 부릅니다. Peng, Havlin, Stanley, Goldberger는 1995년에 건강한 심장에는 장거리 상관이 있고 이것이 심한 심부전에서는 무너진다는 것을 보여 이 계열의 방법을 유명하게 만들었습니다.
자주 만나게 될 두 가지
DFA α1: 박동이 기억하는가?
리듬은 과거를 기억할까?
교육용 기록 5분
- α1(4~16박동)
- 0.49
- α2(16~64박동)
- 0.65
충분한 휴식 기록은 합성한 것입니다. 네 박동마다 깨끗한 호흡 파동이 있고 박동 사이에 무작위 잡음이 섞여 있어서, 4~16박동에서는 거의 잡음처럼 보이고(α1 0.49), 더 느린 파동 때문에 16~64박동에서는 어느 정도 기억이 생깁니다(α2 0.65). 안정 시의 실제 기록은 보통 α1이 약 1 이상입니다.
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박스 크기 4~64박동에 대한 변동을 나타낸 로그–로그 그래프로, 박스 크기마다 점이 있고 맞춘 직선이 두 개 있습니다. 하나는 4~16박동 구간의 α1용이고, 다른 하나는 16~64박동 구간의 α2용입니다. 수치 표시에는 α1과 α2가 나오고, 그 뒤에 이를 설명하는 문장이 이어집니다. 버튼 네 개로 충분한 휴식 기록, 백색 잡음, 1/f 잡음, 이소성 박동 있는 기록 중에서 고르고, 슬라이더로 선택한 시계열에 백색 잡음을 섞습니다.
추세 제거 변동 분석( DFA DFA α1 추세 제거 변동 분석의 단기 스케일링 지수입니다. 1에 가까우면 박동이 모든 규모에서 기억을 갖고, 0.5에 가까우면 잡음처럼 움직입니다. α2는 더 긴 구간에서 구한 같은 기울기입니다. DFA α1 더 알아보기 )은 계열을 더 긴 구간으로 볼 때 흔들림이 어떻게 커지는지를 로그–로그 축에서 묻습니다. 기억이 없는 백색 잡음은 기울기 0.5를, 모든 규모에서 기억이 있는 1/f 잡음은 1을, 랜덤 워크는 1.5를 줍니다. 교육용 기록 오 분 분량에서는 416박동에 걸쳐 α1 = 0.49, 1664박동에 걸쳐 α2 = 0.65가 나옵니다. 백색 잡음으로 바꾸면 두 기울기가 모두 0.5 근처에 놓이고(α1 0.48), 1/f 잡음으로 바꾸면 1 근처에 놓입니다(α1 1.04). 안정 시의 실제 기록은 보통 약 1 또는 그 이상으로 나옵니다. 교육용 기록의 값이 낮은 것은 합성한 신호이기 때문입니다. 네 박동마다 깨끗한 호흡 파동이 한 번 있고 박동 사이에 무작위 잡음이 섞여 있어서 짧은 규모에서는 잡음처럼 보입니다. 강하고 규칙적인 호흡 변동도 실제 α1 값을 같은 방향으로 끌어내릴 수 있습니다. 운동 강도가 올라가면 α1은 약 1에서 0.5를 향해 내려가며, 그래서 일부 훈련 앱은 이를 실시간으로 보여 줍니다.
표본 엔트로피: 다음 박동을 얼마나 예측할 수 있는가?
다음 박동은 얼마나 예측할 수 있을까?
교육용 기록 5분
- SampEn
- 1.67
- ApEn
- 1.02
- 허용 범위 r
- 5.7 ms
- m박동 일치
- 13
- m + 1박동 일치
- 1
충분한 휴식, m = 2, r = 0.20 × SD = 5.7 ms. 강조된 2박동 구간은 5.7 ms 이내에서 다른 구간 13개와 일치하고, 그중 1개는 두 구간을 한 박동씩 더 길게 해도 여전히 일치합니다. 기록의 모든 구간에 대해 세면 표본 엔트로피는 1.67입니다. 호흡 리듬 때문에 다음 박동을 어느 정도 예측할 수 있습니다.
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심장 박동 간격 64개를 순서대로 나타낸 선 그래프입니다. 강조된 상자 하나는 m박동으로 이뤄진 기준 구간이며, 각 박동 둘레에 ±r 밀리초의 허용 띠가 있습니다. 밝은 상자는 그 띠 안에서 기준 구간과 일치하는 m박동의 다른 구간이고, 어두운 상자는 두 구간을 한 박동씩 더 길게 해도 여전히 일치하는 구간입니다. 수치 표시에는 표본 엔트로피, 근사 엔트로피, 밀리초 단위의 허용 범위, 일치 개수 두 개가 나오고, 그 뒤에 이를 설명하는 문장이 이어집니다. 슬라이더 두 개로 m(1~4박동)과 r(표준편차의 0.1~0.6배)을 정하고, 버튼 세 개로 주기적인 시계열, 충분한 휴식 기록, 무작위 박동 중에서 고릅니다.
표본 엔트로피는 두 박동으로 이루어진 모든 구간에 대해, 허용 오차 안에서 일치하는 구간을 찾고, 그중 한 박동 뒤에도 여전히 일치하는 구간이 얼마나 되는지를 묻습니다. 그 비율의 로그에 마이너스를 붙인 값이 엔트로피입니다. 교육용 기록은 1.67이고, 완벽하게 주기적인 계열은 0.01입니다. 일치하는 구간이 계속 일치하기 때문입니다. 무작위 박동은 2.35입니다. Richman과 Moorman은 2000년에, 각 구간이 자기 자신과도 일치하는 것으로 세어 기록 시간에 따라 값이 치우치던 기존의 근사 엔트로피를 바로잡으려고 이 방법을 만들었습니다. 둘 다 구간 길이 , 허용 오차 , 박동 수에 크게 좌우되므로, 서로 다른 프로그램이나 기록 시간의 값은 비교할 수 없습니다.
임상용 지표
심박 난류와 감속 능력은 위험 지표로 개발되었고, 주로 심근경색을 겪은 사람의 24시간 심전도( ECG 심전도(ECG) 피부에 붙인 전극으로 심장의 전기 활동을 기록한 것입니다. 심전도로 구한 RR 간격이 심박변이도(HRV) 측정의 기준 방법입니다. 심전도(ECG) 더 알아보기 )로 검증되었습니다. 심박 난류는 심실 조기 박동에 대한 리듬의 반응으로 압수용체 반사를 읽고, 감속 능력은 하루 동안 심장이 느려진 정도를 평균 냅니다. Bauer 연구진이 2006년에 심근경색 생존자 1,455명을 대상으로 한 연구는 감속 능력이 박출률이나 SDNN보다 사망을 더 잘 예측한다고 확인했고, 이는 다른 두 집단에서도 검증되었습니다. 이들은 심장내과 의사를 위한 위험 지표이지 컨디션 관리용 수치가 아니며, 웨어러블 기기는 이를 보여 주지 않습니다.
종합 평가
Sassi 연구진은 2015년에 유럽심장학회 e-Cardiology 실무그룹과 유럽심장리듬협회를 위해 이 계열 전체를 검토했습니다. 프랙탈 지표, 엔트로피, 기호 동역학, 카오스 방법입니다. 결론은 이 방법들이 신호에 대한 이해를 개선했고, 선별된 환자를 대상으로 한 전문 연구실의 결과는 흥미롭지만 임상적 활용을 확립하지는 못하며, 위험 식별 같은 임상 도구를 만드는 데 거둔 성공은 다소 제한적이었고, 새로운 전향적 연구가 필요하다는 것입니다. Shaffer와 Ginsberg의 2017년 개관은 이 지표들을 Task Force의 지표와 나란히 나열하며, 예를 들어 DFA가 몇 시간에 걸친 기록을 위해 설계되었다고 언급합니다.
필요할까?
웨어러블 기기로 하는 아침이나 야간 측정에는 필요하지 않습니다. 내 기준선과 비교한 RMSSD나 lnRMSSD가 그런 측정이 잘 답할 수 있는 질문에 답해 주고, 비선형 수치는 손목 센서가 주는 것보다 더 깨끗하고 긴 기록과, 고정해 두어야 하는 설정이 필요합니다. 연구 논문을 읽거나 Kubios HRV 같은 프로그램을 쓰거나 훈련 앱에서 DFA α1을 보게 된다면 알아 둘 만합니다. 내 가슴 스트랩 기록으로 직접 해 보려면 RR 변환기가 내보내기 파일을 Kubios가 열 수 있는 파일로 바꿔 줍니다. 용어집의 DFA α1, 표본 엔트로피(SampEn), 근사 엔트로피(ApEn), 심박 난류(HRT), 감속 능력(DC) 페이지에 각각의 공식과 계산 예가 있고, 보통 이 값들 옆에 나오는 주파수 수치는 HRV 앱의 LF, HF, VLF, n.u.란?에서 다룹니다.