ペースの呼吸条件下でのRRインターバルのパワースペクトル密度を推定するための技術の評価

心拍数の変動（HRV）分析は、自然呼吸と機械的換気患者の麻酔と集中治療監視でますます使用されています。周波数領域では、RRインターバルのパワースペクトル密度（PSD）の異なる推定方法が異なる結果につながります。したがって、メトロノミック呼吸にさらされた25人の若い健康な被験者について、高速フーリエ変換（FFT）、自己回帰モデリング（AR）、およびロムスカーフピリオグラム（LSP）のPSD推定値を調査しました。ペースの呼吸下でのHRVスペクトルパラメーターを決定する最適な方法は、各呼吸頻度（BF）およびスペクトル推定法の相対誤差（RE）とルート平均平方相対誤差（RMSRE）を評価することにより特定されました。さらに、低周波/高周波（LF/HF）比を計算することにより、交感神経革新のバランスを調査しました。1分あたり7つの呼吸を超えると、すべての方法で、BFの増加に伴ってLF/HF比が大幅に増加しました。平均して、FFTのRMSREはLSPおよびARよりも低かった。したがって、ペースの呼吸条件下では、FFTを使用したRRインターバルPSDの推定が推奨されます。

Heart rate variability (HRV) analysis is increasingly used in anaesthesia and intensive care monitoring of spontaneous breathing and mechanical ventilated patients. In the frequency domain, different estimation methods of the power spectral density (PSD) of RR-intervals lead to different results. Therefore, we investigated the PSD estimates of fast Fourier transform (FFT), autoregressive modeling (AR) and Lomb-Scargle periodogram (LSP) for 25 young healthy subjects subjected to metronomic breathing. The optimum method for determination of HRV spectral parameters under paced respiration was identified by evaluating the relative error (RE) and the root mean square relative error (RMSRE) for each breathing frequency (BF) and spectral estimation method. Additionally, the sympathovagal balance was investigated by calculating the low frequency/high frequency (LF/HF) ratio. Above 7 breaths per minute, all methods showed a significant increase in LF/HF ratio with increasing BF. On average, the RMSRE of FFT was lower than for LSP and AR. Therefore, under paced respiration conditions, estimating RR-interval PSD using FFT is recommend.