Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC (전자공학회논문지SC)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

The Effects of Posture and Sleep Deprivation on Heart Rate Variability

자세와 수면 박탈이 심박 변이도에 미치는 영향

  • Shim, Young-Woo (Brain Korea 21 Project for Medical Science, Yonsei University) ;
  • Yang, Dong-In (Biomedical Engineering, Yonsei University) ;
  • Kim, Nam-Hyun (Dept. of Medical Engineering, College of Medicine, Yonsei University) ;
  • Kim, Deok-Won (Dept. of Medical Engineering, College of Medicine, Yonsei University)
  • 심영우 (연세대학교 의과대학 의과학과) ;
  • 양동인 (연세대학교 생체공학협동과정) ;
  • 김남현 (연세대학교 의과대학 의학공학교실) ;
  • 김덕원 (연세대학교 의과대학 의학공학교실)
  • Received : 2010.01.05
  • Accepted : 2010.02.11
  • Published : 2010.03.25
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Abstract

Autonomic nervous system (ANS) acts as a control system functioning largely below the level of consciousness, and controls visceral functions. The activity of the ANS has been assessed by means of the heart rate variability (HRV). It has been reported that HRV is dependent on sex, age, body mass index, and smoking, etc. However, the effects of posture and sleep deprivation on HRV have rarely been reported. Objective of our work was to find out which posture is appropriate for stable HRV. We measured the number of sleep deprivation and HRV using power spectrum in six stages for 30 minutes. Increased low frequency (LF) power and high frequency (HF) power indicate enhanced sympathetic and parasympathetic activity, respectively. We determined the LF/HF ratio to minimize individual difference. It was found that sleep deprivation by awakening up subjects was affected by posture, which resulted in changes of LF/HF. Although LF/HF varied with time, it was more stable in sitting than in supine. In conclusion, we recommend sitting posture when measuring HRV because of less sleep deprivation resulting in less variation in LF/HF.

자율신경계는 불수의적 활동 기능을 조절해 주는 신경계통으로, 자율신경계의 활성 정도를 정량적으로 평가하기 위해 심박 변이도가 이용된다. 그러나 심박 변이도는 환경 변화나 심리 상태의 변화 등에 민감하게 반응하며, 자세와 수면 박탈에 의해서도 심박 변이도가 달라질 수 있다. 특히 전자파 자원자 연구에서는 자각 증상 및 인지 여부에 의한 수면 박탈로 심박 변이도가 달라질 수 있다. 이에 본 연구에서는 자세에 따른 수면 박탈 횟수와 심박 변이도를 30분간 6 stage에서 측정하였고, 앉은 자세와 누운 자세에서 측정된 심박 변이도를 비교하여 앉은 자세나 누운 자세에서 심박 변이도를 측정하는 실험에 어떠한 자세가 적합한지 결정하고자 하였다. 심박 변이도 분석은 전력 스펙트럼을 이용한 주파수 영역에서의 LF (low frequency) / HF(high frequency)를 이용하였고, stage 1을 100%로 하여 개인 및 성별에 따른 초기 LF/HF 차이를 상쇄시켜 주었다. LF/HF 증가는 교감 신경의 활성 증가를 나타내고 감소는 교감 신경의 활성 감소를 나타낸다. 교차 분석 결과 수면 박탈은 자세의 영향을 받는 것으로 나타났으며 (p=0.002), LF/HF에 대하여 자세만을 변수로 고려하였다. 앉은 자세에서 수면 박탈 횟수는 모든 stage에서 누운 자세보다 유의하게 적었다 (p<0.05). 자세는 LF/HF에 유의한 영향을 끼쳤으며 (p=0.033), 앉은 자세에서는 stage 1과 비교하여 LF/HF가 stage 4, 5, 6에서 유의하게 증가하였고 (p<0.05), 누운 자세에서는 stage 1과 비교하여 모든 stage에서 LF/HF가 유의하게 증가하였다 (p<0.05). 따라서 앉은 자세가 누운 자세보다 수면 박탈 횟수가 적고 LF/HF 변화가 작기 때문에 피험자가 깨어 있어야 하는 심박 변이도 측정 실험에 있어서 더 적합한 자세라고 사료된다.

Keywords

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