Comparison of Heart Rate Variability Indices between Obstructive Sleep Apnea Syndrome and Primary Insomnia

폐쇄성 수면무호흡 증후군과 일차성 불면증에서 심박동률 변이도 지수의 비교

Objectives: Sleep disorders cause changes of autonomic nervous system (ANS) which affect cardiovascular system. Primary insomnia (PI) makes acceleration of sympathetic nervous system (SNS) tone by sleep deficiency and arousal. Obstructive sleep apnea syndrome (OSAS) sets off SNS by frequent arousals and hypoxemias during sleep. We aimed to compare the changes of heart rate variability (HRV) indices induced by insomnia or sleep apnea to analyze for ANS how much to be affected by PI or OSAS. Methods: Total 315 subjects carried out nocturnal polysomnography (NPSG) were categorized into 4 groups - PI, mild, moderate and severe OSAS. Severity of OSAS was determined by apnea-hypopnea index (AHI). Then we selected 110 subjects considering age, sex and valance of each group's size [Group 1 : PI (mean age=$41.50{\pm}13.16$ yrs, AHI <5, n=20), Group 2 : mild OSAS (mean age=$43.67{\pm}12.11$ yrs, AHI 5-15, n=30), Group 3 : moderate OSAS (mean age $44.93{\pm}12.38$ yrs, AHI 16-30, n=30), Group 4 : severe OSAS (mean age=$45.87{\pm}12.44$ yrs, AHI >30, n=30)]. Comparison of HRV indices among the four groups was performed with ANCOVA (adjusted for age and body mass index) and Sidak post-hoc test. Results: We found statistically significant differences in HRV indices between severe OSAS group and the other groups (PI, mild OSAS and moderate OSAS). And there were no significant differences in HRV indices among PI, mild and moderate OSAS group. In HRV indices of PI and severe OSAS group showing the most prominent difference in the group comparisons, average RR interval were $991.1{\pm}27.1$ and $875.8{\pm}22.0$ ms (p=0.016), standard deviation of NN interval (SDNN) was $85.4{\pm}6.6$ and $112.8{\pm}5.4$ ms (p=0.022), SDNN index was $57.5{\pm}5.2$ and $87.6{\pm}4.2$ (p<0.001), total power was $11,893.5{\pm}1,359.9$ and $18,097.0{\pm}1,107.2ms^2$(p=0.008), very low frequency (VLF) was $7,534.8{\pm}1,120.1$ and $11,883.8{\pm}912.0ms^2$ (p=0.035), low frequency (LF) was $2,724.2{\pm}327.8$ and $4,351.6{\pm}266.9ms^2$(p=0.003). Conclusions: VLF and LF which were correlated with SNS tone showed more increased differences between severe OSAS group and PI group than other group comparisons. We could suggest that severe OSAS group was more influential to increased SNS activity than PI group.

목 적: 수면 장애는 자율신경계의 변화를 유발하여 심혈관계에 영향을 준다. 일차성 불면증(primary insomnia, 이하 PI)은 수면부족 및 각성으로, 폐쇄성 수면무호흡 증후군(obstructive sleep apnea syndrome, 이하 OSAS)은 수면 중 빈번한 각성, 저산소증 등으로 교감신경계 항진을 유발한다. 이에 OSAS와 PI 사이에서 심박동률 변이도(heart rate variability, 이하 HRV) 분석을 통해 자율신경계의 변화 정도를 비교하고자 하였다. 방 법: 임상병력 및 야간수면다원검사(nocturnal polysomnography, 이하 NPSG)로 선택된 PI와 OSAS 전체 315 명의 대상자 중 OSAS는 무호흡-저호흡 지수(apnea-hypopnea index, 이하 AHI)에 따라서 경도, 중등도, 중증도 OSAS로 분류하여 PI를 포함하여 4개의 군으로 분류되었다. 이후 연령, 성별, 군간 개체수를 고려하여 최종적으로 110명의 대상자가 선택되었고, PI군(평균나이 41.50, 표준편차 13.16, AHI <5, n=20), 경도 OSAS군(평균나이 43.67, 표준편차 12.11, AHI 5~15, n=30), 중등도 OSAS군(평균나이 44.93, 표준편차 12.38, AHI 16~30, n=30), 중증도 OSAS군(평균 나이 45.87, 표준편차 12.44, AHI >30, n=30)의 4개 군으로 나누었다. 이후 NPSG를 통해 얻은 각 군의 HRV 지수 비교를 위하여 연령과 체질량지수(body weight index, BMI)를 공변량으로 하여 공분산분석(analysis of covariance, ANCOVA)를 실시한 후 사후분석으로 Sidak test를 실시하였다. 결 과: HRV 지수의 비교 결과 PI군과 경도, 중등도의 OSAS군 간에 유의한 차이는 없었다. 그러나 PI군과 중증도 OSAS군 사이에는 유의한 차이가 있었다. 군간비교에서 통계적으로 가장 현저한 차이를 보인 PI군과 중증도 OSAS군에서 HRV 지수 중 통계적으로 의미 있는 각각의 값은 다음과 같았다. Average RR interval은 $991.1{\pm}27.1$과 $875.8{\pm}22.0$ ms(p=0.016), standard deviation of NN interval(SDNN)은 $85.4{\pm}6.6$과 $112.8{\pm}5.4$ ms(p=0.022), SDNN index는 $57.5{\pm}5.2$과 $87.6{\pm}4.2$(p<0.001), total power는 $11893.5{\pm}1359.9$과 $8097.0{\pm}1107.2ms^2$(p=0.008), very low frequency(VLF)는 $7534.8{\pm}1120.1$과 $11883.8{\pm}912.0ms^2$(p=0.035), low frequency(LF)는 $2724.2{\pm}327.8$과 $4351.6{\pm}266.9ms^2$였다(p=0.003). 결 론: 본 연구에서는 PI군에 비해 중증도의 OSAS군에서 HRV 지수 중 교감신경계의 영향을 많이 받는 VLF, LF 등이 상승하는 양상을 보였고, 이를 통해 PI에 비해 중증도의 OSAS가 교감신경계 활동증가에 보다 더 큰 영향을 끼치는 것을 알 수 있었다.