자율신경 (Stress) 측정도구로서 HRV (Heart Rate Variability) 개원가활용방안 메디코아임상연구부진란희 ran0701@medi-core.com
Who said? WHO! 2001. 2010 년은정신건강의해 정신및신경질환에걸린사람들이약 4 억명 2020 년에는우울증이심장병다음으로사망과장애의원인으로전망 Heart? HEART!
Stress 역사적배경 Claude Bernard - 신체의내부환경 (milieux interiur) 은생명유지를위해화학적, 물리적으로안정된상태를유지하여야한다. Cannon - 감정의변화는생체반응을유발 ( fight or flight ) - ANS & Homeostasis Selye (1936 년 ) - Stressor 에대한반응 : Stress - 경고반응기 저항기 탈진기 - Eu stress Vs. Distress
Stress & Homeostasis & ANS Homeostasis 가깨어진상태 : 질병 Homeostasis 를유지하기위하여생체기능의과도한사용 : 방어기전 Stress 를전혀감지하지못하면죽은것이다. - Selye -
Stress 의생리 Stress CRH 계반응 ANS 계반응 뇌와스트레스받은부위에영양소및산소공급증가심장과혈관벽긴장도증가 혈압및심장박동증가호흡수증가, 성장및생식기능저하글리코겐형성및지방분해증가염증에대한면역기능정지..
스트레스에의한질환유발 매우강한스트레스 약하지만지속적인스트레스 반복적인스트레스 개인의차이는있지만자신이견딜수있는한계 (threshold) 를벗어나는순간질병상태 다양한증세를나타냄
스트레스 당신은알고있습니까? 내과환자의 70% 가스트레스로인한증상및관련질병 돌연사 ( 심장마비 ) 의주요원인
스트레스 = ANS 이상초래 ~ 만병의근원. Minor Problems Fatigue Lowered concentration Indigestion Constipation Loss of appetite Over eating (Obesity) Skin trouble Depressive mood Sleep disorder Headache (Migraine) Others Major Problems Chronic fatigue syndrome Irritable bowel syndrome Depression Anxiety disorder Infertility Cardiac arrest Cancer Others
요즘환자유형은 < Psychosomatic disorder > 신체적질병 심리적요인의영향 - 질병의발생, 악화, 회복지연 - 치료방해 - 건강의위험요인 - 스트레스와관련된생리적반응이신체질병의증상을유발하거나악화 정신신체장애긴장성두통, 편두통, 만성피로, 근육통위 / 십이지장궤양, 과민성대장염, 월경통, 혈관운동성실신, 부정맥, 심장신경증, 과호흡증후군, 협심증, 고혈압, 관상동맥질환, 기관지천식, 울혈성심부전, 당뇨병, 갑상선기능이상, 월경전불쾌, 기분장애, 비만, 신경성식욕부진, 류머티스관절염, 각종암등 내과계환자의 71% 차지 원인치료로서 ~ 다각적인관리가필요합니다.!!!
이런증상들로환자는?
검사 Normal Normal Normal Normal.
자율신경평가시스템 스트레스성 / 신경성질환 관리 Patient 고통, 불편호소통증, 심계항진, 어지러움, 발한, 무기력, 만성피로등 각종검사 Normal 대안? 스트레스성환자는답답해합니다. 무엇을보여주시겠습니까? 자율신경균형검사가있습니다. 이제, 환자가만족해합니다.
환자는 환자가진정으로원하는것은 당신은건강합니다. 가아니라, 건강에이상이있습니다. 라는말을의사로부터듣기원한다!!
Stress 의측정? Heart Rate Variability?
메디코아 HRV 장비 (SA3000P) 는? 심박의변화정도를분석하여 자율신경계의상태 스트레스상태 만성피로 / 저항력평가. 맥파파형을분석하여 환자를이해하는진정한동반자!! 혈액순환상태 FDA, CE, SFDA, JFDA
메디코아 HRV 장비 (SA3000P) 는? [ 국내 Reference 구축 ] 1. 전국 8개기관에서공동연구진행 - 인제대서울백병원 - 이대목동병원병원 - 부산대학교병원 - 을지대학교병원 - 동아대학교병원 - 단국대학병원 - 가천의대남동길병원 - 한림대성심병원 2. 2 년에걸친연구진행 3. 정상인 5000 명데이터획득 4. 세계최초동양인 reference 구축및특허획득 < 특허증 >
자율신경기능검사 Report 끊임없는임상연구 결과에대한자동분석 소아, 청소년까지 Reference 확대 < HRV 기본결과지 > < DDR 성인결과지 > < DDR 소아, 청소년결과지 >
스트레스및자율신경측정도구 EART Heart rate variability ATE ARIABILITY
가장신뢰성있는지표 HRV 2014. 9 월현재약 17,400 편의논문등재
HRV 의발생기전 배경이론 사람의심박동은안정상태에서규칙적이다. Old * 1929 Walter B. Cannon : homeostasis * Physiology all cells, tissues and organs maintain a static or steady-state condition in their internal environment continuous time series data from physiologic processes such as Heart rate, Blood pressure, Nerve activity New concept Biological Process vary in a complex and nonlinear way even during steady-state condition 사람의심박동은안정상태에서도규칙적이지않다.
흔히하기쉬운오해 초등학교교과서 안정을취하고있을때심장박동은느리고규칙적이다? 운동을하면심장박동이빨라지면서불규칙하게된다? 불규칙한심장박동 = 不整脈 (arrhythmia)
그러나사실은 심장박동을조절하는기전은하나의 closed-loop 를가진단순한제어시스템이아닌복잡한시스템 안정상태에서조차복잡하고비선형적인프로세서가작동 오히려스트레스상태에서시스템은단순화 건강한생리적인상태는신경계, 호르몬계그리고역학적인시스템사이에복잡하고도지속적인상호작용의결과
자율신경계 (ANS) 불수의적인체장기의기능을자동또는반사적으로조절하며내, 외적인환경변화에대한균형을유지하는역할 생명유지활동및신체내의항상성 (homeostasis) 유지 심혈관계를비롯한인체여러기관에분포 특히심장은신경성조절과약물의영향에민감 자율신경계의역할이큼 HRV 분석근거 많은논란에도불구하고, 19 세기부터진행되어온연구에의해주기적인변동에대한생리학적의의가있으며 교감신경과부교감신경, 두자율신경계에의해조절되는생체제어기전에많은정보를제공
ANS 검사법 적외선체열촬영기를이용한체표면온도의측정 동위원소를이용한위장관의운동성에대한평가 혈중자율신경계신경전달물질에대한분석 자율신경에대한전기생리학적검사 약물에대한자율신경계의반응 땀의정량적측정 동공및음부신경반사에대한평가 Valsalva maneuver 대부분의검사법들이정량화가어렵고재현성이부족하거나인체에는적용하기어려운침습적방식인점등의문제점으로임상적용에많은제한을받아왔다
HRV Analysis HRV : Heart Rate Variability 객관적이고강력한자율신경기능평가도구 질병에의한자가조절능력및치료효과평가 심장위험도, 신체의항상성조절능력평가도구 정신적, 감성적인변화예측 833mS 909mS 937mS 968mS 952mS
What HRV Measures HRV = Physiologic rhythms within the oscillations of the interval between consecutive and instantaneous heart rates 체내생리적인균형상태를조절하기위한심장박동간의간격 (R-R intervals) 변화
How can we get the HRV Signal? mv Time ms Time
HRV 종합하면 심박동은체내 / 외적인환경의변화에따라조금씩변동함을관찰 이것이바로 HRV 이러한변동과정을관찰함으로써자율신경의체내항상성조절메카니즘을추정 즉, 박동간의미세한변화는인체의조절기능을반영 건강한사람에게서더욱뚜렷이관찰 건강하고조절능력이뛰어난사람은심박동이체내의혈압, 체온, 혈중산소농도등에민감하게반응하여빠른시간내에생리적인균형을이룰수있다
HRV 역사 18 th Century Albrecht von Haller noticed heart beat not regular 1965 Hon & Lee noticed that the beat to beat interval changes are the first alteration before fetal distress occurs. R-R change precedes HR change 1971 Sayers and others focused on rhythm imbedded in beat-tobeat HR 1977 Wolf et al showed association of HR to sudden death post MI
HRV 역사 1981 Akselrod introduced Power Spectral Analysis (PSD) Late 1980 s HRV confirmed strong predictor of mortality after an acute MI 1996 Task Force publish Standards of Measurement for HRV Circulation 1996:93:1043-1065 2000 publications over the last decade, found with a MEDLINE search, key word heart rate variability HRV
Heart Control System Brain Medulla Sympathetic Baroreceptor Peripheral Resistance Parasympathetic Cardiac Pacemaker BP + R-R Interval Cardiac Output Respiration
ANS 에의한 HRV 발생기전 Emotional Effect Thermo-regulation Body Posture(BP) Illumination etc... Internal Imbalance ANS Disorder Cardiovascular Diseases Neuropathy Stress / Aging etc... Autonomic Nervous System Cardiac Inherent Rhythm (SA node) Σ Fluctuation of Heart Rate
HRV = ANS & Stress Stress & Homeostasis stressor Homeostasis 유지 Health 과도해짐 HRV HRV 깨어짐 - 감지된외부의자극에적절한반응을하지못함 -> HRV 감소 - 주증상 : 피로, 무기력, 불안, 공포, 우울, 어지러움, 심계항진, 두통, 설사, 소화장애, 발한등 - 이단계에서적절한치료또는중재요구 Disease Death 치료 HRV 치료효과의판정적절한약물이나치료방법의선택 질병의악화정도사망위험예견심장돌연사
HRV & ANS & Stress 지속적인스트레스 스트레스에대한체내조절능력감소 심박의변화감소
Signal - View
HRV 신호의분석 X X X X RR n- RR RR 1 n n+1 X X X X X X X X X X X X X X 195 190 185 180 175 170 165 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Time[sec] PSD (ms 2 /Hz) 4 8 x 10 VLF LF HF 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 Frequency (Hz)
HRV 시계열파라메타 Statistical measures Variable Units Description SDNN ms Standard deviation of all NN intervals. SDANN RMSSD SDNN index ms ms ms Standard deviation of the averages of NN intervals in all 5 min segments of the entire recording. The square root of the mean of the sum of the squares of differences between adjacent NN intervals. Mean of the standard deviations of all NN intervals for all 5 min segments of the entire recording. SDSD ms Standard deviation of differences between adjacent NN intervals. NN50 count Number of pairs of adjacent NN intervals differing by more than 50 ms in the entire recording. Three variants are possible counting all such NN intervals pairs or only pairs in which the first or the second interval is longer. pnn50 % NN50 count divided by the total number of all NN intervals.
HRV 주파수영역파라메타 Analysis of short-term recordings (5 min) Variable Units Description 5 min total power ms 2 The variance of NN intervals over the temporal segment Frequency Range Approx. 0.4 Hz VLF ms 2 Power in very low frequency range 0.04 Hz LF ms 2 Power in low frequency range 0.04-0.15 Hz LFnorm n.u. LF power in normalised units LF/(Total Power VLF) 100 HF ms 2 Power in high frequency range 0.15-0.4 Hz HFnorm n.u. HF power in normalised units HF/(Total Power VLF) 100 LF/HF - Ratio LF [ms 2 ] / HF [ms 2 ]
Time Domain Analysis ( 시계열분석 ) HRV Tachogram : 건강할수록복잡하고불규칙하다 Healthy Unhealthy 건강할수록 신호가크고분포도가넓게나타난다. 스트레스나자율신경저하인경우신호가단순하고분포도가좁게나타난다.
자율신경균형도분석 Power Spectral Density : HRV 신호를구성하는주파수대역의강도를분리하여평가 ( PSD (Power Spectral Density) 분석 ) : 교감과부교감신경계의활성화정도및균형도파악 VLF LF HF 교감 부교감
전체적인건강상태 -Power 로관찰 Healthy Unhealthy 수치로객관화해주며연령별정상범위는그래프로확인가능함. TP 감소의미 VLF 감소 LF 감소 HF 감소 - 자율신경활성저하 -ANS 조절능력감소 - 내 / 외적인스트레스요인에대한부적절한대처능력감소 호르몬계체온조절산소부족 *5 분측정시임상적의미적다. - 체내에너지소실 (Loss of energy) - 피로 (Fatigue) - 수면부족, - 무기력 - 나른함 - 만성스트레스 - 노화 - 심장의전기적인안정도감소 - 기능성소화장애
교감부교감 분석방법 LF,HF ratio 를나타내는 Graphic 1) SNS & PNS : 교감, 부교감신경의활성정도를상대적으로표현 ( 교감 ) ( 부교감 ) ( 교감 ) ( 부교감 ) Healthy : 안정상태 Unhealthy : 자율신경이상 SNS : PNS =6:4,5:5,4:6 ( 교감이약간우위 ) 교감신경의과대항진
Case Studies AIDS Alcoholism Anesthesia Anorexia Nervosa Asthma Autonomic Nervous System Brain Death Cardiac Transplant Rejection Cardiology Cigarette Smoking Colonoscopy Depression Diabetes Dialysis Estrogen Replacement Exercise Fibromyalgia Heart/Mind/Body Connection Hypertension Hyperthermia
Case Studies Irritable Bowel Minere s Migraine Obesity Obsessive Compulsive Behavior Panic Disorder Parkinson s Post-Traumatic Stress Syndrone Schizophrenia Sepsis Sleep Apnea Sleep/Insomnia Spinal Cord Injury Sports Science Stroke Sudden Cardiac Death Sudden Infant Death Syndrome(SIDS) Syncope
스트레스 Dishman 등 건강한사람들을대상 Self-rated stress가심할수록 HRV가낮다. 나이, 성별, 특정불안, 심박수, 심폐의상태, 혈압, 호흡률등과는독립적으로존재 많은스트레스와피로를호소하는환자들대부분에게서 LF 및 HF의감소보고
만성피로증후군 기립시 LF 의과도한증가및 LF/HF ratio 과도한증가 스트레스상황에서교감신경과대항진보고 신경성식욕부진, 과민성대장증후군, 불면증등자율신경계이상과관련된다양한질병과증상을이해하는데 HRV 분석이이용 초기진단시에 HRV 분석과 Balsalva 나심호흡시심박동검사등을더불어시행한다면매우유용
불안, 공포, 우울증 불안이나공포증환자의경우, 정상인에비해현저한 HRV 의감소및부교감신경활성감소를유발 우울증의경우정상인보다 HRV 가유의하게 낮음 MMPI-D scale 에서 depression scale 이높을수록 HRV 가낮음 Balogh 등은우울증치료의결과판정의유용한수단으로 shot-term 5 minute HRV testing 을이용할수있다고강조
PTSD( 외상후스트레스장애 ) PTSD 환자의경우휴식상태의 HRV 가정상 대조군에비해유의하게낮음 Trauma-related reminder 상태에서정상인은휴식상태와비교해서 HRV 가뚜렷하게변화하지만 PTSD 환자의경우 HRV 의변화가없다는사실로미루어 PTSD 환자의자율신경실조정도판단하는데 HRV 의유용함이보고
HRV 활용 1 급성의심한충격적인스트레스보다는만성적인일상의스트레스가누적 스트레스의누적 / 만성화 정신신체장애환자들은스트레스지각정도가낮다. 누적된스트레스는기관과조직에생리적파괴초래 생리에파괴적변화 자율신경계의교란, 활성저하면역감소, 스트레스대처능력의감쇄 자율신경계의변화, dynamic 혼돈 : HRV 변화초래 HRV CHANGE Decreased HRV, TP Autonomic imbalance
HRV 활용 2 Baseline 평가 치료 protocol 1. 신체질환가능성을위한종합진찰 / 검사 2. 치료전후효과확인 (PNT, Nutrition. 약물, 이완, TP. 요법 ) 3. 상담치료 치료효과판정및예후예측 1. 치료효과판정 : 증상개선, 검사결과비교평가 2. 결과 DB 구축 -> 지속적인환자관리 3. 질환의속성에대한교육및 Life Style 에대한조언 4. 환자의예방차원의교육
HRV 임상적 - 응용 1. 자율신경 2. 스트레스 / 피로증후군 < 자율신경계정량평가 > - 자율신경균형검사 - 신경, 생리상태를이해하는또다른검사 < 신경성질환적용 > - Neurosis 환자를위한검사 - 대부분의환자는 ANS 혼돈 Dynamic regulation 상실 => HRV 감소로확인 < 스트레스관심급증 > - 대중의관심고조 - 비의료기관부상 - 비교적외래에서흔하게접하는증상 ( 피로, 우울, 불안, 신체화장애등 ) < 전문스트레스클리닉 > - stress & homeostasis model - Setting 진단 : 문진, Scale, HRV 치료 : 약물, 이완 package - 약물 / 치료효과확인 => F/U
HRV 임상적 - 응용 3. 건강감시자 4. 건강검진 < The next Vital Sign > - 많은정보를내포하는생체신호 - 기질적질병, 기능이상, 생활습관정신, 감정적인요인에영향 - 내원시혈압측정하듯이 Routine check < 건강관리를위한도구 > - 미국사용례 : 문진전에 check (screening) 대부분의장애와 ANS control system - 피검자의정보누적관리 : 체계적인환자관리, Trend 파악 - 지속적인관리항목의하나로인식 < 조기검진 / 성인병예방 > - 성인병발병요인에 HRV 가민감하게변화 : 사전경고 / 조기대처특히, 심혈관계질환 - 생활습관관리 < 검진특화 > - 긴장성두통, 만성피로, 불안, 기능성소화장애, 기타현검사수준으로병리적이상을찾을수없는각종기능장애 - 정신신체장애에서근원적 - 스트레스검진
Case 1. 태반치료전 ( SDNN -10) 기능저하로단순하고변이도적음 기능저하로 Function 파워정상범위아래 내원일 (2013.03.05) Pre (F/41 세 ) Dx / C.C 근막동통증후군 / 요통
Case1. 태반치료후 ( SDNN - 39 증가 ) 치료후변이도증가 치료후기능회복정상범위 Post ( 치료후 ) (2013.04.01) 1 개월후 : 태반 20A, IMS 치료
Dx / C.C 근막동통증후군 / 요통 Result (pre post) : 녹십자라이넥 ( 20A) 근건막주사. HR : 112 85 SDNN : 10.4 39.4 RMSSD : 4.9 31.8 Interpretation TP(Ln) : 4.8 7.6 (117 1981 ) LF : 6.6 460.4 1) 스트레스저항도 (SDNN) 유의미한증가 HF : 11.0 443.0 2) 자율신경활성도 (TP) 수치현격하게증가. 태반주사 ( 라이넥 )- 치료전후효과를보여주고치료에적극동참하게할수있다.
Case 2. 태반치료전 ( SDNN - 15) 내원일 (2012.05.01) Pre (M/63 세 ) Dx / C.C 척추신경병증 / 요통
Case 2. 태반치료후 ( SDNN - 35 증가 ) 치료후 7 개월후 : 태반 20A, IMS (2013.02.27)
Dx / C.C 척추신경병증 / 요통 Result (pre post) HR : 59 61 SDNN : 15.0 35.4 RMSSD : 21.6 21.3 TP(Ln) : 4.3 7.0 LF : 10.7 321.2 HF : 41.7 123.5 Interpretation 1) 치료과정을 HRV 로확인, 꾸준한치료후 SDNN 값의증가 2) ANS 의전체적인 Power ( 활성도 ) 증가 3) 기준치보다현저하게떨어져있던 SDNN, TP, VLF, LF, HF 파라미터모두정상기준치로증가했다. Show me the Function : ANS 객관화 HRV 를통한꾸준한환자관리가능.
Clinical application of HRV 건강검진 정신적, 신체적장애의원인인스트레스정도평가신체증상에대한정확한원인분석및치료 신체화장애, 신경증에대한평가긴장성두통, 만성피로, 불안등 조기검진및성인병예방특히스트레스로인한심혈관계질환에대한경고 검진의특화 생활습관에대한관리못된생활습관으로인한질병의발병위험도확인 종합적스트레스관리스트레스평가후전문과로의뢰하여관리필요
Clinical application of HRV 비교적외래에서흔하게접하는증상 ( 피로, 우울, 불안, 두통어지럼증, 신체화장애등 ) 스트레스크리닉 1. Stress & homeostasis & ANS model 설명이용이 2.setting -> 진단 : 문진, Scale, HRV 치료 : 약물, 이완 package 3. 약물 / 치료효과확인 (F/U check) 비만클리닉 1. 비만의원인의정확한분석 : 비만의원인중심리적인부분 / 각종스트레스성비만에대한진단이가능 2. 비만으로인한자율신경기능및각종대사장애위험예측 3. 운동과약물에대한효과판정 : 외적인건강뿐만아니라.. 내적인건강관리병행
Clinical application of HRV 1. 자율신경기능이상 / 신경성질환환자진료시 내과, 가정의학과 유용한정보제공 ( 환자와 Dr. 양자만족 ) : HRV 를통한자율신경이상에대한정확한진단필요 2. 영양처방치료 ( 태반 ) 에대한 F/U checking 에용이 1. 운동전심혈관계기능평가 : 적절한운동량과방법선택시유용 2. 운동전후심혈관계기능향상에대한평가 3. 전반적인건강상태평가 스포츠재활크리닉 < 심혈관계질환적용 > 1. 심장돌연사예방 2. 심장재활평가 (Autonomic innervation) 3. 심혈관계질환예방 4. 심혈관계영향을미치는약물연구
Clinical application of HRV 항노화 ( 부인과 ) 1. 건강 check 의기본항목 (HRV 적용 ) ( 혈액검사 / 골밀도검사 / 체지방..) 2. 폐경기이후자율신경이상증상에대한부분설명교감항진 -> 안면홍조, 심계항진, 발한, 불안, 갱년기장애등 3. 호르몬치료후 F/U -> 심혈관계질환예방효과 1. 환자의자율신경계의균형상태파악 신경정신과 2. 정신건강문진자료로활용. 3. 환자의병리상태를이해하는또다른채널
HRV 임상적활용 건강의질 (Quality) 과유지평가 질병의저항능력평가 질병에서회복시간, 회복확률 만성질환악화 warning/prevention 약물의종류, 투여량과투여방법선택 환자처치, 치료결과예측 갑작스런건강악화위험요인설명효과적유지방법연구 일상생활또는운동등육체활동계획 예측 / 평가그리고삶의질향상. ANS function Assessment Stress Management Evaluation of integrity of Homeostasis. Management of Pre-Post ( 사례 ) Placenta Tx Vitamin Tx Nutrition Tx
결론 HRV 는생체 ( 자율신경 ) Vital Sign 다양한임상프로토콜응용 ( Tx 전후 ) 건강상담도구로써중요한역할.
HRV 건강보험관련정보. 인정비급여 ( 분류번호너 689) 자율신경계이상검사 (ANS function Test ) 코드 ( FY894 라. 심박변이도검사 ) 현재수가형성 (1회측정시 ) - 대학병원 : 3~5만원 - 병의원 : 2~3 만원 - 검진센터 : 1~2 만원 ( 루틴적용 ) ( 수가는지역에따라다소차이가날수있슴 )