据少数派10月17日发布的文章,心率变异性(HRV)正被 Apple Watch、Oura Ring 等消费级可穿戴设备作为核心健康指标追踪,但这类设备普遍依靠光电容积脉搏波(PPG)获取心跳间隔,并以不同算法换算数值,测量结果的精度受数据质量制约。

该文作者称,Oura Ring 用 HRV 评估每日压力、恢复状态和睡眠质量,Apple Watch 则在健康 App 中将其列为心脏健康指标之一。近两年以 HRV 为核心的应用不断出现,压力监测类有 StressWatch、Amood,运动恢复类有 PeakWatch、Athlytic;Garmin 也将 HRV 纳入“训练准备度”评估体系。

文章回溯了 HRV 的医学认识过程。20世纪中期以前,不少医生认为稳定规律的心跳才是健康标志,心跳间隔波动可能提示病态。1965年,耶鲁大学的 Hon 和 Lee 在监测胎儿心跳时发现,濒临窘迫甚至死亡的胎儿心跳反而异常“规律”,间隔间的微小波动显著减少甚至消失。1980年代一项针对808名心肌梗死患者的大样本研究发现,心跳变异程度低的患者死亡率远高于变异较高者。

按文章定义,HRV 指逐次心跳周期之间时间间隔即 RR 间期的微小波动,反映交感神经与副交感神经对心脏的调节能力。交感神经兴奋使心跳加快、HRV 降低,副交感神经(主要通过迷走神经)兴奋使心跳减慢、HRV 升高;随呼吸出现的心率波动即呼吸性窦性心律不齐,是 HRV 的重要组成部分。

测量方面,医学金标准是心电图,以连续 R 波之间的间隔为分析对象。消费级设备使用 PPG,通过手腕处绿光 LED 检测血液流动引起的光吸收变化推算心跳时刻。拿到间隔数据后,需先识别异常搏动、漏搏和伪影,再按不同算法计算。

文章将 HRV 算法分为时域、频域和非线性三类。非线性分析计算复杂、解释抽象,更多用于科研;频域分析要求信号连续平稳,而 PPG 易受手臂晃动、传感器接触不良、肤色深浅、纹身和温度变化干扰,且低频与高频指标的学术争议尚无定论。消费级产品因此多用计算简单的时域指标,最常见的是 SDNN 和 RMSSD。作者称,其使用的 Apple Watch Series 10 采用 SDNN,Oura Ring 4 采用 RMSSD。SDNN 对全部正常心跳间隔求标准差,与冠心病、房颤、心肌缺血、心衰等疾病及心血管死亡风险相关,但心率整体升降会干扰结果,更适合反映一段时间内的总体波动。RMSSD 只计算相邻心跳间隔差值,几乎不受心率趋势影响,可反映副交感神经尤其是迷走神经的活性。

采样方式同样影响结果。文章称,旧款 Apple Watch 每隔一段时间采样约1分钟,以日、周、月均值趋势呈现;Oura 在夜间高频记录,给出整晚 RMSSD 加权平均值。部分第三方 App 读取 Apple Watch 原始心跳数据自行计算 RMSSD。最新 Apple Watch Series 12 与 Ultra 4 的后台心率读取频率提升至60倍,HRV 测量频率提升24倍,健康 App 新增采用 RMSSD 的“恢复心率变异率”。

关于数据价值,文章称 HRV 是敏感但非特异性的生物标志物,能提示“身体出问题”,却难以指明具体问题。2022年一项 meta 分析显示,HRV 处于最低四分位数的人群全因死亡风险是其他人群的1.56倍;另一项针对无心血管疾病人群的 meta 分析发现,较低 HRV 与首次心血管事件风险增加32%至45%相关。