〖 心血管疾病 〗心率變異與AppleWatch

賞心悅目的美感,是一種變異的集大成。 ©心容中醫

Variability is the law of life
– William Osler (1849-1919)

變異是生命的定律
– 威廉奧斯勒醫師

簡單一句道盡生命本質的話,告訴我們生命充滿變化,在數不清的關鍵時刻裡,生命分分秒秒在做出選擇、展現出變異,目的是為了在這看似混亂的狀態中維持恆定,適應環境、維持生存。

【 備註說明 】

全文為:「Variability is the law of life, and as no two faces are the same, so no two bodies are alike, and no two individuals react alike and behave alike under the abnormal conditions which we know as disease.」

變異是生命的定律,沒有兩張面孔是相同的,也沒有兩副身體是相同的,當然也沒有兩個個體會在我們認知為疾病的不正常情況下出現相同的反應及行為。

我想,用這句話來開啟今天要探討「心率變異」數值的核心意義,應該是再適合不過了。

我可以隨時從 iPhone 看見自己「心臟的簡易現況」。

在上一篇文章「傳統與社會(心理)危險因子」裡,我說明了心血管疾病的「傳統危險因子」及「社會(心理)危險因子」,大家應該都已經明白,社會(心理)危險因子是遠比想像中更重要的心血管疾病成因。

而社會(心理)危險因子,如「工作壓力過大、夜間工作、過勞、長期心理壓力過大」等,已被證實會導致自律神經系統失衡,並表現在心跳速度的差異上,通常是交感神經系統過度活動過度、而副交感神經系統活動過低而造成心率變異度的下降,並且可能引起各種病理狀況,像是免疫功能障礙、心血管疾病、糖尿病、骨質疏鬆症、關節炎、阿茲海默症、某些類型的癌症,以及肌力下降、虛弱等等。

Emotions, morbidity, and mortality: new perspectives from psychoneuroimmunology.

近年來,各式各樣的研究也傾全力於心臟病危險指標的分析,在 2018年的一篇文獻「 Heart rate variability as predictive factor for sudden cardiac death 」中即提到:

「心率變異(HRV)可能是心血管風險分層技術文獻中分析最多的指標,因此已經開發了許多模型和方法。如今,與一般人群的數據相比,“低心率變異”已被證明可獨立預測“心肌梗塞發生後患者”及“心衰竭患者”死亡率的增加。」

原文:
HRV is probably the most analyzed index in cardiovascular risk stratification technical literature, therefore an important number of models and methods have been developed.Nowadays, low HRV has been shown to be independently predictive of increased mortality in post- myocardial infarction patients, heart failure patients, in contrast with the data of the general population.

綜合上面論述,我個人認為「心率變異」絕對是繼「血壓、血糖、血脂…」等數值之後,你絕對應該了解的重要健康指標。(謎之音:你不是中醫師嗎?去那裡搬來這麼多難以閱讀的 尖酸苛薄 艱深文字?)

首先,我們先來了解一下,什麼是 心率變異 (Heart rate variability,HRV)?

大家都知道我們人類心臟在正常狀態下,會每分鐘規律跳動大約 60 ~ 72次左右,但大家可能不知道,在這每一次看似規律的的“心跳間隔”裡,都有著幾十毫秒的微小差異,而這個差異就是所謂的「心率變異」。

理論上應該是「固定的心率間隔」,為何會出現變化與不同?

竇房結節律細胞

心臟能固定跳動,是因為受到“竇房結節律細胞”的規律放電頻率所控制,但這個“竇房結節律細胞”卻又同時受到「自律神經系統」的調控。

【 自律神經系統 】

自律神經系統分為「交感神經系統」與「副交感神經系統」。

1️⃣ 交感神經系統活化:

例如,看到那些年他們一起追的女孩/男孩、心頭小鹿亂撞,或是看到 弗利札 薩諾斯在彈指間毀滅了宇宙一半生命,那種生氣又傷心...等劇烈情緒反應的時候,會加速“竇房結節律細胞”的放電速率,因而使心跳速率增快。

2️⃣ 副交感神經系統:

其作用與“交感神經系統”相反,副交感神經活化時,會抑制“竇房結節律細胞”的放電速率,例如進行瑜伽、吐納、冥想等緩和意念的放鬆活動,而使心跳速率變慢。

雖然“竇房結節律細胞”的基本放電頻率是固定、不會在短時間內改變,但自律神經系統的活性卻時時刻刻都在變化,以因應身體面對外在環境變動的應變能力,因此“竇房結節律細胞”的放電頻率會因自律神經系統的調控狀態不同,而使心臟跳動表現出不同程度之變異性。

無論是情緒激動、憤怒、興奮,或是平靜、舒緩的穩定狀態下,心率都也會有相當程度的變化,而這種心率變化的程度,就稱為心率變異(heart rate variability, HRV)。

心率變異的數字愈高,代表自律神經系統的平衡度愈佳、調控能力愈強,也表示心臟功能愈佳。

目前臨床使用的“自律神經檢測儀”,就是運用心率變異來分析自律神經平衡的狀態。

通常 HRV 的測量,可分為「時域分析(Time domain)」及「頻域分析(Frequency domain)」兩種。

🔘 壹、時域分析(Time domain):

利用連續量測到的心電圖波形,例如「測量心電圖 QRS波的每個 R波及 R波之間的間隔(R-R Interval)」,直接計算分析其相連心跳間時間序列的關係。

在不同的 APP上,大家可能會見到數種不同的 HRV數值:

1️⃣ 心跳間期標準偏差(Standard deviation of the Normal-to-Normal interval,SDNN):正常心跳間期的標準偏差,即變異數(variance)的開平方,其標準差愈大,心率變異度愈大。

👉🏻 目前市售有心率偵測功能的腕錶顯示的數據,大多以這個指標來顯示心率變異數值。 👈🏻

2️⃣ 短時間心跳間期標準偏差(Standard deviation of the average,SDANN):先計算短時間的平均正常心跳間期(通常是5分鐘),然後再計算其標準偏差,以此來估計較長時間的心率變異度。

3️⃣ 心跳間期標準偏差的平均值(SDNN index):先計算每5分鐘正常心跳間期的標準偏差,再求其平均值,以此來估計短時間的心率變異度。

4️⃣ 相鄰正常心跳間期差值超過50 毫秒的比例(pNN50%):1991年,Ewing 等學者提出研究報告,證實 pNN50% 是反應副交感神經活性的可靠指標。( Heart rate variability: an important new risk factor in patients following myocardial infarction. )

5️⃣ 相鄰正常心跳間期差值平方和的均方根(RMSSD)。
🔘 貳、頻域分析(frequency domain):

由於交感神經與副交感神經的活性指標分別落在不同的能量頻譜中,因此透過醫學、物理、數學領域的合作,特殊的心率偵測儀器可把心跳間期隨時間而變動的訊號轉換成隨頻率而變動的訊號,意即利用快速傅立葉轉換(fast fourier transform,FFT)將一般心電圖轉換為功率頻譜(power spectra),而得到更精確的自律神經活化指數。

撇開上面那段看起來像 物理學 天書一般的說明不談,其實大家在觀察自己腕錶及手機上的APP時,只要掌握一個原則:「心率變異數值愈高(HRV>50ms,milliseconds),表示心跳的反應愈靈敏、自律神經的調控能力愈強。」

( https://www.escardio.org/static_file/Escardio/Guidelines/Scientific-Statements/guidelines-Heart-Rate-Variability-FT-1996.pdf )

「心率變異」數值愈高
(HRV > 50ms,milliseconds),
表示心跳的反應愈靈敏、自律神經的調控能力愈強。

【 備註說明 】

HRV 的標準值區間,以不同心率偵測儀器所測得的數值均會因測量時間、性別、年齡等因素而出現些許落差,但經過數篇期刊文獻比對,我自己會建議讀者可以用「HRV >50ms」這個基線來評估自身狀況即可,若真的對於心率變異數值有極大興趣的朋友,也請務必閱讀這篇以10秒心電圖校正後心率變異的正常值研究「 Normal Values of Corrected Heart-Rate Variability in 10-Second Electrocardiograms for All Ages 」。

而在日本,亦有學者針對長照機構的老年患者進行心率變異分析檢測,發現長壽的老年人,心率變異指數甚至可達 >65ms。( Prognostic value of heart rate variability in comparison with annual health examinations in very elderly subjects. )

文章說到這裡,或許會有人會提出質疑:「單純靠水果腕錶做心率變異偵測,真的會準確嗎?」

這是一個很好的問題,我借用 2018年的這篇期刊「Validation of the Apple Watch for Heart Rate Variability Measurements during Relax and Mental Stress in Healthy Subjects 」來說明:「以 Apple Watch 與胸戴式心率傳輸帶 Polar H7 進行比較,發現這兩種設備在放鬆期與壓力期的心率監測數據,均達到極佳的可靠性與一致性,且在 HRV參數(SDNN,RMSSD,pNN50和HRM)的表現上也沒有發現顯著差異」。

不知道像這樣的研究論文是否可以暫時回答你的質疑?

【 備註說明 】

Polar H7 是經過研究證實,各項心率監測數值均與醫療用心電圖儀最為接近的產品。

但,我真正想談的是…這個問題的另外一個面向「什麼是準確?」

準確是種美感。

「到底準不準確?」這個反射性的問法雖然很簡單、直接,但你是否曾經思考過該如何定義「準確」?

這就好比曾經有相關的主管、單位質疑:「如果開放腕錶的心電圖功能,那偵測錯誤了該由誰負責?」這其中的「錯誤」又該怎麼定義一樣?(在定義確認之前,更不用討論負責的問題了…)

跟誰比較、用哪一套標準比對可以保證「絕對準確」或是「絕對錯誤」?

所有現今已知被制訂出來「標準值區間」的所有抽血數字、健康指標,有哪一項不是長期透過大型母體、大數據收集分析之後才被下錨的?

舉例來說,市面上所有已得到醫療器材許可證而販售的血壓計,即使是同一個廠牌、同一個型號,同一個時間與地點使用於同一個人身上,也都可能因為諸多變因而造成數據的不完全相同,那麼,這個型號的器材究竟是準確,還是不準確?

我們究竟是不是應該不斷懷疑每一台醫療器材的準確度有沒有多一點或少一點?

還是應該適度的與第二台儀器比對、校正誤差值之後,就每日固定時段測量,並認真去紀錄數月、數年,積極理解你自己的血壓數據與身體的現況相比之下,有多少的參考價值?

同樣的道理,今天我選擇了 Apple Watch,你可能選擇 Fibit、Garmin …等同樣具有心率變異偵測功能的腕錶,而不是隨性的就跑去醫院裡要求心臟科醫師讓我們把 24小時心電圖帶回家揹它三個月,也不是選擇胸前穿戴式的心率偵測器如 Polar H7、Polar H10等,目的都是希望可隨身簡便不造成彼此太大困擾且固定用同一個機組,長時間持續追蹤屬於自己身體的大數據。

透過這些長期貼身所收集來的數據,我們能更快速的了解自身生理功能的變化與未來趨勢,並且在趨勢發展前、身體出現異常狀況時,能有更多的緩衝時間可以盡快做出因應與改善。

生理上,該控制的血壓、降血脂、降血糖藥要按時服用、飲食模式要改變,這些不用我多說,每個患者應該都是 死魚一翻兩瞪眼 心知肚明。

然而…
心理上呢?

以我自己來說,前幾年由於婚姻、資產與原生家庭的狀況,我的心理與情緒幾乎長年處在一個極度緊繃的「備戰」狀態,雖然很努力持續保持運動的習慣,而且抽血數值也還算正常,但是這幾年下來,我自己的心臟功能還是受到了不小的影響。

因為這陣子要寫這幾篇文章,因此我回頭檢視了歷年來 Apple Watch 及 iPhone 所紀錄的心率變異數值、睡眠狀況、血壓與體重(Omron藍芽連線將數據傳送到手機紀錄)…

暫且不談血壓體重與睡眠狀況,我發現我的心率變異數字正逐年下降,狀況差的時候甚至會掉到 10ms上下,然而只要在休假出國的期間,這個數字卻能神奇的恢復到 60 ~ 70ms左右,我自己對於這個狀態的解釋是:「出國時,能每天都睡到自然醒,而且每天都有大約兩萬步的充足運動量,然後再加上心情放鬆的結果。」

但,我總不能老是出國啊~
一季飛一次已經是門診與荷包調度的上限惹…
(哀嚎)

文章看到這裡,會想跟著我一起亂亂哀嚎的人應該很多,可是…哀嚎無三小路用呀,我們應該做的是,要積極的想辦法為自己與家人找尋情緒調節、壓力釋放及優化生活的方式。

成功的人找方法,
失敗的人找藉口與解釋的說詞。

那些長時間依賴僥倖的人,其實都是以「逃避自我」的方式在努力生存著,但,真正能帶來正向積極改善的方法,應該是認真檢視心靈內在恐懼並且面對它、幹掉它、解決它。

那些總是抱怨被環境困住的人,我願意相信你是真的相信自己是百分之百身不由己,但假如你能在一個念頭努力突破之後,我更相信你會更加努力真正的想方設法、排除萬難的去為自己爭取。

若老是覺得身邊充斥著投機者、小人,若總是搞得自己情緒跌到谷底的人,你要好好的冷靜想想:「自己為什麼總是吸引到這樣的朋友與顧客群?」、「是不是我自己本身的言行舉止,出現了失誤、讓人覺得我好欺負、我身上有利可圖?」

找出會讓自己成功的方法,
剔除會使自己失敗的DNA。

然後…
你規律運動了嗎?

早在十數年前的研究,就已經證實穩定充足的規律運動可以引發腦內啡的釋放,達到調節情緒、舒緩疲勞的作用( Endorphins and exercise. ),也可以提高心率變異,改善自律神經系統的活性,降低心血管疾病的死亡率及猝死機率( Early and late effects of exercise and athletic training on neural mechanisms controlling heart rate. )。

你,就算沒看過上面的這些研究、就算打死都不想點開我所附上的超連結,也應該知道運動很重要,但你開始做了嗎?

你有想過將「規律運動」這件事直接內化進生活裡,讓它成為一個生命日常,而非刻意行程嗎?

還是大家以為自己是索爾、是神族?
成天關在房子裡頹廢變成只會打怪的胖肥宅,卻仍然還可以保有神力、隨時揮舞著雷神之鎚、風暴毀滅者進場砍人、殺敵?

大家自己好好想想吧。

坦白說,這不是一篇推坑文,我也不是很愛寫勸世文…,我只願意分享我自己的生命經驗與視野給所有值得被分享的朋友!

我自己會選擇 Apple Watch,是因為蘋果所有產品的整合能力,大幅提升了我的工作效率的同時,便利了我的生活,也豐富了我的娛樂。(hTC desire、NOTE2、NOTE4是我前三隻智慧型手機…)

以這幾篇長文為例,我前後花了大約一週的時間才將所有期刊文獻與相關資料消化完畢,但由於我的 Macbook 隨時可與家中的 iMac 同步,因此我不管走到哪裡,打開筆電就可以隨時看到相同的網頁與編輯頁面,幾乎是無接縫的銜接原本的瀏覽進度,可以繼續工作。

雖然我原本很寄望第四代、第五代 Apple Watch的 ECG(心電圖)偵測功能可以在台灣上市,但因為我理解到現況的醫療法規與科技表現有著越來越嚴重的認知落差,縱使我依然看好這功能的前景,但我已經在打著算盤要飛到關島或是新加坡弄到 ECG 這個功能。

目前開通ECG有兩個條件:

1️⃣ 需在已開通國家購買4代以上的AW。
2️⃣ 需使用當地國家的電信網路(sim卡)連接AW,開通之後可離境,不受網路與手機號碼限制。

我可以隨時從 iPhone 看見這個「心率變異」的紀錄。

根據目前我所理解的資訊…
Apple Watch 通過 FDA認證的 ECG功能,現在已經確定可偵測到的異常狀況主要是「心房顫動」、「心率不整」。

而根據「美國史丹佛大學醫學院」所公布將近40萬蘋果用戶的蘋果心臟研究「Rationale and design of a large-scale, app-based study to identify cardiac arrhythmias using a smartwatch: The Apple Heart Study」初步結果顯示,因接收到Apple Watch 通知有心臟異常,而進一步使用心電圖貼片檢查的受試者,有84%確實出現心房顫動現象。( Apple Heart Study demonstrates ability of wearable technology to detect atrial fibrillation )

而且這個全球超大規模的數據收集研究不斷持續在進行中「 Apple Heart Study 」,因此我相信再過不久,AW的 ECG功能一定能夠分析出更多具有臨床參考價值的觀點與結果。

【 備註說明 】

心房顫動(Atrial fibrillation)是心律不整的其中一種現象,最常見的危險因子是高血壓及瓣膜性心臟病,會增加心臟衰竭、中風的危險性。
我可以隨時從 iPhone 看見「心跳」的紀錄。

這時候大家可能又要發問了:「假設未來 Apple Watch 的心電圖功能在台灣開通,我在配戴手錶的期間又從未收到來自 Apple Watch的心臟異常通知,就可以完全放心了嗎?」

金罵喜力丟搞? 廢話,當然不是!
請務必提高自己的警覺,就像特斯拉可以有效的自動駕駛,但是還是有一些特斯拉無法判斷的情況(三角錐、工程車、隨意亂入車道的機車…),因此 100%信任機器是不行的!

若你常常出現胸悶、胸痛、呼吸不順、左臂、左背的疼痛或緊繃、拉扯感,就要盡快就醫,釐清病因,不要企圖等到機器突然從沈睡中 wake up 來提醒你。(做夢)

身為醫師,我要再次強調「所有具備生理監測醫療功能的居家產品,都只是為了協助你了解身體的現況、趨勢,而盡可能達到“疾病預防”的目的」。

因此,這篇文章的核心價值在於提供一個符合這個時代科技的新視野,一個我認為「隨身型的嶄新科技,可引領我們更加理解自身健康狀況、看到更多可能性」的觀點。

也歡迎各領域的專家賜予專業的意見與指教。

有效的利用當代科技,才能擁有更多的時間緩衝。

ECG,是 2018年底第四代 Apple Watch 才發表的功能,是否能有更多的可能性,需要更多的時間與專家一同來驗證,我今天不是要來賣錶抽佣,也不是醫師自斷生路告訴你「有AW就可以不用看醫生」,而是任何工具都是輔助讓我們可以過得更好的器具,在相信並尊重專業的情況下,所有診斷都必須回歸到醫療的本質。

但…
唯有早期發現,才能早期治療,不是嗎?

我可以隨時從 iPhone 看見自己的「睡眠」紀錄。

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延伸閱讀:
〖 心血管疾病 〗傳統與社會(心理)危險因子

因為門診量長期以來都超過我的負荷,所以各位朋友們如果要來看診一定要事先 Line 預約,目前 我的門診已經都滿額到無法接受現場的掛號 ,也請大家見諒~

但,其實我會更建議「就近尋找合適的中(西)醫師診斷就可以」,千萬不要刻意從遠方而來,勞心勞力只會更增加身體負擔。

此文章為醫師看診經驗,並非宣稱療效,依照醫療法規與狀況不同無法保證根治、無法保證根除、也無法保證絕對能治癒,若造成不便敬請見諒~

另外,因健保門診人數接近我的門診體力上限,所以非約診時段,我無法施作「針傷相關處置」,若有針傷相關需求,建議就近尋找其他合適的醫療院所,或是改以全自費身分約診

謝絕這些狀況的預約,醫療院所的素質必須靠你我大家一起來維護~

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