HRVに男女差はある？ 年齢・指標・測り方で答えが変わる理由

最初に：研究の「性差」は集団平均の話

研究でいう性差は、多くの場合「女性群と男性群の平均に差があった」という意味です。二つの分布が完全に分かれた、性別から一人ひとりのHRVを当てられる、という意味ではありません。統計的な差があっても、同じ年代の女性と男性の値は広く重なります。

また、過去のデータセットの多くは性別を女性・男性の二値で記録しています。この記事も、その記録項目について扱います。性自認、月経周期、妊娠、更年期、ホルモン治療などをHRVだけから推定するものではありません。

HRVは一種類の数字ではない

SDNNは、正常な拍と拍の間隔が全体としてどれくらい散らばるかを見る指標です。RMSSDは、隣り合う拍の間隔がどれくらい変化するかを見る指標で、短時間・安静時には心臓への迷走神経性調節との関連が比較的強いとされます。AppleのHealthKitがHRVとして保存するのはSDNNです。

周波数解析にはLF、HF、LF/HFなどがあります。ただしLFには複数の生理的要因が関わり、LF/HFを「交感神経÷副交感神経」や自律神経全体のバランスとして直接読むことはできません。LF_normとHF_normも合計が一定になるよう作られるため、互いに独立した証拠ではありません。

• SDNN：記録区間全体の拍間隔のばらつき
• RMSSD：隣り合う拍間隔の変化の大きさ
• HF：呼吸の影響を強く受ける高周波成分
• LF/HF：条件依存の比率で、単純な自律神経バランス計ではない

大規模研究は、何を示しているか

2016年のメタ解析は、健康な63,612人を含む172研究をまとめました。平均すると、女性群は平均RR間隔が短く（心拍数は高く）、SDNN、総パワー、LFが低い一方、HFの相対的な割合が高く、LF/HFが低い傾向でした。標準化平均差Hedges gは、平均RRが−0.44、SDNNが−0.24、LFの正規化値が−0.38、HFの正規化値が+0.38、LF/HFが−0.39でした。RMSSDとpNN50については、固定効果・ランダム効果モデルを通じた一貫した有意差が確認されませんでした。

一方、149,205人の10秒心電図を調べたLifelines研究では、RMSSDは女性群で一貫して高いと報告されました。約820万人のFitbit利用者を対象にした5分窓のPPG研究では、SDRRやLFに性差が見られたものの、RMSSDとHFには明確な性差が見られませんでした。

Feelmoの4データセット再解析で行ったこと

主解析には、Autonomic Aging 1,073人、Fantasia 40人、PhysioNet/CinC Challenge 2018の42人、MIT-BIH Normal Sinus Rhythm Databaseの18人、計1,173人を用いました。別にMIT-BIH Arrhythmia Databaseの47人を加えた感度分析も行いました。1,220人という総数は、この不整脈データを含む数です。

各データセットについて、同じ人の複数区間を先に平均して1人1組の特徴量にし、元データに記録された女性群と男性群の差をHedges gで計算しました。その後、4データセットの推定値をDerSimonian–Laird法のランダム効果モデルで統合しました。年齢、呼吸、BMI、服薬などを統一して調整した因果解析ではありません。

• 主解析：4データセット、1,173人
• 感度分析：不整脈データ47人を追加（合計1,220人）
• 効果量：女性群−男性群のHedges g
• 統合方法：DerSimonian–Lairdランダム効果モデル

探索的再解析で見られた群平均の違い

4データセットを統合した点推定では、LF_normが−0.80、HF_normが+0.80、LF/HFが−0.63、DFA α1が−0.72でした。一方、RMSSDは−0.09、pNN50は−0.16で、どちらも95%信頼区間が0をまたぎました。この解析から、RMSSDやpNN50の群差を一方向に結論づけることはできません。

LF_norm、HF_norm、LF/HFの向きは既報の大規模メタ解析と一致しました。ただし、効果量が既報より大きいことを理由に「真の差がより大きい」とは言えません。対象者、記録条件、指標の計算方法が違う解析同士の単純な倍率比較には、明確な生理学的意味がないためです。

• LF_norm：g = −0.80、95%信頼区間 −0.93〜−0.68
• HF_norm：g = +0.80、95%信頼区間 +0.68〜+0.93
• LF/HF：g = −0.63、95%信頼区間 −0.75〜−0.50
• DFA α1：g = −0.72、95%信頼区間 −0.84〜−0.60
• RMSSD：g = −0.09、95%信頼区間 −0.46〜+0.28
• pNN50：g = −0.16、95%信頼区間 −0.71〜+0.38

LF/HFを「自律神経バランス」と断定できない

HFは安静時の迷走神経性調節を比較的強く反映しますが、呼吸の速さや深さにも左右されます。LFには交感神経と副交感神経の両方、圧受容体反射など複数の仕組みが関わります。そのため、LF/HFを「交感神経÷副交感神経」や、自律神経全体の直接的なバランスとして読むことはできません。

さらに、一般的な定義ではLF_normとHF_normは同じLF・HFから計算され、一方が上がるともう一方が下がります。LF/HFも同じ二成分から作る比率です。したがって、この3指標を独立した3つの再現結果として数えることはできません。DFA α1も心拍間隔の短時間のフラクタル相関を表す指標で、自律神経バランスそのものではありません。

I²=0%は「完全一致」ではない

LF_norm、HF_norm、LF/HF、DFA α1では、データセット間の統計的な不一致度I²の点推定が0%でした。これは、今回のモデルが追加的なデータセット間分散を0と推定したという意味です。各データセットの効果量が同一だったことや、どの集団でも同じ差が出ることを証明した値ではありません。

主解析は4データセットだけで、うち3つは40人以下です。研究数や標本数が少ないメタ解析では、異質性を検出する力も弱く、I²やデータセット間分散の推定に大きな不確実性があります。RMSSDのI²は51%、pNN50は75%で、時間領域指標には大きなデータセット間差も見られました。

年齢で差が変わっても、更年期とは断定できない

5分心電図を用いた健康な1,906人の研究では、複数のHRV指標で年齢と性別の関連が見られ、研究全体として55〜64歳と65〜74歳の区分では性別群差が見られなくなったと報告されました。ただし、これは横断研究です。同じ人を長期間追ったわけではなく、ホルモン値や更年期ステージだけで変化を説明した研究でもありません。

年齢帯の違いは、薬、持病、体格、身体活動、呼吸、測定時刻などの違いも含みます。「50歳を超えて値が変わったから更年期が原因」と、HRVだけで逆算することはできません。

Apple Watchの値には、どう当てはめる？

Apple WatchがHealthKitへ記録するHRVはSDNNです。研究のRMSSD、5分安静時心電図、24時間心電図、別メーカーのPPG値とは、同じ「HRV」でも直接交換できません。

実用上は、性別ごとの平均に合うかではなく、同じ機器・似た時間帯・似た姿勢や睡眠条件で記録した自分の数週間の流れを見ます。HRVだけで健康状態、疲労、ストレス、更年期を判定しないでください。症状があるときは数字ではなく症状を基準に医療機関へ相談します。

この記事の科学的な限界

• 紹介した研究の多くは観察研究で、性別がHRV差の原因だとは証明できない
• データの女性・男性という二値分類は、性自認やホルモン状態の代わりにはならない
• 4データセットは系統的レビューで選んだものではなく、利用可能だった公開データの探索的解析である
• 主解析の約92%をAutonomic Agingが占め、統合結果への影響が大きい
• 安静時、睡眠中、長時間記録が混在し、年齢、呼吸、BMI、服薬などを統一して調整していない
• CinC2018は睡眠障害の診断目的で検査された集団で、4データセットすべてを健康集団とは呼べない
• 4データセットでのDerSimonian–Laird法とI²の推定には大きな不確実性がある
• ECGと手首PPG、10秒・5分・24時間の値は、同じ基準で比較できない
• 集団平均の差は、個人の性別・健康・自律神経状態を判定する精度を意味しない
• Feelmoの再解析は未査読で、独立した再現や外部検証をまだ受けていない