Correlation between Heart Rate Variability and Sleep Structure in Primary Insomnia

일차성 불면증에서 심박동률변이도와 수면구조 간의 상관관계

Objectives: It is well established that primary insomnia affects the activity of autonomic nervous system. We tried to know how the activity of autonomic nervous system during night sleep changes by analyzing correlation between heart rate variability (HRV) index and the variables related with sleep structure in primary insomnia. Methods: Thirty three subjects (mean age: $36.2{\pm}14.2$ years, male:female=15:18) who were diagnosed with primary insomnia were selected for the study. Nocturnal polysomnography (NPSG) was carried out on each subject and correlation was analyzed between high frequency/low frequency ratio (LF/HF ratio), one of HRV indices and the variables related with sleep structure which were calculated from NPSG. Results: When age and sex were controlled, LF/HF ratio showed negative correlations with slow wave sleep and stage 2 sleep, respectively ($r_p$=-0.43, p=0.01; $r_p$=-0.37, p=0.04). On the other hands LF/HF ratio showed a positive correlation with arousal index ($r_p$=0.65, p<0.001). The activity of autonomic nervous system responded differentially depending on the change of sleep structure in primary insomnia. Especially the increase of arousal index and the decrease of slow wave sleep and stage 2 sleep which are the components of non-REM sleep provoked hyperactivity of sympathetic nervous system. Conclusion: This study suggests that the typical change of sleep structure in primary insomnia can negatively impact on cardiovascular system.

목 적: 일차성 불면증(primary insomnia)은 자율신경계에도 영향을 주는 것으로 알려져 있는데 심박동률변이도 (heart rate variability: HRV)를 이용하여 일차성 불면증에서 심박동률변이도 지수와 수면구조(sleep structure) 관련 변인 간의 연관성을 분석하여 일차성 불면증의 야간수면 동안 자율신경계 변화의 특징을 연구하고자 하였다. 방 법: 일차성 불면증 33명(평균연령: 36.2${pm}$14.2세, 남:여=15:18)을 대상으로 1일밤 야간수면다원검사(nocturnal polysomnography:NPSG)를 시행하여 HRV 지수 중 저주파수/고주파수 비(high frequency/low frequency ratio:LF/HF ratio)와 NPSG에서 산출된 수면구조 관련변인 간의 상관관계를 분석하였다. 결 과: 연령과 성별을 통제한 상태에서 LF/HF ratio와 서파수면(slow wave sleep)의 시간과 분율, 2단계수면시간 (stage 2 sleep)과 분율이 각각 음의 상관관계($r_p$=-0.37, p=0.04, $r_p$=-0.4, p=0.02; $r_p$=-0.42, p=0.02, $r_p$=-0.43, p=-0.01)를 가지는데 비해 각성지수(arousal index)와는 양의 상관관계($r_p$=0.65, p<0.001)를 보였다. 결 론: 일차성 불면증에서 수면구조 변화에 따라 자율신경계가 반응하고 있으며, 특히 비렘수면(Non-REM sleep)의 구성요소인 서파수면과 2단계수면의 감소와 각성 횟수의 증가가 교감신경 항진을 유발하여 불면증의 전형적인 수면 구조 변화가 심혈관계에 부정적 영향을 줄 수 있다는 것을 보여준다.