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定義
心率變異（heart rate variability，HRV）指相鄰兩次心跳之間的時間間隔（RR 間期，排除異常心跳後稱 NN 間期）的變動程度。HRV 和心率是兩件事：心率每分鐘 60 下，不代表每次間隔都剛好 1.000 秒。（Task Force, 1996；Shaffer & Ginsberg, 2017）
心跳間隔同時受交感神經、副交感神經（迷走神經）、呼吸與血壓調節的壓力反射影響，所以 HRV 是多種機制疊加的結果，沒有單一指標能直接代表「自律神經狀態」。（Task Force, 1996；Shaffer & Ginsberg, 2017；Billman, 2013） 心理生理研究常用其中與迷走神經有關的成分，例如 RMSSD 與 HF，來推估心臟的迷走神經調節。（Laborde et al., 2017）
神經內臟整合模型認為，靜息 HRV 與大腦前額葉對情緒和自律反應的調控有關；神經影像的統合分析也找到與 HRV 相關的腦區。這些都屬於相關性證據。（Thayer & Lane, 2000；Thayer et al., 2009；Thayer et al., 2012）
量測方式
| 方式 | 量到什麼 | 適用情境與限制 |
|---|---|---|
| 心電圖（ECG） | 由心電波形的 R 波位置算出 RR 間期 | 方法上的基準；仍可能漏偵測或誤判，需要檢查 （Task Force, 1996） |
| 心電式胸帶 | RR 間期 | 一項 10 人的驗證研究中，Polar H10 的心跳偵測正確率約 99.6%，高強度活動時仍約 99% （Gilgen-Ammann et al., 2019） |
| 光學脈搏（PPG）：手錶、臂帶、指環 | 脈搏間期，嚴格說是「脈率變異」 | 靜止時多數研究認為可接受；身體活動與部分心理壓力情境下，與心電圖的一致性明顯下降 （Schäfer & Vagedes, 2013；Georgiou et al., 2018） |
異位心跳、漏偵測與動作造成的錯誤間期，都要在計算前檢查並校正，否則 RMSSD 等指標會被拉高或拉低。報告時也應寫明裝置、感測方式、紀錄長度與校正方式。（Task Force, 1996；Laborde et al., 2017）
量測時長
1996 年的國際標準把 HRV 分成短時程（5 分鐘）與長時程（24 小時）兩類，兩者的數值與生理意義不同，不能互相比較。頻域分析需要夠長的資料，短時程分析以 5 分鐘為標準長度。（Task Force, 1996） 5 分鐘以下的「超短時程」數值，和 5 分鐘、24 小時的參考值都不能互換。（Shaffer & Ginsberg, 2017）
比較同一個人的兩段量測時，兩段最好採用相同長度、相同姿勢與相同呼吸條件。（Laborde et al., 2017）
常見指標
| 指標 | 計算方式 | 常見解讀 | 注意 |
|---|---|---|---|
| SDNN | 一段時間內所有 NN 間期的標準差 | 整體變異量，包含各種來源 | 受紀錄長度影響很大；24 小時與 5 分鐘的 SDNN 不能比較 |
| RMSSD | 相鄰 NN 間期差值的均方根 | 短時程、與迷走神經有關的變化 | 受呼吸頻率的影響通常比 HF 小，短時間量測常用；仍受錯誤間期影響 |
| HF | 0.15–0.40 Hz 頻帶的功率 | 呼吸頻帶，主要反映迷走神經對心臟的調節 | 呼吸慢於每分鐘 9 次時，呼吸造成的起伏移到 LF 頻帶，HF 下降不代表迷走活動下降 |
| LF | 0.04–0.15 Hz 頻帶的功率 | 同時受交感、副交感與壓力反射影響 | 過去常被當成交感指標，目前多數文獻不支持；慢速呼吸時會大幅上升 |
| LF/HF | LF 功率除以 HF 功率 | 過去被稱為「交感與副交感的平衡」 | 有爭議，見下一節 |
指標定義依據 （Task Force, 1996；Shaffer & Ginsberg, 2017；Laborde et al., 2017；Billman, 2013）。
LF/HF 的爭議
LF 功率同時反映交感、副交感、壓力反射與呼吸的作用，因此 LF/HF 比值無法準確代表交感與迷走的平衡。（Billman, 2013） 壓力研究中常見 HF 下降、LF 上升，但各研究誘發壓力與量測的方法差異大，LF/HF 不能當成個人的壓力分數。（Kim et al., 2018；Billman, 2013）
呼吸頻率一改變，LF 與 HF 的分配就跟著改變。慢速呼吸時 LF 上升、LF/HF 變大，是呼吸節律落入 LF 頻帶的結果，不表示交感神經變得活躍。（Lehrer & Gevirtz, 2014；Laborde et al., 2017）
呼吸的影響
吸氣時心跳略快、吐氣時略慢，這個現象稱為呼吸性竇性心律不整（RSA），是 HF 頻帶功率的主要來源。（Zaccaro et al., 2018；Lehrer & Gevirtz, 2014） 呼吸放慢到每分鐘約 6 次時，呼吸節律與壓力反射節律接近，心率起伏會變得很大；HRV 生理回饋中的共振呼吸，就是利用這個現象。（Lehrer & Gevirtz, 2014）
一篇整合 223 篇研究的統合分析顯示，在慢速呼吸練習當下、單次練習後與多次訓練後，與迷走神經有關的 HRV 都較高。不過練習當下的上升，有相當部分來自呼吸頻率本身的改變，解讀時要和練習後的靜息量測分開。（Laborde et al., 2022） 臺灣一項小型研究比較每分鐘 6 次與 12 次的呼吸，也觀察到慢速呼吸時 HRV 總功率上升。（Tsai et al., 2015）
這和放鬆場次的關係
同一場次中，指導語引導慢速呼吸的段落與自然呼吸的段落，各自反映不同的呼吸條件。Mandala Hub 以開場前安靜等候的 ○ 與旅程期間的 ● 比較變化，過程中最佳的 ★ 單獨呈現水準。詳見量測與研究。
影響量測的因素
| 因素 | 說明 |
|---|---|
| 年齡、性別 | 基準值隨年齡下降，男女有差異，所以適合和自己比較 （Shaffer & Ginsberg, 2017） |
| 姿勢、時段、近期活動 | 躺、坐、站的數值不同；運動、進食、咖啡因、酒精與睡眠不足都有影響 （Laborde et al., 2017） |
| 身體移動與說話 | 增加錯誤間期；光學感測受影響更大 （Schäfer & Vagedes, 2013；Georgiou et al., 2018） |
| 心理壓力情境 | 本身會改變 HRV，也可能降低光學量測與心電圖的一致性 （Kim et al., 2018；Schäfer & Vagedes, 2013） |
| 感測方式 | 心電式與光學式量到的東西不完全相同 （Schäfer & Vagedes, 2013；Gilgen-Ammann et al., 2019） |
研究現況
- 多數研究觀察到壓力情境下 HRV 改變，最常見的是 HF 下降。HRV 可作為壓力研究的客觀指標之一，但不是診斷工具。（Kim et al., 2018）
- 綠地接觸較多與 HF 較高、LF 較低的型態有關，證據以觀察研究為主。（Twohig-Bennett & Jones, 2018）
- 沉浸式自然場景的研究常同步量測 HRV，目前多為小樣本、單次體驗的研究。（Anderson et al., 2017；Riches et al., 2021）
- HRV 生理回饋的統合分析顯示自評壓力與焦慮有改善，但結果以自評為主，和主動對照組相比效果較小。（Goessl et al., 2017；Lehrer et al., 2020）
常見誤解
| 常見說法 | 比較準確的說法 |
|---|---|
| HRV 越高越好，可以跟別人比 | 個體差異大，受年齡、性別與量測條件影響，適合跟自己過去在相同條件下的數值比較 （Shaffer & Ginsberg, 2017） |
| LF/HF 就是壓力指數 | LF 不是單純的交感指標，比值的意義有爭議 （Billman, 2013） |
| 手錶量的 HRV 就是心電圖的 HRV | 光學感測量的是脈率變異，靜止時接近，活動或壓力時落差變大 （Schäfer & Vagedes, 2013；Georgiou et al., 2018） |
| 呼吸練習時 HRV 變高，代表身體狀態已經改變 | 練習當下的上升有很大部分來自呼吸本身，要看練習後的靜息量測 （Laborde et al., 2022） |
| 不同 App、不同長度的 HRV 可以直接比較 | 紀錄長度、計算方式與感測方式不同，數值不能互換 （Task Force, 1996；Shaffer & Ginsberg, 2017） |
| HRV 可以判斷有沒有壓力或疾病 | 研究多為群體層級的相關，單次讀數受很多因素影響，不能用於診斷 （Kim et al., 2018；Laborde et al., 2017） |