研究整理

HRV 基礎與量測標準

有國際標準與方法學建議可依循；LF/HF 的解讀仍有爭議。延伸閱讀：心率變異（HRV）是什麼。

1. Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology (1996). Heart Rate Variability: Standards of Measurement, Physiological Interpretation, and Clinical Use. Circulation, 93(5), 1043-1065. https://doi.org/10.1161/01.cir.93.5.1043 PMID 8598068

   指引

   歐洲心臟學會與北美心律學會組成的工作小組所訂定的 HRV 量測與解讀標準，定義時域與頻域指標、建議紀錄長度（短時程 5 分鐘、長時程 24 小時），並劃分 VLF、LF、HF 頻帶。文件也說明各指標的生理意義與臨床應用範圍，至今仍是多數研究引用的方法基準。限制是成文於 1996 年，未涵蓋穿戴裝置與超短時程量測，後續文獻對 LF 等指標的解讀已有修正。

2. Billman, G. E. (2013). The LF/HF ratio does not accurately measure cardiac sympatho-vagal balance. Frontiers in Physiology, 4, Article 26. https://doi.org/10.3389/fphys.2013.00026 PMID 23431279

   理論

   觀點文章，檢視「LF/HF 比值代表交感與副交感平衡」這個常見假設的生理基礎。作者指出 LF 功率同時受交感與副交感影響，也牽涉壓力反射與呼吸，因此 LF/HF 無法準確代表交感－迷走平衡。屬理論性評論，未提出新的實驗數據。

3. Laborde, S., Mosley, E., & Thayer, J. F. (2017). Heart Rate Variability and Cardiac Vagal Tone in Psychophysiological Research – Recommendations for Experiment Planning, Data Analysis, and Data Reporting. Frontiers in Psychology, 8, Article 213. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2017.00213 PMID 28265249

   指引

   針對心理生理研究以 HRV 反映心臟迷走神經張力的做法，提出實驗設計、資料處理與結果報告的實務建議。文中討論呼吸、姿勢、量測時段、雜訊處理與指標選擇等因素，提醒 HRV 容易取得卻容易誤讀。屬方法學建議而非新的實證資料，部分建議在學界仍有討論。

4. Shaffer, F., & Ginsberg, J. P. (2017). An Overview of Heart Rate Variability Metrics and Norms. Frontiers in Public Health, 5, Article 258. https://doi.org/10.3389/fpubh.2017.00258 PMID 29034226

   敘述性回顧

   這篇綜述整理 HRV 的時域、頻域與非線性指標，並彙整健康、臨床與高表現族群已發表的參考值。作者強調紀錄長度、年齡與性別都會改變基準值，24 小時、5 分鐘與更短時程的數值不能互相比較。屬敘述性整理，參考值來源異質，不宜當作個人判讀的切點。

慢速呼吸、共振呼吸與 HRV 生理回饋

統合分析的數量多；練習當下的 HRV 變化有很大部分來自呼吸本身，心理結果多為自評。

1. Lehrer, P. M., & Gevirtz, R. (2014). Heart rate variability biofeedback: how and why does it work?. Frontiers in Psychology, 5, Article 756. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2014.00756 PMID 25101026

   理論

   探討 HRV 生理回饋（以約每分鐘 6 次的共振頻率呼吸放大心率起伏）可能的作用機制。作者認為支持最多的是強化壓力反射的恆定調節，另也討論迷走神經傳入訊號影響前額葉等假說。屬機制性回顧，各機制的證據強度不一。

2. Goessl, V. C., Curtiss, J. E., & Hofmann, S. G. (2017). The effect of heart rate variability biofeedback training on stress and anxiety: a meta-analysis. Psychological Medicine, 47(15), 2578-2586. https://doi.org/10.1017/s0033291717001003 PMID 28478782

   統合分析

   統合 24 篇研究、共 484 名參與者的 HRV 生理回饋訓練資料，評估其與自評壓力、焦慮的關係。前後測與組間比較的效果量都偏大（Hedges' g 約 0.8）。結果以自評量表為主，作者也指出需要更多控制良好的研究。

3. Zaccaro, A., Piarulli, A., Laurino, M., Garbella, E., Menicucci, D., Neri, B., & Gemignani, A. (2018). How Breath-Control Can Change Your Life: A Systematic Review on Psycho-Physiological Correlates of Slow Breathing. Frontiers in Human Neuroscience, 12, Article 353. https://doi.org/10.3389/fnhum.2018.00353 PMID 30245619

   系統性回顧

   依 PRISMA 程序篩選出 15 篇研究，整理健康成人以每分鐘少於 10 次慢速呼吸時的心肺、腦部與心理變化。研究觀察到慢速呼吸與 HRV、呼吸性竇性心律不整增加有關，EEG 研究多見 alpha 上升、theta 下降，自評的放鬆與舒適感也較高。納入研究僅 15 篇且方法差異大，作者提出的機制仍屬假說。

4. Lehrer, P., Kaur, K., Sharma, A., Shah, K., Huseby, R., Bhavsar, J., Sgobba, P., & Zhang, Y. (2020). Heart Rate Variability Biofeedback Improves Emotional and Physical Health and Performance: A Systematic Review and Meta Analysis. Applied Psychophysiology and Biofeedback, 45(3), 109-129. https://doi.org/10.1007/s10484-020-09466-z PMID 32385728

   統合分析

   系統性回顧與統合分析 58 篇隨機對照研究，涵蓋 HRV 生理回饋在各類身心症狀與運動、藝術表現上的結果。整體效果為小到中等，焦慮、憂鬱、憤怒與表現類結果較大，睡眠與生活品質較小；與非主動對照比較時效果大於與主動對照比較。各應用領域的研究數量少，作者認為特定用途仍需更多研究確認。

5. Laborde, S., Allen, M. S., Borges, U., Dosseville, F., Hosang, T. J., Iskra, M., Mosley, E., Salvotti, C., Spolverato, L., Zammit, N., & Javelle, F. (2022). Effects of voluntary slow breathing on heart rate and heart rate variability: A systematic review and a meta-analysis. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 138, Article 104711. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2022.104711 PMID 35623448

   統合分析

   系統性回顧與統合分析 223 篇研究，檢視自主慢速呼吸對反映迷走神經活動之 HRV 指標的影響，分成練習當下、單次練習後與多次訓練後三種時間點。三種時間點都觀察到迷走相關 HRV 上升。練習當下的變化與呼吸頻率改變本身密切相關，解讀時需區分；各研究設計差異也大。

EEG 基礎與冥想時的腦波

alpha、theta 上升較常見但不一致；消費級裝置的驗證研究樣本小。延伸閱讀：腦波（EEG）是什麼。

1. Klimesch, W. (1999). EEG alpha and theta oscillations reflect cognitive and memory performance: a review and analysis. Brain Research Reviews, 29(2-3), 169-195. https://doi.org/10.1016/s0165-0173(98)00056-3 PMID 10209231

   敘述性回顧

   回顧 alpha 與 theta 振盪和認知、記憶表現的關係。作者指出 alpha 頻率的個體差異大，建議以個人 alpha 峰值頻率為基準調整頻帶，而非使用固定頻帶；文中也整理 alpha、theta 隨年齡、睡意與入睡過程的變化（睡意增加時上段 alpha 下降、theta 上升）。屬理論性綜述，部分詮釋仍在發展。

2. Cahn, B. R., & Polich, J. (2006). Meditation states and traits: EEG, ERP, and neuroimaging studies. Psychological Bulletin, 132(2), 180-211. https://doi.org/10.1037/0033-2909.132.2.180 PMID 16536641

   敘述性回顧

   回顧冥想的 EEG、事件相關電位與神經影像研究，區分冥想當下（狀態）與長期練習（特質）的差異。整體觀察到冥想時腦波傾向變慢，theta 與 alpha 活動與練習熟練度有關，影像研究則指向前扣帶迴與背外側前額葉。作者指出結果在不同冥想方式與研究方法間差異很大。

3. Lomas, T., Ivtzan, I., & Fu, C. H. Y. (2015). A systematic review of the neurophysiology of mindfulness on EEG oscillations. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 57, 401-410. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2015.09.018 PMID 26441373

   系統性回顧

   系統性回顧 56 篇正念冥想的 EEG 研究（1,715 人，含健康者與精神科個案）。最常見的結果是相對於閉眼休息，正念時 alpha 與 theta 功率上升，但並非每篇研究都如此；beta、delta、gamma 沒有一致的模式。各研究的對照情境與分析方法差異大，「放鬆而警覺」的詮釋屬作者推論。

4. Urigüen, J. A., & Garcia-Zapirain, B. (2015). EEG artifact removal—state-of-the-art and guidelines. Journal of Neural Engineering, 12(3), Article 031001. https://doi.org/10.1088/1741-2560/12/3/031001 PMID 25834104

   敘述性回顧

   方法學回顧，介紹 EEG 中眼動、肌肉與心臟等主要雜訊來源，並比較常見去除演算法的表現。作者認為在缺乏先驗資訊時，以獨立成分分析（特別是採二階統計的 SOBI）較為穩妥，最佳做法可能是多階段結合多種方法。比較多依據模擬或控制良好的實驗室資料，日常穿戴情境下的表現未必相同。

5. Krigolson, O. E., Williams, C. C., Norton, A., Hassall, C. D., & Colino, F. L. (2017). Choosing MUSE: Validation of a Low-Cost, Portable EEG System for ERP Research. Frontiers in Neuroscience, 11, Article 109. https://doi.org/10.3389/fnins.2017.00109 PMID 28344546

   驗證研究

   以兩個實驗檢驗消費級四通道頭帶 MUSE 能否用於事件相關電位（ERP）研究，分別使用視覺 oddball 作業與獎賞學習作業。研究可測得 N200、P300 與獎賞正波等典型成分。驗證範圍只涵蓋 ERP 成分能否偵測，電極少且位置固定，不代表其頻譜數值與醫療級系統相當。

6. Ratti, E., Waninger, S., Berka, C., Ruffini, G., & Verma, A. (2017). Comparison of Medical and Consumer Wireless EEG Systems for Use in Clinical Trials. Frontiers in Human Neuroscience, 11, Article 398. https://doi.org/10.3389/fnhum.2017.00398 PMID 28824402

   驗證研究

   比較兩套醫療級（B-Alert、Enobio）與兩套消費級（Muse、Mindwave）無線 EEG 系統：5 名健康受試者分兩次在睜眼與閉眼休息下量測，以共同電極 Fp1 比較功率頻譜與再測一致性。四套系統都能取得資料，但 Muse 的功率頻譜整體偏高、再測變異最大，消費級系統也較易受眨眼與額部肌肉干擾，醫療級在資料品質與可靠度上明顯較佳。樣本僅 5 人、只比較單一前額電極，且部分作者任職於受測醫療級系統的廠商。

自然環境與壓力恢復

理論與觀察研究多；注意力恢復理論的實證支持有限。

1. Ulrich, R. S., Simons, R. F., Losito, B. D., Fiorito, E., Miles, M. A., & Zelson, M. (1991). Stress recovery during exposure to natural and urban environments. Journal of Environmental Psychology, 11(3), 201-230. https://doi.org/10.1016/s0272-4944(05)80184-7

   實驗研究

   經典的實驗室研究：受試者先觀看引發壓力的影片，接著觀看自然或都市環境的影片，期間記錄心臟活動、肌肉張力、皮膚電等生理指標與自評情緒。觀看自然場景者的生理與情緒恢復較快也較完整，作者據此提出自然環境有助壓力恢復的「壓力減緩理論」觀點。環境以影片呈現、只在單次實驗室情境中測試。

2. Kaplan, S. (1995). The restorative benefits of nature: Toward an integrative framework. Journal of Environmental Psychology, 15(3), 169-182. https://doi.org/10.1016/0272-4944(95)90001-2

   理論

   理論文章，提出一個整合性框架，把長時間專注造成的「定向注意力疲勞」與壓力恢復連結起來。作者認為具備遠離日常、延展性、柔性吸引與相容性等特質的環境（特別是自然環境）有助於注意力恢復。屬概念架構，需靠後續實證檢驗。

3. Ohly, H., White, M. P., Wheeler, B. W., Bethel, A., Ukoumunne, O. C., Nikolaou, V., & Garside, R. (2016). Attention Restoration Theory: A systematic review of the attention restoration potential of exposure to natural environments. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part B, 19(7), 305-343. https://doi.org/10.1080/10937404.2016.1196155 PMID 27668460

   統合分析

   系統性回顧 31 篇比較自然與非自然環境對客觀注意力測驗影響的研究，資料足夠時再做統合分析。13 項統合分析中只有 3 項（順背、倒背數字廣度與路徑描繪測驗 B）達顯著正向結果，其餘未見明顯差異。研究數少、樣本小、結果指標不一，自然環境影響哪些注意力面向仍不確定。

4. Twohig-Bennett, C., & Jones, A. (2018). The health benefits of the great outdoors: A systematic review and meta-analysis of greenspace exposure and health outcomes. Environmental Research, 166, 628-637. https://doi.org/10.1016/j.envres.2018.06.030 PMID 29982151

   統合分析

   系統性回顧與統合分析 103 篇觀察研究與 40 篇介入研究，涵蓋約 100 種健康結果與綠地接觸的關係。綠地接觸較多與唾液皮質醇、心率、舒張壓較低，以及 HF 較高、LF 較低的 HRV 型態有關，也與多種疾病風險較低相關。證據以觀察研究為主、品質不一且異質性高，無法推論因果。

穿戴裝置量測 HRV 的效度

靜止時可靠度較好，身體活動時下降；光學感測的驗證研究較少。

1. Schäfer, A., & Vagedes, J. (2013). How accurate is pulse rate variability as an estimate of heart rate variability? A review on studies comparing photoplethysmographic technology with an electrocardiogram. International Journal of Cardiology, 166(1), 15-29. https://doi.org/10.1016/j.ijcard.2012.03.119 PMID 22809539

   敘述性回顧

   回顧以脈搏波（如光學 PPG）推算的脈率變異（PRV）與心電圖 HRV 一致性的研究。多數研究顯示靜止時 PRV 足以估計 HRV，但短時程變異常被高估，可能反映呼吸與心血管的耦合；身體活動與部分心理壓力情境常使一致性明顯下降。各研究的設定與分析方法差異大，難以得出量化結論。

2. Georgiou, K., Larentzakis, A. V., Khamis, N. N., Alsuhaibani, G. I., Alaska, Y. A., & Giallafos, E. J. (2018). Can Wearable Devices Accurately Measure Heart Rate Variability? A Systematic Review. Folia Medica, 60(1), 7-20. https://doi.org/10.2478/folmed-2018-0012 PMID 29668452

   系統性回顧

   系統性回顧 18 篇評估穿戴裝置量測 HRV 準確度的研究，其中 16 篇為心電式、2 篇為光學脈搏（PPG）式。靜止時穿戴裝置與標準心電圖的相關性良好到極佳，但運動強度越高一致性越差。納入研究的方法與樣本差異大，PPG 的研究很少。

3. Gilgen-Ammann, R., Schweizer, T., & Wyss, T. (2019). RR interval signal quality of a heart rate monitor and an ECG Holter at rest and during exercise. European Journal of Applied Physiology, 119(7), 1525-1532. https://doi.org/10.1007/s00421-019-04142-5 PMID 31004219

   驗證研究

   10 名健康成人同時配戴 Holter 心電圖與 Polar H10 胸帶，完成由低到高強度的五種活動，並以人工檢視原始心電圖判斷每台裝置的 RR 間期是否正確。整體正確率 Holter 為 94.6%、胸帶為 99.6%，高強度活動時胸帶仍維持約 99%。樣本僅 10 人，只評估 RR 間期偵測，未比較 HRV 指標本身。

研究與產品歷程

Mandala Hub 的指導語與場景，從 2018 年的影片版本一路沿用到現在的即時 3D。下面依年份列出每一階段的做法、紀錄與限制。

2018 年：經濟部工業局健康促進服務產業計畫

大心數位文化參與經濟部工業局 107 年度「健康促進服務產業發展推動計畫」營運模式輔導（輔導單位：財團法人商業發展研究院），計畫名稱為「上班族的綠洲：心理舒壓按摩休息站服務模式」。

• 指導語依正念減壓（MBSR）與身體掃描設計，依審查委員意見由精神科專科醫師確認內容。
• 在心理園區、心理諮商所與辦公場域試用；舉辦 4 場體驗活動，累計 90 人次以上，參加者包括精神科醫師、臨床與諮商心理師、社工師。
• 使用前後各填一次情緒自評問卷（自編題目），回收有效問卷 106 份。
• 依使用回饋調整：改用螢幕支架取代 VR 眼鏡、調暗畫面，並在指導語中提示可以閉眼只聽聲音。
• 在蛹之生心理諮商所以攜帶式心律變異分析儀，於放鬆體驗前後各量一次 HRV，累積 18 對紀錄（如下）。

18 對前後測的變化方向

心率下降與自律神經年齡區間下降，在 18 對紀錄中方向一致（雙尾符號檢定 p 約 0.02）；SDNN 與副交感指標的變化方向因人而異。Mandala Hub 現在的前後測報告，以這批紀錄為基礎，重新設計量測方式與年齡常模。

2021 年：與心理諮商所合作的研究

蛹之生心理諮商所譚慧蘭所長（國立彰化師範大學輔導與諮商學系博士生）與大心數位文化合作，研究 3D 沉浸式影像在睡前放鬆與企業員工協助方案（EAP）中的應用。大心數位文化總經理楊政憲負責 3D 場景與影片製作。

• 五位專家以德菲法反覆審閱影音腳本，直到全員同意；專家包括醫師、心理師與正念減壓講師。
• 依腳本製作七段 3D 影片，搭配預錄指導語與背景音樂。
• 研究計畫經國立成功大學人類研究倫理審查委員會審查（案號 110-465）。依結案報告，共 30 位 24～45 歲、主觀入睡困難或睡眠品質不佳的成人參加（男女各 15 位），均簽署同意書；排除已診斷睡眠呼吸中止、不寧腿症候群，或正在接受睡眠相關治療的人。
• 觀看前後量測 HRV。結案報告記載觀看後副交感神經指標（VAG）上升；報告未附統計數值。

研究團隊在台灣輔導與諮商學會 2021 年會暨「流變中的挑戰與培力」學術研討會（2021 年 10 月 23 日，國立彰化師範大學）發表摘要：

譚慧蘭、楊政憲、李雅君（2021，10月）。沉浸式睡眠改善3D影音於睡眠障礙個案暨企業EAPs應用發展研究〔論文摘要〕。台灣輔導與諮商學會2021年會暨「流變中的挑戰與培力」學術研討會，國立彰化師範大學，彰化市。（題目依原文照錄）

這項研究的限制

• 只有觀看前、後兩次量測，沒有全程記錄，也沒有對照組。
• 結案報告未附統計檢定數值。
• 當時的 HRV 設備與影片形式，都和現在的 Mandala Hub 不同。

現在：同一套指導語與場景，改為即時 3D

現行 3D 場景依原影片段落重製，指導語沿用；改為即時 3D、主線與支線分開，並以 HRV 臂帶與 EEG 全程記錄。2021 年研究中觀察到變化較明顯的段落，在現行場景中都找得到對應：

報告中的數字都來自每一場的實際量測，與上述早期研究分開計算。