Kubios HRV 软件功能与使用指南

关键词：Kubios HRV，HRV 分析，心率变异性，科研工具，时域频域分析

一、软件概述

Kubios HRV 是一款专为心率变异性（HRV）分析而设计的专业软件，被广泛应用于生理学、心理学、运动科学等科研领域。该软件提供多个版本：

• Scientific 版：功能最强大，适用于高水平科研与数据分析。
• Scientific Lite（免费版）：适合入门研究或教学用途。

Kubios HRV 以其高准确性、灵活性和对多种格式的支持，成为 HRV 分析领域的主流工具之一。

Kubios HRV

二、支持的数据类型与来源

Kubios 支持多种数据来源与格式，包含：

• Polar H10、Suunto 等运动胸带导出的 R-R 间期（IBI）数据；
• Garmin、CorSense、Emfit 等手表或传感器导出的 CSV/FIT 数据；
• ECG 信号（心电图）文件，如 EDF、TXT、KDF 等格式；
• PPG（光电容积描记）设备的脉搏间期数据。

Kubios 会根据数据类型自动使用相应算法进行处理，确保分析准确性。

三、HRV 分析方法与核心指标

1. 时域指标

• SDNN：标准差，反映整体 HRV 水平。
• RMSSD：反映短期变异，主要由副交感神经调节。
• pNN50：相邻 R-R 间期相差超过 50ms 的比例。
• 压力指数（SI）、TINN 等辅助指标。

2. 频域分析

支持多种频谱估计方法，包括 Welch（FFT）、AR 模型与 Lomb–Scargle 周期图。输出包括：

• VLF、LF、HF：各频段绝对/相对功率值。
• LF/HF 比值：反映交感与副交感神经平衡。
• 归一化频段指标。

3. 非线性指标

• Poincaré 图：SD1（短期）与 SD2（长期）散度。
• 熵指标：近似熵（ApEn）、样本熵（SampEn）。
• DFA 分析：短/长程趋势的复杂度指数。
• 递归图、分形维数等。

四、数据预处理与伪影校正

Kubios 内置心搏检测算法，支持：

• 自动识别 R 波，处理 ECG 信号；
• 手动标记或自动检测异常 RR 值（伪影）；
• 使用三次样条插值等方式修复伪影；
• 标记高噪声区块，避免分析误差。

注意：Scientific Lite 版需手动处理伪影，完整版支持自动检测与修复。

五、基本操作流程

1. 数据导入：加载 ECG 或 RR 数据文件。
2. 质量检查与校正：查看心搏识别、标记伪影、调整分析区域。
3. 分析设置：选择分析方式（时域、频域、非线性、趋势等）。
4. 运行分析：点击计算后生成图表与指标数据。
5. 结果导出：支持 CSV、PDF、MATLAB 等格式，图表可另存为图片。

六、输出与批量处理

Kubios 支持：

• 将每次分析结果保存为 CSV 文件，便于统计处理；
• 自动汇总多个文件结果到同一个表格中，实现批量分析；
• 自定义图表样式，导出图片用于论文和报告；
• 导出可视化 PDF 报告，适合科研展示或数据审核。

七、科研应用场景

1. 心理生理研究

用于研究应激反应、自主神经系统变化等，例如通过 RMSSD 监测冥想训练前后变化。

2. 运动训练与恢复

跟踪运动员早晨 HRV（如 SDNN、RMSSD），评估疲劳恢复状态，指导训练强度调整。

3. 睡眠研究

分析睡眠各阶段（如 NREM/REM）的 HRV 特征，辅助判断睡眠质量和生理恢复效果。

八、总结

Kubios HRV 是科研人员和开发者进行 HRV 分析的理想工具，提供了从信号导入、伪影处理到高级 HRV 指标计算的全流程功能。其可视化、自动化与可重复性设计，使其广泛适用于心理学、生物医学、运动科学等多个研究领域。