Lektion 6 von 20 · Stufe 2: Die eigenen Werte lesen

RMSSD, SDNN und lnRMSSD erklärt

RMSSD, SDNN und lnRMSSD sind Messgrößen der Herzfrequenzvariabilität (HRV). Der RMSSD misst, wie stark sich jeder Abstand zwischen zwei Herzschlägen vom vorigen unterscheidet. Der SDNN misst, wie breit alle Abstände gestreut sind. Der lnRMSSD ist der RMSSD auf einer logarithmischen Skala und dient dazu, Verläufe zu verfolgen. Sie beschreiben dieselben Herzschläge auf verschiedene Weise; deshalb lassen sich ihre Zahlen nicht gegeneinander austauschen.

Auf dieser Seite 6 Abschnitte

Das Wichtigste in Kürze

  • Der RMSSD folgt der Veränderung von einem Schlag zum nächsten; der SDNN folgt der Gesamtstreuung aller Abstände.
  • Der SDNN wächst mit der Aufzeichnungsdauer; ein SDNN über 24 Stunden und ein SDNN über 5 Minuten sind also verschiedene Dinge.
  • Der lnRMSSD ist der natürliche Logarithmus des RMSSD. Er macht Veränderungen von Tag zu Tag leichter vergleichbar.
  • Vergleichen Sie nie eine Zahl der einen Messgröße mit einem Normwert oder einem Gerät, die eine andere verwenden.
Nach dieser Lektion können Sie
  • RMSSD, SDNN und lnRMSSD in je einem Satz definieren.
  • Erklären, warum der SDNN von der Dauer der Aufzeichnung abhängt und der RMSSD viel weniger.
  • Erklären, warum Sportwissenschaftlerinnen und Sportwissenschaftler den lnRMSSD statt des rohen RMSSD verfolgen.
  • Sagen, welche Messgröße Ihr Gerät ausgibt und warum sich RMSSD und SDNN nicht ineinander umrechnen lassen.

Der RMSSD RMSSD Quadratwurzel aus dem Mittelwert der quadrierten Differenzen aufeinanderfolgender Intervalle: eine HRV-Messgröße in ms, die zeigt, wie stark sich jeder Herzschlagabstand vom nächsten unterscheidet. Spiegelt vor allem die Vagusaktivität wider. Mehr zu RMSSD misst, wie stark sich jeder Abstand zwischen zwei Herzschlägen vom vorigen unterscheidet. Der SDNN SDNN Die Standardabweichung aller NN-Intervalle einer Aufzeichnung, in Millisekunden. Sie misst die Gesamtvariabilität, und ihr Wert hängt stark von der Dauer der Aufzeichnung ab. Mehr zu SDNN misst, wie breit alle Abstände um ihren Durchschnitt gestreut sind. Der lnRMSSD lnRMSSD Der natürliche Logarithmus des RMSSD, ohne Einheit. Das Logarithmieren gleicht die Streuung der RMSSD-Werte aus, sodass sich Veränderungen von Tag zu Tag leichter vergleichen und auswerten lassen. Mehr zu lnRMSSD ist der natürliche Logarithmus des RMSSD, den Sportwissenschaftlerinnen und Sportwissenschaftler nutzen, um Verläufe zu verfolgen. Alle drei stammen aus derselben Liste von Herzschlägen, beantworten aber verschiedene Fragen, sodass sich keiner durch einen anderen ersetzen lässt.

In Lektion 5 haben Sie einen Wert der Herzfrequenzvariabilität (HRV) von Hand aus einer kurzen Liste von Abständen berechnet. Diese Lektion benennt die drei Zahlen, die Ihnen in einer App oder einer Veröffentlichung am ehesten begegnen, und zeigt, wofür jede gut ist.

Drei Zahlen aus einer Liste von Herzschlägen

MessgrößeWas sie misstWas sie vor allem widerspiegeltÄndert sie sich mit der Aufzeichnungsdauer?Wo sie Ihnen begegnet
RMSSDWie stark sich jeder Abstand vom vorigen unterscheidetSchnelle, an die Atmung gekoppelte Veränderungen, die der Vagusnerv Vagusnerv Der Hauptnerv des Parasympathikus, der vom Hirnstamm zu Herz, Lunge und Darm zieht. Seine schnellen Signale an das Herz bestimmen den größten Teil der HRV von Schlag zu Schlag. Mehr zu Vagusnerv steuertEin wenigDie meisten Ringe und Armbänder (siehe Lektion 8); Forschung
SDNNWie breit alle Abstände gestreut sindIn kurzen Aufzeichnungen atmungsbedingte Veränderungen; in langen auch langsame SchwankungenStarkApple Watch; medizinische 24-Stunden-Aufzeichnungen
lnRMSSDDer natürliche Logarithmus des RMSSDDasselbe wie der RMSSD, auf einer logarithmischen SkalaEin wenigForschung in der Sportwissenschaft

Eine vierte Zahl, der pNN50 pNN50 Der Anteil benachbarter NN-Intervalle, die sich um mehr als 50 Millisekunden unterscheiden. Er bildet wie der RMSSD schnelle, vagal bestimmte Veränderungen ab, aber als Anteil und nicht als Größe. Mehr zu pNN50 , taucht ebenfalls in der Forschung auf. Er ist der Anteil benachbarter Abstände, die sich um mehr als 50 ms unterscheiden, und hängt wie der RMSSD eng mit der Vagusaktivität Vagustonus Der fortlaufende Einfluss des Vagusnervs auf das Herz, der es verlangsamt. Er wird meist aus HRV-Messgrößen wie dem RMSSD und der HF-Leistung abgeschätzt. Mehr zu Vagustonus zusammen (Task Force, 1996; Shaffer und Ginsberg, 2017).

RMSSD: Veränderung von Schlag zu Schlag

RMSSD steht für das englische „root mean square of successive differences“, auf Deutsch die Quadratwurzel des Mittelwerts der quadrierten Differenzen aufeinanderfolgender NN-Intervalle. Dafür bilden Sie die Differenz zwischen jedem Abstand und dem nächsten, quadrieren diese Differenzen, mitteln sie und ziehen die Quadratwurzel. So lautet die Definition in den internationalen Standards zur HRV (Task Force, 1996).

Unten können Sie die Rechnung Schritt für Schritt mit zehn Herzschlägen aus der Beispielaufzeichnung dieses Kurses durchgehen. Jeder Schritt fügt einen Teil der Summe hinzu, und Sie können jeden Schlag ändern, um zu sehen, wie sich alle Schritte anpassen.

RMSSD Schritt für Schritt

Zehn Schläge, jede Zahl sichtbar

Die zehn Intervalle in ms (300 bis 2.000)

RMSSD aus diesen 10 Intervallen: 26,9 ms.

Schritt 5 von 5

  1. Schritt 1 von 5 Mit den Intervallen beginnen

    Schlag 1880 ms
    Schlag 2826 ms
    Schlag 3812 ms
    Schlag 4823 ms
    Schlag 5848 ms
    Schlag 6877 ms
    Schlag 7880 ms
    Schlag 8866 ms
    Schlag 9828 ms
    Schlag 10815 ms

    10 Intervalle zwischen 11 Schlägen, in Millisekunden.

  2. Schritt 2 von 5 Jedes Intervall vom nächsten abziehen

    Schlag 2 − Schlag 1−54 ms
    Schlag 3 − Schlag 2−14 ms
    Schlag 4 − Schlag 3+11 ms
    Schlag 5 − Schlag 4+25 ms
    Schlag 6 − Schlag 5+29 ms
    Schlag 7 − Schlag 6+3 ms
    Schlag 8 − Schlag 7−14 ms
    Schlag 9 − Schlag 8−38 ms
    Schlag 10 − Schlag 9−13 ms

    Plus bedeutet, dass das Herz bei einem Schlag langsamer wurde; Minus bedeutet, dass es schneller wurde.

  3. Schritt 3 von 5 Jede Differenz quadrieren

    Differenz 12916
    Differenz 2196
    Differenz 3121
    Differenz 4625
    Differenz 5841
    Differenz 69
    Differenz 7196
    Differenz 81444
    Differenz 9169
    Summe6517

    Das Quadrieren macht jeden Wert positiv und gibt großen Veränderungen mehr Gewicht.

  4. Schritt 4 von 5 Die Quadrate mitteln

    6517 ÷ 9724,11
  5. Schritt 5 von 5 Die Quadratwurzel ziehen

    √724,1126,9 ms

    RMSSD 26,9 ms

Mit aktiviertem JavaScript erscheinen die Schritte nacheinander, und die Schläge lassen sich ändern.

RMSSD, aus zehn Schlägen der Beispielaufzeichnung Schritt für Schritt berechnet. Ändern Sie einen beliebigen Schlag, und jeder Schritt wird neu berechnet.

Eine Reihe von zehn bearbeitbaren Herzschlagintervallen in Millisekunden, dann die Berechnung von RMSSD in nummerierten Schritten: Mit den Intervallen beginnen; Jedes Intervall vom nächsten abziehen; Jede Differenz quadrieren; Die Quadrate mitteln; Die Quadratwurzel ziehen. Der letzte Schritt lautet RMSSD 26,9 ms. Die Schaltflächen „Zurück“ und „Weiter“ wechseln zwischen den Schritten.

Weil er nur Nachbarn vergleicht, erfasst der RMSSD schnelle Veränderungen. Die größte davon ist das Schneller- und Langsamerwerden des Herzens beim Ein- und Ausatmen. Das haben Sie in Lektion 3 kennengelernt. Gesteuert wird es vom Vagusnerv, dem wichtigsten Nerv für „ Ruhe und Verdauung Parasympathikus Der Zweig des autonomen Nervensystems für „Ruhe und Verdauung“. Er verlangsamt das Herz, vor allem über den Vagusnerv, und verursacht den größten Teil der Schlag-zu-Schlag-Schwankung der HRV. Mehr zu Parasympathikus “, der das Herz versorgt. Deshalb ist der RMSSD die wichtigste Messgröße im Zeitbereich, mit der die Forschung die Vagusaktivität schätzt (Shaffer und Ginsberg, 2017).

Der RMSSD bleibt auch bei kurzen Aufzeichnungen verlässlich. In einer Studie mit 3.387 Erwachsenen, die im Liegen gemessen wurden, lieferte schon ein einziger 10-Sekunden-Abschnitt einen gültigen RMSSD im Vergleich zu einer Aufzeichnung von 4 bis 5 Minuten. Der SDNN brauchte mehr: Die Autorinnen und Autoren empfehlen mindestens 30 Sekunden oder mehrere gemittelte 10-Sekunden-Abschnitte. Der RMSSD stimmte bei jeder getesteten Länge besser mit der längeren Aufzeichnung überein als der SDNN (Munoz u. a., 2015). Die meisten Ringe und Armbänder, die Ihnen in Lektion 8 begegnen, geben den RMSSD aus.

SDNN: die Gesamtstreuung

Der SDNN ist die Standardabweichung der NN-Abstände (Task Force, 1996). „NN“ steht für Abstände zwischen normalen Herzschlägen; Extraschläge und übersehene Schläge sind entfernt. Der SDNN gibt an, wie weit jeder Abstand im Durchschnitt vom mittleren Abstand entfernt liegt.

Berechnen Sie ihn unten an denselben zehn Schlägen. Machen Sie dann Schlag 1 deutlich länger: Ein Abstand weit vom Durchschnitt fügt eine große quadrierte Abweichung hinzu, und der SDNN springt nach oben.

SDNN Schritt für Schritt

Zehn Schläge, jede Zahl sichtbar

Die zehn Intervalle in ms (300 bis 2.000)

SDNN aus diesen 10 Intervallen: 28,0 ms.

Schritt 6 von 6

  1. Schritt 1 von 6 Mit den Intervallen beginnen

    Schlag 1880 ms
    Schlag 2826 ms
    Schlag 3812 ms
    Schlag 4823 ms
    Schlag 5848 ms
    Schlag 6877 ms
    Schlag 7880 ms
    Schlag 8866 ms
    Schlag 9828 ms
    Schlag 10815 ms

    10 Intervalle zwischen 11 Schlägen, in Millisekunden.

  2. Schritt 2 von 6 Das mittlere Intervall bestimmen

    Summe der Intervalle8455 ms
    Anzahl der Intervalle10
    Mittelwert8455 ÷ 10 = 845,5 ms
  3. Schritt 3 von 6 Den Mittelwert von jedem Intervall abziehen

    Schlag 1880 − 845,5 = 34,5
    Schlag 2826 − 845,5 = −19,5
    Schlag 3812 − 845,5 = −33,5
    Schlag 4823 − 845,5 = −22,5
    Schlag 5848 − 845,5 = 2,5
    Schlag 6877 − 845,5 = 31,5
    Schlag 7880 − 845,5 = 34,5
    Schlag 8866 − 845,5 = 20,5
    Schlag 9828 − 845,5 = −17,5
    Schlag 10815 − 845,5 = −30,5
  4. Schritt 4 von 6 Jede Abweichung quadrieren

    Schlag 11190,25
    Schlag 2380,25
    Schlag 31122,25
    Schlag 4506,25
    Schlag 56,25
    Schlag 6992,25
    Schlag 71190,25
    Schlag 8420,25
    Schlag 9306,25
    Schlag 10930,25
    Summe7044,50
  5. Schritt 5 von 6 Durch die Anzahl der Intervalle minus eins teilen

    7044,50 ÷ 9782,72

    Die Division durch N − 1 statt durch N ergibt die Stichproben-Standardabweichung, die übliche Wahl.

  6. Schritt 6 von 6 Die Quadratwurzel ziehen

    √782,7228,0 ms

    SDNN 28,0 ms

Mit aktiviertem JavaScript erscheinen die Schritte nacheinander, und die Schläge lassen sich ändern.

SDNN, aus zehn Schlägen der Beispielaufzeichnung Schritt für Schritt berechnet. Ändern Sie einen beliebigen Schlag, und jeder Schritt wird neu berechnet.

Eine Reihe von zehn bearbeitbaren Herzschlagintervallen in Millisekunden, dann die Berechnung von SDNN in nummerierten Schritten: Mit den Intervallen beginnen; Das mittlere Intervall bestimmen; Den Mittelwert von jedem Intervall abziehen; Jede Abweichung quadrieren; Durch die Anzahl der Intervalle minus eins teilen; Die Quadratwurzel ziehen. Der letzte Schritt lautet SDNN 28,0 ms. Die Schaltflächen „Zurück“ und „Weiter“ wechseln zwischen den Schritten.

Der Unterschied zeigt sich bei längeren Aufzeichnungen. In einer kurzen Ruheaufzeichnung stammt ein großer Teil des SDNN aus demselben Atemrhythmus, der auch den RMSSD antreibt. In längeren Aufzeichnungen zählt der SDNN auch langsamere Schwankungen mit, etwa Veränderungen der Aktivität und den Wechsel zwischen Tag und Nacht (Shaffer und Ginsberg, 2017). Je länger Sie aufzeichnen, desto mehr langsame Schwankungen erfassen Sie, und der SDNN wächst weiter. Die internationalen Standards zur HRV nennen es „unangemessen“, SDNN-Werte aus Aufzeichnungen unterschiedlicher Länge zu vergleichen (Task Force, 1996). Ein SDNN über 24 Stunden aus einem medizinischen Langzeit-EKG und ein SDNN über 5 Minuten von einer Uhr sind verschiedene Zahlen.

Apple Health speichert die HRV der Apple Watch als SDNN. Der Datentyp heißt „heartRateVariabilitySDNN“, die Standardabweichung der Abstände zwischen normalen Herzschlägen. Wenn Sie eine besitzen, lesen Sie Warum die HRV der Apple Watch anders ist.

lnRMSSD: wozu ein Logarithmus

RMSSD-Werte sind schief verteilt. Die meisten Messwerte liegen in einem mittleren Bereich, einige wenige aber sehr hoch, und das streckt die Skala. Ein Sprung von 80 auf 100 ms wirkt riesig neben einer Veränderung von 20 auf 25 ms, doch beides ist ein Anstieg um 25 %.

Der natürliche Logarithmus gleicht das aus. Auf einer logarithmischen Skala sehen gleiche prozentuale Veränderungen gleich aus, und Durchschnitte und andere statistische Kennwerte verhalten sich, wie sie sollen. Sportwissenschaftlerinnen und Sportwissenschaftler, die Athletinnen und Athleten Tag für Tag verfolgen, logarithmieren den RMSSD wegen dieser Schiefe und verfolgen den lnRMSSD meist als gleitenden 7-Tage-Durchschnitt (Plews u. a., 2012 und 2013). Diese Idee greifen Sie in Lektion 10 wieder auf.

Ein kurzes Beispiel: Ein RMSSD von 40 ms ergibt ln(40) ≈ 3,69. Ein RMSSD von 50 ms ergibt ln(50) ≈ 3,91.

Manche Apps machen aus dem lnRMSSD einen Wert auf ihrer eigenen Skala. Wenn Ihre App eine Zahl wie 65 ohne „ms“ dahinter zeigt, prüfen Sie in den Hilfeseiten der App, wie sie gebildet wird. Vergleichen Sie sie nicht mit RMSSD-Tabellen.

Genauer betrachtet Die Mathematik hinter dem lnRMSSD

„ln“ ist der natürliche Logarithmus, der Logarithmus zur Basis e (etwa 2,718). Er macht aus Multiplikation eine Addition: ln(a × b) = ln(a) + ln(b). Ein Anstieg des RMSSD um 10 % fügt dem lnRMSSD deshalb immer etwa 0,095 hinzu, egal ob Sie bei 20 ms oder bei 80 ms beginnen.

Um vom lnRMSSD zurück zum RMSSD zu kommen, potenzieren Sie e mit diesem Wert: e^3,69 ≈ 40 ms. Der HRV-Check rechnet das für Sie, wenn Sie den lnRMSSD eingeben.

Die Forschung logarithmiert auch deshalb, weil viele gängige statistische Tests voraussetzen, dass die Werte auf beiden Seiten des Durchschnitts gleichmäßig verteilt sind. Die Verteilung des rohen RMSSD läuft zu hohen Werten hin lang aus; sein Logarithmus ist viel gleichmäßiger verteilt.

Welche sollten Sie verfolgen?

Nutzen Sie die Messgröße, die Ihr Gerät ausgibt, und bleiben Sie dabei. Für tägliche Erholungsverläufe ist der RMSSD oder der lnRMSSD die übliche Wahl, weil er auf kurzfristige Veränderungen anspricht und mit kurzen Aufzeichnungen auskommt. Gibt Ihr Gerät den SDNN aus, vergleichen Sie den SDNN nur mit Ihren eigenen früheren SDNN-Werten. Ihr Verlauf bleibt aussagekräftig.

Vermischen sollten Sie die Messgrößen nie. Ein SDNN von 48 ms und ein RMSSD von 48 ms sind nicht dasselbe. Der HRV-Check fragt, welche Messgröße Sie haben, und vergleicht sie nur mit Referenzwerten für diese Messgröße. Das größere Bild finden Sie unter Wie die HRV gemessen wird und HRV bei Oura, Whoop, Garmin und Apple Watch.

Genauer betrachtet Der Rest der Familie im Zeitbereich

Die internationalen Standards führen mehr Messgrößen im Zeitbereich auf als die drei oben (Task Force, 1996). Sie begegnen ihnen in Forschungsarbeiten und in Auswertungsprogrammen wie Kubios HRV:

  • Mittleres RR, der durchschnittliche Abstand, und die Herzfrequenz, die sich als 60.000 geteilt durch diesen Abstand ergibt.
  • SDSD, die Standardabweichung der Differenzen von Schlag zu Schlag. In einer Ruheaufzeichnung liegt er fast genau beim RMSSD.
  • NN50 und pNN50, Anzahl und Anteil der Differenzen über 50 ms, sowie pNN20, dasselbe mit einer Schwelle von 20 ms; er verändert sich auch bei Menschen, deren Schläge selten um 50 ms springen.
  • SDANN und der SDNN-Index, die einen SDNN über 24 Stunden in die langsame Drift zwischen 5-Minuten-Abschnitten und die Variation innerhalb dieser Abschnitte aufteilen.
  • Der HRV-Triangularindex und TINN, abgelesen am Histogramm der Abstände, sowie SD1 und SD2, abgelesen am Poincaré-Plot. SD1 ist der RMSSD geteilt durch die Quadratwurzel aus 2.

Die Glossarseiten rechnen jede dieser Größen an der Beispielaufzeichnung dieses Kurses durch, mit allen Schritten.

Messgrößen im Frequenzbereich

Forschungsarbeiten und einige Apps zerlegen die HRV auch in Rhythmen unterschiedlicher Geschwindigkeit, so wie sich ein Klang in Bässe und Höhen zerlegen lässt. Die beiden, denen Sie am häufigsten begegnen, sind HF, der schnelle Rhythmus, der Ihrer Atmung folgt und der Partner des RMSSD im Frequenzbereich ist, und LF, ein langsamerer Rhythmus mit etwa einer Welle alle 10 Sekunden. Apps zeigen manchmal ihr Verhältnis, LF/HF LF/HF-Verhältnis LF-Leistung geteilt durch HF-Leistung, ohne Einheit. Es sollte das Gleichgewicht zwischen Sympathikus und Parasympathikus abbilden, doch die Forschung zeigt, dass es das nicht verlässlich messen kann. Mehr zu LF/HF-Verhältnis , als „Balance“-Wert. Gehen Sie vorsichtig damit um: Er schätzt das Gleichgewicht zwischen den beiden Zweigen des Nervensystems womöglich nur unter kontrollierten Bedingungen (Shaffer und Ginsberg, 2017), und Lektion 3 hat erklärt, warum. Um Ihre eigenen Daten zu deuten, brauchen Sie nichts davon. Lektion 18 in der Stufe für Analysierende baut Schritt für Schritt ein Spektrum auf, mit einem interaktiven Diagramm, das Sie selbst steuern, und Was bedeuten LF, HF, VLF und n.u. in meiner HRV-App? entschlüsselt einen vollständigen Frequenzbildschirm.

Weiter: Was normal ist, nach Alter, Geschlecht und Fitness.

Übung

Finden Sie heraus, welche Messgröße Ihr Gerät ausgibt. Schauen Sie in die Hilfeseiten oder in den Export der App. Schreiben Sie den Namen der Messgröße neben die Zahl, die Sie sich in Lektion 2 notiert haben. Ist es der RMSSD, berechnen Sie seinen natürlichen Logarithmus mit der ln-Taste des Taschenrechners auf Ihrem Smartphone.

Prüfen Sie Ihr Verständnis

Beantworten Sie 3 von 4 Fragen richtig (60 %), um zu bestehen und diese Lektion abzuhaken. Sie können es beliebig oft versuchen; die Antworten werden jedes Mal neu gemischt, und Ihr bestes Ergebnis bleibt gespeichert.

Die Fragen unten lassen sich auch ohne JavaScript lesen. Zum Überprüfen Ihrer Antworten ist JavaScript nötig.

Frage 1 Welche Messgröße betrachtet die Veränderung von einem Abstand zwischen den Schlägen zum nächsten?
Frage 2 Warum ist bei derselben Person ein SDNN über 24 Stunden viel größer als ein SDNN über 5 Minuten?
Frage 3 Warum verfolgen Sportwissenschaftlerinnen und Sportwissenschaftler oft den lnRMSSD statt des RMSSD?
Frage 4 Ihre Apple Watch zeigt 48 ms. Eine Normwerttabelle führt RMSSD-Werte auf. Können Sie beide direkt vergleichen?

Kursübersicht

Quellen

  1. An overview of heart rate variability metrics and norms Frontiers in Public Health, 2017
  2. Heart rate variability: standards of measurement, physiological interpretation and clinical use Circulation (Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology), 1996
  3. Validity of (ultra-)short recordings for heart rate variability measurements PLOS ONE, 2015
  4. Heart rate variability in elite triathletes, is variation in variability the key to effective training? A case comparison European Journal of Applied Physiology, 2012
  5. Training adaptation and heart rate variability in elite endurance athletes: opening the door to effective monitoring Sports Medicine, 2013
  6. heartRateVariabilitySDNN (HealthKit documentation) Apple Developer