Leçon 6 sur 20 · Niveau 2 : Lire vos valeurs

RMSSD, SDNN et lnRMSSD : définitions et explications

Le RMSSD mesure l’écart entre chaque intervalle entre battements et le précédent. Le SDNN mesure la dispersion de tous les intervalles. Le lnRMSSD, utilisé pour suivre les tendances, est le RMSSD exprimé sur une échelle logarithmique. Ils décrivent les mêmes battements de façons différentes : leurs valeurs ne sont donc pas interchangeables.

Sur cette page 6 sections

À retenir

  • Le RMSSD suit le changement d’un battement au suivant ; le SDNN suit la dispersion globale de tous les intervalles.
  • Le SDNN augmente avec la durée d’enregistrement : un SDNN de 24 heures et un SDNN de 5 minutes sont donc deux choses différentes.
  • Le lnRMSSD est le logarithme népérien du RMSSD. Il facilite la comparaison des changements d’un jour à l’autre.
  • Ne comparez jamais une valeur issue d’une mesure à une norme ou à un appareil qui en utilise une autre.
Après cette leçon, vous saurez…
  • Définir le RMSSD, le SDNN et le lnRMSSD en une phrase chacun.
  • Expliquer pourquoi le SDNN dépend de la durée de l’enregistrement, et le RMSSD beaucoup moins.
  • Expliquer pourquoi les spécialistes des sciences du sport suivent le lnRMSSD plutôt que le RMSSD brut.
  • Dire quelle mesure votre appareil affiche, et pourquoi on ne peut pas convertir le RMSSD en SDNN ou l’inverse.

Le RMSSD RMSSD Racine carrée de la moyenne des carrés des différences successives : mesure de VFC calculée à partir de l’écart entre chaque intervalle entre battements et le suivant, en millisecondes. Elle reflète surtout l’activité vagale. En savoir plus sur RMSSD mesure l’écart entre chaque intervalle entre battements et le précédent. Le SDNN SDNN Écart type de tous les intervalles NN d’un enregistrement, en millisecondes. Il mesure la variabilité globale, et sa valeur dépend fortement de la durée de l’enregistrement. En savoir plus sur SDNN mesure la dispersion de tous les intervalles autour de leur moyenne. Le lnRMSSD lnRMSSD Logarithme népérien du RMSSD, sans unité. Le logarithme atténue la dispersion des valeurs de RMSSD, ce qui facilite la comparaison et l’analyse des variations d’un jour à l’autre. En savoir plus sur lnRMSSD est le logarithme népérien du RMSSD, que les spécialistes des sciences du sport utilisent pour suivre les tendances. Les trois viennent de la même liste de battements, mais répondent à des questions différentes : on ne peut donc pas les substituer l’un à l’autre.

Dans la leçon 5, vous avez calculé à la main une valeur de variabilité de la fréquence cardiaque (VFC) à partir d’une courte liste d’intervalles. Cette leçon nomme les trois valeurs que vous avez le plus de chances de croiser dans une application ou un article, et montre à quoi chacune sert.

Trois valeurs à partir d’une même liste de battements

MesureCe qu’elle mesureReflète surtoutChange avec la durée d’enregistrement ?Où la voir
RMSSDL’écart entre chaque intervalle et le précédentLes changements rapides liés à la respiration, pilotés par le nerf vague Nerf vague Le principal nerf du système nerveux parasympathique, qui va du tronc cérébral au cœur, aux poumons et à l’intestin. Ses signaux rapides vers le cœur sont à l’origine de l’essentiel de la VFC d’un battement à l’autre. En savoir plus sur Nerf vague Un peuLa plupart des bagues et bracelets (voir la leçon 8) ; la recherche
SDNNLa dispersion de tous les intervallesLes changements liés à la respiration sur les enregistrements courts ; aussi les oscillations lentes sur les longsBeaucoupApple Watch ; enregistrements médicaux de 24 heures
lnRMSSDLe logarithme népérien du RMSSDLa même chose que le RMSSD, sur une échelle logarithmiqueUn peuRecherche en sciences du sport

Une quatrième valeur, le pNN50 pNN50 Le pourcentage d'intervalles NN voisins qui diffèrent de plus de 50 millisecondes. Comme le RMSSD, il suit les variations rapides d'origine vagale, mais sous forme de part et non d'amplitude. En savoir plus sur pNN50 , apparaît aussi en recherche. C’est la part des intervalles voisins qui diffèrent de plus de 50 ms et, comme le RMSSD, elle est étroitement liée à l’ activité vagale Tonus vagal L’influence continue du nerf vague sur le cœur, qu’il ralentit. On l’estime en général à partir de mesures de VFC comme le RMSSD et la puissance HF. En savoir plus sur Tonus vagal , selon les normes de la Task Force de 1996 (Société européenne de cardiologie et Société nord-américaine de stimulation et d’électrophysiologie) et Shaffer et Ginsberg (2017).

RMSSD : le changement d’un battement à l’autre

RMSSD signifie « root mean square of successive differences », soit « racine carrée de la moyenne des carrés des différences successives ». Pour l’obtenir, on prend la différence entre chaque intervalle et le suivant, on met ces différences au carré, on en fait la moyenne et on prend la racine carrée. C’est la définition des normes internationales sur la VFC (Task Force, 1996).

Parcourez le calcul ci-dessous avec dix battements de l’enregistrement d’exemple de ce cours. Chaque étape ajoute une partie de la somme, et vous pouvez modifier n’importe quel battement pour voir chaque étape se mettre à jour.

RMSSD pas à pas

Dix battements, tous les chiffres affichés

Les dix intervalles, en ms (de 300 à 2 000)

Pour ces 10 intervalles : RMSSD = 26,9 ms.

Étape 5 sur 5

  1. Étape 1 sur 5 Partir des intervalles

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

    10 intervalles entre 11 battements, en millisecondes.

  2. Étape 2 sur 5 Soustraire chaque intervalle du suivant

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

    Une valeur positive signifie que le cœur a ralenti le temps d’un battement ; une valeur négative, qu’il a accéléré.

  3. Étape 3 sur 5 Élever chaque différence au carré

    Différence 12916
    Différence 2196
    Différence 3121
    Différence 4625
    Différence 5841
    Différence 69
    Différence 7196
    Différence 81444
    Différence 9169
    Somme6517

    L’élévation au carré rend toutes les valeurs positives et donne plus de poids aux grands changements.

  4. Étape 4 sur 5 Faire la moyenne des carrés

    6517 ÷ 9724,11
  5. Étape 5 sur 5 Prendre la racine carrée

    √724,1126,9 ms

    RMSSD 26,9 ms

Avec JavaScript, les étapes s’affichent une à une et les battements peuvent être modifiés.

RMSSD : le calcul pas à pas, à partir de dix battements de l’enregistrement d’exemple. Modifiez un battement et chaque étape se met à jour.

Une ligne de dix intervalles cardiaques modifiables, en millisecondes, puis les étapes numérotées du calcul (RMSSD) : Partir des intervalles; Soustraire chaque intervalle du suivant; Élever chaque différence au carré; Faire la moyenne des carrés; Prendre la racine carrée. La dernière étape donne : RMSSD 26,9 ms. Les boutons Retour et Suivant permettent de passer d’une étape à l’autre.

Comme il ne compare que des voisins, le RMSSD capte les changements rapides. Le principal est l’accélération et le ralentissement du cœur quand vous inspirez et expirez. Vous l’avez rencontré dans la leçon 3. Il est piloté par le nerf vague, le principal nerf «  repos et digestion Système nerveux parasympathique La branche « repos et digestion » du système nerveux autonome. Elle ralentit le cœur, surtout par le nerf vague, et produit l’essentiel de la variation de la VFC d’un battement à l’autre. En savoir plus sur Système nerveux parasympathique  » du cœur. C’est pourquoi le RMSSD est la principale mesure temporelle que les chercheurs utilisent pour estimer l’activité vagale (Shaffer et Ginsberg, 2017).

Le RMSSD tient bien, en outre, sur de courts enregistrements. Dans une étude portant sur 3 387 adultes mesurés en position allongée, même un seul segment de 10 secondes donnait un RMSSD valide par rapport à un enregistrement de 4 à 5 minutes. Le SDNN demandait davantage : les auteurs recommandent au moins 30 secondes, ou la moyenne de plusieurs segments de 10 secondes. Le RMSSD concordait mieux que le SDNN avec l’enregistrement plus long à chaque durée testée (Munoz et coll., 2015). La plupart des bagues et bracelets que vous rencontrerez dans la leçon 8 affichent le RMSSD.

SDNN : la dispersion totale

Le SDNN est l’écart type des intervalles entre battements normaux (« NN » désigne les intervalles entre battements ordinaires, une fois retirés les extrasystoles Battement ectopique Battement qui naît hors du stimulateur naturel du cœur et arrive en général trop tôt. Ces battements sont courants, mais ils faussent la VFC s’ils ne sont pas retirés ou corrigés. En savoir plus sur Battement ectopique et les battements manqués) (Task Force, 1996). Il indique à quelle distance, en moyenne, chaque intervalle se situe de l’intervalle moyen.

Calculez-le ci-dessous sur les dix mêmes battements. Allongez ensuite beaucoup le battement 1 : un intervalle très éloigné de la moyenne ajoute un grand écart au carré, et le SDNN bondit.

SDNN pas à pas

Dix battements, tous les chiffres affichés

Les dix intervalles, en ms (de 300 à 2 000)

Pour ces 10 intervalles : SDNN = 28,0 ms.

Étape 6 sur 6

  1. Étape 1 sur 6 Partir des intervalles

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

    10 intervalles entre 11 battements, en millisecondes.

  2. Étape 2 sur 6 Calculer l’intervalle moyen

    Somme des intervalles8455 ms
    Nombre d’intervalles10
    Moyenne8455 ÷ 10 = 845,5 ms
  3. Étape 3 sur 6 Soustraire la moyenne de chaque intervalle

    Battement 1880 − 845,5 = 34,5
    Battement 2826 − 845,5 = −19,5
    Battement 3812 − 845,5 = −33,5
    Battement 4823 − 845,5 = −22,5
    Battement 5848 − 845,5 = 2,5
    Battement 6877 − 845,5 = 31,5
    Battement 7880 − 845,5 = 34,5
    Battement 8866 − 845,5 = 20,5
    Battement 9828 − 845,5 = −17,5
    Battement 10815 − 845,5 = −30,5
  4. Étape 4 sur 6 Élever chaque écart au carré

    Battement 11190,25
    Battement 2380,25
    Battement 31122,25
    Battement 4506,25
    Battement 56,25
    Battement 6992,25
    Battement 71190,25
    Battement 8420,25
    Battement 9306,25
    Battement 10930,25
    Somme7044,50
  5. Étape 5 sur 6 Diviser par le nombre d’intervalles moins un

    7044,50 ÷ 9782,72

    Diviser par N − 1 plutôt que par N donne l’écart type d’échantillon, le choix habituel.

  6. Étape 6 sur 6 Prendre la racine carrée

    √782,7228,0 ms

    SDNN 28,0 ms

Avec JavaScript, les étapes s’affichent une à une et les battements peuvent être modifiés.

SDNN : le calcul pas à pas, à partir de dix battements de l’enregistrement d’exemple. Modifiez un battement et chaque étape se met à jour.

Une ligne de dix intervalles cardiaques modifiables, en millisecondes, puis les étapes numérotées du calcul (SDNN) : Partir des intervalles; Calculer l’intervalle moyen; Soustraire la moyenne de chaque intervalle; Élever chaque écart au carré; Diviser par le nombre d’intervalles moins un; Prendre la racine carrée. La dernière étape donne : SDNN 28,0 ms. Les boutons Retour et Suivant permettent de passer d’une étape à l’autre.

La différence apparaît avec le temps. Dans un court enregistrement au repos, une grande part du SDNN vient du même rythme respiratoire que celui qui pilote le RMSSD. Sur des enregistrements plus longs, le SDNN prend aussi en compte des oscillations plus lentes, comme les changements d’activité et le passage du jour à la nuit (Shaffer et Ginsberg, 2017). Plus l’enregistrement est long, plus on capte d’oscillations lentes : le SDNN continue donc d’augmenter. Les normes internationales sur la VFC jugent « inappropriée » la comparaison de valeurs de SDNN issues d’enregistrements de durées différentes (Task Force, 1996). Un SDNN de 24 heures obtenu avec un Holter médical et un SDNN de 5 minutes obtenu avec une montre sont deux valeurs différentes.

Apple Santé enregistre la VFC de l’Apple Watch sous forme de SDNN. Son type de donnée s’appelle « heartRateVariabilitySDNN » : l’écart type des intervalles entre battements normaux. Si Indice de stress de Baevsky Un nombre sans unité tiré de l’histogramme des intervalles entre battements. Il monte quand le rythme devient plus stable et moins variable, ce que Baevsky interprétait comme une régulation de l’organisme sous tension. En savoir plus sur Indice de stress de Baevsky vous en avez une, lisez Pourquoi l’Apple Watch donne-t-elle une autre VFC ?.

lnRMSSD : pourquoi un logarithme

Les valeurs de RMSSD sont asymétriques. La plupart des mesures se situent dans une zone intermédiaire, mais quelques-unes sont très élevées, ce qui étire l’échelle. Un passage de 80 à 100 ms paraît énorme à côté d’un passage de 20 à 25 ms, et pourtant les deux représentent une hausse de 25 %.

Prendre le logarithme népérien corrige cela. Sur une échelle logarithmique, des variations égales en pourcentage paraissent égales, et les moyennes et les autres statistiques se comportent comme elles le doivent. Les spécialistes des sciences du sport qui suivent des sportifs jour après jour appliquent un logarithme au RMSSD à cause de cette asymétrie, et suivent en général le lnRMSSD sous forme de moyenne glissante sur 7 jours (Plews et coll., 2012 et 2013). Vous utiliserez cette idée dans la leçon 10.

Un exemple rapide : un RMSSD de 40 ms donne ln(40) ≈ 3,69. Un RMSSD de 50 ms donne ln(50) ≈ 3,91.

Certaines applications transforment le lnRMSSD en score sur leur propre échelle. Si votre application affiche une valeur comme 65 sans « ms » derrière, consultez ses pages d’aide pour voir comment elle est construite. Ne la comparez pas à des tableaux de RMSSD.

Pour aller plus loin Les mathématiques du lnRMSSD

« ln » désigne le logarithme népérien, le logarithme de base e (environ 2,718). Il transforme une multiplication en addition : ln(a × b) = ln(a) + ln(b). Ainsi, une hausse de 10 % du RMSSD ajoute toujours environ 0,095 au lnRMSSD, que vous partiez de 20 ms ou de 80 ms.

Pour revenir du lnRMSSD au RMSSD, élevez e à cette puissance : e^3,69 ≈ 40 ms. Le comparateur de VFC le fait pour vous si vous saisissez une valeur de lnRMSSD.

Les chercheurs appliquent aussi un logarithme parce que de nombreux tests statistiques courants supposent des valeurs réparties de façon symétrique de part et d’autre de la moyenne. Le RMSSD brut a une longue queue de valeurs élevées ; son logarithme est bien plus symétrique.

Laquelle suivre ?

Utilisez la mesure que donne votre appareil, et utilisez-la toujours de la même façon. Pour suivre la récupération au jour le jour, le RMSSD ou le lnRMSSD est le choix habituel, car il réagit aux changements à court terme et fonctionne avec de courts enregistrements. Si votre appareil affiche le SDNN, suivez-le en comparant ses valeurs entre elles. Votre tendance garde tout son sens.

Ce qu’il ne faut jamais faire, c’est les mélanger. Un SDNN de 48 ms et un RMSSD de 48 ms ne sont pas la même chose. Le comparateur de VFC demande quelle mesure vous avez et ne la compare qu’aux valeurs normatives de cette mesure. Pour une vue plus large, consultez Comment mesurer la VFC : capteurs, moment, précision et La VFC sur Oura, Whoop, Garmin et Apple Watch.

Pour aller plus loin Le reste de la famille des mesures temporelles

Les normes internationales recensent plus de mesures temporelles que les trois ci-dessus (Task Force, 1996). Vous les croiserez dans des articles de recherche et dans des logiciels d’analyse comme Kubios HRV :

  • RR moyen, l’intervalle moyen, et la fréquence cardiaque, qui vaut 60 000 divisé par cet intervalle.
  • SDSD, l’écart type des différences entre battements voisins. Dans un enregistrement au repos, c’est presque la même valeur que le RMSSD.
  • NN50 et pNN50, le nombre et la part des différences supérieures à 50 ms, et pNN20, la même chose avec un seuil de 20 ms, qui varie encore chez les personnes dont les intervalles changent rarement de plus de 50 ms d’un battement à l’autre.
  • SDANN et l’indice SDNN, qui décomposent un SDNN de 24 heures en dérive lente entre segments de 5 minutes et en variation à l’intérieur de chacun.
  • L’indice triangulaire de la VFC et le TINN, lus sur l’histogramme des intervalles, et SD1 et SD2, lus sur le diagramme de Poincaré. Le SD1 vaut le RMSSD divisé par la racine carrée de 2.

Les pages du glossaire calculent chacune de ces mesures sur l’enregistrement d’exemple de ce cours, avec toutes les étapes.

Les mesures fréquentielles

Des articles de recherche et quelques applications séparent aussi la VFC en rythmes de vitesses différentes, comme on peut séparer un son en graves et en aigus. Les deux que vous croiserez le plus sont la HF (hautes fréquences), le rythme rapide qui suit votre respiration et qui est le pendant du RMSSD dans le domaine fréquentiel, et la LF (basses fréquences), un rythme plus lent d’environ une oscillation toutes les 10 secondes. Les applications affichent parfois leur rapport, le LF/HF Rapport LF/HF Puissance LF divisée par la puissance HF, sans unité. Proposé comme indicateur de l’équilibre entre les systèmes sympathique et parasympathique, il ne permet pas, selon la recherche, de le mesurer de façon fiable. En savoir plus sur Rapport LF/HF , comme un score d’« équilibre ». Prenez-le avec prudence : il n’estime peut-être l’équilibre entre les deux branches du système nerveux que dans des conditions contrôlées (Shaffer et Ginsberg, 2017), et la leçon 3 a expliqué pourquoi. Vous n’avez besoin d’aucune de ces mesures pour lire vos propres données. La leçon 18, au niveau Analyste, construit un spectre pas à pas avec un graphique interactif que vous pilotez, et Que signifient LF, HF, VLF et n.u. dans mon application de VFC ? décode un écran de fréquences complet.

Ensuite : VFC et normes : âge, sexe et forme physique.

Mise en pratique

Cherchez quelle mesure votre appareil affiche. Consultez ses pages d’aide ou l’export de son application. Notez le nom de la mesure à côté de la valeur relevée à la leçon 2. S’il s’agit du RMSSD, calculez son logarithme népérien avec la touche ln d’une calculatrice de téléphone.

Vérifiez vos acquis

Il faut 3 réponses justes sur 4 (60 %) pour réussir le quiz et valider cette leçon. Vous pouvez recommencer autant de fois que vous le souhaitez ; les réponses proposées sont mélangées à chaque essai et votre meilleur score est conservé.

Les questions ci-dessous se lisent sans JavaScript. Pour vérifier vos réponses, JavaScript est nécessaire.

Question 1 Quelle mesure examine le changement d’un intervalle entre battements au suivant ?
Question 2 Pour une même personne, pourquoi un SDNN de 24 heures est-il bien plus grand qu’un SDNN de 5 minutes ?
Question 3 Pourquoi les spécialistes des sciences du sport suivent-ils souvent le lnRMSSD plutôt que le RMSSD ?
Question 4 Votre Apple Watch affiche 48 ms. Un tableau de normes donne des valeurs de RMSSD. Pouvez-vous les comparer directement ?

Plan du cours

Sources

  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