Les mesures non linéaires de la variabilité de la fréquence cardiaque (VFC) décrivent la structure de vos intervalles entre battements plutôt que leur dispersion. 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 indique à quel point les intervalles s’étalent ; 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 , l’ampleur des sauts d’un battement au suivant ; les mesures non linéaires cherchent à savoir 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 les battements gardent la mémoire des précédents ( analyse des fluctuations redressées DFA α1 L'exposant d'échelle à court terme de l'analyse des fluctuations redressées. Près de 1, les battements ont une mémoire à toutes les échelles ; près de 0,5, ils se comportent comme du bruit. L'α2 est la même pente sur des durées plus longues. En savoir plus sur DFA α1 , ou DFA), dans quelle mesure le suivant est prévisible ( entropie d’échantillon Entropie d’échantillon Degré d’imprévisibilité de la série de battements : l’opposé du logarithme de la probabilité que des séquences de battements semblables le restent une fois allongées d’un battement. Près de 0, la série se répète ; à 2 ou plus, elle est proche du hasard. En savoir plus sur Entropie d’échantillon et entropie approximative Entropie approximative Mesure plus ancienne que l’entropie d’échantillon, sans unité : indicateur de régularité qui compte chaque séquence de battements comme concordant avec elle-même, d’où un biais vers les valeurs basses sur les enregistrements courts. En savoir plus sur Entropie approximative ) et comment le rythme réagit à un battement prématuré 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 ( turbulence de la fréquence cardiaque Turbulence de la fréquence cardiaque La brève accélération, puis le retour plus lent du rythme cardiaque après un battement ventriculaire prématuré, mesurés sur un ECG de 24 heures par deux valeurs : le début de la turbulence (%) et sa pente (ms par battement). En savoir plus sur Turbulence de la fréquence cardiaque , capacité de décélération Capacité de décélération Ampleur moyenne des ralentissements du cœur, en ms, obtenue en moyennant le schéma autour de chaque battement plus lent que le précédent. Mesure vagale sur 24 h, utilisée après un infarctus. En savoir plus sur Capacité de décélération ). Vous n’en avez pas besoin pour suivre votre propre récupération avec un appareil connecté. On les trouve dans les logiciels de recherche, et la prise de position européenne de 2015 à leur sujet conclut qu’elles ont fait progresser la compréhension du signal, alors que leur usage comme outils cliniques est resté jusqu’ici plutôt limité.
Pourquoi « non linéaire »
Prenez un enregistrement, mélangez les battements dans un ordre aléatoire et calculez le SDNN : il ne change pas. L’histogramme, l’ indice triangulaire Indice triangulaire de la VFC Nombre d’intervalles NN d’un enregistrement divisé par la hauteur de la barre la plus haute de leur histogramme. Mesure géométrique, sans unité, de la variabilité globale, que quelques battements erronés déplacent à peine. En savoir plus sur Indice triangulaire de la VFC et l’indice de Baevsky non plus. Ces mesures ne voient que la dispersion des intervalles. Le mélange détruit l’ordre, et c’est dans l’ordre que se trouve la physiologie : l’onde respiratoire, l’onde plus lente de la pression artérielle, la façon dont un battement lent tend à en suivre un autre. Les méthodes qui lisent l’ordre, et dont les résultats ne sont pas de simples sommes des valeurs, sont dites non linéaires. Peng, Havlin, Stanley et Goldberger ont rendu cette famille célèbre en 1995 en montrant que les cœurs sains présentent des corrélations à longue portée qui s’effondrent dans l’insuffisance cardiaque sévère.
Les deux que vous rencontrerez
DFA α1 : les battements ont-ils de la mémoire ?
Le rythme a-t-il de la mémoire ?
Cinq minutes de l’enregistrement d’exemple
- α1 (4–16 battements)
- 0,49
- α2 (16–64 battements)
- 0,65
L’enregistrement au repos est synthétique : une onde respiratoire régulière tous les quatre battements, avec un bruit aléatoire entre les battements. Sur 4 à 16 battements, il ressemble donc presque à du bruit (α1 0,49), et les ondes plus lentes donnent un peu de mémoire sur 16 à 64 battements (α2 0,65). Les enregistrements réels au repos donnent en général un α1 d’environ 1 ou plus.
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Un graphique log–log de la fluctuation en fonction de la taille de boîte, de 4 à 64 battements, avec un point pour chaque taille de boîte et deux droites ajustées : l’une sur 4 à 16 battements pour α1, l’autre sur 16 à 64 battements pour α2. Des indicateurs donnent α1 et α2, suivis d’une phrase qui les explique. Quatre boutons choisissent l’enregistrement « Au repos », un bruit blanc, un bruit en 1/f ou l’enregistrement avec « Battements ectopiques » ; un curseur mélange du bruit blanc à la série choisie.
L’analyse des fluctuations redressées examine comment les fluctuations de la série s’amplifient quand on en observe des portions de plus en plus longues, en coordonnées logarithmiques (log-log). Un bruit blanc, sans mémoire, donne une pente de 0,5 ; un bruit en 1/f, avec de la mémoire à chaque échelle, donne 1 ; une marche aléatoire donne 1,5. Les cinq minutes de l’enregistrement d’exemple donnent α1 = 0,49 sur 4 à 16 battements et α2 = 0,65 sur 16 à 64. Passez au bruit blanc et les deux pentes se situent près de 0,5 (α1 0,48) ; passez au bruit en 1/f et elles se situent près de 1 (α1 1,04). Les enregistrements réels au repos donnent en général environ 1 ou plus. L’enregistrement d’exemple donne une valeur basse parce qu’il est synthétique : une onde respiratoire nette tous les quatre battements, avec du bruit aléatoire entre les battements, ce qui ressemble à du bruit aux courtes échelles. Une oscillation respiratoire ample et régulière peut tirer les valeurs réelles d’α1 vers le bas, dans le même sens. L’effort fait passer α1 d’environ 1 vers 0,5 à mesure qu’il augmente, et certaines applications d’entraînement l’affichent en direct pour cette raison.
Entropie d’échantillon : le prochain battement est-il prévisible ?
Le prochain battement est-il prévisible ?
Cinq minutes de l’enregistrement d’exemple
- SampEn
- 1,67
- ApEn
- 1,02
- Tolérance r
- 5,7 ms
- Concordances sur m
- 13
- Concordances sur m+1
- 1
Au repos, m = 2, r = 0,20 × écart type = 5,7 ms. La séquence de 2 battements en surbrillance concorde avec 13 autres séquences à 5,7 ms près ; 1 d’entre elles concorde encore lorsque les deux séquences comptent un battement de plus. Comptée sur toutes les séquences de l’enregistrement, l’entropie d’échantillon est de 1,67 : le rythme respiratoire rend le battement suivant en partie prévisible.
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Un graphique en courbe de 64 intervalles cardiaques dans l’ordre. Une case en surbrillance marque une séquence modèle de m battements, avec une bande de tolérance de plus ou moins r millisecondes autour de chacun ; des cases plus claires marquent les autres séquences de m battements qui concordent avec le modèle dans la bande, et des cases plus foncées celles qui concordent encore lorsque les deux séquences comptent un battement de plus. Des indicateurs donnent l’entropie d’échantillon, l’entropie approximative, la tolérance en millisecondes et les deux nombres de concordances, suivis d’une phrase qui les explique. Deux curseurs règlent m (1 à 4 battements) et r (0,1 à 0,6 fois l’écart type) ; trois boutons choisissent une série périodique, l’enregistrement au repos ou des battements aléatoires.
L’entropie d’échantillon prend chaque séquence de deux battements, repère les séquences qui lui ressemblent à une tolérance près, et regarde combien d’entre elles lui ressemblent encore un battement plus tard. L’entropie est l’opposé du logarithme de cette proportion. L’enregistrement d’exemple obtient 1,67 ; une série parfaitement périodique obtient 0,01, car chaque correspondance se maintient ; des battements aléatoires obtiennent 2,35. Richman et Moorman l’ont conçue en 2000 pour corriger l’entropie approximative, plus ancienne, qui comptait chaque séquence comme correspondant à elle-même et variait avec la longueur de l’enregistrement. Toutes deux dépendent fortement de la longueur de séquence , de la tolérance et du nombre de battements ; les valeurs issues de logiciels différents ou de durées d’enregistrement différentes ne sont donc pas comparables.
Les mesures cliniques
La turbulence de la fréquence cardiaque et la capacité de décélération ont été mises au point comme marqueurs de risque et testées surtout sur des ECG ECG Un enregistrement de l’activité électrique du cœur, réalisé avec des électrodes posées sur la peau. Les intervalles RR obtenus par ECG sont la méthode de référence pour mesurer la VFC. En savoir plus sur ECG de 24 heures de personnes ayant eu un infarctus. La turbulence renseigne sur le baroréflexe Baroréflexe Réflexe qui stabilise la pression artérielle d’un battement à l’autre en modifiant la fréquence cardiaque. Son délai de réaction fait monter et descendre la fréquence cardiaque environ toutes les 10 secondes : c’est le rythme à 0,1 Hz de la puissance LF. En savoir plus sur Baroréflexe d’après la réponse du rythme à un battement ventriculaire prématuré ; la capacité de décélération fait la moyenne des ralentissements du cœur sur une journée. L’étude de Bauer et ses collègues (2006), menée sur 1 455 personnes ayant survécu à un infarctus et validée dans deux autres cohortes, a montré que la capacité de décélération prédisait le décès mieux que la fraction d’éjection ou le SDNN. Ce sont des marqueurs de risque pour les cardiologues, pas des chiffres de bien-être, et les appareils connectés ne les donnent pas.
Le verdict
Sassi et ses collègues ont passé en revue toute cette famille en 2015 pour le groupe de travail e-Cardiology de la Société européenne de cardiologie et pour l’Association européenne du rythme cardiaque (EHRA) : mesures fractales, entropie, dynamique symbolique et chaos. Ils concluent que ces méthodes ont fait progresser la compréhension du signal, que les résultats de laboratoires spécialisés chez des patients sélectionnés sont intéressants mais n’établissent pas un usage clinique, que la réussite dans la mise au point d’outils cliniques, comme l’identification du risque, a été plutôt limitée, et que de nouvelles études prospectives sont nécessaires. La synthèse de Shaffer et Ginsberg (2017) présente ces mesures à côté de celles de la Task Force et note, par exemple, que le DFA a été conçu pour des enregistrements de plusieurs heures.
En avez-vous besoin ?
Pour une mesure du matin ou de la nuit faite avec un appareil connecté, non. Le RMSSD ou 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 comparé à votre valeur de référence Valeur de référence personnelle Votre niveau et votre plage habituels de VFC, établis sur des semaines de mesures prises de la même façon. Comparer une mesure à votre valeur de référence en dit plus que la comparer aux autres. En savoir plus sur Valeur de référence personnelle répond à la question pour laquelle ces mesures sont utiles, tandis que les valeurs non linéaires exigent des enregistrements plus propres et plus longs que ceux d’un capteur au poignet, ainsi que des réglages qu’il faudrait garder fixes. Elles valent la peine d’être connues si vous lisez des articles de recherche, utilisez Kubios HRV ou un logiciel similaire, ou voyez le DFA α1 dans une application d’entraînement. Les pages du glossaire sur le DFA α1, l’entropie d’échantillon, l’entropie approximative, la turbulence de la fréquence cardiaque et la capacité de décélération donnent pour chacune sa formule et un exemple de calcul, et Que signifient LF, HF, VLF et n.u. dans mon appli ? traite des mesures fréquentielles qui les accompagnent souvent.