RMSSD

RMSSDは、心拍変動（HRV）の指標の一つで、隣り合うNN間隔の差の二乗平均平方根をミリ秒で表したものです。拍と拍の間隔が1拍ごとにどれだけ変わるかを示します。

この指標が生まれた理由

欧州心臓病学会と北米ペーシング・電気生理学会のタスクフォース（Task Force、1996）は、心拍数の速い変動のうち呼吸に連動したものを反映し、それ以外はほとんど反映しない時間領域の数値を、1つ求めていました。各間隔を直前の間隔とだけ比べれば、それができます。数分かけてゆっくり進むずれは、隣り合う間隔をほとんど変えません。一方、息を吸うときの加速と吐くときの減速は、隣り合う間隔を大きく変えます。こうした速い変動を起こすのは迷走神経で、迷走神経は1拍もたたないうちに心拍数を変えられます。そのためTask Forceと後の総説は、RMSSDを迷走神経活動の時間領域での主な推定値として扱っています。統計的性質がすぐれているため、Task Forceは関連指標のNN50やpNN50よりRMSSDを選んでいます。

計算式

$$\mathrm{RMSSD} = \sqrt{\frac{1}{N-1}\sum_{i=1}^{N-1}\left(\mathrm{RR}_{i+1}-\mathrm{RR}_i\right)^2}$$

各間隔とその次の間隔との差をとり、差をそれぞれ2乗し、2乗した値を平均して、平方根をとります。$\mathrm{RR}_i$は$i$番目の正常拍どうしの間隔（ミリ秒）、$N$は間隔の数で、差は$N-1$個あります。2乗すると、すべての差が正の値になり、大きな変化が小さな変化より重く扱われます。

計算例

RMSSDをステップごとに計算

10拍分、すべての数値を表示

10個の間隔（ms、300〜2000）

1拍目 2拍目 3拍目 4拍目 5拍目 6拍目 7拍目 8拍目 9拍目 10拍目

この10個の間隔のRMSSDは26.9 msです。

ステップ 5 /5

戻る ステップ1に戻る

1. ステップ1/5 間隔を確認する

   1拍目	880 ms
   2拍目	826 ms
   3拍目	812 ms
   4拍目	823 ms
   5拍目	848 ms
   6拍目	877 ms
   7拍目	880 ms
   8拍目	866 ms
   9拍目	828 ms
   10拍目	815 ms

   11拍の間の10個の間隔（ミリ秒）です。

2. ステップ2/5 次の間隔から、その前の間隔を引く

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

   プラスは、その拍で心拍がゆっくりになったこと、マイナスは速くなったことを表します。

3. ステップ3/5 各差を二乗する

   差1	2916
   差2	196
   差3	121
   差4	625
   差5	841
   差6	9
   差7	196
   差8	1444
   差9	169
   合計	6517

   二乗すると値がすべて正になり、大きな変化の重みが増します。

4. ステップ4/5 二乗した値を平均する

   6517 ÷ 9	724.11

5. ステップ5/5 平方根を取る

   √724.11	26.9 ms

   RMSSD 26.9 ms

JavaScriptをオンにすると、ステップが1つずつ表示され、拍の値を変更できます。

ミリ秒で表した10個の心拍間隔が、編集できる形で1行に並び、その下にRMSSDの計算が番号付きのステップで続きます。間隔を確認する; 次の間隔から、その前の間隔を引く; 各差を二乗する; 二乗した値を平均する; 平方根を取る。最後のステップでは、RMSSDは26.9 msです。「戻る」「次へ」ボタンでステップを移動できます。

教材用の記録の10拍から、RMSSDは26.9 msとなります。1拍を100 ms長くすると、2つの差が大きくなります。その拍は、前の拍とも後の拍とも比べられるからです。

何が値を動かすか

何より呼吸です。呼吸が深くなったりゆっくりになったりすると、拍ごとの揺れが大きくなり、その揺れの背後にある迷走神経活動をRMSSDは追っています。年齢とともに、心拍数が速いとき、立っているとき、飲酒後、病気のとき、精神的ストレスがあるときに下がり、睡眠中は上がります。健康な人どうしでも値は大きく異なります。Nunanらがまとめた短時間の安静時の値は、平均が42 ms、標準偏差が15でした。そのため、自分のベースラインがなければ、1回の測定値からわかることは多くありません。

誤解を招くとき

期外収縮とそれに続く休止は、2つの非常に大きな差を生みます。差は2乗されるため、不良な拍が1つあるだけで、RMSSDが2倍になることがあります。先に間隔を補正してください。RMSSDは心拍数にも左右されます。心臓がゆっくり打つほど、間隔が変動する余地が大きくなるため、上昇の一部は生理学ではなく算術によるものです。また、SDNNと同じ数値ではありません。どちらもミリ秒で表しますが、答える問いが異なり、一方から他方へ換算することはできません。

どこで目にするか

Task Forceの名称はRMSSDです。Kubios HRVはミリ秒で表示します。HRVの数値を表示するリングやバンドの多くはRMSSDを使い、夜間や朝の平均として示すことがよくあります。研究者は、その自然対数であるlnRMSSDで報告することがよくあります。ポアンカレプロットのSD1は、RMSSDを2の平方根で割った値で（同じ10拍で19.0 ms）、両者は常に連動して動きます。Cicconeらが2017年に示したとおりです。RMSSDは短い記録でも安定しています。仰向けで測定した成人3,387人では、10秒間の1区間だけで、4〜5分間の記録と比べて妥当なRMSSDが得られました（Munozら, 2015）。RMSSD、SDNN、lnRMSSDの解説のレッスンでは、アプリが報告する3つの指標を順に説明しています。典型的な範囲は年齢別の標準的なHRVで取り上げています。