Как измерить ВСР: датчики, время, точность

Чтобы измерить вариабельность сердечного ритма (ВСР), датчик записывает точное время между ударами сердца, а приложение превращает эти промежутки в число, обычно RMSSD RMSSD RMSSD Среднеквадратичное значение разностей соседних NN-интервалов: показатель ВСР в миллисекундах, построенный на том, насколько каждый интервал между ударами отличается от следующего. В основном отражает активность блуждающего нерва. Подробнее: RMSSD . Нагрудный датчик, считывающий электрический сигнал сердца ( электрокардиограмма электрокардиограмма ЭКГ Запись электрической активности сердца с помощью электродов на коже. RR-интервалы, полученные по ЭКГ, — эталонный метод измерения ВСР. Подробнее: ЭКГ , ЭКГ), — самый точный вариант для дома, а кольца, часы и камеры телефонов, которые считывают пульс светом ( фотоплетизмография фотоплетизмография ФПГ Оптический метод: свет направляют в кожу и улавливают пульсацию крови при каждом ударе сердца. Большинство часов, колец и приложений с камерой телефона оценивают по ней ВСР. Подробнее: ФПГ , ФПГ), в покое близки к нему, если измерять каждый раз одинаково.

Способы измерить ВСР дома

Есть четыре распространённых домашних варианта плюс клиническая ЭКГ, которую может использовать врач.

У каждого варианта есть своя страница: нагрудные датчики, камеры телефонов, пульсоксиметры и кольца и клиническая ЭКГ и 24-часовое мониторирование по Холтеру. Почему часы или кольцо дают немного другие значения, чем нагрудный датчик, объясняет материал что ФПГ делает с числами ВСР.

Носимые устройства меняются с каждой моделью и обновлением программного обеспечения, поэтому посмотрите в приложении или инструкции, что показывает именно ваше устройство. Подробности по устройствам — в материале ВСР в Oura, Whoop, Garmin и Apple Watch.

Методы делятся на два семейства по тому, что улавливает датчик, и у каждого семейства свои слабые места.

Электрические · ECG Определяют время электрического зубца сердца — зубца R.

• Клиническая ЭКГ или холтеровское мониторирование несколько отведений В клинике или в течение 24 ч

  Главные трудности

  • Умеренно: Экстрасистолы или нерегулярный ритм (видны, их можно убрать)
• Нагрудный датчик Утреннее измерение

  Главные трудности

  • Умеренно: Контакт и посадка (нужен влажный и плотный контакт), экстрасистолы или нерегулярный ритм (видны, их можно убрать)
• ЭКГ-патч наклеивается на грудь Носят 24 ч и дольше

  Главные трудности

  • Умеренно: Экстрасистолы или нерегулярный ритм (видны, их можно убрать)

Оптические · PPG Определяют время пульсовой волны, которую свет улавливает в коже.

• Кольцо основание пальца Ночью

  Главные трудности

  • Сильно: Движение, экстрасистолы или нерегулярный ритм (часто пропускаются)
  • Умеренно: Контакт и посадка, слабый пульс или холод, дискретизация и привязка ко времени, время распространения пульсовой волны
• Часы или браслет запястье Ночью или разовые измерения

  Главные трудности

  • Сильно: Движение, экстрасистолы или нерегулярный ритм (часто пропускаются)
  • Умеренно: Контакт и посадка, слабый пульс или холод, дискретизация и привязка ко времени, время распространения пульсовой волны
• Камера телефона кончик пальца на объективе Утреннее измерение

  Главные трудности

  • Сильно: Движение, слабый пульс или холод (в холодной комнате измерение может не получиться), экстрасистолы или нерегулярный ритм (часто пропускаются)
  • Умеренно: Контакт и посадка, дискретизация и привязка ко времени, время распространения пульсовой волны

Насколько сильно каждая трудность влияет на каждый метод

	Движение	Контакт и посадка	Слабый пульс или холод	Дискретизация и привязка ко времени	Время распространения пульсовой волны	Экстрасистолы или нерегулярный ритм
Электрические · ECG
Клиническая ЭКГ или холтеровское мониторирование	влияет слабо или не влияет	влияет слабо или не влияет	влияет слабо или не влияет	влияет слабо или не влияет	влияет слабо или не влияет	влияет умеренно
Нагрудный датчик	влияет слабо или не влияет	влияет умеренно	влияет слабо или не влияет	влияет слабо или не влияет	влияет слабо или не влияет	влияет умеренно
ЭКГ-патч	влияет слабо или не влияет	влияет слабо или не влияет	влияет слабо или не влияет	влияет слабо или не влияет	влияет слабо или не влияет	влияет умеренно
Оптические · PPG
Кольцо	влияет сильно	влияет умеренно	влияет умеренно	влияет умеренно	влияет умеренно	влияет сильно
Часы или браслет	влияет сильно	влияет умеренно	влияет умеренно	влияет умеренно	влияет умеренно	влияет сильно
Камера телефона	влияет сильно	влияет умеренно	влияет сильно	влияет умеренно	влияет умеренно	влияет сильно

Влияет слабо или не влияет Влияет умеренно Влияет сильно

Две группы методов и трудности, с которыми сталкивается каждый. Электрические (ECG): Клиническая ЭКГ или холтеровское мониторирование, в клинике или в течение 24 ч; экстрасистолы или нерегулярный ритм влияет умеренно. Нагрудный датчик, утреннее измерение; контакт и посадка влияет умеренно, экстрасистолы или нерегулярный ритм влияет умеренно. ЭКГ-патч, носят 24 ч и дольше; экстрасистолы или нерегулярный ритм влияет умеренно. Оптические (PPG): Кольцо, ночью; движение влияет сильно, экстрасистолы или нерегулярный ритм влияет сильно, контакт и посадка влияет умеренно, слабый пульс или холод влияет умеренно, дискретизация и привязка ко времени влияет умеренно, время распространения пульсовой волны влияет умеренно. Часы или браслет, ночью или разовые измерения; движение влияет сильно, экстрасистолы или нерегулярный ритм влияет сильно, контакт и посадка влияет умеренно, слабый пульс или холод влияет умеренно, дискретизация и привязка ко времени влияет умеренно, время распространения пульсовой волны влияет умеренно. Камера телефона, утреннее измерение; движение влияет сильно, слабый пульс или холод влияет сильно, экстрасистолы или нерегулярный ритм влияет сильно, контакт и посадка влияет умеренно, дискретизация и привязка ко времени влияет умеренно, время распространения пульсовой волны влияет умеренно. Остальные трудности влияют слабо или не влияют вовсе.

Что измеряет каждый метод: время между ударами

Все эти методы решают одну и ту же задачу. Они находят каждый удар сердца, измеряют промежуток до следующего и составляют список этих промежутков в миллисекундах.

ЭКГ улавливает электрический сигнал, который заставляет сердце сокращаться. У каждого удара есть острый пик, зубец R, поэтому промежуток между двумя пиками — RR-интервал RR-интервал RR-интервал Время от одного удара сердца до следующего, измеренное в миллисекундах между зубцами R на ЭКГ. ВСР рассчитывают по ряду таких интервалов. Подробнее: RR-интервал . Поскольку пик острый, момент его наступления определяется точно. Стандарты ВСР используют только промежутки между нормальными ударами, то есть NN-интервалы NN-интервалы NN-интервал RR-интервал между двумя нормальными ударами сердца, в миллисекундах, после удаления экстрасистол и ошибок измерения. Большинство показателей ВСР рассчитывают именно по NN-интервалам. Подробнее: NN-интервал (Task Force, 1996).

Датчик ФПГ направляет свет в кожу и измеряет, сколько света отражается. Каждый удар сердца проталкивает волну крови по мелким сосудам, и отражённый свет меняется. Датчик измеряет промежутки между пульсовыми волнами, а не между электрическими пиками. ВСР, измеренная так, называется вариабельностью пульса ( PRV PRV Вариабельность пульса Изменчивость времени между ударами пульса, которую оптически измеряют часы, кольца и камеры телефонов. В покое она близко следует за ВСР, а при движении расходится с ней. Подробнее: Вариабельность пульса ). Это близкая замена ВСР, но не точная копия. В покое она обычно показывает чуть больше краткосрочной вариабельности, чем ЭКГ, отчасти потому, что дыхание влияет на то, как каждая пульсовая волна распространяется по сосудам (Schäfer и Vagedes, 2013). Материал ФПГ: как часы считывают пульс показывает саму пульсовую волну и то, что ей мешает.

На схеме ниже два сигнала для одних и тех же ударов сопоставлены друг с другом.

1. Время распространения пульсовой волны: волна достигает запястья через доли секунды после зубца R.
2. Время распространения меняется с дыханием и артериальным давлением, поэтому PP-интервал не равен в точности своему RR-интервалу.
3. Разброс времени: округлую волну можно привязать к основанию, к самому крутому подъёму или к вершине, и каждый вариант даёт чуть другое время удара.
4. Низкая частота дискретизации: при 25 отсчётах в секунду датчик видит одну точку каждые 40 мс, поэтому время пика округляется.

Две кривые одна над другой для одних и тех же ударов. Верхняя — ЭКГ с высоким острым зубцом R на каждый удар; скобки между зубцами подписаны «RR-интервал». Нижняя — ФПГ с плавной округлой пульсовой волной на каждый удар. Каждая волна начинается через короткое время после своего зубца R; эта задержка, время распространения пульсовой волны, чуть отличается у каждого удара. На одной волне закрашенная полоса охватывает основание, самый крутой подъём и вершину — точки, которые детектор может принять за момент удара. На другой волне точками отмечены отсчёты медленного датчика с шагом 40 мс, и ни один не приходится точно на вершину. Скобки между вершинами пульсовых волн подписаны «PP-интервал».

Когда у приложения есть список промежутков, оно применяет формулу. Урок как рассчитывают ВСР разбирает её на реальных числах.

Советские космические врачи использовали эти промежутки, чтобы оценивать, как космонавты справляются со стрессом, ещё в 1960-е годы; об этом рассказывает материал ВСР в советской космической медицине.

ЭКГ или ФПГ: что точнее?

ЭКГ — эталон. Электрический пик легко засечь, и он не зависит от кровотока.

ФПГ хорошо работает, когда вы неподвижны. Обзор исследований, сравнивавших два метода, показал, что в покое ФПГ достаточно точна, хотя немного завышает краткосрочную вариабельность. Физическая активность и некоторые психические нагрузки сильно ухудшали согласованность, иногда до недопустимого уровня (Schäfer и Vagedes, 2013). Неплотно сидящее кольцо или слабо затянутый ремешок часов могут усугубить проблему, потому что датчик теряет устойчивый контакт с кожей.

Это одна из причин, почему большинство носимых устройств измеряют ВСР во сне, когда вы неподвижны по несколько часов. Подробнее читайте в материале насколько точна ВСР с запястья по сравнению с нагрудным датчиком? Материал Часы или нагрудный датчик? Что ФПГ делает с числами ВСР прослеживает путь пульса от света до числа, показывает, откуда берётся каждая миллисекунда ошибки, и позволяет попробовать это в интерактивной модели.

Какое число ВСР вы получите

Одни и те же удары могут давать совсем разные числа в зависимости от формулы.

• RMSSD смотрит, насколько каждый промежуток отличается от предыдущего. Это главный временной показатель вагусного влияния на сердце ( режим отдыха и восстановления режим отдыха и восстановления Парасимпатическая нервная система Ветвь вегетативной нервной системы, отвечающая за режим отдыха и восстановления. Замедляет сердце, в основном через блуждающий нерв, и определяет большую часть колебаний ВСР от удара к удару. Подробнее: Парасимпатическая нервная система ) (Shaffer и Ginsberg, 2017). Большинство колец, браслетов и часов показывают значение на его основе.
• SDNN — стандартное отклонение всех промежутков записи. Он учитывает и более медленные колебания, и растёт с длительностью записи, поэтому значения SDNN по записям разной длины сравнивать нельзя (Task Force, 1996). Apple Watch хранит ВСР как SDNN (документация Apple Developer).
• lnRMSSD — натуральный логарифм RMSSD. Его используют некоторые приложения для спортсменов, иногда пересчитывая его в баллы.

Поэтому кольцо и Apple Watch, надетые в одну и ту же ночь, могут показывать разные числа, и ни одно из них не будет ошибочным. Урок RMSSD, SDNN и lnRMSSD объясняет каждый показатель.

Когда измерять: ночью или утром

Есть два основных подхода.

Ночью. Кольца, браслеты и большинство часов измеряют во сне и сообщают одно значение за ночь. Вам ничего не нужно делать, а длинное окно сглаживает шум. Но каждый производитель выбирает своё окно: всю ночь, её часть или значение, взвешенное в пользу глубокого сна.

Утром. Вы сами делаете короткое измерение сразу после пробуждения, обычно лёжа. Так поступают многие спортсмены и исследователи. В одном крупном исследовании пользователи приложения делали измерения длиной от 1 до 5 минут сразу после пробуждения, ещё лёжа, камерой телефона или внешним датчиком пульса (Altini и Plews, 2021).

Оба подхода работают, если придерживаться одного из них. Ночные и утренние значения не взаимозаменяемы, поэтому не смешивайте их в одном тренде. Подробнее — в материале ночная и утренняя ВСР.

Какой длины должна быть запись

Традиционный стандарт короткой записи — 5 минут (Task Force, 1996; Shaffer и Ginsberg, 2017). Для RMSSD в покое хватает гораздо более коротких записей. В исследовании с участием 3387 взрослых один 10-секундный участок ЭКГ уже давал валидное значение RMSSD, а 2-минутные записи почти идеально совпадали с 5-минутным эталоном. Для SDNN требовалось не менее 30 секунд или несколько усреднённых 10-секундных записей (Munoz и коллеги, 2015).

Shaffer и Ginsberg добавляют предостережение: записи в покое длиной всего 1 минута могут быть достаточны, если ошибки тщательно удалены, но короткие записи нельзя свободно заменять 5-минутными или 24-часовыми значениями (Shaffer и Ginsberg, 2017). Поэтому от 1 до 5 минут вполне подходит для ежедневного RMSSD, если всегда использовать одну и ту же длительность.

Клинические записи — совсем другой масштаб. Холтеровский монитор записывает ЭКГ 24 часа, пока вы занимаетесь своими делами. При такой длине SDNN — эталонный показатель для оценки сердечного риска (Shaffer и Ginsberg, 2017). 24-часовой SDNN описывает целые сутки активности, сна и стресса, поэтому его нельзя сравнивать с 2-минутным утренним RMSSD или ночным значением кольца.

Подробнее Почему SDNN так сильно зависит от длительности записи

SDNN измеряет разброс всех промежутков записи. Более длинная запись захватывает более медленные колебания, например связанные с положением тела или внутренними часами, поэтому SDNN продолжает расти по мере удлинения записи. Вот почему 5-минутный SDNN, 24-часовой SDNN и короткое точечное измерение на часах напрямую сравнивать нельзя (Task Force, 1996). RMSSD смотрит только на соседние удары, поэтому от длины зависит меньше (Munoz и коллеги, 2015).

Как получить надёжное измерение

Рекомендации для исследователей требуют измерять в одно и то же время суток и в одном и том же положении тела, перед записью несколько минут успокоиться, дышать обычно, не разговаривать и не двигаться, а перед измерением не употреблять кофеин и не делать тяжёлых тренировок (Laborde и коллеги, 2017). Для утреннего измерения дома это выглядит так:

1. Измеряйте в одно и то же время, лучше сразу после пробуждения.
2. Каждый раз принимайте одно и то же положение, лёжа или сидя.
3. Не двигайтесь и молчите всё измерение.
4. Дышите обычно. Не пытайтесь нарочно замедлить дыхание.
5. Измеряйте до кофе и тренировки и до просмотра сообщений.
6. Измеряйте одним и тем же устройством, в том же приложении и с одинаковой длительностью записи.

Урок как получить надёжное измерение ВСР даёт полный порядок действий.

Что портит измерение

В список промежутков между ударами попадают ошибки двух видов:

• Технические ошибки, или артефакты артефакты Артефакт Ошибка в записи сердечного ритма: пропущенный, лишний или неточно отмеченный удар, часто из-за движения или плохого контакта датчика. Артефакты могут сильно исказить показатели ВСР. Подробнее: Артефакт . Движение, плохой контакт датчика или неплотный электрод могут заставить устройство пропустить удар или засчитать несуществующий.
• Физиологические ошибки. Экстрасистолы Экстрасистолы Эктопическое сокращение Сокращение сердца, которое возникает вне обычного водителя ритма и обычно приходит раньше срока. Эктопические сокращения встречаются часто, но искажают ВСР, если их не убрать или не исправить. Подробнее: Эктопическое сокращение (эктопические сокращения) и фибрилляция предсердий реальны, но это не та вариабельность, которую должна улавливать ВСР.

Оба вида распространены, и один пропущенный или лишний удар может сильно изменить результат (Laborde и коллеги, 2017). Стандарты ВСР требуют находить такие удары и удалять или исправлять их (Task Force, 1996), а сам способ редактирования способен менять числа (Peltola, 2012). Приложения делают это автоматически, но идеального фильтра нет. Разговор или смена положения во время измерения тоже добавляют движение, поэтому к любому странному разовому значению относитесь с подозрением.

При измерении оптическим датчиком ошибка может закрасться на большем числе этапов. Каждый шаг от света к числу ВСР может немного снижать точность.

1. 1 Свет в кожу Светодиод освещает кожу, а фотодиод измеряет вернувшийся свет. Здесь теряется точность: Просачивается дневной свет или слишком свободная либо тугая посадка меняет сигнал.
2. 2 Исходный сигнал Небольшая рябь от каждого удара накладывается на большой постоянный уровень сигнала. Здесь теряется точность: Движение добавляет размахи, превышающие пульсовую волну.
3. 3 Фильтр Дрейф и шум сглаживаются. Здесь теряется точность: Слабый пульс, например при холодных руках, оставляет мало полезного сигнала.
4. 4 Поиск пульсовых волн Детектор выбирает на каждой волне одну точку как момент удара. Здесь теряется точность: Низкая частота дискретизации и округлая вершина размывают время каждого удара.
5. 5 Интервалы Промежутки между пульсовыми волнами записываются в миллисекундах. Здесь теряется точность: Пропущенный удар сливает два промежутка в один длинный, лишний удар делит один на два.
6. 6 Очистка промежутков Подозрительные промежутки удаляются или заполняются. Здесь теряется точность: Сам способ редактирования меняет результат.
7. 7 Число ВСР Формула, например RMSSD, применяется к выбранному окну. Здесь теряется точность: Каждый производитель выбирает своё окно: всю ночь, её часть или глубокий сон.

Сильнее всего страдают: RMSSD, pNN50, HF, SD1 · Страдают меньше: средняя ЧСС, SDNN, LF

Цепочка из семи шагов сверху вниз: свет попадает в кожу, исходный сигнал, фильтр, поиск каждой пульсовой волны, интервалы, очистка промежутков и число ВСР. Рядом с каждым шагом указана ошибка, которая может появиться именно здесь: дневной свет и плохая посадка, движение, слабый пульс, низкая частота дискретизации и округлая вершина, пропущенные или лишние удары, способ редактирования и выбор окна. Полоса в конце сообщает, что сильнее всего страдают RMSSD, pNN50, HF и SD1, а средняя ЧСС, SDNN и LF — меньше.

Артефакты и лишние удары

Каждая из этих проблем оставляет свой след в списке промежутков между ударами. Пропущенный удар делает один промежуток примерно вдвое длиннее, ложное срабатывание делит один промежуток надвое, экстрасистола даёт короткий промежуток и за ним длинную паузу, а движение разбрасывает целый ряд значений. В короткой записи одно такое событие способно увеличить RMSSD в несколько раз, поэтому приложения помечают и исправляют их, а когда исправлять приходится слишком много ударов, отказываются выдавать число.

обычный промежуток ошибочный промежуток что делало сердце

• Пропущенный удар Ошибка измерения Один промежуток примерно вдвое длиннее: детектор пропустил удар.
• Ложный удар Ошибка измерения Один промежуток разделён на два коротких: засчитано то, что не было ударом.
• Экстрасистола Настоящее сокращение Короткий промежуток, затем длинная пауза: преждевременное сокращение, возникшее вне обычного водителя ритма.
• Шум движения Ошибка измерения Серия разбросанных значений, то слишком длинных, то слишком коротких: движение заглушило сигнал.

Небольшие графики времени между ударами сердца (4), по одному на каждую проблему; каждый нарисован на фоне бледной линии обычного ритма в покое. Пропущенный удар: одно значение примерно вдвое выше соседних и на одну точку меньше. Ложный удар: одно обычное значение заменено двумя, примерно вдвое меньшими. Экстрасистола: одно значение намного ниже линии, сразу за ним — намного выше: короткий промежуток, затем длинная пауза. Шум движения: серия значений, разбросанных далеко выше и ниже линии.

Материал Артефакты и лишние удары объясняет, почему они бывают в обычной жизни, как работает коррекция и почему устройства иногда пропускают измерение.

Насколько носимые устройства близки к ЭКГ?

Во сне лучшие из них приближаются к ЭКГ. В независимом исследовании 13 здоровых взрослых носили по ночам несколько устройств вместе с нагрудным ЭКГ-датчиком (Polar H10) в течение 536 ночей. Для ночного RMSSD совпадение с ЭКГ было таким (Dial и коллеги, 2025):

• Oura Ring Gen 4: коэффициент конкордации 0,99, средняя ошибка около 6 %
• Oura Ring Gen 3: 0,97, около 7 %
• WHOOP 4.0: 0,94, около 8 %
• Garmin Fenix 6: 0,87, около 11 %
• Polar Grit X Pro: 0,82, около 16 %

Коэффициент конкордации принимает значения от 0 до 1, где 1 означает полное совпадение. Средняя ошибка — типичное расхождение между устройством и ЭКГ в процентах. Это было небольшое исследование здоровых взрослых, и в нём проверяли конкретные модели. Apple Watch в нём не проверяли. Подробности и другие исследования — в материале ВСР по устройствам. Какие показатели сильнее всего страдают от оптического определения моментов ударов, с таблицей по показателям и дополнительными исследованиями, рассказывает материал часы или нагрудный датчик?

Измерение ВСР без носимого устройства

Кольцо или часы не обязательны. Два более дешёвых способа работают в покое:

• Нагрудный датчик и бесплатное приложение. Так моменты ударов определяются с точностью ЭКГ, что подходит для утреннего измерения.
• Приложение для камеры телефона. Вы кладёте кончик пальца на объектив и вспышку. В исследовании с участием 29 здоровых взрослых значения RMSSD по камере смартфона близко совпадали с ЭКГ за 5 минут покоя (Plews и коллеги, 2017). Результат зависит от приложения и от того, насколько неподвижно вы держите палец.

Подробнее — в материале может ли камера телефона измерить ВСР?