Muse 2 forehead photoplethysmography agrees with Polar H10 for heart rate but overestimates ultra-short RMSSD

Le cœur humain ne bat pas comme un métronome. Entre un battement et le suivant, il existe une infime variation naturelle du temps. Cette fluctuation, connue sous le nom de variabilité de la fréquence cardiaque, est un signe d'un système nerveux sain et réactif. Lorsque le corps est détendu, le cœur ralentit et accélère au rythme de la respiration, créant un motif complexe et changeant. Les scientifiques utilisent depuis longtemps ce motif pour comprendre comment le corps gère le stress et le repos. Traditionnellement, mesurer cela nécessitait un électrocardiogramme de qualité médicale, une machine qui lit les signaux électriques du cœur directement depuis la poitrine. Cependant, avec l'explosion de la popularité des technologies portables, les gens veulent désormais suivre ces mêmes données à l'aide de dispositifs simples portés au poignet ou sur le front. Ces appareils ne lisent pas l'électricité ; ils utilisent plutôt la lumière pour observer le pouls du sang circulant à travers la peau. La question pour les chercheurs est de savoir si cette méthode optique, qui mesure l'arrivée d'une onde de pouls plutôt que l'étincelle électrique qui la déclenche, peut raconter la même histoire que la norme médicale.

Dans une étude récente publiée dans Physiological Reports, une équipe de chercheurs à Bali, en Indonésie, a mis cette question à l'épreuve en utilisant deux dispositifs populaires : le Polar H10, une sangle pectorale qui enregistre les battements de cœur avec une grande précision, et le Muse 2, un bandeau conçu pour la méditation qui mesure également le pouls sur le front. Les chercheurs ont posé une question simple mais cruciale : si vous portez les deux dispositifs en même temps tout en restant assis tranquillement, sont-ils d'accord sur les détails de votre rythme cardiaque ? Ils se sont concentrés sur deux mesures spécifiques. La première était la fréquence cardiaque moyenne, qui est simplement le nombre de fois que le cœur bat par minute. La seconde était une mesure plus subtile de la variabilité, qui observe à quel point le temps entre les battements change d'un instant à l'autre. Cette deuxième mesure est souvent utilisée pour évaluer le niveau de relaxation d'une personne, mais elle est aussi beaucoup plus sensible aux petites erreurs de synchronisation.

L'étude impliquait vingt-huit adultes qui sont restés assis tranquillement pendant deux minutes en portant les deux dispositifs. Pendant la première minute, ils gardaient les yeux ouverts, et pendant la seconde minute, ils les fermaient. Les chercheurs ont ensuite comparé les flux de données du bandeau par rapport à la sangle pectorale. Les résultats étaient clairs et se divisaient en deux histoires très différentes. En ce qui concerne la fréquence cardiaque moyenne, les deux dispositifs étaient pratiquement identiques. Le bandeau calculait le nombre de battements par minute avec une telle précision que la différence était de moins d'un battement par minute. À cet égard, le capteur frontal fonctionnait parfaitement, confirmant qu'il peut vous indiquer de manière fiable la vitesse à laquelle votre cœur bat.

Cependant, l'histoire changeait complètement lorsque les chercheurs examinaient les subtiles variations du rythme. Le bandeau rapportait systématiquement que le rythme cardiaque était plus variable que celui mesuré par la sangle pectorale. Dans presque chaque session, le bandeau montrait une différence beaucoup plus grande entre les battements que ce que la sangle pectorale enregistrait. En moyenne, le bandeau surestimait cette variabilité d'environ dix-neuf millisecondes, ce qui est une différence significative dans le monde des rythmes cardiaques. Pour mettre cela en perspective, si la sangle pectorale mesurait un certain niveau de relaxation, le bandeau suggérait que la personne était encore plus détendue qu'elle ne l'était réellement. Cette surestimation était si constante que les chercheurs ont constaté que la lecture du bandeau était presque le double de la valeur de la sangle dans certains cas. Les données suggéraient que le bandeau captait une petite quantité de bruit de synchronisation à chaque battement, et comme le calcul de la variabilité repose sur la différence entre un battement et le suivant, ces minuscules erreurs s'accumulaient et faisaient paraître le cœur beaucoup plus erratique qu'il ne l'était vraiment.

Les chercheurs ont également cherché à comprendre pourquoi cela se produisait. Ils ont envisagé si l'appareil avait simplement du mal à trouver le moment exact du pouls en raison des mouvements du front ou de la façon dont la lumière traverse la peau. Ils ont découvert que l'erreur était cohérente avec une incertitude de synchronisation d'environ seize millisecondes par battement. Cela pourrait être un mélange des propres limites de l'appareil et du fait naturel que le sang met une fraction de seconde pour voyager du cœur jusqu'au front, un temps qui change légèrement à chaque battement cardiaque. Comme l'étude n'a pas enregistré les signaux électriques réels du cœur, ils ne pouvaient pas séparer l'erreur de l'appareil du délai biologique naturel. Ce qu'ils savaient avec certitude, c'est que les deux dispositifs n'étaient pas interchangeables pour cette mesure spécifique. Le bandeau ne pouvait pas simplement remplacer la sangle pectorale lorsqu'il s'agissait de mesurer les détails fins de la variabilité de la fréquence cardiaque.

L'étude a également examiné si les dispositifs pouvaient suivre les changements du corps. Lorsque les participants fermaient les yeux, une technique de relaxation courante, la sangle pectorale montrait une augmentation claire de la variabilité de la fréquence cardiaque, indiquant que le corps s'apaisait. Le bandeau, cependant, n'a pas fourni de preuves suffisantes pour démontrer qu'il suivait de manière fiable ce même changement. Les données étaient compatibles avec tout, allant d'un suivi inexistant à un suivi modérément bon, ce qui signifie qu'il n'y avait pas assez de preuves pour confirmer que le bandeau pouvait détecter le changement, mais aussi pas assez pour prouver qu'il en était incapable. Cela signifie que, bien que le bandeau soit excellent pour vous indiquer votre fréquence cardiaque, il ne peut pas être confirmé qu'il suit les changements de relaxation basés sur la variabilité de votre pouls avec la même fiabilité que la sangle pectorale.

Les chercheurs ont conclu que le bandeau Muse 2 est un outil fiable pour mesurer la fréquence cardiaque moyenne, mais que ses mesures de la variabilité de la fréquence cardiaque doivent être traitées avec prudence. L'appareil ne mesure pas la même chose que la sangle pectorale ; il mesure la variabilité de la fréquence du pouls, qui inclut un bruit supplémentaire et des délais biologiques que la sangle ne perçoit pas. Pour les scientifiques et les cliniciens qui ont besoin de données précises sur le fonctionnement du système nerveux, les chiffres du bandeau ne sont pas un substitut direct. L'étude suggère que si ces dispositifs sont utilisés pour mesurer la variabilité, les résultats devraient être rapportés comme une mesure du rythme du pouls plutôt que du rythme cardiaque, et que les utilisateurs doivent comprendre que les chiffres seront probablement plus élevés que ce qu'un appareil de qualité médicale montrerait. La technologie est utile, mais elle a une limite spécifique : elle peut compter les battements, mais elle ne peut pas encore capturer parfaitement la danse subtile et changeante de la synchronisation du cœur.