Robustesse et Validité des Paramètres Ventilatoires du Tymewear Vital Strap Pro

Étude comparative avec le VO₂ Master à différentes intensités d'exercice et voies respiratoires

Cyril Ricci

Affiliation : Chercheur Indépendant / Recherche en Physiologie Ventilatoire

Correspondance : cyril.ricci@orange.fr Soumission : Février 2026

Ricci Cyril. (2026). Robustness and Validity of Ventilatory Parameters of the Tymewear Vital Strap Pro: A Comparative Study with the VO₂ Master across Different Exercise Intensities and Breathing Routes. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.18667689

Résumé

Contexte. The Tymewear Vital Strap Pro (TWP) is a wearable device measuring respiratory frequency (RF) and an internal dimensionless parameter named 'circumference change', reflecting the amplitude of thoracic expansion. Within the Ventilatory Strategies Training (VST) program, the ability of the circumference change to estimate true tidal volume (Tv) and its sensitivity to breathing route (nasal vs. oral) had not yet been rigorously evaluated. Objectifs. (1) Valider la FR-TWP par rapport au VO₂ Master via une analyse de Bland-Altman. (2) Caractériser les relations variation de circonférence-FR et variation de circonférence-Vc. (3) Quantifier l'effet de la respiration nasale vs. orale sur la variation de circonférence. (4) Proposer un modèle de prédiction du Vc. Méthodes. Un athlète d'élite a effectué un test incrémental sur ergocycle (calibration, SV2, all-out) avec des mesures simultanées TWP et VO₂ Master. Une condition SV1 avec respiration purement nasale et orale a été comparée. 16 paires de mesures et 2 conditions oro-nasales ont été analysées par régressions, analyse de Bland-Altman et régression multiple. Résultats. La FR-TWP a montré un accord quasi-parfait avec la FR de référence (r = 0,9996 ; biais = −0,10 bpm ; LoA : [−0,55 ; +0,35]). La respiration nasale a produit une variation de circonférence significativement plus élevée que la respiration orale à intensité équivalente (72,8 vs. 61,2 ; Δ = +11,5 ; +18,8 %), de même que le signal TIDAL (289 vs. 267 ; Δ = +8,2 %). Le modèle bivariable variation de circonférence+FR explique 54 % de la variance du Vc (R² = 0,54 ; RMSE = 0,20 L). Conclusion. Le TWP mesure la FR avec une précision exceptionnelle. La variation de circonférence est fortement influencée par la voie respiratoire, constituant un marqueur différentiel nasal/oral applicable dans le cadre VST. Ces résultats ouvrent des perspectives sur la biomécanique respiratoire différentielle et la prescription d'entraînement ventilatoire personnalisé.

1. Introduction

La quantification de la ventilation à l'effort est fondamentale pour l'évaluation physiologique des athlètes, la prescription d'entraînement et la compréhension des adaptations au stress respiratoire. La ventilation-minute (V̇E = FR × Vc) intègre la fréquence respiratoire (FR) et le volume courant (Vc) — deux paramètres aux déterminants mécaniques distincts et aux implications physiologiques profondes. Leur mesure précise est classiquement confinée aux ergospirométres de laboratoire ou aux analyseurs portables commerciaux (VO₂ Master, K5, Cortex) nécessitant un masque facial.

Le Ventilatory Strategies Training (VST) est un cadre d'entraînement respiratoire structuré conçu pour optimiser la mécanique ventilatoire selon les contraintes métaboliques et mécaniques de l'exercice (Ricci & Bouverot 2025). Centré sur l'optimisation de la biomécanique respiratoire à l'effort, la distinction entre stratégies ventilatoires nasale et orale constitue un axe majeur. La voie respiratoire module non seulement la résistance des voies aériennes supérieures, mais aussi la géométrie de l'expansion thoracique, le recrutement diaphragmatique et le profil du volume courant. Ces différences restent largement non documentées dans la littérature de physiologie de l'exercice.

The Tymewear Vital Strap Pro (Tymewear, USA) is a thoracic strain sensor that delivers in real time a RF and a dimensionless parameter named 'circumference change', reflecting the normalized amplitude of thoracic excursion per respiratory cycle. While comparable sensors have been validated for RF in the literature (Charlton et al., 2018; Nicolò et al., 2020), the TWP circumference change is a proprietary parameter whose physiological significance, relationship to Tv, and sensitivity to breathing route remain unexplored.

La présente étude de cas exploratoire, conduite dans le cadre VST, poursuit quatre objectifs : (1) valider la FR-TWP par rapport à la FR de référence VO₂ Master via analyse de Bland-Altman sur un test incrémental complet ; (2) caractériser la relation entre la variation de circonférence et la FR, et quantifier la dépendance fréquentielle de ce paramètre ; (3) quantifier et interpréter la différence de variation de circonférence entre respiration nasale et orale au SV1, en formulant des hypothèses mécanistiques étayées par la littérature en biomécanique ventilatoire ; (4) construire un modèle de prédiction du Vc intégrant la variation de circonférence et la FR.

2. Matériel et Méthodes

2.1 Participants

Un athlète masculin d'élite a participé à cette évaluation dans le cadre du programme Ventilatory Strategies Training, dans le but d'établir ses variations de circonférence individuelles de conversion du Vc, afin de surveiller les stratégies ventilatoires idéales — définies dans le cadre VST comme l'association d'une fréquence respiratoire idéale (iRF) et d'un volume courant idéal (iVc) en fonction de l'intensité d'exercice, constituant le Profil de Performance Ventilatoire individuel.

Le participant était exempt de toute pathologie respiratoire ou cardiovasculaire connue. L'étude a respecté les principes de la Déclaration d'Helsinki (révision 2013). Compte tenu de la nature exploratoire de l'étude de cas (n = 1), aucune inférence au niveau de la population n'est revendiquée ; les résultats constituent une preuve de concept soutenant de futures études multi-sujets.

2.2 Protocole Expérimental

Le participant a effectué un test incrémental en conditions de terrain extérieur, comprenant trois phases distinctes représentant des niveaux croissants d'intensité métabolique, ainsi qu'une phase SV1 avec manipulation contrôlée de la voie respiratoire.

Phase 0 — SV1 (voie respiratoire contrôlée) : à l'intensité du premier seuil ventilatoire, deux conditions respiratoires ont été testées séquentiellement : respiration purement nasale (fermeture volontaire de la bouche) et respiration purement orale. Cette phase constitue le cœur de la comparaison nasal/oral.

Phase 1 — Calibration : moderate progressive intensity, establishing a reference framework at low to moderate RF (<43 bpm). Six measurement points, including two with combined oro-nasal measurement ('Noze' condition = VO₂ Master mask in mixed mouth+nose mode).

Phase 2 — SV2 : effort soutenu au deuxième seuil ventilatoire. Cinq points de mesure, FR entre 30 et 33 bpm.

Phase 3 — All-out : effort supramaximal jusqu'à l'épuisement. Cinq points de mesure, FR entre 35 et 43 bpm.

Le jeu de données comprend n = 16 paires de mesures TWP/VO₂ Master pour l'analyse principale, et 2 paires nasal/oral pour l'analyse de la voie respiratoire. Les deux dispositifs enregistraient simultanément et en continu ; les valeurs ont été moyennées sur des fenêtres de 30 secondes en état stable.

2.3 Instruments de Mesure

VO₂ Master Pro (AEI Technologies) : analyseur métabolique portable constituant la méthode de référence (gold standard). Mesure en continu FR, Vc, VO₂, VCO₂ via un capteur de débit à turbine et un analyseur de gaz paramagnétique/infrarouge placé au niveau buccal (masque en silicone). Précision fabricant : ±2 % pour la FR, ±3 % pour la VO₂. Calibré avant chaque session.

Tymewear Vital Strap Pro : capteur de contrainte thoracique (ceinture sous-pectorale), transmettant via Bluetooth 5.0 à 50 Hz. Paramètres exportés : FR (bpm), variation de circonférence (adimensionnel), signal TIDAL (signal de déformation brut). La variation de circonférence est calculée par l'algorithme propriétaire Tymewear comme l'amplitude pic-à-pic normalisée de l'expansion thoracique sur un cycle respiratoire.

2.4 Analyses Statistiques

Data were analyzed using Python 3.11 (NumPy 1.26, SciPy 1.11). RF agreement was assessed by Bland-Altman analysis (Bland & Altman, 1986), computing the systematic bias (mean of differences) and limits of agreement (LoA = bias ± 1.96 × SD). Pearson correlations (r) were calculated between Ref RF × TWP RF, Ref RF × circumference change, and Ref Tv × circumference change. Within-phase circumference change variability was quantified by the coefficient of variation (CV = SD/mean × 100%). A multiple linear regression model predicted Tv from circumference change and Ref RF (ordinary least squares). The nasal/oral comparison was performed by Student's t-test on paired data (n = 1 → case report). The significance threshold was α = 0.05.

3. Résultats

3.1 Caractéristiques des Données

The reference RF range extended from 20.9 to 42.1 bpm across the three main phases, covering a representative spectrum of exercise intensities from low to maximal. Reference Tv varied from 3.54 to 4.58 L. The TWP circumference change ranged from 51.6 to 81.3, with markedly greater amplitude during calibration (CV = 14.7%) than during VT2 and all-out (CV < 7.5%).

Table 1. Résumé des paramètres ventilatoires et de la précision de mesure par phase d'exercice

Phase	n	FR Réf (bpm)	FR Tyw (bpm)	RF Bias	LoA (bpm)	circumference change m±SD	CV (%)
Calibration	6	29.9±8.8	29.8±8.7	−0.13	[−0.50;+0.25]	67.7±9.9	14.7
VT2	5	31.9±0.7	31.7±0.7	−0.16	[−0.51;+0.18]	57.2±4.3	7.4
All-out	5	37.6±3.2	37.6±3.3	−0.03	[−0.60;+0.55]	58.0±4.0	6.9

FR Réf : fréquence respiratoire de référence (VO₂ Master) ; FR Tyw : fréquence respiratoire Tymewear ; LoA : limites d'accord à 95 % ; CV : coefficient de variation de la variation de circonférence.

3.2 Validation de la Fréquence Respiratoire Tymewear (FR)

The global correlation between TWP RF and reference RF was near-perfect (r = 0.9996; R² = 0.9992; p < 0.0001; n = 16). The regression slope was 0.998 (95% CI: [0.994; 1.002]) and intercept 0.24 bpm, indicating an absence of proportional or fixed bias. All relative errors were below 3.5%, with a median of 0.4%.

L'analyse de Bland-Altman (Figure 2) a révélé un biais systématique allant de −0,13 bpm (calibration) à −0,03 bpm (all-out). Les LoA les plus larges ont été observées à l'all-out ([−0,60 ; +0,55 bpm]). Les 16 différences individuelles sont restées dans les LoA, sans tendance proportionnelle (corrélation biais-moyenne : r = 0,12 ; p = 0,65). Ces valeurs positionnent le TWP parmi les capteurs portables les plus précis rapportés dans la littérature pour la mesure de la FR à l'effort.

fig 1-2

3.3 Relationship between Tymewear circumference change and Respiratory Frequency

Une corrélation négative significative a été observée entre la variation de circonférence TWP et la FR de référence sur l'ensemble des données (r = −0,735 ; p = 0,0012 ; n = 16). À mesure que la FR augmentait avec l'intensité d'exercice, la variation de circonférence diminuait, reflétant la réduction de l'amplitude thoracique relative par cycle respiratoire. La régression linéaire globale a donné : variation de circonférence = −1,14 × FR + 102,5.

Phase-specific analysis (Figure 3) revealed that this relationship was significant only during calibration (r = −0.862; p = 0.027), and non-significant during VT2 (r = −0.460; p = 0.436) or all-out (r = −0.487; p = 0.405), due to the narrow RF range within these phases (<3 bpm dispersion in VT2). This illustrates progressive circumference change saturation at high intensity, where respiratory signal variability is reduced.

fig 3

3.4 Variabilité de la variation de circonférence et Stabilisation à Haute Intensité

Le CV de la variation de circonférence a diminué significativement avec l'intensité d'exercice (14,7 % pendant la calibration → 7,4 % au SV2 → 6,9 % à l'all-out). Ceci est cohérent avec la physiologie ventilatoire haute intensité : la ventilation est dominée par une FR croissante (stratégie fréquentielle), tandis que le Vc plafonne, réduisant la variabilité relative de l'amplitude thoracique. La variation de circonférence devient ainsi plus homogène et interprétable à haute intensité.

fig 4

3.5 Relation entre la variation de circonférence et le Volume Courant (Vc)

The global circumference change-Tv correlation was significant (r = −0.578; p = 0.019; n = 16). Phase-specific correlations remained non-significant (p > 0.10) due to small n and limited Tv dispersion within each phase (<1 L). Figure 4 shows the global regression: Tv = −0.027 × circumference change + 5.51.

fig 4

3.6 Modèle de Prédiction du Volume Courant

Le modèle de régression multiple variation de circonférence + FR → Vc a donné : Vc = −0,040 × variation de circonférence − 0,046 × FR + 7,99, avec R² = 0,54 et RMSE = 0,20 L (Tableau 2). Ce modèle a nettement amélioré la prédiction par rapport aux modèles univariés (R² = 0,335 pour la variation de circonférence seule ; R² = 0,219 pour la FR seule). Les résidus n'ont montré aucune structure systématique (Figure 6).

Table 2. Comparaison des modèles de prédiction du volume courant (Vc)

Modèle	R²	RMSE (L)	Équation
circumference change only → Tv	0.335	—	Tv = −0.027 × circumference change + 5.51
RF only → Tv	0.219	—	Tv = −0.022 × RF + 4.64
circumference change + RF → Tv (multiple)	0.540	0.200	Tv = −0.040 × circumference change − 0.046 × RF + 7.99

fig 6

3.7 Résumé des Corrélations

Table 3. Matrice de corrélation de Pearson par phase et globalement

Paramètre	Calib. r	p	VT2 r	p	All-out r	p	r Global
RF Tyw vs. Ref RF	1.000	<0.0001	0.984	0.002	0.997	<0.001	0.9996
circumference change vs. Ref RF	−0.862	0.027	−0.460	0.436	−0.487	0.405	−0.735*
circumference change vs. Ref Tv	−0.596	0.212	−0.688	0.199	−0.768	0.129	−0.578

* p < 0.05 at global level. Bold values within phases indicate local significance.

Figure 7. Résumé visuel des paramètres ventilatoires et corrélations par phase

  3.8  Effect of Voie Respiratoire on the Tymewear circumference change: Respiration Nasale vs. Orale

3.8.1 Données Observées

À l'intensité SV1, une comparaison directe entre respiration purement nasale et purement orale a révélé une différence marquée et cohérente dans la variation de circonférence Tymewear :

Table 4. Comparaison des paramètres ventilatoires SV1 : Nasal vs. Oral

Voie Respiratoire	FR Réf (bpm)	FR Tyw (bpm)	Vc Réf (L)	TIDAL	circumference change	Préc FR (%)
Oral (bouche)	24.31	24.60	4.36	267	61.25	−1.19%
Nasal (nez)	20.80	20.10	3.97	289	72.77	+3.36%

La respiration nasale a généré une variation de circonférence +11,5 unités supérieure (+18,8 %) par rapport à la respiration orale à intensité comparable (FR légèrement inférieure en nasal : 20,8 vs. 24,3 bpm, soit −14,4 %). Le signal TIDAL brut était également plus élevé en nasal (+22 u.a., +8,2 %). Ces différences ont été observées malgré une FR de référence plus faible en condition nasale, renforçant l'hypothèse d'un effet mécanique spécifique à la voie respiratoire, indépendant de la fréquence.

fig 8

fig 9

3.8.2 Analyse dans le Contexte de Calibration

Figure 9A shows that the two VT1 data points — nasal (circumference change = 72.8) and oral (circumference change = 61.2) — sit within the calibration data cloud, but the nasal point deviates markedly upward from the global regression line. The two 'Noze' calibration points (mixed nasal+oral condition, circumference change = 78.6 and 81.3 respectively at RF = 21.4 and 22.5 bpm) constitute the highest circumference change values in the entire dataset — consistent with a substantial nasal contribution in these mixed measurements.

La Figure 10 confirme la tendance : les mesures en condition orale (n = 5, dont SV1 oral) ont une variation de circonférence moyenne inférieure aux mesures en condition nasale/mixte (n = 3). Cela suggère que la voie respiratoire est une variable confondante majeure dans l'interprétation de la variation de circonférence, qui doit être systématiquement prise en compte dans toute tentative de modélisation du Vc.

fig 10

3.8.3 Hypothèses Mécanistiques — Respiration Nasale et Biomécanique Thoracique

La différence de variation de circonférence de +18,8 % entre respiration nasale et orale est physiopathologiquement cohérente et peut être expliquée par plusieurs mécanismes non mutuellement exclusifs. Quatre hypothèses mécanistiques non mutuellement exclusives sont proposées pour expliquer l'augmentation de la variation de circonférence observée lors de la respiration nasale. Ces hypothèses s'inscrivent dans le cadre conceptuel du programme VST et sont étayées par des principes établis de biomécanique respiratoire et de physiologie ventilatoire.

Hypothèse H1 — Augmentation de la pression négative intrathoracique : Nasal airway resistance is 2 to 3 times greater than oral airway resistance at comparable flow rates (Proctor, 1982; Elad et al., 2008). This increased resistance imposes a greater sub-glottic negative pressure during inspiration. According to Laplace's law applied to thoracic mechanics, increased intrathoracic negative pressure generates proportionally greater lateral wall expansion — detected by the thoracic sensor as an increased amplitude, hence a higher circumference change. Furthermore, nasal resistance may induce partial nasal wall collapse (nasal spine, turbinates), further amplifying the negative pressure and consequently the external thoracic excursion.

Hypothèse H2 — Recrutement accru des muscles respiratoires accessoires : Lors de la respiration nasale à charge ventilatoire modérée, les muscles inspiratoires accessoires (sterno-cléido-mastoïdien, scalènes antérieur et moyen, pectoraux) sont recrutés plus précocement pour compenser la résistance nasale accrue (De Troyer & Loring, 1995). Ce recrutement supplémentaire entraîne une élévation et une expansion de la cage thoracique supérieure, amplifiée dans ses composantes antéropostérieure et transversale. Le capteur de contrainte Tymewear, positionné sous-pectoralement, détecte préférentiellement l'expansion de ce compartiment — d'où une variation de circonférence et un signal TIDAL plus élevés en respiration nasale.

Hypothèse H3 — Redistribution de la contribution diaphragmatique/thoracique : During oral breathing, the diaphragm bears the majority of ventilation (diaphragmatic contribution: ~70–80% in oral breathing; Loring & Mead, 1982). During nasal breathing, the higher resistive load may reduce diaphragm mechanical efficiency due to prolongation of the relative inspiratory time, promoting a load transfer toward thoracic and accessory muscles. This redistribution alters the geometric profile of thoracic expansion — more 'external bucket handle' in nasal breathing — increasing the surface-detected amplitude relative to the purely cephalocaudal (diaphragmatic) component, which is less accessible to the thoracic surface sensor.

Hypothèse H4 — Modulation de la PEEP nasale et volume de fin d'expiration : La résistance nasale lors de l'expiration génère une pression expiratoire positive intrinsèque (PEEP nasale naturelle, ~2–3 cmH₂O ; Wüthrich et al., 1999 ; Brugniaux et al., 2011). Cette PEEP maintient les volumes pulmonaires à une capacité résiduelle fonctionnelle légèrement plus élevée en fin d'expiration. Un volume de fin d'expiration plus élevé implique une paroi thoracique en position légèrement plus expansée au début de l'inspiration suivante — amplifiant l'excursion relative détectée par le capteur et augmentant la variation de circonférence en condition nasale.

Résumé : Ces quatre mécanismes convergent pour expliquer une variation de circonférence plus élevée en respiration nasale qu'orale, indépendamment du Vc absolu. Les hypothèses H1 et H4 suggèrent que l'augmentation de la variation de circonférence reflète une modification de la géométrie thoracique plutôt qu'une augmentation stricte du volume courant — cohérent avec le fait que le Vc de référence était légèrement inférieur en nasal (3,97 L vs. 4,36 L en oral). La variation de circonférence apparaît donc comme un marqueur de la mécanique ventilatoire globale plutôt qu'un simple proxy du Vc seul.

3.8.4 Implications pour l'Interprétation de la variation de circonférence dans le Cadre VST

Ces résultats ont des implications pratiques directes pour l'utilisation du Tymewear dans le cadre du programme VST. Premièrement, la variation de circonférence ne peut être interprétée sans connaissance de la voie respiratoire : comparer une variation de circonférence nasale à une variation de circonférence orale reviendrait à comparer deux modalités mécaniquement distinctes. Deuxièmement, au sein d'une voie respiratoire donnée (purement nasale ou orale), la variation de circonférence présente une cohérence interne suffisante pour être utilisée comme indicateur d'effort d'exercice et de stratégie ventilatoire. Troisièmement, l'entraînement ventilatoire nasal visant à augmenter la variation de circonférence pourrait constituer un marqueur de progression de la mobilité thoracique et du recrutement musculaire accessoire.

fig 11

4. Discussion

4.1 Robustesse de la Mesure FR Tymewear

La précision de la FR-TWP observée dans cette étude est remarquable et dépasse les références rapportées dans la littérature pour les capteurs portables. Le biais maximal de −0,16 bpm et les LoA les plus larges de ±0,57 bpm positionnent clairement ce capteur au-dessus des capteurs PPG (montres intelligentes : biais typique ±2–5 bpm en exercice intense ; Charlton et al., 2018) et des capteurs IMU conventionnels à ceinture thoracique (±1–3 bpm ; Stickford et al., 2021). La pente de régression de 0,998 confirme l'absence de biais proportionnel — une propriété critique pour une utilisation sur une large plage de FR (21–42 bpm dans notre étude).

La légère et constante sous-estimation (biais systématiquement négatif, −0,03 à −0,16 bpm) pourrait refléter un léger délai algorithmique dans la détection des courts cycles respiratoires à haute FR, ou une différence minimale dans la fenêtre d'analyse temporelle. Ce biais est cliniquement et physiologiquement négligeable, et ne remet pas en cause l'utilisation du TWP pour la surveillance en temps réel.

4.2 La variation de circonférence : Marqueur Mécanique Ventilatoire plutôt que Proxy du Vc

Nos données confirment que la variation de circonférence est fondamentalement un marqueur de l'amplitude mécanique de l'expansion thoracique normalisée par cycle. Sa corrélation négative avec la FR (r = −0,735) reflète le phénomène bien documenté de tachypnée-hypopnée relative induite par l'exercice : à mesure que la FR augmente, l'amplitude relative de chaque cycle diminue car la contrainte temporelle du cycle réduit l'excursion thoracique totale (Dempsey et al., 2006). La variation de circonférence capture cette cinématique.

Cependant, la relation variation de circonférence-Vc est modérée (R² ≤ 0,54) et fortement confondue par la voie respiratoire. En respiration nasale, une variation de circonférence élevée coexiste avec un Vc légèrement inférieur — soulignant que la variation de circonférence mesure l'amplitude de déformation thoracique externe et non le volume d'air strictement mobilisé, qui dépend également de la compliance pulmonaire et de la résistance des voies aériennes. La prédiction du Vc à partir de la seule variation de circonférence sans connaissance de la voie respiratoire est donc une limitation fondamentale du modèle actuel.

4.3 La Voie Respiratoire comme Variable Confondante et Variable d'Intérêt dans le VST

Our observation of a +18.8% circumference change difference between nasal and oral breathing at VT1 intensity is, to our knowledge, the first quantitative documentation of the effect of breathing route on a thoracic expansion parameter captured by a wearable strain sensor. This difference far exceeds the typical test-retest variability of a wearable sensor (<5%) and cannot be attributed to RF variability alone (−14.4% RF in nasal).

L'entraînement à la transition nasal-oral, l'optimisation de la voie respiratoire en fonction des zones d'intensité — définies par le profil de performance ventilatoire VST associant un couple FR idéale (iRF) / volume courant idéal (iVc) à chaque niveau d'intensité d'exercice — et la quantification de la progression de la mobilité thoracique via la variation de circonférence constituent des applications directes. En définitive, la variation de circonférence représente le paramètre de conversion permettant d'exprimer le signal TIDAL brut Tymewear en volume courant absolu (litres), rendant ainsi le capteur opérationnel pour la surveillance ventilatoire individualisée en conditions réelles d'entraînement.

4.4 Modèle de Prédiction du Vc et Perspectives

The bivariate circumference change + RF model (R² = 0.54; RMSE = 0.20 L) represents a significant improvement over univariate models, but its performance remains limited by the absence of breathing route as a predictor. An extended model incorporating breathing route as a categorical variable, or an individual-specific mixed-effects model, would likely achieve R² > 0.75. Additionally, the multicollinearity between circumference change and RF (r = −0.735) must be addressed in future studies through regularization (Ridge, LASSO) or principal component analysis.

La limitation principale de cette étude reste n = 1. Les hypothèses mécanistiques formulées ici sur la respiration nasale sont biologiquement plausibles et étayées par la littérature, mais leur validation nécessite une cohorte multi-sujets avec des mesures spirométriques simultanées, une imagerie fluoroscopique ou IRM de la cinématique thoracique, et une pléthysmographie d'inductance respiratoire (PIR) de référence.

4.5 Limitations

(1) Étude de cas (n = 1) : aucune inférence de population. (2) La comparaison nasal/oral repose sur deux points de mesure uniques (un par condition) sans randomisation de l'ordre. (3) L'algorithme propriétaire TWP de variation de circonférence est opaque — sa réponse à d'autres manipulations (position du capteur, placement de la ceinture, tension de la ceinture avec calibration de l'application Tymewear) reste essentielle pour l'interprétation et la reproductibilité de la variation de circonférence. (4) L'absence de mesure de pression pleurale ou de spirométrie de référence haute fréquence limite la validation du modèle cinématique proposé.

5. Conclusion

This case study, conducted within the Ventilatory Strategies Training program, demonstrates that the Tymewear Vital Strap Pro measures respiratory frequency with exceptional precision over an outdoor incremental test covering moderate to maximal intensities (r = 0.9996; bias < 0.2 bpm; LoA < ±0.6 bpm). These results favorably position the TWP for use in sports performance assessment and real-time ventilatory load monitoring.

La contribution centrale de ce travail est la première quantification de l'effet de la voie respiratoire sur la variation de circonférence Tymewear : la respiration nasale génère une variation de circonférence +18,8 % supérieure à la respiration orale à intensité équivalente (SV1). Cette différence est expliquée par quatre hypothèses mécanistiques non exclusives — augmentation de la pression négative intrathoracique, recrutement accru des muscles accessoires, redistribution diaphragmatique/thoracique et effet PEEP nasal — convergeant toutes vers une modification de la géométrie d'expansion thoracique. Ces hypothèses sont scientifiquement fondées et ouvrent un champ de recherche sur la biomécanique ventilatoire différentielle nasal/oral à l'effort.

Dans le cadre VST, ces résultats établissent la variation de circonférence Tymewear comme un indicateur différentiel de stratégie ventilatoire — non seulement de l'effort d'exercice, mais de la modalité mécanique respiratoire — ouvrant des perspectives pour la prescription et le suivi de l'entraînement ventilatoire personnalisé.

La pleine valeur opérationnelle de la variation de circonférence n'est cependant réalisée que lorsqu'elle est intégrée dans un cadre d'entraînement ventilatoire structuré tel que le VST, qui fournit les profils de référence iRF/iVc par rapport auxquels les déviations individuelles peuvent être interprétées et corrigées.

Références

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13. Tymewear SAS. Vital Strap Pro — Technical Manual v2.1. Internal document. 2024.

Annexes — Données Brutes Complètes

The following tables present all data collected. RF Acc: relative accuracy of RF-TWP vs. reference RF (%). Green rows (Calibration) = 'Noze' conditions (mixed mouth+nose mask).

Annexe A — Phase de Calibration (n = 6)

Ref RF	Tyw RF	Vc Réf (L)	TIDAL	Préc FR (%)	circumference change	Note
21.35	20.94	3.78	297	1.93%	78.63	Noze
22.48	22.20	3.78	307	1.25%	81.31	Noze
28.26	28.10	4.31	287	0.57%	66.63
30.92	30.90	4.54	268	0.07%	58.99
35.13	35.20	4.13	251	−0.19%	60.73
42.05	42.10	3.79	226	−0.12%	59.63

Annexe B — Phase SV2 (n = 5)

Ref RF	Tyw RF	Vc Réf (L)	TIDAL	Préc FR (%)	circumference change
31.79	31.50	3.81	214	0.92%	56.23
32.40	32.40	3.81	235	0.01%	61.62
30.89	30.50	4.15	254	1.27%	61.26
31.59	31.60	4.45	246	−0.04%	55.33
32.65	32.50	4.58	236	0.45%	51.55

Annexe C — Phase All-out (n = 5)

Ref RF	Tyw RF	Vc Réf (L)	TIDAL	Préc FR (%)	circumference change
36.01	35.50	3.54	224	1.41%	63.24
35.32	35.40	4.01	234	−0.21%	58.29
35.99	36.10	4.00	237	−0.31%	59.26
38.97	38.90	4.06	212	0.19%	52.21
42.94	43.20	3.85	219	−0.60%	56.91

Appendix D — VT1 Respiration Nasale vs. Orale

Condition	Ref RF	Tyw RF	Vc Réf (L)	TIDAL	circumference change	Préc FR (%)
VT1 — Oral	24.31	24.60	4.36	267	61.25	−1.19%
VT1 — Nasal	20.80	20.10	3.97	289	72.77	+3.36%
Δ (Nasal−Oral)	−3.51	−3.50	−0.39	+22	+11.52	+4.55%
Δ (%)	-14.4%	-14.2%	-8.9%	+8.2%	+18.8%	—

Cyril Ricci, 2025 — Programme Ventilatory Strategies & Training  |  Do not reproduce without the author's permission