Jak mohou chytré hodinky a fitness náramky měřit srdeční tep?

Přemýšleli jste někdy o tom, jak chytré hodinky a moderní fitness náramky jen tak připnuté na zápěstí mohou říct, jaká je vaše srdeční frekvence? Už několik měsíců nosím chytré hodinky, a musím říct, že je docela zábavné koukat, jaká je moje srdeční frekvence během a po tréninku. A to mě přimělo přemýšlet o tom, jak tato technologie funguje, a zda je přesná. Pojďme se na to v dnešním článku podívat.

Jak je to u Apple Watch – měření pomocí světla

Podle Apple používají hodinky Watch k měření srdeční frekvence technologii zvanou fotopletysmografie neboli PPG. Tato metoda vyvinutá v Německu vědcem českého původu prof. Blažkem využívá počítačové zpracování odrazu světelného signálu z kůže a podkoží.

V zásadě se tedy testuje, kolik červeného nebo zeleného světla hodinky vidí při pohledu na pokožku na zápěstí. Krev je červená, protože odráží červené světlo a absorbuje zelené světlo – takže když vaše srdce bije, je více krve v zápěstí a tím pádem je absorbováno více zeleného světla. Mezi jednotlivými srdečními rytmy je pak dochází k menší absorpci zeleného světla.

Tím, že hodinky Apple Watch bliknou LED světly stokrát za sekundu, mohou snadno vypočítat hodnotu vaší srdeční frekvence každou minutu.

Ve skutečnosti je tato technologie docela stará – zřejmě byla poprvé použita už někdy na konci 18. století. V té době ale lidé samozřejmě chytrý telefon neměli – namísto toho drželi ruku nad svíčkou v nějaké temné místnosti, a tak viděli strukturu cév a průtok krve. Technologie je tak v dnešní době vlastně podobná, akorát vše počítá počítač (hodinky).

Tato technologie se používá také v nemocnicích – pokud jste někdy viděli klip na prstu nebo na uchu, tak ten měří hladinu kyslíku v krvi a měří hodnotu tepu a používá právě technologii PPG.

Hodinky Apple Watch mají dva režimy monitorování srdeční frekvence: když dáte hodinky do tréninkového režimu, bude sledovat vaše srdeční frekvence nepřetržitě. Po zbytek času používá snímač srdeční frekvence infračervené světlo k měření vaší srdeční frekvence každých 10 minut (pokud se vaše paže nepohybuje, což ztěžuje získání spolehlivého čtení).

Protože hodinky spoléhají na testování absorpce světla vaší pokožkou, aby zjistily vaši srdeční frekvenci, existuje mnoho způsobů, jak mohou hodinky snadno přijít o možnost přesného čtení této hodnoty. Například tetování může blokovat světlo snímače srdeční frekvence. Při větším pohybu rukou může být také obtížné získat přesné údaje – Apple říká, že budete mít přesnější údaje u sportů s rytmickými pohyby, jako je běh nebo jízda na kole, a méně přesnější údaje u sportů, jako je tenis nebo box, kde děláte spíše nárazové a nerytmické pohyby. Přesné čtení může být také obtížné, když cvičíte v chladném počasí.

Samozřejmě existuje debata o tom, jak přesná je tato technologie i za perfektních okolností. Uživatelé si stěžovali na nepřesné údaje během tréninku, které zahrnují spoustu nepravidelných pohybů (na což Apple upozorňuje, že právě toto způsobuje potíže senzorům hodinek). Způsob opotřebení senzorů může mít také vliv na přesnost výstupu – a i příliš volné nošení hodinek může poskytnout nepřesné hodnoty.

Náramky Fitbit

Náramky Fitbit se nikde nezmiňují o fotopletysmografii, ale jejich technika se zdá být v souladu s Appleem. Fitbit náramky používají optické senzory srdeční frekvence.

Fitbit označuje svou technologii pro měření srdeční frekvence jako PurePulse – nazývá ji „jedinou technologií pro měření srdeční frekvence, která nabízí automatické a kontinuální sledování hodnot na zápěstí i při intenzitě cvičení“. Fitbit mají vlastně stejnou metodu měření jako Apple Watch: náramek ale musíte nosit správně a dostatečně pevně, aby se světla dotýkala vaší pokožky, a opět zde mohou nerytmická cvičení, jako je box, snižovat přesnost měření. Fitbit také navrhuje nosit náramky výše na zápěstí, abyste získali co možná spolehlivější údaje.

Jedním z možných dalších problémů je pigmentace kůže. Světlo musí pro měření proniknout několika vrstvami kůže, a čím je člověk na Fitzpatrickově stupnici (míra tónu pleti) níže, tím obtížněji je světlo se odrazí. Pro někoho, kdo má velmi bledou pokožku a je navíc ve velmi jasně osvětleném prostředí, by mohlo dojít k omezení síly světla. “

Náramky Jawbone – měření odporu

Náramky Jawbone přišly s odlišným přístupem ke sledování srdeční frekvence. Náramky Jawbone UP3 a UP4 používají k měření srdeční frekvence bioimpedanci.

Bioimpedance měří odpor tkáně těla vůči malému elektrickému proudu a umožňuje tak zachytit širokou škálu fyziologických signálů, včetně právě vaší srdeční frekvence. Pokud jste si někdy měřili složení vašeho těla, například obsah tuku v těle, toto je velmi podobné.

Bioimpedance v podstatě testuje, jak velký je odpor vůči elektrickému proudu posílanému tkáněmi v těle. Jawbone uvádí, že tato metoda vyžaduje méně energie, než metody založené na světle používané v jiných sledovacích zařízeních, což umožňuje jejich výrobkům poskytovat podobnou přesnost s lepší životností baterie.

Některé náramky, třeba Jawbone UP, však měří pouze klidovou srdeční frekvenci (těsně po probuzení) a pasivní srdeční frekvenci po celý den. Během tréninku není možné sledovat aktivní srdeční frekvenci. Proto jim také baterie vydrží déle.

Jak přesně tato zařízení měří srdceční frekvenci?

Je obtížné najít spolehlivé studie s dostatečně velkým množstvím vzorků, které by testovaly přesnost různých nošení, pokud jde o srdeční frekvenci. Studie technologií se spíše zaměřují na samotné senzory, než na skutečnou aplikaci těchto senzorů. Mají také tendenci se zaměřovat na jednodušší situace nebo situace s méně dopady a nárazy, než je cvičení ve skutečném světě – takže studie do jisté míry nejsou relevantní, pokud jde o pochopení toho, jak přesná bude tato technologie právě pro vás.

Vědci se domnívají, že součástí problému je také to, že senzory v hodinkách a náramcích jsou vždy stejné, zatímco jednotlivci se velmi liší. To opět může u některých lidí zkreslit sledování. I to je další důvod, proč potřebujeme studie s velkými počty vzorků, abychom získali ještě lepší představu o tom, jak dobře tato technologie funguje v reálném světě.

Prozatím platí, že hrudní popruhy ze staré školy jsou tou nejlepší sázkou, pokud se bavíme přesném sledování srdeční frekvence během cvičení. Ale pokud jste jen zvědaví na svou srdeční frekvenci, hodinky či náramky na zápěstí by vám měly poskytnout „dostatečně přesné“ hodnoty.