Jak chytré hodinky a náramky měří srdeční tep?

Prakticky všechny chytré náramky a hodinky, které jsou v současnosti na trhu, dokážou měřit srdeční tep. Z naměřených hodnot se dá následně odvozovat kardiovaskulární kondice. Jak to ale funguje? Co mají chytré hodinky a náramky společné s jednotkou intenzivní péče? A proč měření nefunguje na potetované ruce? Nejen na tyto otázky vám odpoví náš článek.

Většina hodinek a náramků umí sledovat tepovou frekvenci v průběhu celého dne, přičemž měření zpravidla probíhá v uživatelsky volitelném intervalu (nejčastěji každou minutu). Díky tomu lze porovnávat dlouhodobé trendy a zjišťovat, zda se například díky pravidelnému cvičení snížila klidová tepová frekvence (RHR).

Zelené světlo

Pokud si sundáte náramek či hodinky s aktivovaným průběžným měřením srdečního tepu, patrně v určitém intervalu spatříte na spodní částí těla blikající zelené světlo. To je jedním ze dvou základních prvků, jež se podílejí na monitorování tepu.

Druhým prvkem je optický snímač, který si (hodně zjednodušeně) můžete představit jako fotoaparát nebo kameru. Zatímco zelené světlo svítí do pokožky, snímač sleduje, kolik se ho „odráží“ zpět. Na podobném principu funguje spektrometr, což je druh vědeckého přístroje umožňující měřit spektrum světla.

Hlavní rozdíl oproti spektrometrům spočívá v tom, že zdroj světla a detektor jsou u chytrých hodinek umístěny na stejné straně, zatímco u spektrometrů jsou proti sobě. Uspořádání používané v chytrých hodinkách a náramcích může mít za následek nižší přesnost ve srovnání se spektrometry, protože detektor je zcela závislý na množství světla odraženého od vzorku, tj. od krevních kapilár.

Jak se měří srdeční tep?

Měření srdeční frekvence pomocí světla se nazývá fotopletysmografie (anglicky photoplethysmography; zkratka PPG). Zařízení měří změnu koncentraci červených krvinek při rozšiřování a smršťování cév způsobeném srdeční činností – zatímco rozšířené cévy absorbují více zeleného světla, smrštěné cévy absorbují méně zeleného světla. Detektor měří odražené světlo a softwarový algoritmus detekuje na základě intenzity světla tepovou frekvenci.

Cévy se tedy rozšiřují s smršťují v rytmu srdce. Optický snímač porovnává rozdíly v množství odraženého zeleného světla, jež jsou způsobené odlišným množstvím krve v jednotlivých fázích srdečního cyklu. Když vám bije srdce, v zápěstí proudí více krve, která pohlcuje více zeleného světla. Mezi údery srdce je absorpce zeleného světla menší.

Hodinky Apple Watch mají dva režimy sledování srdečního tepu: když je přepnete do režimu cvičení, budou sledovat srdeční tep nepřetržitě. Po zbytek času měří snímač tepové frekvence pomocí infračerveného světla tep každých 10 minut (pokud se ruka nehýbe, což ztěžuje spolehlivé měření).

Nositelná zařízení vyšší třídy využívají pokročilé algoritmy pro sledování údajů o tepové frekvenci a odhalování potenciálních problémů, jako je například fibrilace síní (nepravidelný srdeční tep). Přesnost a spolehlivost algoritmů pro pravidelné sledování zdravotního stavu je však stále předmětem zkoumání, zejména kvůli odchylkám, které mohou být způsobeny různou pigmentací kůže.

Co mají hodinky a náramky společného s JIP?

Kromě chytrých hodinek a náramků můžete srdeční tep měřit i pomocí mobilního telefonu – například aplikací Instant Heart Rate. Funguje tak, že přiložíte prst na fotoaparát telefonu tak, aby blesk svítil do prstu a prst současně ležel na objektivu foťáku. Aplikace pak fotoaparátem sleduje změny prokrvení v bříšku prstu a na jejich základě měří tepovou frekvenci.

Tato technologie je ve skutečnosti poměrně stará – poprvé byla údajně použita na konci 19. století. Tehdy lidé „přikládali ruku ke svíčce v tmavé místnosti, aby viděli strukturu cév a průtok krve“.

Můžete se s ní setkat také na jednotkách intenzivní péče v podobě klipu, který se připevňuje na ušní boltec či na prst s cílem monitorovat tepovou frekvenci pacienta. V tomto případě jsou zdroj světla a snímač proti sobě, což by mělo zajistit vyšší přesnost měření. Tyto přístroje kromě tepu zpravidla měří i úroveň okysličení krve, což se pomalu ale jistě prosazuje i v hodinkách a náramcích.

Možné problémy při měření tepové frekvence

Vzhledem k tomu, že hodinky při sledování srdečního tepu spoléhají na měření absorpce světla kůží, existuje celá řada potenciálních komplikací. Například tetování může celkem spolehlivě blokovat světlo, takže snímač srdečního tepu nedokáže zaznamenávat žádné rozdíly.

Přesné měření může ztížit i pohyb ruky. Kvůli zúžení malých cév je potenciálně problematické také měření tepové frekvence v chladném počasí. Je samozřejmě otázkou, nakolik je tato technologie přesná i za ideálních podmínek. Někteří uživatelé si stěžují na nepřesné údaje při cvičení, během kterého dochází k velkému množství nepravidelných pohybů.

Přesnost může ovlivnit i způsob nošení hodinek či náramku: příliš volné utažení může vést k nepřesnému měření, naopak silné utažení může negativně ovlivnit cirkulaci krve v ruce. Většina testů však ukazuje měření srdečního tepu jako poměrně přesné.

Jak budeme měřit srdeční tep v budoucnosti?

Využití spektroskopie při monitorování osobní kondice se v posledním desetiletí velmi rychle rozvíjí. Díky technologickému pokroku a miniaturizaci se optické snímače srdečního tepu dostaly i do prstenu, který můžete nosit na prstu.

Na základě nedávných vědeckých pokroků můžeme předpokládat, že příští generace fitness nositelností může mít například podobu chytrého oblečení. V blízké budoucnosti tak možná nebude důvod nosit chytré hodinky, protože budeme mít oblečení se zabudovanými senzory.

Fitness nositelnosti se od svých počátků, kdy měřily srdeční tep jen v určitém okamžiku, hodně vyvinuly. Kromě nových snímačů a technologie baterií pro měření zdravotních ukazatelů výrazně pokročily také softwarové algoritmy, které umožňují interpretovat všechna data, jež nositelná zařízení měří. Díky tomu se neustále zlepšuje přesnost a technologie nositelných zařízení by se nakonec mohla stát nesmírně důležitou pro včasné odhalení zdravotních abnormalit.

Měříte si hodinkami či náramkem srdeční tep?

Zdroje: edu.rsc.org, exist.io.