آیا ساعت‌های هوشمند توانایی اندازه‌گیری ضربان قلب به طور دقیق را دارند؟
تحلیل ضربان قلب یکی از موضوعات پرطرفدار در میان افرادی است که به سلامتی و تناسب اندام خود اهمیت می‌دهند. ساعت‌های هوشمند به‌راحتی می‌توانند اطلاعات مربوط به ضربان قلب شما را فراهم آورند و دستگاه‌های پوشیدنی هوشمند نیز توانایی این را دارند که مشخص کنند آیا به میزان کافی فعالیت داشته‌اید، خواب خوبی را تجربه کرده‌اید و یا در طول روز در معرض استرس قرار داشته‌اید. این همه تجربه تنها با نظارت بر ضربان قلب شما امکان‌پذیر می‌شود.
برخی از پیشرفته‌ترین ردیاب‌های تناسب‌اندام، با استفاده از فناوری یادگیری ماشین، قابلیت ارائه توصیه‌های جامع تمرینی بر اساس تغییرات مستمر شاخص‌های سلامتی شما در طول زمان را دارند و این پوشیدنی‌ها به‌ویژه برای ورزشکاران استقامتی به ابزارهای بسیار ارزشمندی تبدیل می‌شوند.
در این میان، سؤالی مطرح می‌شود که این ردیاب‌ها چگونه می‌توانند ضربان قلب شما را اندازه‌گیری کرده و دقت این اندازه‌گیری‌ها چه میزان است؟
اکثر ساعت‌های تناسب‌اندام و حلقه‌های هوشمند از روشی به نام فتوپلتیسموگرافی (PPG) برای محاسبه ضربان قلب استفاده می‌کنند. این اصطلاح ممکن است به نظر فنی بیاید، اما در واقع به تکنولوژی‌ای اشاره دارد که بر اساس یک اصل نسبتاً ساده بنا شده است: جذب نور توسط بافت‌های بدن.
عملکرد فتوپلتیسموگرافی
دکتر پیتر سوگارد، استاد قلب و عروق در دانشگاه آلبورگ دانمارک و متخصص ارشد پزشکی در شرکت VentriJect (که فناوری نوینی در این زمینه ارائه کرده) درباره این تکنیک می‌گوید: «PPG از حسگرهای نوری برای دریافت تغییرات در حجم خون در رگ‌های خونی کوچک در پوست و بافت‌های زیرین بهره می‌برد و به این ترتیب قادر به شناسایی ضربان قلب می‌شود.»
او اضافه می‌کند: «هر بار که قلب تپش می‌کند، عضله قلب دچار انقباض و سپس آرامش می‌شود تا خون به گردش درآید. این فرآیند موجب افزایش موقتی در حجم خون و فشار در دیواره‌های شریان‌ها می‌شود که به آن مرحله سیستولیک می‌گویند. در هنگام استراحت قلب، جریان خون کاهش می‌یابد و این همان فاز دیاستولیک است.» به گفته سوگارد، حسگرهای PPG این تغییرات در حجم خون و فشار نبض (اختلاف فشار سیستولیک و دیاستولیک) را اندازه‌گیری کرده و آن را به یک اندازه‌گیری از ضربان قلب تبدیل می‌کنند.
سنسورهای PPG با استفاده از نوری که در طول موج‌های خاص به درون پوست تابانده می‌شود، نوسانات در جریان خون را شناسایی می‌کنند. برخی از اجزای خونی نظیر هموگلوبین و پروتئین‌های موجود در گلبول‌های قرمز مقداری از نور را به خود جذب می‌کنند. سپس، ردیاب با اندازه‌گیری نور بازتاب شده عمل می‌کند.
سوگارد ادامه داد: «به‌طور کلی، هر چه مقدار بیشتری از نور توسط خون جذب شود، حجم آن در رگ‌ها بیشتر می‌شود؛ این چیزی است که ردیاب‌های تناسب‌اندام به‌عنوان ضربان قلب شناسایی می‌کنند. نور مادون قرمز و LED سبز، رایج‌ترین منابع نوری هستند که استفاده می‌شوند.» طبق نتایج یک پژوهش سال ۲۰۲۲، این طول موج‌ها به دلیل توانایی مناسب در نفوذ به بافت پوست به‌طور مؤثری عمل می‌کنند. بر اساس گزارش محققان، دقت PPG معمولاً با طول موج نور افزایش می‌یابد و برخی از حسگرها برای افزایش دقت از ترکیب چندین طول موج بهره می‌برند.
این پرسش مطرح است که واقعاً سنسورهای نوری چه میزان دقت دارند؟
دقت فتوپلتیسموگرافی
دکتر ماساکی، متخصص در زمینه سلامت و پزشکی از موسسه قلب و عروق میامی، در این خصوص بیان داشت: «عوامل متعددی بر دقت PPG تأثیرگذار هستند؛ از وضعیت قرارگیری ردیاب و دمای بدن گرفته تا ضخامت پوست، حرکات ناخواسته (تحریف‌های ناشی از حرکت) و نارسایی‌های قلبی-عروقی مانند آریتمی و بیماری‌های عروقی محیطی که بر تنگی یا انسداد شریان‌ها تأثیر می‌گذارد.»
به‌عنوان یک نمونه، یک تحقیق متاآنالیزی که در سال ۲۰۲۰ در مجله علوم ورزشی منتشر شد، نشان داد که بهتر است حسگرهای نوری برای اندازه‌گیری ضربان قلب در زمان استراحت و خواب استفاده شوند و نه در حین ورزش. این پژوهشگران با بررسی ۴۴ مورد مختلف، دقت اندازه‌گیری‌های PPG را در مقایسه با الکتروکاردیوگرام (ECG) و مانیتورهای ضربان قلب متصل به قفسه سینه بررسی کردند و نشان دادند که در شرایط ورزش‌های سنگین و شدید، نظیر وزنه‌برداری و دوچرخه‌سواری، اختلاف قابل توجهی وجود دارد.
در این راستا، اکثر ردیاب‌های تناسب‌اندام جدید از الگوریتم‌های مبتنی بر شتاب‌سنج برای شناسایی حرکات سریع استفاده می‌کنند، اما حرکات ناخواسته همچنان می‌توانند دقت آن‌ها را تحت تأثیر قرار دهند.
سوگارد همچنین تأکید کرد که تماس دستگاه با پوست نیز عامل دیگری است که می‌تواند بر اندازه‌گیری‌های PPG تأثیر بسزایی داشته باشد. به‌عنوان مثال، اگر دستگاه بسیار شل یا بسیار سفت روی پوست قرار گیرد، حسگرهای نوری قادر به ارائه اندازه‌گیری دقیق نخواهند بود. همچنین، دمای پوست نیز ممکن است با اندازه‌گیری‌های PPG تداخل پیدا کند. سوگارد اشاره کرد که اگر فرد دمای پایینی داشته باشد، عروق کوچکتر می‌شوند و در نتیجه، اندازه‌گیری‌ها ممکن است دچار اختلال شوند.
چالش‌های احتمالی در عملکرد
این امکان وجود دارد که سنسورهای نوری در شناسایی ضربان قلب برای افرادی که پوست تیره‌تری دارند یا خالکوبی شده‌اند، با دشواری مواجه شوند؛ زیرا ملانین (رنگدانه تیره موجود در پوست) و جوهر خالکوبی ممکن است نور را به خود جذب کرده و نور بازتاب شده به ردیاب را کاهش دهند.
علاوه بر این، در افراد چاق، حصول دقت در اندازه‌گیری ضربان قلب ممکن است با چالش‌هایی مواجه گردد. نتایج یک مطالعه در سال ۲۰۲۱ نشان داد که چربی اضافی در بدن می‌تواند منجر به تغییراتی در ضخامت پوست و جریان خون شود و به تبع آن بر عملکرد حسگرهای نوری تأثیر بگذارد.
خبر خوب این است که پژوهشگران در حال توسعه فناوری‌های نوینی هستند که PPG را برای این گروه‌های خاص قابل‌استفاده‌تر نمایند.
به گفته ناکامورا، هرچند ردیاب‌های تناسب‌اندام بر پایه PPG بی‌نقص نیستند، اما در نظارت بر ضربان قلب در افراد مبتلا به بیماری‌های قلبی عروقی خاص می‌توانند بسیار مؤثر واقع شوند؛ زیرا نظارت مداوم بر ضربان قلب و فشار خون، به‌ویژه برای پیشگیری از مشکلاتی نظیر حمله قلبی، سکته مغزی یا نارسایی حاد قلبی در افراد مبتلا به بیماری‌های قلبی اهمیت بالایی دارد.
استانداردهای کنونی برای جلوگیری از چنین مشکلاتی، شامل ارزیابی‌های دستی فشار خون و ضربان قلب و الکتروکاردیوگرام است. با این حال، این دو معاینه می‌توانند به‌طور جداگانه انجام شوند و فشار خون افراد ممکن است تحت تأثیر متغیرهای مختلفی نظیر سندروم روپوش سفید (وضعیتی که فشار خون در محیط بالینی افزایش می‌یابد)، مصرف کافئین و یا اضطراب، بالا برود.
در نهایت، کارشناسان بر این باورند که اندازه‌گیری ضربان قلب بر مبنای PPG هرگز نباید به‌عنوان جایگزینی برای آزمایش‌های بالینی معتبر که توسط متخصصین بهداشتی انجام می‌شود، تلقی گردد.
خبر آنلاین
