تحلیل ضربان قلب یکی از موضوعات پرطرفدار در میان افرادی است که به سلامتی و تناسب اندام خود اهمیت می دهند. ساعت های هوشمند به راحتی می توانند اطلاعات مربوط به ضربان قلب شما را فراهم آورند و دستگاه های پوشیدنی هوشمند نیز توانایی این را دارند که مشخص کنند آیا به میزان کافی فعالیت داشته اید، خواب خوبی را تجربه کرده اید و یا در طول روز در معرض استرس قرار داشته اید. این همه تجربه تنها با نظارت بر ضربان قلب شما امکان پذیر می شود.
برخی از پیشرفته ترین ردیاب های تناسب اندام، با استفاده از فناوری یادگیری ماشین، قابلیت ارائه توصیه های جامع تمرینی بر اساس تغییرات مستمر شاخص های سلامتی شما در طول زمان را دارند و این پوشیدنی ها به ویژه برای ورزشکاران استقامتی به ابزارهای بسیار ارزشمندی تبدیل می شوند.
در این میان، سؤالی مطرح می شود که این ردیاب ها چگونه می توانند ضربان قلب شما را اندازه گیری کرده و دقت این اندازه گیری ها چه میزان است؟
اکثر ساعت های تناسب اندام و حلقه های هوشمند از روشی به نام فتوپلتیسموگرافی (PPG) برای محاسبه ضربان قلب استفاده می کنند. این اصطلاح ممکن است به نظر فنی بیاید، اما در واقع به تکنولوژی ای اشاره دارد که بر اساس یک اصل نسبتاً ساده بنا شده است: جذب نور توسط بافت های 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 می گوید: «PPG از حسگرهای نوری برای دریافت تغییرات در حجم خون در رگ های خونی کوچک در پوست و بافت های زیرین بهره می برد و به این ترتیب قادر به شناسایی ضربان قلب می شود.»
او اضافه می کند: «هر بار که قلب تپش می کند، عضله قلب دچار انقباض و سپس آرامش می شود تا خون به گردش درآید. این فرآیند موجب افزایش موقتی در حجم خون و فشار در دیواره های شریان ها می شود که به آن مرحله سیستولیک می گویند. در هنگام استراحت قلب، جریان خون کاهش می یابد 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 اندازه گیری کرده و آن را به یک اندازه گیری از ضربان قلب تبدیل می کنند.
سنسورهای PPG با استفاده از نوری که در طول موج های خاص به درون پوست تابانده می شود، نوسانات در جریان خون را شناسایی می کنند. برخی از اجزای خونی نظیر هموگلوبین و پروتئین های موجود در گلبول های قرمز مقداری از نور را به خود جذب می کنند. سپس، ردیاب با اندازه گیری نور بازتاب شده عمل می کند.
سوگارد ادامه داد: «به طور کلی، هر چه مقدار بیشتری از نور توسط خون جذب شود، حجم آن در رگ ها بیشتر می شود؛ این چیزی است که ردیاب های تناسب اندام به عنوان ضربان قلب شناسایی می کنند. نور مادون قرمز و LED سبز، رایج ترین منابع نوری هستند که استفاده می شوند.» طبق نتایج یک پژوهش سال ۲۰۲۲، این طول موج ها به دلیل توانایی مناسب در نفوذ به بافت پوست به طور مؤثری عمل می کنند. بر اساس گزارش محققان، دقت PPG معمولاً با طول موج نور افزایش می یابد و برخی از حسگرها برای افزایش دقت از ترکیب چندین طول موج بهره می برند.
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 (تحریف های ناشی از حرکت) و نارسایی های قلبیعروقی مانند آریتمی و بیماری های عروقی محیطی که بر تنگی یا انسداد شریان ها تأثیر می گذارد.»
به عنوان یک نمونه، یک تحقیق متاآنالیزی که در سال ۲۰۲۰ در مجله علوم ورزشی منتشر شد، نشان داد که بهتر است حسگرهای نوری برای اندازه گیری ضربان قلب در زمان استراحت و خواب استفاده شوند و نه در حین ورزش. این پژوهشگران با بررسی ۴۴ مورد مختلف، دقت اندازه گیری های PPG را در مقایسه با الکتروکاردیوگرام (ECG) و مانیتورهای ضربان قلب متصل به قفسه سینه بررسی کردند و نشان دادند که در شرایط ورزش های سنگین و شدید، نظیر وزنه برداری و دوچرخه سواری، اختلاف قابل توجهی وجود دارد.
در این راستا، اکثر ردیاب های تناسب اندام جدید از الگوریتم های مبتنی بر شتاب سنج برای شناسایی حرکات سریع استفاده می کنند، اما حرکات ناخواسته همچنان می توانند دقت آن ها را تحت تأثیر قرار دهند.
سوگارد همچنین تأکید کرد که تماس دستگاه با پوست نیز عامل دیگری است که می تواند بر اندازه گیری های PPG تأثیر بسزایی داشته باشد. به عنوان مثال، اگر دستگاه بسیار شل یا بسیار سفت روی پوست قرار گیرد، حسگرهای نوری قادر به ارائه اندازه گیری دقیق نخواهند بود. همچنین، دمای پوست نیز ممکن است با اندازه گیری های PPG تداخل پیدا کند. سوگارد اشاره کرد که اگر فرد دمای پایینی داشته باشد، عروق کوچکتر می شوند و در نتیجه، اندازه گیری ها ممکن است دچار اختلال شوند.
چالش های احتمالی در عملکرد
این امکان وجود دارد که سنسورهای نوری در شناسایی ضربان قلب برای افرادی که پوست تیره تری دارند یا خالکوبی شده اند، 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 اندازه گیری ضربان قلب ممکن است با چالش هایی مواجه گردد. نتایج یک مطالعه در سال ۲۰۲۱ نشان داد که چربی اضافی در بدن می تواند 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 فناوری های نوینی هستند که PPG را برای این گروه های خاص قابل استفاده تر نمایند.
به گفته ناکامورا، هرچند ردیاب های تناسب اندام بر پایه PPG بی نقص نیستند، اما در نظارت بر ضربان قلب در افراد مبتلا به بیماری های قلبی عروقی خاص می توانند بسیار مؤثر واقع شوند؛ زیرا نظارت مداوم بر ضربان قلب و فشار خون، به ویژه برای پیشگیری از مشکلاتی نظیر حمله قلبی، سکته مغزی یا نارسایی حاد قلبی در افراد مبتلا به بیماری های قلبی اهمیت بالایی دارد.
استانداردهای کنونی برای جلوگیری از چنین مشکلاتی، شامل ارزیابی های دستی فشار خون و ضربان قلب و الکتروکاردیوگرام است. با این حال، این دو معاینه می توانند به طور 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 می یابد)، مصرف کافئین و یا اضطراب، بالا برود.
در نهایت، کارشناسان بر این باورند که اندازه گیری ضربان قلب بر مبنای PPG هرگز نباید به عنوان جایگزینی برای آزمایش های بالینی معتبر که توسط متخصصین بهداشتی انجام می شود، تلقی گردد.
خبر آنلاین