Насколько точны приложения для iOS, которые измеряют частоту сердечных сокращений?

21

Есть такие приложения, как Мгновенная частота сердечных сокращений а также кардиограф которые утверждают, что могут измерять частоту сердечных сокращений, считывая изменения цвета при изменении артериального давления Как правило, они требуют, чтобы вы поместили палец на светодиод вспышки и камеру.

Из моих тестов значения не совсем соответствуют показателям, измеренным традиционно (по ощущениям изменения артериального давления, подсчету их в течение 10 секунд и умножению на 6), но я не врач, поэтому я могу измерять неправильно.

Итак, являются ли эти приложения более точными, чем я, или все наоборот?

Vlad
источник
Привет! Я изменился мой ответ немного, чтобы отразить тест, который я сделал в эти выходные с часами BPM друга.
Coyote

Ответы:

10

Оперативный термин здесь photoplethysmograph , Это термин для того, что ваш телефон действует как.

В основном, ваши кровеносные сосуды ритмично расширяются и сокращаются с каждым ударом сердца. Это измеримо как изменение коэффициента отражения или коэффициента пропускания (в зависимости от конфигурации фотоплетизмографа. В случае вашего телефона он измеряет коэффициент отражения, поскольку свет находится рядом с камерой.

В медицинских инструментах это обычно делается с помощью инфракрасного света, потому что кровь поглощает коротковолновый инфракрасный свет больше, чем красный или белый свет, и ваша ткань более прозрачна для инфракрасного излучения. Однако нет никаких причин, по которым он не будет работать с камерой телефона.

Если все сделано правильно Это должно быть как или более точным, чем ручное измерение. Однако телефон не является подходящим фотоплетизмографом, поэтому реалистичная достижимая точность, вероятно, зависит от ряда факторов, включая производительность камеры, близость светящегося светодиода к объективу камеры и алгоритм, используемый для извлечения импульса из видеовывода ,

Тем не менее, вы должны знать, что все фотоплетизмографы очень чувствителен к механическим движениям. Важно, чтобы вы держали палец как можно тише и избегали перемещения телефона относительно пальца.

Fake Name
источник
11

Очень интересный вопрос! Я даже не знал, что такого рода приложения существуют. Чтобы ответить на ваш вопрос, я решил проверить одного из них на пульсометре. (Я использовал монитор груди марки Garmin, аналогичный этот. ) Я использовал оба пульсометра одновременно, когда выполнял свои тесты и сравнивал их значения.

Я попробовал Монитор мгновенного сердечного ритма и оказывается, что это удивительно точно ... когда это сработало

Основная проблема заключалась в том, что он работал только 1 раз в 30 раз. Каждый раз, когда он говорил, что он не может обнаружить палец, или он начинает обнаруживать пульс, но затем никогда не заканчивает процесс.

Когда это сработало, результаты были удивительно похожи на результаты моего другого пульсометра. После выполнения 5 (ненаучных) тестов он был в среднем всего на 1,26%. Если бы это работало более последовательно, я бы попробовал это более 5 раз.

Несколько заметок:

  • Пока он подает звуковой сигнал и собирает информацию, частота сердечных сокращений, которую он показывает, обычно далеко от вашей фактической частоты сердечных сокращений. Иногда это почти точно половина вашего реального пульса.
  • Конечный сердечный ритм, который он выводит, обычно очень близок к вашему фактическому сердечному ритму.

Следовательно, вы должны доверять только последнему значению сердечного ритма, которое он выводит (т.е. среднему значению).

Senseful
источник
Намного лучше эксперимент! По крайней мере, у вас есть точка сравнения. Теперь мы просто должны предположить, что нагрудный ремень сам по себе точный;) Кстати, я проверил это и в значительной степени нашел то же самое, что и вы. Я использовал Timex T5G941 (который был откалиброван для ~ 6 кардио-машин, таких как беговые дорожки, подъемники по лестнице и т. Д.). Как и вы, я обнаружил, что это точно, но на самом деле это была не проблема, а надежность. У меня был лучший уровень обнаружения, чем у вас, но это точно не было здорово. Пятнистое обнаружение действительно делает его больше для развлекательных целей.
@cksum - я получаю очень хороший уровень обнаружения после некоторой практики (& gt; 95%). Это очень тесная связь между этим ответом и ответом Койота, я оставлю вопрос открытым еще пару дней до его принятия
Vlad
@cksum: Это правда, но так как основной целью этого нагрудного ремня Garmin является мониторинг частоты сердечных сокращений, я надеюсь, что он точный! Из того, что я прочитал, по крайней мере, мониторы нагрудного ремешка имеют тенденцию быть более точными, чем разновидность наручных часов.
Senseful
6

Я подозревал, что приложения, использующие фонарик и камеру, были не более точными, чем ручная проверка (если вы привыкли регулярно проверять свой BPM). Событие, если они полагаются на технику, используемую медицинским аппаратом (фотоплетизмография).

Но потом я провел некоторое тестирование.

тестирование

против себя

По сравнению с моими собственными показаниями результаты, по-видимому, согласуются с запасом ~ 5 ударов в минуту, основанным на приближении из-за умножения. Я на самом деле менее точен, чем эти приложения.

2 разных модели айфонов со вспышкой

Результаты некоторого тестирования с использованием двух разных моделей iPhone, iPhone 4 и iPhone 4S, показывают, что при 6 показаниях (по 3 на устройство) у меня была разница от 2 до 0 ударов в минуту при менее чем идеальных условиях.

против Предшественника Garmin

Тестирование одного из приложений снова на спортивных часах GPS с BPM Показало очень близкие результаты на десятке показаний. Разница в 3 BPM была наименее точной, чем при тестировании в хороших условиях, в большинстве случаев они были на 1 или 2

Заключение

Удобно и точно

Если вы не сильно надавливаете на камеру (чтобы не блокировать кровоток), сохраняете спокойствие, не двигаетесь и нет сильных колебаний освещения вокруг вас, вы должны получить приличное чтение без необходимости концентрироваться на ощущении кровотока и подсчете сердце бьется.

история

Помимо удобства, я считаю, что реальным преимуществом этих приложений является отслеживание и история ваших ударов в минуту.

Если вы хотите использовать эти приложения до и после тренировки, их будет достаточно. Исходя из моих тестов, точность кажется очень хорошей (лучше, чем я думал), если вы убедитесь, что правильно разместили палец, закрывая камеру, не нажимая сильно, чтобы не остановить кровоток (опять же, это важно).

Я думаю, что теперь я буду доверять iPhone;)

Как

Чтобы правильно контролировать частоту сердечных сокращений с помощью iPhone, вы должны:

  • избегайте испытаний в местах с высоким уровнем освещенности
  • накрыть камеру а также фонарик с пальцем
  • не допускайте перемещения пальца (чтобы камера не перефокусировалась)
  • нажимайте только очень слегка, чтобы правильно прикрыть камеру (если вы нажмете слишком сильно, вы уменьшите кровоток, и будет невозможно прочитать пульс)

Как примечание стороны. Если вы хотите действительно хороший способ отслеживать ваш удельный вес в минуту и ​​кровяное давление этот продукт отлично работает на iPhone / iPad.

Coyote
источник
Хорошая сводка советов по использованию, чтобы получить хорошее чтение.
Vlad
2
Ваш эксперимент ошибочен, и единственное, что вы показали, это надежность (то, что приложение работает на нескольких устройствах). Но вы не показали действительной достоверности (что приложение на самом деле получает точное значение вашего сердечного ритма).
2
@cksum, сравнивая чтение iPhone с моим собственным чтением, выполненным «вручную», дает мне хорошие результаты. Я получил 69 и 70 ударов в минуту на iPhone против примерно 72 ударов в минуту вручную. Кажется, все в порядке, и, видя, что показания одинаковы для всех устройств, я уверен, что они не слишком плохи.
Coyote
@cksum: я пробовал тест, похожий на тот, который вы описали. Смотри мой ответ Вот ,
Senseful
2

Я только что попробовал приложение, претендующее на это, и сравнил его с моим Garmin HRM и ручным тестом. Показанные в приложении цифры соответствуют другим тестам.

Что касается неодушевленного сердечного ритма, я считаю, что приложение повышает чувствительность в поисках регулярного импульса (изменение изображения). Как только чувствительность становится достаточно высокой, она, по-видимому, улавливает вибрации фона, вызывающие крошечные движения по отношению к измеряемому объекту. Изменения в пальце намного больше, и поэтому они будут легче восприниматься, а фоновая вибрация становится незначительной. Поэтому я прихожу к выводу, что утверждение, что оно неточно, потому что неодушевленные объекты имеют импульс, не имеет значения.

Для быстрой проверки частоты сердечных сокращений, например, покоя по утрам, эти приложения кажутся достаточно хорошими

Mark
источник
1

В некоторых смыслах точность может быть не лучше, чем если бы вы давали импульсы одним пальцем, а другой рукой пальпировать легко найти артерию как ваша сонная артерия. Также обратите внимание, что для тренировок новые аксессуары Bluetooth 4.0 с низким энергопотреблением являются намного лучшим оборудованием для определения и регистрации частоты сердечных сокращений, а также артериального давления.

Существует несколько технологий измерения сердечной деятельности:

  • обнаружение импульса - измеряет периоды максимальной скорости потока от выход из левого желудочка ,
  • кровяное давление - измеряет объем / поток жидкости в артериях благодаря насосному действию левого желудочка.
  • обнаружение двухпроводных импульсов - измеряет электрические изменения на поверхность кожи на груди
  • ЭКГ 12 ЭКГ / ЭКГ - определяет фактическую активность слышимых мышц в разных камерах сердца, сравнивая временные характеристики и амплитуду электрических сигналов от поверхности кожи от нескольких участков измерения, аккуратно расположенных вокруг туловища.

При правильной фильтрации входных сигналов камеры движение пальца (из стороны в сторону, а также более сильное или менее сильное нажатие) легко распознается камерой, когда все, что нужно сделать алгоритму, это определить, когда свежая кровь вливается в ваш Кончики пальцев. К тому времени, когда кровь достигает конечности - пульс становится менее сильным, так что это одна из худших областей, где можно пытаться обнаружить импульсы (но это очень удобно, и кожа довольно прозрачна для светодиодной вспышки, а насыщенная кислородом кровь действительно отражает свет так что это работает довольно хорошо в некоторых типах телосложения).

мне нравится вау фитнес-синий пояс сердечного ритма и особенно Mio Link браслет Таким образом, рынок аппаратного обеспечения, разработанного специально для этого, должен обогнать любое программное обеспечение, работающее на iOS напрямую и использующее камеру для измерений. Для быстрого чтения вашего пульса, эти приложения камеры должны быть достаточно приличными, чтобы выполнить эту работу. Часы Apple также являются хорошей альтернативой использованию камеры iPhone для записи данных пульса.

bmike
источник
1
Я использую их только в ознакомительных целях, и мне нравится удобство, когда нет необходимости носить конкретное оборудование или читать вручную. Это также отличная демонстрация технологического прогресса в областях, которые вы меньше всего ожидаете. При условии, что они достаточно точны.
Vlad
Когда они работают, они представляют собой удивительные «летающие машины», и, по моему опыту, когда это работает на определенного человека, они работают на него надежно. Это действительно здорово, что они могут использовать камеру таким образом.
bmike
0

Если по какой-то причине вы не можете считать импульсы, эти приложения никогда не будут точнее стандартной ручной проверки.

Они работают так, когда вы указываете пальцем на светодиодный свет, а камера отслеживает изменения цвета вашей кожи. Цвет вашей кожи ритмично меняется, когда кровь перекачивается по венам. Это может быть довольно точный метод, но требует очень строгого поведения человека, которого проверяют. Любое движение руки, кисти или пальца может привести к искажению результата.

Я считаю, что оба приложения говорят, что предоставленные результаты не являются окончательными и не могут использоваться в качестве источника для медицинской диагностики

Итак, подведем итог - они почти никогда не бывают такими точными, как стандартная ручная проверка.

Michal M
источник
В приложениях используется какая-то автокалибровка, и у них есть определенное время, прежде чем они начнут читать. Иногда они сообщают, что не смогли получить последовательное чтение, если вы не используете их правильно.
Vlad
-1

Я скачал несколько приложений, чтобы вычислить мой пульс. У меня в любом случае очень высокий показатель, но все они вышли одинаковыми, за исключением одного, в котором они не могли рассчитать, потому что он был высоким 99bmp.

jessica
источник
Так как же это ответить на вопрос?
Buscar웃
@ Buscar, насколько я понимаю, вопрос ...are these apps more precise than I can be or is it the other way around? Так что для меня этот ответ просто отлично.
Vladimir
-3

Ни одна встроенная камера в мобильных устройствах не сможет точно определить тип изменений, которые эти приложения используют для обнаружения пульса на коже. Мне не нужно слышать, как все вы заявляете, что он имеет точность + -2, 3 или 5 ударов в минуту, проще говоря: камеры не развивались, это аппаратное ограничение!

Вы можете проверить это, просто направив камеру на любой неодушевленный объект, чтобы увидеть, что приложение говорит, что его сердце бьется ...

Конечно, это не волшебство, это приложение просто играет в кости внутри и рисует забавные вещи на экране.

Dr. Seuss
источник
Это доказуемо неверно. Тривиальный алгоритм используется для использования аппаратных фильтров ПЗС, которые выборочно обнаруживают различную длину волны видимого света, могут обнаруживать прилив красной оксигенированной крови, когда она заполняет капиллярные слои. Смешно грубые камеры, такие как в оригинальном iPhone, более чем достаточно мощные, чтобы измерять пульс у здорового человека с широкими вариациями пигментации кожи. Дело не в разрешении, а в измерении разницы во времени в данных камеры.
bmike