Датчик определения сердечного ритма что это такое
Как работает ЭКГ в умных часах и других гаджетах
Что нужно знать о технологиях отслеживания здоровья с помощью носимой электроники.
Обновление: февраль 2021г.
Что такое ЭКГ?
Большинство носимых устройств на рынке в настоящее время имеют оптические датчики сердечного ритма. Это датчики, которые используют мигающие светодиоды для проникновения под кожу и обнаружения кровотока. Когда излучаемый датчиком свет отражается от потока крови, он фиксируется самими датчиками. Затем, с помощью собственного алгоритма гаджет вычисляет данные о частоте сердечных сокращений. Но этот способ измерения не так точен, как должен быть при необходимости медицинского измерения.
Поэтому разработчики обратили внимание на ЭКГ. Вместо того, чтобы измерять кровоток, ЭКГ предназначен для измерения качества работы сердца.
Это название прибора, который часто можно услышать в медицинских учреждениях и относится он к электрокардиографу, использующемуся для выявления любых сердечных нарушений.
Как работает технология?
ЭКГ записывает незначительные электрические сигналы, которые генерируются биением сердца, и фактически представляют собой след. Это позволяет специалистам, машинам или носимым устройствам лучше понять, как работает сердце и определить, есть ли какие-либо отклонения.
Электрокардиограф в медицинских условиях обычно требует установки электродов на кожу в районе сердца, которые измеряют электрическую активность, производимую сердцем, когда оно сжимается. Собранные данные электрической активности отправляются в прибор, который записывает информацию и анализирует сердечный ритм, а также обнаруживает нарушения.
Но технология, применяемая в Apple Watch (и других устройствах с функцией измерения ЭКГ для домашнего использования), работает по-другому.
Например, вместо того, чтобы крепить электроды на кожу, в случае с Apple Watch необходимо держать палец на цифровой короне устройства. Следует подождать 30 секунд и электрическая активность сердца отобразится красной нитью на экране часов. После окончания замеров приложение сообщит, зафиксировал ли датчик нормальное сердцебиение (синусовый ритм), или ненормаль ное сердцебиение.
В Fitbit Sense, при открытии приложения ЭКГ будет предложено приложить пальцы к углам рамки часов на те же 30 секунд, чтобы снять показания. Затем экран покажет результат: нормальный синусовый ритм, наличие признаков фибрилляции предсердий и точность результатов.
В умных часах Samsung с функцией ЭКГ сенсорная кнопка используется в качестве датчика, на который также нужно положить палец на 30 секунд. После этого устройтсво измерит частоту сердечных сокращений и ритм, классифицирует их как синусовый ритм (нормальный) или AFib.
Как технология ЭКГ может спасти жизнь?
ЭКГ, выполненная медицинским работником, может выявить многие проблемы с сердцем. Действительно, ЭКГ-устройства, разработанные для использования дома или в качестве носимой электроники, еще не так эффективны. Тем не менее, приведем далее несколько вариантов, при которых эта технология, применяемая в часах Apple или KardiaBand, может спасти жизнь.
Это заболевание сердца, которое может вызвать нерегулярное и ненормально быстрое сердцебиение. Это достаточно распространенное нарушение сердечного ритма и потенциально может оказаться смертельным. Кстати, это единственный тип измерений, одобренный FDA для гаджетов Apple и AliveCor. Писатель ZDNet Джейсон Перлоу принимал участие в ранних испытаниях Apple по выявлению мерцательной аритмии и выявил проблему с сердцем в 2018 году благодаря собранным данным. Персональные устройства достаточно эффективны для распознавания данного вида аритмии (нерегулярное сердцебиение). Причина подобной эффективности проста – измерения можно провести в любое время.
Это означает, что можно провести быстрое 30-секундное измерение ЭКГ, когда пользователь почувствует симптомы. Это позволит лучше понять причины, которые могли привести к изменениям ритма. Например, если владелец только что вернулся с пробежки.
Доктор Джулия Рейнольдс, заместитель директора Агентства по инновациям, утверждает, что иногда по этой причине пациентам даже прописывают Kardia Mobile. «Физическим лицам может быть предоставлено мобильное устройство ЭКГ, если они обеспокоены тем, что у них может возникнуть пароксизмальная фибрилляция предсердий ». Таким образом, если они чувствуют признаки и симптомы, они могут взять портативное устройство ЭКГ».
Нарушения сердечного ритма (аритмия)
Команда в AliveCor смогла использовать данные из KardiaBand для обнаружения синдрома удлиненного интервала QT (LQTS), который может вызвать нерегулярное сердцебиение, приводящее к потере сознания или даже к внезапной смерти.
Как и мерцательная аритмия, одна из причин, по которой персональные устройства ЭКГ позволяют обнаруживать такое состояние, как LQTS, заключается в том, что оно часто вызывается физическими упражнениями и стрессом. То есть, даже если пользователь осуществил измерение ЭКГ на стационарном аппарате, не факт, что данное нарушение будет обнаружено. Но возможность провести измерение в любом месте и в любое время, в тренажерном зале или вдали от цивилизации, может спасти жизнь.
В ходе исследования была протестирована стандартная ЭКГ в 12 отведениях (подобная той, которую используют в медицинских учреждениях) в сравнении с мобильной ЭКГ, и приложение AliveCor обнаружило, что мобильная версия была эффективной при выявлении ИМБП с высокой чувствительностью по сравнению с профессиональным тестом.
Общий контроль организма
Обнаружение сердечного приступа или мерцательной аритмии может спасти жизнь, но технология ЭКГ может также помочь составить более точную картину здоровья организма и уровня физической формы.
В сочетании с данными о температуре тела, частоте дыхания и уровнях стресса можно использовать измерение ЭКГ, чтобы узнать больше о своем теле и о том, как оно реагирует на физические нагрузки. Для тех, кто серьезно относится к спортивным тренировкам, это делается с помощью вариабельности сердечного ритма (ВСР) и среднеквадратического значения последовательных различий (RMSDD), которое идентифицирует время между пиками сердцебиения и помогает тренироваться более эффективно и безопасно.
Проблема ложных срабатываний
Доказано, что персональные устройства ЭКГ спасают жизни, но, с другой стороны, они все еще могут пропускать серьезные проблемы или ложно заставлять людей беспокоиться о возможных проблемах с сердцем. Доктор Граймс называет их «ложными срабатываниями». Хотя многие медики предупреждают людей с осторожностью относиться к результатам подобных измерений, полученных с помощью пер сональных устройств, более широкий и полный контроль над здоровьем пользователя в домашних условиях со временем станет более распространенным.
На наш взгляд это значит, что прогресс не стоит на месте. Вместо того, чтобы публично сомневаться в точности результатов измерений, специалистам лучше информировать пользователей о том, что данные могут быть неточными и лучше обратиться к врачу, если измерения вызывают беспокойство.
Гаджеты с поддержкой измерения ЭКГ
Актуальные модели смарт-часов с поддержкой измерения ЭКГ:
Apple Watch Series 4/5/6/7
Fitbit Sense
Samsung Galaxy Watch 4
Samsung Galaxy Watch Active 2
Watch Active 2 были первыми умными часами Samsung, в которых появился датчик ЭКГ и считываются эти показания так же, как и в Galaxy Watch 3. Умные часы были обновлены для поддержки этой функции. Как и старшая модель, функция активирована в Южной Корее, США, Европе и в этом году появится во многих других странах мира.
Withings Move ECG
Первые гибридные часы, которые могут считывать показания электрокардиограммы, помогая выявлять признаки мерцательной аритмии, ЭКГ Move также обладают влагозащитой до 50 метров и автоматически отслеживают активность.
К сожалению, модель в настоящее время все еще проходит клиническую проверку FDA в США, хотя гибриды уже доступна в ЕС.
Withings ScanWatch были анонсированы в Лас-Вегасе, в начале января 2020 года. В новой модели также есть ЭКГ и датчик SpO2 для обнаружения апноэ сна. Эта модель также ожидает одобрения FDA, но компания рассчитывает на старт продаж во втором квартале 2020 года.
Coros Vertix 2
Amazfit Verge 2
Пожалуй, одни из самых интересных умных часов под брендом Amazfit, Verge 2 были представлены относительно недавно и также получили технологию измерения ЭКГ. По мнению менеджеров компании, это поможет гаджету составить конкуренцию Apple Watch. Замеры производятся с помощью действующего ИИ-чипа Huami’s Huanghan No.1.
Эта микросхема оснащена биометрическим кардио-датчиком для более точного мониторинга частоты сердечных сокращений, в том числе для выявления нарушений ритма сердца и мерцательной аритмии. Однако, на данный момент, Verge 2 доступны только в Китае. Планируется запуск в США и Европе.
QardioCore
Датчик Qardio легко можно спутать с нагрудным пульсометром. При этом он использует технологию измерения ЭКГ, которая может отправлять на телефон данные о сердечном ритме пользователя и его вариабельности, измерять частоту дыхания, температуру тела и физическую активность. По аналогии с AliveCor (специальный ремешок для умных часов Apple), QardioCore используется для ежедневного или еженедельного профилактического измерения состояния здоровья в домашних условиях, между в изитами в поликлинику. Ока гаджет доступен Канаде, Европе и Австралии. В США Qardio только в состоянии получения разрешения FDA.
Hexoskin Smart
Умная одежда нового поколения. Обладает возможностью измерения ЭКГ, в том числе, для непрерывного мониторинга сердечного ритма. Основатели компании утверждают, что технология клинически одобрена. Одежда обладает возможностью синхронизации со смартфонами на Ios и Android. Дополнительно, существует возможность измерения вариабельности сердечного ритма для контроля уровня стресса, мониторинга тренировок и определения усталости организма.
Монитор сердечного ритма: какой лучше выбрать?
Последнее обновление: 06.11.2020
Покупка монитора сердечного ритма не самое простое дело, как кажется на первый взгляд. Многообразие этих устройств и широкий ценовой диапазон могут сделать процесс выбора длинным и мучительным. Цели приобретения монитора могут быть также различными: от круглосуточного мониторинга пульса, до фиксации сердечной активности в воде при плавании.
В статье расскажем о видах мониторов и на что следует обращать внимание при выборе. Рекомендации основаны на нашем личном опыте, поэтому будут максимально практичными.
Содержание:
Виды мониторов сердечного ритма
Мониторы сердечного ритма по способу получения информации о пульсе принято делить на нагрудные пульсометры и оптические датчики. Последние бывают встроенными в спортивные часы или фитнес-браслеты, а также в форме отдельных устройств. Посмотрите на картинку и станет понятнее.
Датчики пульса в часах
Большинство умных и спортивных часов оборудованы оптическим пульсометром, расположенным на тыльной стороне. Это самый популярный вид монитора сердечного ритма, поскольку по сути является дополнительной опцией при покупке часов.
За фиксацию пульса отвечают светодиод и фотоэлемент. Первый направляет свет в мягкие ткани, второй фиксирует количество крови в сосудах. Чем больше крови, тем меньше отраженного света и наоборот. Подробно о методе работы устройства можно прочитать здесь.
Преимущество такого устройства – это удобство ношения и круглосуточный мониторинга пульса. Необходимость контроля работы сердца может быть обусловлено желанием пользователя, либо медицинскими показателями. Например: наличие кардиостимулятора, либо перенесенная операция на сердце.
Вместе с тем, необходимо отметить, что это менее точный из всех способ измерения пульса. Обусловлено это тем, что на запястье, где расположены часы, находится лучезапястный сустав и небольшое количество мягких тканей. Плюс при неплотно застегнутом ремешке часы могут двигаться по руке, что вызывает дополнительные погрешности.
Нагрудные пульсометры
Второй по популярности способ замерять сердечную активность – это применение нагрудного устройства. Он более надежный и точный, но менее комфортный, так как во время замера должен находиться на груди.
Принцип работы основан на фиксации электрической активности сердца. Это самый точный на сегодня способ. Тем, кто делал электрокардиографию сердца он хорошо знаком. Если нужны детали можно посмотреть здесь.
Еще одной особенностью нагрудника является то, что он фиксирует пульс и передает значение на совместимое устройство. Им могут быть спортивные или умные часы, смартфон, велокомпьютер, тренажер в фитнес-центре и проч. С экранов этих девайсов можно наблюдать за пульсом и контролировать его величину.
Оптические пульсометры на руку
Это самый непопулярный вариант измерения пульса. Хотя, совершенно незаслуженно. Он работает по аналогичному принципу, что оптический датчик в часах, но выполнен в виде отдельного устройства, которое крепится на плечо, или предплечье.
По уровню точности он занимает почетное второе место после нагрудного. Благодаря тому что, он располагается в тех местах, где достаточное количество мягких тканей, наполненных кровеносными сосудами, его данные весьма правильные.
Аналогично нагруднику он передает данные на часы, смартфоны и другие девайсы. А вот по уровню комфорта он обгоняет его, так как не стесняет грудную клетку, не слетает при очень интенсивных упражнениях.
На что следует обратить внимание при выборе монитора
Учитывая многообразие вариантов, выбор монитора во многом будет зависеть от ряда критериев. К ним нужно отнести цели, которые вы перед собой ставите, вид спорта, которым планируете заниматься, интенсивность тренировок и технические особенности устройств. Ниже подробно разеберм каждый критерий и надеемся существенно облегчим вам выбор.
Цель использования монитора
По опыту можем сказать, что обычно монитор сердечного ритма покупают для решения одной из двух задач:
Цель 1 – круглосуточный мониторинг пульса
Для этого подойдут только часы или фитнес-браслеты с оптическим датчиком пульса. Устройство будет фиксировать пульс постоянно – во время бодрствования и сна. Как правило каждый бренд часов имеет свое мобильное приложение, в котором можно посмотреть график ритма сердца.
Помимо пульса, будет доступна и другая информация, которая либо основываются на данных о работе сердца, либо с ним связана. Сюда можно отнести правильный расчет ежедневной физической активности, оценка статуса физической нагрузки и восстановления, трекинг сна.
При покупке часов для круглосуточного контроля пульса рекомендуем обращать внимание на показатели точности. Факт наличия оптического пульсометра в часах совершенно не гарантирует точность данных. Если мониторинг пульса необходимо по медицинским показателям, то этот параметр становится критично важным.
Обращайте внимание на признанные бренды, читайте отзывы, расспрашивайте информацию у консультантов. Мы со своей стороны рекомендуем часы с пульсометром бренда POLAR. Это проверенный производитель, выпускающий мониторы сердечного ритма с 1978 года. Все устройства мы тестируем на себе и можем гарантировать точность при правильной эксплуатации.
Цель – 2: Контроль пульса во время занятий спортом
Важно понимать, что этот график составлен для идеальных условий эксплуатации. То есть девайсы надеты правильно, оптика плотно прилегает к коже, электроды нагрудного ремня увлажнены для хорошего контакта.
Вид спорта и плановая интенсивность
Использование пульсометра во время занятий спортом позволяет правильно определить эффект, который оказывают физические нагрузки на организм. Чем выше интенсивность упражнений, тем выше пульс. Известно, что существует 5 пульсовых зон, работа в которых оказывает совершенно разное влияние.
Поэтому данные о пульсе во время тренировок должны быть правильными и актуальными. И вот здесь подходим к некоторым нюансам, которые могут возникнуть, если использовать некорректный вид монитора для некоторых спортивных активностей. Сразу отметим, что эти моменты несут рекомендательный характер и обусловлены исключительно нашим опытом проведения тренировок.
Нюансы, связанные с видом спорта
Нюансы, связанные с интенсивностью
Здесь очень простое правило, чем интенсивней предполагаются тренировки, тем больше необходимости приобретения нагрудного монитора. Только он может правильно фиксировать пульс на запредельных нагрузках. Для примера посмотрите на график ниже, где изображены две кривых пульса с беговой тренировки. Первое – это нагрудный пульсометр Polar H10, второе – оптический датчик Polar OH1.
В целом видно, что данные с девайсов практически одинаковые. Однако, если детально рассмотреть период, где спортсмен бежит с максимальным напряжением, то видно, что есть расхождения.
Дело в том, что при очень высоком пульсе оптические датчики не успевают регистрировать кровоток, так как он меняется с большой скоростью. В результате могут быть погрешности. У нагрудного нет такой проблемы.
Еще один момент, о котором стоит упомянуть – это небольшая инерционность оптических пульсометров. При резком росте пульса нагрудник мгновенно среагирует и покажет правильные данные. Оптика сделает это с небольшой задержкой. Учтите это. Если бегаете интервалы, темповые тренировки или фартлек, то спасет только нагрудник.
В идеале, конечно, для осознанных занятий спортом нужен комплект, состоящий из часов с оптическим датчиком и нагрудного пульсометра. Первый круглосуточно осуществляет мониторинг сердечного ритма, в купе с рядом дополнительных функций. Его также можно использовать на легких тренировках. А когда планируется интенсивная тренировка то одевается нагрудник.
Бренд монитора
Сердце – важнейший орган в нашем организме. Поэтому контролировать его лучше понятными брендами с хорошей репутацией. В таком случае можно обещать гарантированную точность и долговечность устройства. Признанные лидеры, либо имеют собственные лаборатории по усовершенствованию технологий фиксации сердечного ритма. Либо используют технологии прямых конкурентов.
Мы рекомендуем обратить внимание на следующих проверенных производителей спортивных мониторов сердечного ритма:
Стоимость на устройства может стартовать от нескольких тысяч рублей и доходить до 100 и более тысяч. Все зависит от типа устройства, функционала и бренда.
Самые дешевые и доступные – это нагрудные пульсометры и оптические датчики в виде отдельных устройств. Их стоимость начинается от 4х тысяч рублей. Если для вас это первый девайс такого рода, то рекомендуем начать с них.
На первых порах их можно использовать в паре со смартфоном, или с уже имеющимися у вас умными часами, например Apple Watch. Такой комплект позволит полноценно контролировать пульс на тренировках.
Формат передачи данных
Данный нюанс необходимо учитывать в первую очередь при покупке нагрудных и автономных оптических кардиопередатчиков, так как они работают в паре с часами, смартфоном и иными устройствами. Информация передается с помощью беспроводной технологии. На сегодняшний день существует три формата. Ниже они представлены в порядке снижения популярности:
Важно понимать, что разные датчики пульса поддерживают разные форматы данных. Например, спортивные часы Polar работают только по Bluetooth. Вместе с тем нагрудные пульсометры этого бренда поддерживают все форматы передачи данных. Часы компании Garmin наоборот поддерживают Bluetooth и ANT+, а датчики в большинстве своем работают только с ANT+.
Ниже таблица с информацией о поддержке каналов связи продукцией разных брендов.
Конструктивные особенности мониторов сердечного ритма
Каждый производитель при изготовлении мониторов вносит особенности, направленные на увеличение точности и комфорта эксплуатации устройства. Концептуально они выглядят одинаково, но, как говорится дьявол кроется в деталях. Приведем ряд моментов, на которые стоит обратить внимание.
1. Количество светодиодов и фотоэлементов
Для полноценной работы оптического монитора достаточно по одному светодиоду и фотоэлементу. Однако их количество варьируется от модели к модели. Можно встретить приборы, на которых 10 светодиодов.
В целом, чем больше светодиодов, тем объективнее данные, так как площадь просвечивания сосудов больше.
2. Особенности поверхности оптического монитора в часах
Если посмотреть на некоторые модели часов в профиль, то можно увидеть, что датчик пульса немного выделается над поверхностью корпуса. Это сделано для того, чтобы контакт с кожным покровом был максимально плотный, что повышает точность данных. При выборе обращайте внимание на такие модели.
Кроме того, на поверхности датчика можно заметить дополнельные элементы. В частности компания Polar ставит электроды, которые отвечают за плотность прижатия датчика к поверхности запястья. На фото – электроды представлены из себя по 4 светлых круга.
Через них проходит небольшой электрический ток. Когда часы отходят от кожи, то электрическая цепь прерывается и устройство это понимает и корректирует значение пульса.
3. Целостность нагрудного монитора
Нагрудные пульсометры состоят из двух частей: кардиодатчик и нагрудный ремень. Они могут представлять собой единое целое, а могут быть раздельными. Во втором случае датчик надежно крепится на ремень с помощью специальных кнопок. После тренировки ремень можно отдельно промыть, а если он пришел в негодность – заменить. При этом, сам датчик остается прежним.
В случае целостной конструкции – повреждения ремня, сделают невозможным работу всего монитора.
4. Дополнительный фнукционал нагрудного монитора сердечного ритма
Некоторые нагрудные пульсометры оборудованы встроенным акселерометром. За счет этого они измеряют не только сердечный ритм, но и отражают данные беговой динамики, а именно:
Мониторы с такой функцией есть у Wahoo Fitness и Garmin.
Заключение + Инфографика
Ниже оставляем инфографику по видам мониторов компании Polar. Здесь указаны основные характеристики и возможности. Смотрите и выбирайте.