Kodėl fitness tracker netiksliai matuoja pulsą

Kaip tie laikrodžiai apskritai skaičiuoja širdies plakimą?

Pirmiausia verta suprasti, kad dauguma šiuolaikinių fitness tracker’ių naudoja optinį širdies ritmo matavimo būdą, vadinamą fotopletizmografija (PPG). Skamba sudėtingai, bet principas gana paprastas – jūsų riešo apyrankė šviečia žalios spalvos LED šviesa į odą ir stebi, kaip ta šviesa atspindi atgal.

Kodėl žalia? Nes hemoglobinas kraujyje puikiai sugeria žalią šviesą. Kai širdis susitraukia ir išstumia kraujo porciją į kraujagysles, jos šiek tiek išsiplečia. Daugiau kraujo – daugiau absorbuojamos šviesos, mažiau atspindžio. Kai širdis atsipalaiduoja, kraujagyslės susitraukia, kraujo mažiau, atspindžio daugiau. Jutiklis fiksuoja šiuos svyravimus ir iš jų apskaičiuoja pulsą.

Problema ta, kad šis metodas veikia puikiai, kai sėdite ramiai prie kavos puodelio, bet tampa tikru galvos skausmu, kai pradedate judėti. O juk būtent judėjimo metu ir norisi žinoti tikslų pulsą, ar ne?

Judėjimas – pagrindinis tikslaus matavimo priešas

Įsivaizduokite, kad bandote nufotografuoti bėgantį šunį su ilga išlaikymo trukme. Gausite neryškų vaizdą. Panašiai nutinka ir su pulso matavimu. Kai bėgate, šokate ar tiesiog mojuojate rankomis, jūsų oda juda santykyje su jutikliu. Tas judėjimas sukuria triukšmą duomenyse.

Dar blogiau – raumens susitraukimai po oda taip pat keičia kraujotaką ir šviesos absorbciją. Jei bėgate 160 žingsnių per minutę ritmu, jutiklis gali lengvai supainioti šį pasikartojantį judesį su širdies ritmu. Rezultatas? Laikrodis rodo 160 dūžių per minutę, nors iš tikrųjų jūsų širdis plaka 145 kartus.

Šis reiškinys vadinamas „kadencijos užrakinimu” (cadence lock). Tai viena dažniausių priežasčių, kodėl bėgimo metu fitness tracker’is staiga parodo keistus skaičius arba „užstringa” ties vienu rodmeniu.

Odos spalva ir tatuiruotės – apie ką niekas nekalba

Štai faktas, kuris daugeliui nustebins: jūsų odos pigmentacija tiesiogiai veikia matavimo tikslumą. Tamsesnė oda absorbuoja daugiau šviesos, todėl atgal į jutiklį grįžta silpnesnis signalas. Tai nereiškia, kad prietaisas neveiks, bet tikslumas gali sumažėti, ypač intensyvaus treniruotės metu.

Tatuiruotės – tai jau visai kita istorija. Rašalo pigmentai apsunkina šviesos prasiskverbimą į gilesnius odos sluoksnius, kur yra kraujagyslės. Jei turite spalvingą rankovės tatuiruotę būtent ten, kur dėvite laikrodį, galite pamiršti apie tikslų pulso matavimą. Kai kurie gamintojai tai pripažįsta savo instrukcijose, kiti tyliai nutyli.

Praktinis patarimas: jei turite tatuiruotę ant vienos rankos, dėvėkite tracker’į ant kitos. Arba pamėginkite užsegti jį šiek tiek aukščiau ar žemiau, kur oda švari.

Temperatūra ir prakaitas – neakivaizdūs veiksniai

Kai šilta arba intensyviai treniruojatės, jūsų oda prakaituoja. Vanduo tarp odos ir jutiklio keičia šviesos lūžio kampą ir gali sukelti klaidingus rodmenis. Be to, šaltas oras susiaurina kraujagysles odoje – organizmas taip bando išsaugoti šilumą. Mažiau kraujo odoje = silpnesnis signalas = mažesnis tikslumas.

Žiemą bėgdamas lauke pastebėjau, kad mano laikrodis pirmąsias 10 minučių rodo visokias nesąmones. Kai organizmas įšyla ir kraujotaka normalizuojasi, rodmenys tampa adekvatūs. Tai ne prietaiso defektas – tai fiziologija.

Dar vienas dalykas – jei per stipriai užsegsite apyrankę, taip pat sutrikdysite kraujotaką. Turi būti tvirtai, bet ne per daug. Turėtų tilpti vienas pirštas tarp apyrankės ir riešo.

Algoritmai ir programinė įranga – nematomoji pusė

Jutiklis surenka tik žalius duomenis – tiesiogine prasme, nes jie ateina iš žalios šviesos. Toliau į žaidimą įsijungia algoritmai, kurie bando atskirti tikrąjį pulsą nuo triukšmo. Ir čia prasideda tikrasis mokslas.

Skirtingi gamintojai naudoja skirtingus algoritmus. Garmin, Polar, Apple, Fitbit – visi turi savo požiūrį į duomenų apdorojimą. Kai kurie geriau veikia bėgimo metu, kiti – jėgos treniruočių, treti – plaukimo baseine. Nėra vieno idealaus sprendimo.

Programinės įrangos atnaujinimai gali žymiai pagerinti tikslumą. Mačiau atvejų, kai po firmware atnaujinimo tas pats prietaisas pradėdavo matuoti daug tiksliau. Todėl verta reguliariai tikrinti, ar yra naujų versijų.

Kai kurie pažangūs modeliai naudoja dirbtinį intelektą, kuris „mokosi” iš jūsų duomenų. Kuo ilgiau dėvite prietaisą, tuo geriau jis supranta jūsų individualią fiziologiją ir gali tiksliau filtruoti triukšmą.

Intervalinius treniruotes ir staigūs pulso šuoliai

Optiniai jutikliai turi vieną didelį trūkumą – jie šiek tiek vėluoja. Kai darot HIIT treniruotę ir pulsas per 20 sekundžių šauna nuo 100 iki 170, jūsų laikrodis gali parodyti tą šuolį su 5-10 sekundžių vėlavimu. Tai vyksta todėl, kad algoritmai naudoja tam tikrą duomenų išlyginimą, kad išvengtų klaidingų rodmenų.

Krūtinės diržai su elektrokardiografiniais (EKG) jutikliais šiuo atžvilgiu yra daug tikslesni. Jie fiksuoja elektrinius širdies signalus tiesiogiai ir reaguoja beveik momentaliai. Jei rimtai treniruojatės pagal pulsą ir jums svarbu tikslumas, krūtinės diržas vis dar yra aukso standartas.

Tačiau optiniai jutikliai nuolat tobulėja. Naujausi modeliai naudoja kelis LED ir kelis fotodiodus, matuoja iš skirtingų kampų ir gali pasiekti gana gerą tikslumą net intervaliniu treniruočių metu.

Kai skaičiai visai neatitinka realybės

Yra situacijų, kai fitness tracker’is gali rodyti visiškai absurdiškus skaičius. Mačiau atvejus, kai žmogaus pulsas tarimai buvo 220 dūžių per minutę, nors jis tik vaikščiojo. Arba atvirkščiai – intensyvaus bėgimo metu laikrodis užsifiksavo ties 95 ir nejudėjo.

Dažniausios priežastys:
– Per laisva apyrankė, kuri juda ant riešo
– Prietaisas dėvimas per toli nuo riešo (per arti plaštakos)
– Nešvarus jutiklis (prakaito likučiai, purvas)
– Labai sausa oda, kuri blogai atspindi šviesą
– Rankos padėtis (pvz., laikant rankenas ant bėgimo takelio)

Praktinis patarimas: jei matote keistus rodmenis, sustokite ir palaukite 10-15 sekundžių, kol prietaisas „persikalibruos”. Dažnai tai padeda. Taip pat galite palyginti su rankiniu pulso matavimu – suskaičiuokite dūžius per 15 sekundžių ir padauginkite iš keturių.

Ar verta apskritai pasitikėti šiais skaičiais?

Atsakymas priklauso nuo to, kam jums reikia tų duomenų. Jei tiesiog norite žinoti apytikslę treniruotės intensyvumo zoną ir stebėti bendras tendencijas – optinis jutiklis visiškai tinka. Jei matote, kad paprastai bėgdami turite 150-160 pulsą, o šiandien tas pats tempas duoda 170-180, tai naudingas signalas, kad galbūt esate pervargęs ar susirgęs.

Bet jei treniruojatės pagal griežtą pulso zoną programą arba ruošiatės maratonui su konkrečiais tikslais, verta investuoti į krūtinės diržą. Jis kainuoja 30-80 eurų ir duoda daug tikslesnį vaizdą.

Įdomu tai, kad ramybės pulso matavimas paprastai būna gana tikslus net su optiniu jutikliu. Kai gulite lovoje ar sėdite ramiai, judėjimo triukšmo nėra, ir prietaisas gali parodyti tikslumą iki 1-2 dūžių. Todėl ramybės pulso stebėjimas per laiką – tai vienas patikimiausių sveikatos rodiklių, kurį galite gauti iš fitness tracker’io.

Dar vienas patikimas dalykas – bendrų tendencijų stebėjimas. Jei jūsų vidutinis ramybės pulsas per mėnesį sumažėjo nuo 65 iki 58, tai tikrai reiškia, kad jūsų širdies-kraujagyslių sistema stiprėja, net jei konkretūs skaičiai turi kelių dūžių paklaidą.

Taigi fitness tracker’iai nėra medicininiai prietaisai ir niekada nebuvo skirti tokiam tikslumui. Jie yra motyvacijos įrankis, tendencijų stebėjimo priemonė ir gana geras, nors ne idealus, pulso matuoklis. Žinant jų apribojimus ir suprantant, kodėl kartais jie klysta, galite išspausti maksimumą iš šių įrenginių ir nebūti nusivylę, kai skaičiai atrodo keisti. Svarbu ne absoliutus tikslumas, o tai, kaip naudojate tuos duomenis savo treniruotėms ir sveikatai gerinti.