Išmaniųjų laikrodžių širdies ritmo matavimas

Kaip tas mažas įrenginys ant riešo gali matuoti širdies plakimą?

Prisimenu, kai pirmą kartą užsidėjau išmanųjį laikrodį ir pamačiau, kaip ekrane šokinėja skaičiai – 72, 75, 68… Širdies ritmas keičiasi realiuoju laiku! Pirmoji mintis buvo: „Kaip, po velnių, šitas mažas gabalas plastiko ir stiklo gali žinoti, kas vyksta mano krūtinėje?” Pasirodo, čia veikia gana protingas optinis triukas, kuris turi įspūdingą pavadinimą – fotopletizmografija. Skamba sudėtingai, bet principas iš tikrųjų paprastas kaip trys kapeikos.

Išmaniųjų laikrodžių apačioje (toje pusėje, kuri liečiasi su oda) yra maži žali LED šviestuvai ir šviesos jutikliai. Kodėl būtent žali? Ogi todėl, kad žalia šviesa puikiai sugeriama raudonųjų kraujo kūnelių. Kai širdis plaka, kraujas teka impulsais – tai stipriau, tai silpniau. Šie kraujo srautų pokyčiai keičia tai, kiek šviesos atsispindi atgal į jutiklį. Daugiau kraujo – mažiau atspindžio, mažiau kraujo – daugiau atspindžio. Laikrodis šimtus kartų per sekundę fiksuoja šiuos pokyčius ir iš jų apskaičiuoja jūsų širdies ritmą.

Nuo medicininių prietaisų iki kasdienio aksesuaro

Pulsometrija nėra naujas išradimas – gydytojai kraują ir jo tekėjimą tiria jau daugiau nei šimtą metų. Tačiau kelias nuo gremėzdiškų medicininių aparatų iki elegantiško laikrodžio ant riešo buvo gana vingiuotas. Pirmieji pulso matavimo įrenginiai buvo didžiuliai, brangūs ir reikalavo specialių žinių. Juos naudojo tik ligoninėse, o apie jokį kasdienį stebėjimą negalėjo būti nė kalbos.

Lūžis įvyko maždaug 2010-aisiais, kai technologijos pasiekė tą lygį, jog LED šviestuvus ir jutiklius tapo įmanoma sumažinti iki tokio dydžio, kad tilptų į nešiojamus įrenginius. Pirmieji bandymai nebuvo tobuli – matavimas dažnai būdavo netikslus, ypač judant ar sportuojant. Bet su kiekviena nauja įrenginių karta tikslumas gerėjo. Šiandien net vidutinės klasės išmanieji laikrodžiai gali pasigirti matavimais, kurių tikslumas artimas medicininių įrenginių rezultatams.

Kodėl kartais laikrodis rodo keistus skaičius?

Turbūt kiekvienas, kas naudoja išmanųjį laikrodį, yra pastebėjęs keistų dalykų. Kartais sėdi ramiai ant sofos, o laikrodis rodo, kad pulsas 110. Arba bėgi treniruotėje, o ekrane šokinėja visiškai nelogiški skaičiai. Ką gi, fotopletizmografija, nors ir protinga technologija, turi savo silpnybių.

Didžiausia problema – judėjimas. Kai rankos juda, laikrodis šiek tiek juda ant riešo, o tai keičia šviesos atspindį. Jutiklis negali atskirti, ar šviesos kiekis pasikeitė dėl kraujo srauto, ar tiesiog dėl to, kad laikrodis pajudėjo milimetrą į šoną. Todėl intensyvių treniruočių metu matavimai gali būti ne tokie tikslūs. Geresnės kokybės laikrodžiai turi sudėtingesnius algoritmus, kurie bando atskirti tikrąjį pulsą nuo triukšmo, bet tobulo sprendimo dar nėra.

Kita problema – tatuiruotės ir odos pigmentacija. Jei ant riešo turite tamsią tatuiruotę, žalia šviesa gali būti sugeriama ne tik kraujo, bet ir dažų. Tai gadina matavimus arba juos daro visiškai neįmanomus. Panašiai gali būti ir su labai tamsia oda – nors šiuolaikiniai laikrodžiai su tuo tvarkosi vis geriau.

Šaltis taip pat daro įtaką. Kai šalta, kraujagyslės susitraukia, kraujo srautas riešuose sumažėja, ir laikrodžiui tampa sunkiau užfiksuoti pulsą. Todėl žiemą lauke matavimas gali būti mažiau tikslus nei vasarą.

Ar galima pasitikėti šiais matavimais?

Tai klausimas už milijoną. Atsakymas: priklauso nuo to, kam jums reikia tų duomenų. Jei norite stebėti bendrą širdies sveikatos tendenciją, matyti, kaip keičiasi ramybės pulsas per mėnesius, ar suprasti, kaip intensyviai treniruojatės – išmanieji laikrodžiai puikiai tinka. Tyrimai rodo, kad ramybės būsenoje geros kokybės laikrodžiai mato pulsą su 95-98% tikslumu, palyginti su medicininiais įrenginiais.

Tačiau jei turite širdies ligų ar jums reikia tikslių medicininių duomenų, laikrodis neturėtų pakeisti profesionalios įrangos. Pavyzdžiui, kai kurie laikrodžiai bando aptikti prieširdžių virpėjimą (atrial fibrillation), bet tai tik preliminarus įspėjimas, o ne diagnozė. Jei laikrodis rodo kažką keisto, reikia eiti pas gydytoją ir pasitikrinti tikra medicinine įranga.

Įdomu tai, kad kai kurie gamintojai jau gauna medicininių įrenginių sertifikatus savo produktams. Apple Watch, pavyzdžiui, turi FDA (JAV maisto ir vaistų administracijos) patvirtinimą tam tikroms funkcijoms. Tai rodo, kad technologija juda link vis didesnio patikimumo.

Kas dar slypi po tais žaliais šviestuliukais?

Šiuolaikiniai išmanieji laikrodžiai nemato tik pulso – jie stebi ir kitus dalykus. Daugelis modelių gali matuoti kraujo deguonies kiekį (SpO2). Čia veikia panašus principas, tik naudojamos skirtingos šviesos bangos – raudonos ir infraraudonos. Hemoglobinas, prisotintas deguonies, ir hemoglobinas be deguonies sugeria šviesas skirtingai, todėl galima apskaičiuoti, kiek procentų jūsų kraujo yra prisotinta deguonies.

Kai kurie laikrodžiai bando net matuoti kraujospūdį, nors čia technologija dar ne tokia brandi. Kraujospūdžio matavimas reikalauja žinoti, kaip greitai pulso banga keliauja kraujagyslėmis, o tai sunkiau išmatuoti nei paprastą pulsą. Kol kas tokių matavimų tikslumas dar nėra pakankamai geras, kad būtų galima pasikliauti kasdieniam stebėjimui.

Dar viena įdomi funkcija – streso lygio matavimas. Laikrodis analizuoja širdies ritmo kintamumą (HRV – heart rate variability), tai yra, kaip skiriasi laiko intervalai tarp atskirų širdies plakimų. Kai esate atsipalaidavę, šie intervalai labiau varijuoja. Kai įtempti ar strese – jie tampa vienodesni. Tai gana patikimas streso indikatorius, kurį naudoja net profesionalūs sportininkai.

Kaip išspausti maksimumą iš savo laikrodžio

Jei jau turite išmanųjį laikrodį arba planuojate įsigyti, štai keletas patarimų, kaip gauti tikslesnius matavimus. Pirma, laikrodis turi būti pritvirtintas pakankamai tvirtai, bet ne per daug. Jei per laisvas, jis šokinės ant riešo ir duos netikslų rezultatą. Jei per stipriai – sutrukdysite kraujotakai ir irgi gausite keistus skaičius. Turi būti auksinis viduriukas – laikrodis liečia odą, bet po juo galite įkišti pirštą.

Antra, dėvėkite laikrodį šiek tiek aukščiau riešo kaulo, maždaug dviejų pirštų pločio atstumu nuo plaštakos. Ten kraujagyslės yra arčiau odos paviršiaus, ir matavimas bus tikslesnis. Sportuodami galite net pakelti laikrodį dar aukščiau ant dilbio – ten mažiau raumenų judėjimo, kuris trikdo matavimą.

Trečia, prieš svarbų matavimą (pavyzdžiui, jei norite patikrinti ramybės pulsą) pasėdėkite ramiai keletą minučių. Duokite laikrodžiui laiko „įsikabinti” į jūsų pulsą. Pirmosios kelios sekundės dažnai būna netikslios, kol algoritmai prisitaiko.

Ketvirta, reguliariai valykite laikrodžio jutiklius. Prakaitas, purvas ir odos riebalai ant jutiklių gali gadinti matavimus. Paprasta drėgna šluoste kas kelias dienas – ir jūsų laikrodis veiks geriau.

Ateities vizija: kas laukia toliau?

Technologijos nestovi vietoje, ir tai, kas šiandien atrodo kaip fantastika, rytoj gali tapti realybe. Jau dabar laboratorijose testuojami jutikliai, kurie galėtų matuoti gliukozės kiekį kraujyje neinvaziškai – be jokių dūrių pirštu. Tai būtų revoliucija diabetu sergantiems žmonėms. Principas panašus – skirtingos šviesos bangos, skirtingi sugėrimo spektrai.

Kitas žingsnis – dar tikslesnis širdies ritmo stebėjimas, kuris galėtų aptikti ne tik prieširdžių virpėjimą, bet ir kitas aritmijas. Galbūt net galėtų įspėti apie artėjantį širdies smūgį analizuojant subtilias širdies ritmo anomalijas, kurias žmogus nepastebėtų.

Dirbtinis intelektas čia taip pat vaidina vis didesnį vaidmenį. Šiuolaikiniai laikrodžiai kaupia milžinišką kiekį duomenų apie jūsų širdies ritmą skirtingomis dienomis, skirtingu laiku, skirtingose situacijose. AI algoritmai gali mokytis iš šių duomenų ir pastebėti modelius, kurie žmogui būtų neįžvelgiami. Pavyzdžiui, pastebėti, kad jūsų pulsas keistai kyla tam tikru paros metu, nors jūs nieko nedarote – tai gali būti ankstyvasis kokios nors problemos signalas.

Kai technologija tampa kasdienybe

Grįžtant prie pradžios – tas mažas įrenginys ant riešo iš tikrųjų yra mažas stebuklas. Technologija, kuri dar prieš dešimtmetį buvo prieinama tik ligoninėse, dabar yra kiekvieno kišenėje (ar greičiau – ant riešo). Ar ji tobula? Ne. Ar ji naudinga? Tikrai taip.

Išmanieji laikrodžiai pakeitė tai, kaip žmonės žiūri į savo sveikatą. Anksčiau apie širdies ritmą galvodavome tik pas gydytoją. Dabar matome jį kiekvieną dieną, pastebime, kaip jis keičiasi po kavos, po treniruotės, po stresinio susitikimo. Tai skatina žmones labiau rūpintis savimi, daugiau judėti, geriau miegoti.

Žinoma, svarbu nepersistengti. Kai kurie žmonės tampa apsėsti skaičių stebėjimu, nerimauja dėl kiekvieno širdies plakimo svyravimo. Čia reikia balanso – laikrodis yra įrankis, padedantis geriau pažinti savo kūną, o ne šaltinis nuolatiniam nerimui. Jei pastebite kažką neįprasto, pasikalbėkite su gydytoju, o ne ieškokite atsakymų internete.

Galiausiai, technologija tik gerės. Jutikliai taps tikslesni, algoritmai protingesni, o matavimai patikimesni. Kas žino, gal už dešimties metų juoksime apie tai, kaip primityvi buvo šiandienos fotopletizmografija, kai bus kažkas visiškai naujo ir geresnio. Bet šiandien tai, kas mums prieinama, jau yra gana įspūdinga – ir tikrai verta tuo pasinaudoti.