Jak dokładne są aplikacje na iOS, które mierzą tętno?

21

Istnieją aplikacje takie jak Natychmiastowe Tętno i Kardiograf, które twierdzą, że są w stanie mierzyć tętno, odczytując zmiany kolorów przy zmianie ciśnienia tętniczego. Zazwyczaj wymagają one umieszczenia palca nad lampą błyskową i aparatem.

Z moich testów wartości nie do końca zgadzają się z wartościami mierzonymi tradycyjnie (przez odczuwanie zmian ciśnienia tętniczego, licząc je przez 10 sekund i mnożenie przez 6), ale nie jestem lekarzem, więc mogę mierzyć nieprawidłowo.

Czy te aplikacje są bardziej precyzyjne niż mogę, czy jest na odwrót?

Vlad
źródło
Cześć! Zmieniłem nieco swoją odpowiedź, aby odzwierciedlić test, który wykonałem w ten weekend z zegarkiem BPM znajomego.
Coyote

Odpowiedzi:

10

Termin operacyjny tutaj to fotopletyzmograf . Jest to termin określający działanie telefonu.

Zasadniczo naczynia krwionośne rozszerzają się rytmicznie i kurczą z każdym biciem serca. Można to zmierzyć jako zmianę współczynnika odbicia lub transmitancji (w zależności od konfiguracji fotopletyzmografu. W przypadku telefonu mierzy on współczynnik odbicia, ponieważ światło sąsiaduje z kamerą.

W instrumentach medycznych na ogół robi się to za pomocą światła podczerwonego, ponieważ krew pochłania podczerwień krótkofalową bardziej niż światło czerwone lub białe, a twoja tkanka jest bardziej przezroczysta dla podczerwieni. Nie ma jednak powodu, aby nie działał z aparatem telefonicznym.

Prawidłowo wykonane powinno być tak dokładne lub dokładniejsze niż pomiar ręczny. Jednak telefon nie jest odpowiednim fotopletyzmografem, więc realistyczna osiągalna dokładność jest prawdopodobnie zależna od wielu czynników, w tym od wydajności aparatu, odległości podświetlającej diody LED od obiektywu aparatu i algorytmu zastosowanego do wyodrębnienia impulsu z powrotu wideo .

Należy jednak pamiętać, że wszystkie fotopletyzmografy są bardzo wrażliwe na ruchy mechaniczne. Bardzo ważne jest, aby trzymać palec możliwie nieruchomo i unikać przemieszczania telefonu względem palca.

Zmyślone imię
źródło
11

Bardzo interesujące pytanie! Nie wiedziałem nawet, że takie aplikacje istnieją. Aby odpowiedzieć na twoje pytanie, postanowiłem przetestować jedno z nich na monitorze pracy serca na piersi. (Korzystałem z podobnego do tego monitora piersi firmy Garmin . ) Korzystałem z obu monitorów tętna w tym samym czasie, kiedy przeprowadzałem testy i porównywałem ich wartości.

Wypróbowałem Instant Heart Rate Monitor i okazuje się, że jest on niezwykle dokładny ... kiedy działał.

Głównym problemem było to, że działało tylko około 1 na 30 razy. Za każdym razem powiedziałby, że albo nie może wykryć palca, albo zaczął wykrywać puls, ale nigdy nie zakończył procesu.

Kiedy jednak zadziałało, wyniki były zaskakująco podobne do mojego innego monitora pracy serca. Po przeprowadzeniu 5 (nienaukowych) testów było ono wyłączone średnio tylko o 1,26%. Gdyby działał bardziej konsekwentnie, wypróbowałbym go więcej niż 5 razy.

Kilka uwag:

  • Podczas gdy emituje sygnał dźwiękowy i zbiera informacje, wskazane tętno zwykle odbiega od rzeczywistego tętna. Czasami jest to prawie dokładnie połowa rzeczywistego tętna.
  • Końcowe tętno, które wysyła, jest zwykle bardzo zbliżone do rzeczywistego tętna.

Dlatego powinieneś ufać tylko ostatniej wartości tętna, którą wysyła (tj. Średniej).

Rozsądny
źródło
Znacznie lepszy eksperyment! Przynajmniej masz punkt porównania. Teraz musimy tylko założyć, że sam pasek na klatkę piersiową jest dokładny;) Nawiasem mówiąc, przetestowałem to i prawie znalazłem to samo co ty. Użyłem Timex T5G941 (który został skalibrowany do ~ 6 urządzeń cardio, takich jak bieżnie, schody itp.). Podobnie jak ty, stwierdziłem, że było to dokładne, ale to nie był tak naprawdę problem, to była niezawodność. Miałem lepszy wskaźnik wykrycia niż ty, ale na pewno nie było wspaniale. Wykrywanie nierówności sprawia, że ​​jest to bardziej rozrywkowe.
@cksum - Po pewnym treningu uzyskuję bardzo dobry wskaźnik wykrywalności (> 95%). Jest bardzo ścisły związek między tą odpowiedzią a odpowiedzią Coyote, pozostawię pytanie otwarte jeszcze kilka dni przed zaakceptowaniem.
Vlad
@cksum: To prawda, ale ponieważ głównym celem tego paska na klatkę piersiową Garmin jest monitorowanie tętna, mam nadzieję, że jest dokładny! Z tego, co przeczytałem, przynajmniej monitory pasów na klatkę piersiową są zwykle bardziej dokładne niż różne zegarki na rękę.
Rozważny
6

Podejrzewałem, że aplikacje oparte na latarce i aparacie nie były bardziej precyzyjne niż kontrola ręczna (zakładając, że przyzwyczajasz się do regularnego sprawdzania BPM). Zdarzenie, jeśli opiera się na technice stosowanej przez aparaturę medyczną (fotopletyzmografia).

Ale potem przeprowadziłem testy.

Testowanie

przeciwko sobie

Porównując z własnymi odczytami, wyniki wydają się być spójne z marginesem ~ 5 BPM opartym na przybliżeniu wynikającym z pomnożenia. W rzeczywistości jestem mniej precyzyjny niż te aplikacje.

2 różne modele iPhone'ów z lampą błyskową

Wyniki niektórych testów z użyciem 2 różnych modeli iPhone'a, iPhone 4 i iPhone 4S pokazują, że przy 6 odczytach (3 na urządzenie) miałem różnicę od 2 do 0 uderzeń / min w warunkach mniej niż idealnych.

kontra Gamin Forerunner

Testowanie jednej z aplikacji ponownie pokazuje sportowy zegarek GPS z BPM. Pokazał bardzo bliskie wyniki na kilkunastu odczytach. Różnica 3 BPM była najmniej precyzyjna, jaką dostałaby się podczas testowania w dobrych warunkach, przez większość czasu są one wyłączone o 1 lub 2.

Wniosek

Wygodny i precyzyjny

Jeśli nie naciskasz mocno aparatu (aby uniknąć zablokowania przepływu krwi), zachowaj spokój, nie ruszaj się i nie ma silnych różnic w oświetleniu wokół siebie, powinieneś uzyskać przyzwoite czytanie bez koncentrowania się na odczuwaniu przepływu krwi i liczeniu serce bije.

historia

Oprócz wygody uważam, że prawdziwą zaletą tych aplikacji jest śledzenie i historia Twoich bpm.

Jeśli chcesz korzystać z tych aplikacji przed i po treningu, będą one wystarczające. Na podstawie moich testów dokładność wydaje się bardzo dobra (lepsza niż sądziłem), jeśli dobrze umieścisz palec, zakrywając aparat bez silnego naciskania, aby nie zatrzymać przepływu krwi (to znowu ważne).

Myślę, że odtąd zaufam iPhone'owi;)

Jak

Aby prawidłowo monitorować tętno za pomocą iPhone'a, musisz:

  • unikaj testowania w miejscu, w którym występują duże wahania światła
  • zakryj aparat i latarkę palcem
  • nie poruszaj palcem (aby uniknąć ponownego ustawiania ostrości)
  • naciskaj tylko bardzo delikatnie, aby prawidłowo zakryć aparat (jeśli naciskasz zbyt mocno, zmniejszysz przepływ krwi i odczytanie pulsu będzie niemożliwe)

Na marginesie. Jeśli chcesz naprawdę dobrze śledzić swoje bpm i ciśnienie krwi, ten produkt działa świetnie na iPhonie / iPadzie.

Kojot
źródło
Dobre podsumowanie porad dotyczących użytkowania, aby uzyskać dobry odczyt.
Vlad
2
Twój eksperyment jest wadliwy, a jedyną rzeczą, którą pokazałeś, jest niezawodność (aplikacja działa na wielu urządzeniach). Ale nie wykazałeś faktycznej ważności (że aplikacja faktycznie dokładnie odczytuje twoje tętno).
2
@ suma porównując odczyt iPhone'a z własnym odczytem wykonanym „ręcznie” daje mi dobre wyniki. Mam 69 i 70 BPM na iPhonie w porównaniu do około 72 BPM ręcznie. wydaje się to w porządku, a widząc, że odczyty są spójne na różnych urządzeniach, jestem pewien, że nie są zbytnio wyłączone.
Coyote
@cksum: Próbowałem testu podobnego do opisanego przez Ciebie. Zobacz moją odpowiedź tutaj .
Rozsądny
2

Właśnie wypróbowałem aplikację, która twierdzi, że to robi, i porównałem ją z moim Garmin HRM oraz testem ręcznym, a dane pokazane w aplikacji są zgodne z innymi testami.

Jeśli chodzi o nieożywione bicie serca, to, co moim zdaniem robi aplikacja, to zwiększenie jej czułości w poszukiwaniu regularnego pulsu (zmiana obrazu). Gdy czułość osiągnie wystarczająco wysoką wartość, wydaje się, że wychwytuje wibracje tła, powodując niewielkie ruchy w stosunku do mierzonego obiektu. Zmiany w palcu są znacznie większe i dlatego łatwiej je wychwycić, a wibracje tła stają się nieznaczne. Dlatego dochodzę do wniosku, że twierdzenie, że jest ono niedokładne, ponieważ obiekty nieożywione mają puls, jest bez znaczenia.

Aby szybko sprawdzić tętno, na przykład spoczynkowe tętno rano, aplikacje te wydają się wystarczająco dobre

znak
źródło
1

W niektórych zmysłach dokładność może nie być lepsza, niż gdyby musieli dotknąć pulsu jednym palcem i drugą ręką dotknąć łatwej do znalezienia tętnicy takiej jak tętnica szyjna. Pamiętaj też, że do ćwiczeń nowe, niskoenergetyczne akcesoria bluetooth 4.0 są znacznie lepszym sprzętem do wykrywania i raportowania tętna, a także ciśnienia krwi.

Istnieje kilka technologii pomiaru czynności serca:

  • wykrywanie tętna - mierzy okresy maksymalnego natężenia przepływu z wyjścia lewej komory .
  • ciśnienie krwi - mierzy objętość / przepływ płynu w tętnicach ze względu na działanie pompujące lewej komory.
  • wykrywanie dwóch impulsów ołowiu - mierzy zmiany elektryczne na powierzchni skóry na klatce piersiowej
  • 12 odprowadzeń EKG / EKG - określa rzeczywistą słyszalną aktywność mięśni w różnych komorach serca, porównując czas i amplitudę sygnałów elektrycznych z powierzchni skóry z wielu miejsc pomiaru starannie rozmieszczonych wokół tułowia.

Dzięki odpowiedniemu filtrowaniu wejścia kamery ruch palca (z boku na bok, a także mocniejsze lub mniej mocne) jest dość łatwo rozpoznawalny przez aparat, gdy algorytm musi tylko powiedzieć, kiedy świeża krew spływa do twojego opuszki palców. Zanim krew dotrze do kończyn - puls jest mniej silny, więc jest to jeden z najgorszych obszarów do wykrywania impulsów (ale jest to bardzo wygodne, a skóra jest dość półprzezroczysta dla lampy błyskowej LED, a natleniona krew odbija światło więc działa dość dobrze w niektórych typach ciała).

Podoba mi się niebieski pas do pomiaru tętna wahoo fitness, a zwłaszcza opaska na nadgarstek Mio Link , więc rynek niestandardowego sprzętu zaprojektowanego do tego celu powinien wyprzedzić każde oprogramowanie działające bezpośrednio na iOS i używa aparatu do pomiaru. Aby szybko odczytać tętno, te aplikacje aparatu powinny być wystarczająco przyzwoite, aby wykonać to zadanie. Zegarek Apple jest także dobrą alternatywą do używania aparatu iPhone'a do rejestrowania danych tętna.

bmike
źródło
1
Używam ich wyłącznie w celach informacyjnych i podoba mi się wygoda, że ​​nie muszę nosić specjalnego sprzętu ani czytać ręcznie. Jest to także świetny pokaz postępu technologicznego w obszarach, których można się najmniej spodziewać. Pod warunkiem, że są wystarczająco dokładne.
Vlad
Są niesamowitymi „latającymi samochodami”, kiedy pracują, i z mojego doświadczenia wynika, że ​​kiedy to działa dla pewnej osoby, pracują dla niej niezawodnie. To naprawdę fajne, że mogą w ten sposób korzystać z aparatu.
bmike
0

O ile z jakiegoś powodu nie jesteś w stanie policzyć uderzeń pulsu, aplikacje te nigdy nie są bardziej precyzyjne niż standardowe sprawdzanie ręczne.

Działają tak, jak kładziesz palec na diodzie LED, a kamera monitoruje zmiany kolorów skóry. Kolor skóry zmienia się rytmicznie, gdy krew jest pompowana przez żyły. Może to być dość dokładna metoda, ale wymaga bardzo surowego zachowania kontrolowanej osoby. Każdy ruch ręki, ręki lub palca może i najprawdopodobniej przekrzywi wynik.

Wierzę, że obie aplikacje twierdzą, że dostarczone wyniki nie są ostateczne i nie mogą być wykorzystane jako źródło diagnozy medycznej.

Podsumowując - prawie nigdy nie są tak dokładne, jak standardowe sprawdzenie ręczne.

Michał M.
źródło
Aplikacje wykorzystują pewnego rodzaju autokalibrację i mają czas na ustabilizowanie się. Czasami zgłaszają, że nie byli w stanie uzyskać spójnego odczytu, jeśli nie użyjesz ich poprawnie.
Vlad
-1

Pobrałem kilka aplikacji, aby obliczyć mój puls. I tak mam bardzo wysoką, ale wszystkie wyszły tak samo, z wyjątkiem jednej, która powiedziała, że ​​nie może obliczyć, ponieważ jest za wysoka 99bmp

Jessica
źródło
Jak to odpowiada na pytanie?
Ruskes
@Buscar 웃 O ile rozumiem pytanie brzmi: ...are these apps more precise than I can be or is it the other way around?dla mnie ta odpowiedź jest w porządku.
Vladimir
-3

Nie ma możliwości, aby jakakolwiek wbudowana kamera w urządzenia mobilne miała dokładność w wykrywaniu zmian, które te aplikacje wykorzystują do wykrywania pulsu ze skóry. Nie muszę słyszeć wszystkich, którzy twierdzą, że jest precyzyjny z dokładnością +2, 3 lub 5 uderzeń na minutę, krótko mówiąc: aparaty nie są tak ewoluowane, to ograniczenia sprzętowe!

Możesz to sprawdzić, kierując aparat na dowolny obiekt nieożywiony, aby zobaczyć, co aplikacja mówi, że jego bicie serca to ...

Oczywiście to nie magia, ta aplikacja po prostu gra w kości w środku podczas malowania zabawnych rzeczy na ekranie.

Dr. Seuss
źródło
Jest to możliwe do udowodnienia. Trywialny algorytm jest wykorzystywany do wykorzystania filtrów sprzętowych CCD, które wybiórczo wykrywają różne długości fal światła widzialnego, które mogą wykryć wypływ czerwonej utlenowanej krwi, gdy wypełnia ona naczynia włosowate. Śmiesznie prymitywne aparaty, takie jak ten w oryginalnym iPhonie, są wystarczająco mocne, by zmierzyć puls u zdrowego człowieka z szerokimi wariantami pigmentacji skóry. W ogóle nie chodzi o rozdzielczość, ponieważ chodzi o pomiar różnic czasowych w danych kamery.
bmike