Quanto sono accurate le app iOS che misurano la frequenza cardiaca?


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Esistono app come la frequenza cardiaca istantanea e il cardiografo che affermano di essere in grado di misurare la frequenza cardiaca leggendo le variazioni di colore sulla variazione della pressione arteriosa. In genere richiedono di posizionare il dito sul led del flash e sulla fotocamera.

Dai miei test i valori non corrispondono ai tassi misurati tradizionalmente (sentendo i cambiamenti della pressione arteriosa, contandoli per 10 secondi e moltiplicandoli per 6) ma non sono un medico, quindi potrei misurare erroneamente.

Quindi, queste app sono più precise di quanto posso essere o è il contrario?


Ciao! Ho cambiato un po 'la mia risposta per riflettere il test che ho fatto questo fine settimana con l'orologio BPM di un amico.
Coyote,

Risposte:


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Il termine operativo qui è fotopletismografo . È il termine con cui agisce il telefono.

Fondamentalmente, i vasi sanguigni si dilatano ritmicamente e si contraggono ad ogni battito cardiaco. Questo è misurabile come un cambiamento di riflettanza o trasmittanza (a seconda di come è configurato il fotopletismografo. Nel caso del telefono, sta misurando la riflettanza, poiché la luce è adiacente alla telecamera.

Negli strumenti medici, generalmente viene fatto con la luce a infrarossi, perché il sangue assorbe l'infrarosso ad onde corte più della luce rossa o bianca e il tessuto è più trasparente agli infrarossi. Tuttavia, non vi è alcun motivo per cui non funzionerebbe con una fotocamera del telefono.

Se fatto correttamente , dovrebbe essere come o più accurato della misurazione manuale. Tuttavia, un telefono non è un fotopletismografo adeguato, quindi la precisione realistica raggiungibile dipende probabilmente da una serie di fattori, tra cui le prestazioni della fotocamera, la vicinanza del LED illuminante all'obiettivo della fotocamera e l'algoritmo utilizzato per estrarre l'impulso dal ritorno del video .

Tuttavia, è necessario essere consapevoli del fatto che tutti i fotopletismografi sono molto sensibili ai movimenti meccanici. È essenziale tenere il dito il più fermo possibile ed evitare di spostare il telefono in relazione al dito.


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Domanda molto interessante! Non sapevo nemmeno che esistessero questo tipo di app. Per rispondere alla tua domanda, ho deciso di metterne uno alla prova con un cardiofrequenzimetro a fascia toracica. (Stavo usando un monitor toracico di marca Garmin simile a questo. ) Stavo usando entrambi i cardiofrequenzimetri contemporaneamente quando ho eseguito i miei test e confrontato i loro valori.

Ho provato Instant Cardiofrequenzimetro e mi risulta che sia straordinariamente preciso ... quando ha funzionato.

Il problema principale era che funzionava circa 1 su 30 volte. Ogni altra volta direbbe che non è stato in grado di rilevare un dito o ha iniziato a rilevare il polso, ma non ha mai terminato il processo.

Quando ha funzionato, tuttavia, i risultati sono stati sorprendentemente simili al mio altro cardiofrequenzimetro. Dopo aver eseguito 5 test (non scientifici), è stato spento in media solo dell'1,26%. Se avesse funzionato in modo più coerente, l'avrei provato più di 5 volte.

Alcune note:

  • Mentre emette un segnale acustico e raccoglie informazioni, la frequenza cardiaca che mostra è di solito molto lontana dalla frequenza cardiaca effettiva. A volte è quasi esattamente la metà della tua vera frequenza cardiaca.
  • La frequenza cardiaca finale che emette è in genere molto vicina alla frequenza cardiaca effettiva.

Pertanto, dovresti fidarti solo dell'ultimo valore della frequenza cardiaca che emette (ovvero la media).


Esperimento molto migliore! Almeno hai un punto di confronto. Ora non ci resta che supporre che la fascia toracica sia di per sé precisa;) Per inciso, l'ho testato e ho praticamente trovato la stessa cosa di te. Ho usato un Timex T5G941 (che è stato calibrato su ~ 6 macchine cardio, come tapis roulant, montascale, ecc.). Come te, ho scoperto che era preciso ma che non era proprio il problema, era l'affidabilità. Ho riscontrato un tasso di rilevamento migliore di quello che hai fatto tu, ma non è stato fantastico, questo è certo. Il rilevamento spotty rende davvero di più per scopi di intrattenimento.

@cksum - Ottengo un ottimo tasso di rilevamento dopo un po 'di pratica (> 95%). È un legame molto stretto tra questa risposta e quella di Coyote, lascerò la domanda aperta ancora un paio di giorni prima di accettare.
Vlad

@cksum: È vero, ma poiché lo scopo principale di questa fascia toracica Garmin è monitorare la frequenza cardiaca, spero che sia accurata! Da quanto ho letto, almeno, i monitor della fascia toracica tendono ad essere più precisi della varietà di orologi da polso.
Senso

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Sospettavo che le app che si affidano alla torcia e alla fotocamera non fossero più precise di un controllo manuale (supponendo che tu sia abituato a controllare regolarmente il tuo BPM). Evento se si basano su una tecnica utilizzata dall'apparato medico (fotopletismografia).

Ma poi ho fatto alcuni test.

analisi

contro me stesso

Confrontando con le mie letture i risultati sembrano essere coerenti con un margine di ~ 5 BPM basato sull'approssimazione dovuta alla moltiplicazione. In realtà sono meno preciso di queste app.

2 diversi modelli di iPhone con flash

I risultati di alcuni test con 2 diversi modelli di iPhone, iPhone 4 e iPhone 4S mostrano che su 6 letture (3 per dispositivo), ho avuto una differenza da 2 a 0 bpm con condizioni non ideali.

contro un precursore di Gamin

Test di una delle app contro un orologio sportivo GPS con BPM Ha mostrato risultati molto vicini su una dozzina di letture. Una differenza di 3 BPM era la meno precisa che sarebbe arrivata quando si verificava in buone condizioni, il più delle volte sono spenti di 1 o 2.

Conclusione

Conveniente e preciso

Se non premi con forza sulla fotocamera (per evitare di bloccare il flusso sanguigno), mantieni la calma, non ti muovi e non ci sono forti variazioni nell'illuminazione intorno a te, dovresti ottenere una lettura decente senza doverti concentrare sulla sensazione del flusso sanguigno e sul conteggio il cuore batte.

storia

A parte la comodità, credo che il vero vantaggio di queste app sia il tracciamento e la cronologia dei tuoi bpm.

Se vuoi usare queste app prima e dopo l'allenamento saranno sufficienti. Sulla base dei miei test, l'accuratezza sembra molto buona (meglio di quanto credessi) se ti assicuri di posizionare correttamente il dito, coprendo la fotocamera senza premere forte per non interrompere il flusso sanguigno (anche questo è importante).

Penso che mi fiderò dell'iPhone da ora in poi;)

Come

Per monitorare correttamente la frequenza cardiaca con l'iPhone devi:

  • evitare i test in un luogo in cui vi sono elevate variazioni di luce
  • coprire la fotocamera e la torcia con un dito
  • evitare che il dito si muova (per evitare di far rifocalizzare la fotocamera)
  • premere solo leggermente per coprire correttamente la fotocamera (se si preme troppo forte si ridurrà il flusso sanguigno e sarà impossibile leggere il polso)

Come nota a margine. Se vuoi un ottimo modo per tenere traccia dei tuoi bpm e della pressione sanguigna, questo prodotto funziona perfettamente su iPhone / iPad.


Buona raccolta di consigli sull'utilizzo per ottenere una buona lettura.
Vlad

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Il tuo esperimento è difettoso e l'unica cosa che hai mostrato è l'affidabilità (che l'app funziona su un numero di dispositivi). Ma non hai dimostrato la validità effettiva (che l'app sta effettivamente ricevendo una lettura accurata della frequenza cardiaca).

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@cksum confrontando la lettura dell'iPhone con la mia lettura fatta "a mano" mi dà buoni risultati. Ho ottenuto 69 e 70 BPM su iPhone contro approssimativamente 72 BPM a mano. sembra tutto a posto, e vedendo che le letture sono coerenti su tutti i dispositivi, sono sicuro che non siano troppo.
Coyote,

@cksum: ho provato un test simile a quello che descrivi. Vedi la mia risposta qui .
Sensuale

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Ho appena provato un'app che afferma di farlo e l'ho confrontata con il mio Garmin HRM e un test manuale e le cifre mostrate sull'app sono in linea con gli altri test.

Per quanto riguarda l'inanimato avere un battito cardiaco, ciò che credo che l'app faccia è aumentare la sua sensibilità alla ricerca di un polso regolare (cambiamento nell'immagine). Una volta che la sensibilità aumenta abbastanza, sembra che raccolga vibrazioni di fondo che causano piccoli movimenti in relazione all'oggetto misurato. I cambiamenti nel dito sono molto più grandi e saranno quindi rilevati più rapidamente e le vibrazioni di fondo diventano insignificanti. Pertanto, concludo che l'affermazione secondo cui è inaccurata perché gli oggetti inanimati hanno un impulso è irrilevante.

Per un rapido controllo della frequenza cardiaca, ad esempio per la frequenza cardiaca a riposo al mattino, queste app sembrano abbastanza buone


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In alcuni sensi, la precisione potrebbe non essere migliore di se ti facessero battere gli impulsi con un dito e usando l'altra mano per palpare un'arteria facile da trovare come la tua carotide. Inoltre, per l'esercizio fisico, i nuovi accessori Bluetooth 4.0 a bassa energia sono hardware di gran lunga superiori per il rilevamento e la segnalazione della frequenza cardiaca e della pressione sanguigna.

Esistono diverse tecnologie per misurare l'attività cardiaca:

  • rilevazione impulsi: misura i periodi di portata massima dall'uscita del ventricolo sinistro .
  • pressione sanguigna: misura il volume / flusso del fluido nelle arterie a causa dell'azione di pompaggio del ventricolo sinistro.
  • rilevamento impulsi a due derivazioni: misura i cambiamenti elettrici sulla superficie della pelle del torace
  • ECG / ECG a 12 derivazioni : determina l'effettiva attività muscolare udita in diverse camere del cuore confrontando i tempi e l'ampiezza dei segnali elettrici dalla superficie della pelle da più siti di misurazione posizionati con cura attorno al busto.

Con il giusto filtraggio dell'input della videocamera, il movimento del dito (da un lato all'altro e una pressione più forte o meno forte) è abbastanza facilmente distinguibile dalla videocamera quando tutto l'algoritmo deve fare è dire quando il sangue fresco sta penetrando nel tuo punta delle dita. Quando il sangue arriva alle estremità - il polso è meno forte, quindi questa è una delle aree peggiori per provare a rilevare gli impulsi (ma è molto conveniente e la pelle è abbastanza traslucida al flash LED e il sangue ossigenato riflette la luce quindi funziona abbastanza bene in alcuni tipi di corpo).

Mi piace la fascia blu della frequenza cardiaca wahoo fitness e soprattutto la fascia da polso Mio Link , quindi il mercato dell'hardware personalizzato progettato per questo dovrebbe superare qualsiasi software che gira direttamente su iOS e utilizza la fotocamera per la misurazione. Per una rapida lettura delle tue pulsazioni, queste app per la fotocamera dovrebbero essere abbastanza decenti da fare quel lavoro. Apple Watch è anche una buona alternativa all'utilizzo della fotocamera dell'iPhone per registrare i dati del polso.


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Li uso solo a scopo informativo e mi piace la comodità di non dover trasportare attrezzature specifiche o leggere manualmente. È anche un'ottima dimostrazione del progresso tecnologico nelle aree che meno ti aspetti. A condizione che siano abbastanza precisi.
Vlad

Sono incredibili "macchine volanti" quando funzionano e, nella mia esperienza, una volta che funziona per una certa persona, lavorano in modo affidabile per quella persona. È davvero bello poter usare la fotocamera in quel modo.
bmike

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A meno che per qualche motivo non sia possibile contare i battiti del polso, queste app non sono mai più precise del controllo manuale standard.

Il modo in cui funzionano è quando metti il ​​dito sulla luce a led e la fotocamera monitora i cambiamenti di colore della tua pelle. Il colore della pelle cambia ritmicamente mentre il sangue viene pompato attraverso le vene. Questo potrebbe essere un metodo abbastanza preciso, ma richiede un comportamento molto rigoroso della persona che viene controllata. Qualsiasi movimento di un braccio, una mano o un dito può, e molto probabilmente distorcerà il risultato.

Credo che entrambe le app affermino che i risultati forniti non sono definitivi e non possono essere utilizzati come fonte di diagnosi medica.

Quindi, per riassumere, non sono quasi mai accurati come il controllo manuale standard.


Le app impiegano una sorta di calibrazione automatica e hanno un tempo di assestamento prima di dare una lettura. A volte riferiscono di non essere in grado di ottenere una lettura coerente, se non li usi correttamente.
Vlad

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Ho scaricato diverse app per calcolare il mio battito ne ho comunque uno molto alto ma sono venute tutte uguali tranne una che diceva che non potevano calcolare perché era alto 99bmp


Quindi, come risponde alla domanda?
Ruskes,

@Buscar 웃 Per quanto ho capito la domanda è ...are these apps more precise than I can be or is it the other way around?Quindi per me questa risposta va bene.
Vladimir,

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Non è possibile che una fotocamera integrata nei dispositivi mobili abbia la precisione di rilevare il tipo di modifiche che queste applicazioni dichiarano di utilizzare per rilevare le pulsazioni della pelle. Non ho bisogno di sentire tutti voi che affermano che è + -2, 3 o 5 bpm precisi, per dirla semplicemente: le telecamere non si sono evolute, è una limitazione hardware!

Puoi controllarlo semplicemente puntando la fotocamera verso qualsiasi oggetto inanimato per vedere cosa dice l'app che il battito del cuore è ...

Ovviamente non è magico, questa app gioca a dadi dentro mentre dipinge cose divertenti sullo schermo.


Questo è dimostrabilmente errato. Un banale algoritmo viene utilizzato per sfruttare i filtri hardware CCD che rilevano selettivamente diverse lunghezze d'onda della luce visibile in grado di rilevare il flusso di sangue ossigenato rosso mentre riempie i letti capillari. Fotocamere ridicolmente grezze come quella dell'iPhone originale sono più che abbastanza potenti da misurare le pulsazioni in un essere umano sano con ampie variazioni della pigmentazione della pelle. Non si tratta affatto di risoluzione in quanto si tratta di misurare le differenze di tempo nei dati della fotocamera.
bmike
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