Фитнес-гаджеты: как они работают и можно ли им верить

С чего началась популярность фитнес-часов и браслетов

Одними из первых носимых устройств, которые позволяли отслеживать физиологические параметры в движении, стали беспроводные мониторы сердечного ритма, доступные для спортсменов в начале 1980-х. Такие устройства состояли из измерителя пульса с грудным ремнём и передающего дисплея на запястье, что положило начало развитию носимых фитнес-технологий¹.

 

Сегодня смарт-часы и фитнес-браслеты позволяют отслеживать ряд показателей, включая уровень физической активности, пульс, уровень кислорода (сатурацию) и параметры сна².

 

В некоторых моделях также реализованы функции регистрации электрической активности сердца и заявлено измерение артериального давления, однако точность и клиническая значимость таких данных ограничены².

Как работают фитнес-гаджеты

Умные устройства, которые мы носим на запястье, оснащены различными датчиками и программным обеспечением^2-4.

 

В их основе лежат оптические методы регистрации светового сигнала, взаимодействующего с тканями, а также датчики движения, фиксирующие параметры перемещения устройства, данные которых используются алгоритмами обработки^2-4.

Как умные гаджеты измеряют показатели здоровья

• Пульс и уровень кислорода в крови фитнес-трекеры измеряют с помощью света и оптических датчиков. На браслетах или часах есть лампочки, которые просвечивают кожу, и датчик, который улавливает отраженный свет. Интенсивность отраженного света меняется, когда сосуды пульсируют вслед за ударами сердца — и таким образом браслет подсчитывает пульс. Также интенсивность отраженного света зависит от количества в крови гемоглобина, насыщенного кислородом. Он имеет ярко-алый цвет и лучше поглощает инфракрасное излучение, в отличие от синеватого дезоксигемоглобина, который лучше поглощает красный свет. Так браслет ориентировочно оценивает насыщение крови кислородом⁵.
• Шаги подсчитываются с помощью акселерометра — датчика, который фиксирует движение браслета и его ускорение при ходьбе. В некоторых носимых устройствах также используются дополнительные инерциальные датчики, позволяющие учитывать положение и движения браслета в пространстве, что повышает точность оценки физической активности. Программная начинка устройства анализирует полученные данные, чтобы отличить ходьбу от движения в транспорте или бытовой активности^2,6.
• Количество израсходованной энергии устройство оценивает приблизительно, используя данные датчиков движения (акселерометра и гироскопа) в сочетании с информацией о частоте сердечных сокращений⁷.
• Качество сна фитнес-трекер оценивает по данным о движении, частоте сердечных сокращений и другим физиологическим показателям⁸.
• Браслеты или часы, которые измеряют артериальное давление (АД), тоже пользуются алгоритмами. На основе формы и скорости пульсовой волны они вычисляют примерное значение. Носимые устройства, измеряющие АД без манжеты, не имеют клинической валидации, а их показания могут значительно отклоняться от реальных^2,6,9.

Закономерно возникает вопрос: можно ли верить показателям на экране фитнес-браслета, если они «примерные»?

Насколько точны фитнес-трекеры

Потребительские трекеры не предназначены для диагностики заболеваний и не являются медицинскими устройствами, если не имеют соответствующей сертификации. Точность данных носимых фитнес-устройств зависит от того, что именно мы измеряем и в каких условиях¹.

 

• Наиболее точная информация, которую может сообщить нам фитнес-браслет — сколько шагов мы прошли. Пульс браслет тоже измеряет весьма точно: в среднем погрешность измерения частоты сердечных сокращений составляет около ±3% относительно эталонных методов^2,6,10.
• Уровень кислорода в крови фитнес-браслеты измеряют не так точно, как медицинские приборы. Дело в том, что медицинские пульсоксиметры надеваются на тонкую часть тела, пронизанную капиллярами, палец или мочку уха. Светодиоды — красный и инфракрасный — с одной стороны пульсоксиметра излучают свет, он проходит насквозь и попадает на датчик с обратной стороны. Запястье насквозь просветить не получится, поэтому датчик располагают рядом с диодом, чтобы он улавливал отраженный свет. Часть света поглощается тканями — мышцами, связками, сухожилиями и рассеивается, поэтому сигнал получается не такой четкий^11,12.

В некоторых случаях ошибки гаджетов могут приводить к неверной интерпретации показателей. Эксперимент, в котором сравнивались данные с медицинского пульсоксиметра и фитнес-браслета показал, что браслет завышает показатели сатурации, когда пользователь испытывает гипоксию, вдыхая воздух с низким содержанием кислорода¹³.

Погрешности возникают и при подсчете калорий, поскольку одна и та же активность может требовать разное количество энергии в зависимости от возраста, пола, массы тела и скорости метаболизма.

 

• Алгоритмы, которые фитнес-браслет использует для подсчета, могут учитывать возраст, пол и вес, однако скорость метаболизма индивидуальна и зависит не только от этих показателей — это умные устройства учесть не могут^14-15.
• Отслеживание продолжительности и качества сна тоже может быть неточным: например, гаджет может принять за сон неподвижное лежание. Исследования показывают, что фитнес-браслеты переоценивают общее время сна в среднем на 10%. В клинической практике «золотым стандартом» исследования сна считается полисомнография — ночное исследование, при котором одновременно регистрируются электрическая активность мозга (ЭЭГ), движения глаз, мышечная активность, сердечный ритм, дыхательные параметры и насыщение крови кислородом. Метод используется для объективной оценки физиологических процессов во время сна и диагностики нарушений сна. Фитнес-браслеты не регистрируют весь спектр физиологических сигналов, используемых в клинической практике, и работают на основе косвенных алгоритмов оценки сна, поэтому их данные имеют ограниченную точность и не предназначены для диагностики^2,15,16.

Чем могут быть полезны фитнес-гаджеты

Основная задача фитнес-браслетов — помогать ориентировочно отслеживать отдельные физиологические показатели и их изменения в повседневной жизни. Это позволяет^1,17:

 

• Интересоваться своим здоровьем и развивать внимательность к проявлениям своего тела.
• Вводить полезные привычки, менять образ жизни или регулировать активность. Например, снижать скорость бега, когда зашкаливает пульс, больше ходить, если активности недостаточно, или ложиться раньше, если гаджет сигнализирует о недостаточном времени сна.
• Делиться данными с врачом.

Однако делать выводы о состоянии здоровья только на основании данных браслета не стоит. Нежелательно также полагаться на браслет в ситуациях, когда самочувствие подводит, а показатели в порядке¹.

Ограничения

• Малое количество датчиков: врачи используют для диагностики множество аппаратов и анализов, тогда как фитнес-браслеты ограничены акселерометром, несколькими диодами и световыми датчиками¹⁸.
• Отсутствие медицинской сертификации: нет гарантии точности данных¹⁸.

Важно помнить

Умные гаджеты не являются медицинскими приборами, если не имеют соответствующей сертификации. Фитнес-браслет может быть полезным помощником в повседневной жизни: отслеживать активность, замечать изменения отдельных показателей и поддерживать здоровые привычки. Но при ухудшении самочувствия или тревожных симптомах ориентироваться только на данные устройства не стоит — необходимо обратиться к врачу^1,2,18.