日期：2022-12-12
心率傳感器的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了計(jì)算每分鐘心跳的次數(shù)。許多人沒有意識到，使用 PPG 技術(shù)的可穿戴心率傳感器近年來取得了重大進(jìn)步，在某些用例中達(dá)到了醫(yī)療級精度。事實(shí)上，一些更先進(jìn)的心率傳感器技術(shù)能夠以足夠的精度測量 PPG 波形，以檢測心跳心房顫動(dòng)、心律失常檢測和血壓等。實(shí)際上，這種“新”技術(shù)根本不是那么新，因?yàn)樵S多科學(xué)已經(jīng)通過 ECG 技術(shù)得到證實(shí)?！靶隆敝幵谟?，可穿戴 PPG 心率傳感器已經(jīng)達(dá)到了與 ECG 相當(dāng)?shù)男奶鴾y量精度水平，尤其是在低活動(dòng)水平的情況下。當(dāng)我們在這篇文章中準(zhǔn)確討論當(dāng)今 PPG 心率傳感器的功能時(shí)，我們將看到真正的潛力以及在不久的將來可穿戴設(shè)備和可聽設(shè)備的可能性。
心率傳感器一、可以測量什么?
隨著 PPG 心率傳感器技術(shù)的不斷改進(jìn)，準(zhǔn)確性水平也在不斷提高。當(dāng)設(shè)備測量 PPG 波形時(shí)，測量的數(shù)據(jù)集遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于每分鐘的心跳數(shù)。峰值幅度、稱為 RR 間隔 (RRi) 的各個(gè)峰值之間的時(shí)間、頻率變化和灌注變化只是正在記錄的內(nèi)容的幾個(gè)示例。然后，我們能夠分析數(shù)據(jù)以確定心跳率、心血管健康、呼吸率、血壓、血氧、心臟效率和血液灌注等輸出。借助 Valencell 目前的Benchmark心率傳感器，這些數(shù)據(jù)輸出可用于可穿戴設(shè)備，為用戶提供評估，例如：VO 2 Max：這是衡量增量運(yùn)動(dòng)期間最大耗氧率的指標(biāo)，是衡量心血管健康變化的主要指標(biāo)。
心率傳感器二、靜息心率
一個(gè)人在不運(yùn)動(dòng)期間的心率，用于確定健康狀況。較低的靜息心率與較高水平的心血管健康相關(guān)。心率恢復(fù)：一個(gè)人在劇烈運(yùn)動(dòng)后的恢復(fù)情況(通常在運(yùn)動(dòng)完成后一兩分鐘內(nèi)測量)可以幫助確定心血管健康水平和運(yùn)動(dòng)耐力。心率反應(yīng)：該指標(biāo)用于確定心臟對增加運(yùn)動(dòng)的反應(yīng)。心率變異性 (HRV)：衡量心跳之間時(shí)間變化的指標(biāo)，可用于診斷運(yùn)動(dòng)過度訓(xùn)練和心理社會壓力。當(dāng)今市場上的大多數(shù)可穿戴設(shè)備都沒有利用 PPG 傳感器的全部功能，但這并不意味著這些用例現(xiàn)在無法輕松部署。
心率傳感器三、能量平衡
能量平衡被定義為你攝入的能量與你的能量消耗。該領(lǐng)域的先驅(qū)之一是威廉·克勞斯 (William Kraus) 博士，他花費(fèi)了大量時(shí)間來了解個(gè)人的能量平衡如何與他們的整體健康相關(guān)聯(lián)?？藙谒共┦亢推渌嗽谒麄兊难芯恐写_定，保持體內(nèi)能量平衡有助于對抗肥胖并顯著改善甘油三酯水平、血壓和膽固醇。在可穿戴設(shè)備中，使用考慮了活動(dòng)類型和 PPG 心率數(shù)據(jù)等信息的分支方程模型，我們可以準(zhǔn)確地確定能量消耗。
心率傳感器四、準(zhǔn)確數(shù)據(jù)
目前能量平衡面臨的挑戰(zhàn)是準(zhǔn)確確定一個(gè)人消耗了多少卡路里。由于目前沒有辦法準(zhǔn)確測量這一點(diǎn)，因此結(jié)果可能會以一種或另一種方式出現(xiàn)偏差。一個(gè)人的能量平衡即使只偏離百分之三，也可能表明一年后會肥胖。當(dāng)你考慮這些數(shù)據(jù)時(shí)，一個(gè)只有百分之五的可穿戴設(shè)備無法提供足夠準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來幫助臨床水平的人。雖然技術(shù)還不成熟，但繼續(xù)開發(fā)傳感器融合技術(shù)可能是未來在臨床規(guī)模上提供更準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的答案。
心率傳感器五、睡眠階段和睡眠相關(guān)疾病
您將看到心率傳感器在未來得到更多利用的健康應(yīng)用領(lǐng)域之一是確定我們的睡眠質(zhì)量。我們 PPG 傳感器中的當(dāng)前技術(shù)使我們能夠確定對我們的睡眠產(chǎn)生負(fù)面影響的條件。例如，睡眠呼吸暫停研究表明，您可以判斷一個(gè)人是否因缺乏深度睡眠而患有這種疾病，這可以通過睡眠期間低心率的百分比來確定。當(dāng)一個(gè)人能夠進(jìn)入深度睡眠時(shí)，您通常會看到心率下降。如果沒有這些減少，則可能表明正在發(fā)生睡眠呼吸暫停。同樣，可以使用心率數(shù)據(jù)(如 PPG 振幅脈沖和心跳之間的時(shí)間)來確定睡眠期間的呼吸中斷。這些數(shù)據(jù)可以幫助個(gè)人和醫(yī)療保健專業(yè)人員分析您實(shí)際處于深度睡眠狀態(tài)的時(shí)間。區(qū)分睡眠階段以及身體何時(shí)處于睡眠階段與清醒階段的能力也可以在基于 HRV 的模型中使用 PPG 傳感器進(jìn)行分類。
心率傳感器六、身心壓力評估
可以從 PPG 數(shù)據(jù)中收集到的一項(xiàng)鮮為人知的評估是人類壓力水平的指示。從 RRi 測量的 HRV 已被充分證明是身體壓力的指標(biāo)。然而，僅靠 HRV 無法清楚地識別壓力的來源。它可能是馬拉松訓(xùn)練帶來的身體壓力，也可能是工作中的大項(xiàng)目帶來的心理社會壓力，或者是身體和情緒壓力的某種結(jié)合。話雖如此，有早期跡象表明，PPG 波形的不同元素可用于確定壓力的原因，使用 PPG 傳感器內(nèi)部的傳感器融合方法。這是通過查看心率數(shù)據(jù)以及在 PPG 波本身中發(fā)現(xiàn)的記錄來實(shí)現(xiàn)的?？梢越Y(jié)合用戶輸入數(shù)據(jù)應(yīng)用和分析 PPG 波形曲線下的強(qiáng)度和面積，以確定低 HRV 數(shù)據(jù)的更精確原因。雖然心率傳感器在過去 10 年里取得了長足的進(jìn)步，但我們目前能夠測量和分析的只是冰山一角，未來的可能性確實(shí)是無窮無盡的。
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