Qual a precisão dos aplicativos para iOS que medem a freqüência cardíaca?

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Existem aplicativos como o Instant Heart Rate e o Cardiograph que afirmam poder medir o ritmo cardíaco lendo as alterações de cor na alteração da pressão arterial. Eles geralmente exigem que você coloque o dedo sobre o flash led e a câmera.

Nos meus testes, os valores não correspondem exatamente às taxas medidas tradicionalmente (sentindo alterações da pressão arterial, contando-as por 10 segundos e multiplicando por 6), mas como eu não sou médico, posso estar medindo incorretamente.

Então, esses aplicativos são mais precisos do que eu posso ser ou é o contrário?

Vlad
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Oi! Mudei minha resposta um pouco para refletir o teste que fiz neste fim de semana com o relógio BPM de um amigo.
Coyote

Respostas:

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O termo operativo aqui é fotopletismógrafo . É o termo para o que seu telefone está agindo.

Basicamente, seus vasos sanguíneos dilatam-se ritmicamente e contraem-se a cada batimento cardíaco. Isso é mensurável como uma alteração na refletância ou na transmitância (dependendo de como o fotopletismógrafo está configurado. No caso do seu telefone, ele está medindo a refletância, pois a luz é adjacente à câmera.

Em instrumentos médicos, geralmente é feito com luz infravermelha, porque o sangue absorve as ondas curtas por infravermelho mais do que a luz vermelha ou branca, e seu tecido é mais transparente ao infravermelho. No entanto, não há razão para não funcionar com uma câmera de telefone.

Se feito corretamente , deve ser tão ou mais preciso que a medição manual. No entanto, um telefone não é um fotopletismógrafo adequado; portanto, a precisão realizável realista provavelmente depende de vários fatores, incluindo o desempenho da câmera, a proximidade do LED iluminante da lente da câmera e o algoritmo usado para extrair o pulso do retorno do vídeo. .

No entanto, você precisa estar ciente de que todos os fotopletismógrafos são muito sensíveis ao movimento mecânico. É essencial que você mantenha o dedo o mais imóvel possível e evite mover o telefone em relação ao dedo.

Nome falso
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Pergunta muito interessante! Eu nem sabia que esse tipo de aplicativo existe. Para responder à sua pergunta, decidi testar um deles em um monitor de freqüência cardíaca com cinta torácica. (Eu estava usando um monitor de tórax da marca Garmin semelhante a este. ) Eu estava usando os dois monitores de freqüência cardíaca ao mesmo tempo em que realizava meus testes e comparava seus valores.

Experimentei o Instant Heart Rate Monitor , e descobri que é extremamente preciso ... quando funcionou.

O principal problema era que ele só funcionava cerca de 1 em 30 vezes. Em outras ocasiões, dizia-se que não podia detectar um dedo, ou começou a detectar o pulso, mas nunca terminou o processo.

No entanto, quando funcionou, os resultados foram surpreendentemente semelhantes ao meu outro monitor de batimentos cardíacos. Depois de realizar 5 testes (não científicos), houve uma média de apenas 1,26%. Se tivesse funcionado de forma mais consistente, eu teria tentado mais de 5 vezes.

Algumas notas:

  • Enquanto ele apita e coleta informações, a frequência cardíaca mostrada geralmente está muito distante da freqüência cardíaca real. Às vezes, é quase exatamente metade da sua frequência cardíaca real.
  • A frequência cardíaca final que produz é geralmente muito próxima da sua frequência cardíaca real.

Portanto, você deve confiar apenas no último valor da frequência cardíaca que ele gera (ou seja, na média).

Sensível
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Experiência muito melhor! Pelo menos você tem um ponto de comparação. Agora, apenas temos que assumir que a cinta torácica é precisa;) Aliás, eu testei isso e encontrei praticamente a mesma coisa que você. Eu usei um Timex T5G941 (que foi calibrado para ~ 6 máquinas de cardio, como esteiras, escadas de escalada etc.). Como você, achei que era preciso, mas esse não era realmente o problema, era a confiabilidade. Eu tinha uma taxa de detecção melhor do que você, mas não era ótimo, com certeza. A detecção irregular realmente torna mais para fins de entretenimento.
@ cksum - Eu recebo uma taxa muito boa de detecção após alguma prática (> 95%). É uma ligação muito estreita entre essa resposta e a do Coiote, deixarei a pergunta em aberto mais alguns dias antes de aceitar.
Vlad
@cksum: Isso é verdade, mas como o principal objetivo dessa pulseira Garmin é monitorar a freqüência cardíaca, espero que seja preciso! Pelo que li, pelo menos, os monitores de cinta peitoral tendem a ser mais precisos do que a variedade de relógios de pulso.
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Suspeitei que os aplicativos que dependem da lanterna e da câmera não fossem mais precisos do que uma verificação manual (supondo que você esteja acostumado a verificar seu BPM regularmente). Evento se eles se basearem em uma técnica usada por aparelhos médicos (fotopletismografia).

Mas então eu fiz alguns testes.

Testando

vs eu

Comparando com minhas próprias leituras, os resultados parecem consistentes com uma margem de ~ 5 BPM com base na aproximação devido à multiplicação. Na verdade, sou menos preciso do que esses aplicativos.

2 modelos diferentes de iPhones com flash

Os resultados de alguns testes usando 2 modelos diferentes de iPhone, o iPhone 4 e o iPhone 4S, mostram que em 6 leituras (3 por dispositivo), tive uma diferença de 2 a 0 bpm com condições abaixo do ideal.

vs Gamin Precursor

Os testes de um dos aplicativos repetem um relógio esportivo GPS com BPM. Resultados muito próximos em uma dúzia de leituras. Uma diferença de 3 BPM era a menos precisa que seria obtida ao testar em boas condições, na maioria das vezes eles são desligados em 1 ou 2.

Conclusão

Conveniente e preciso

Se você não pressionar a câmera com força (para evitar o bloqueio do fluxo sanguíneo), mantenha a calma, não se mova e não haja grandes variações de iluminação ao seu redor, faça uma leitura decente sem precisar se concentrar em sentir o fluxo sanguíneo e contar o coração bate.

história

Além da conveniência, acredito que a real vantagem desses aplicativos é o rastreamento e o histórico do seu bpm.

Se você deseja usar esses aplicativos antes e depois do exercício, eles serão suficientes. Com base nos meus testes, a precisão parece muito boa (melhor do que eu pensava) se você colocar o dedo corretamente, cobrindo a câmera sem pressionar com força para não interromper o fluxo sanguíneo (novamente, isso é importante).

Eu acho que vou confiar no iPhone a partir de agora;)

Como

Para monitorar adequadamente sua frequência cardíaca com o iPhone, você deve:

  • evite fazer testes em locais com altas variações de luz
  • cubra a câmera e a lanterna com o dedo
  • mantenha o dedo se movendo (para evitar fazer a câmera focar novamente)
  • pressione apenas levemente para cobrir adequadamente a câmera (se você pressionar demais, reduzirá o fluxo sanguíneo e será impossível ler o pulso)

Como uma nota rodapé. Se você deseja uma maneira realmente boa de acompanhar seus bpm e pressão arterial, este produto funciona muito bem no iPhone / iPad.

Coiote
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Boas dicas de uso para obter uma boa leitura.
22412 Vlad
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Sua experiência é falha e a única coisa que você mostrou é a confiabilidade (que o aplicativo funciona em vários dispositivos). Mas você não demonstrou validade real (que o aplicativo está realmente obtendo uma leitura precisa da sua frequência cardíaca).
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@cksum comparando a leitura do iPhone à minha própria leitura feita "à mão" me dá bons resultados. Eu tenho 69 e 70 BPM no iPhone vs aproximadamente 72 BPM à mão. parece tudo bem, e, como as leituras são consistentes em todos os dispositivos, sinto-me confiante de que elas não são demais.
Coyote
@ Cksum: Eu tentei um teste semelhante ao que você descreve. Veja minha resposta aqui .
Senseful
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Acabei de experimentar um aplicativo que afirma fazer isso e o comparo ao meu Garmin HRM e a um teste manual e as figuras mostradas no aplicativo estão alinhadas com os outros testes.

Quanto aos inanimados com batimentos cardíacos, o que eu acredito que o aplicativo faz é aumentar sua sensibilidade, procurando por um pulso regular (alteração na imagem). Uma vez que a sensibilidade é alta o suficiente, parece captar vibrações de fundo, causando pequenos movimentos em relação ao objeto que está sendo medido. As mudanças no dedo são muito maiores e, portanto, serão captadas mais rapidamente e a vibração do fundo se torna insignificante. Portanto, concluo que a afirmação de que é imprecisa porque objetos inanimados têm pulso é irrelevante.

Para uma verificação rápida da frequência cardíaca, como a frequência cardíaca em repouso pela manhã, esses aplicativos parecem bons o suficiente

Marca
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Em alguns sentidos, a precisão pode não ser melhor do que se você tivesse pressionado os pulsos com um dedo e usando a outra mão para palpar uma artéria fácil de encontrar, como a artéria carótida. Observe também que, para o exercício, os novos acessórios do bluetooth 4.0 de baixa energia são um hardware muito superior para detectar e informar a freqüência cardíaca e a pressão arterial.

Existem várias tecnologias para medir a atividade cardíaca:

  • detecção de pulso - mede os períodos de vazão máxima da saída do ventrículo esquerdo .
  • pressão arterial - mede o volume / fluxo de líquido nas artérias devido à ação de bombeamento do ventrículo esquerdo.
  • detecção de pulso com duas derivações - mede as alterações elétricas na superfície da pele no peito
  • ECG / ECG de 12 derivações - determina a atividade muscular real ouvida em diferentes câmaras do coração, comparando o tempo e a amplitude dos sinais elétricos da superfície da pele de vários locais de medição cuidadosamente posicionados ao redor do seu tronco.

Com a filtragem correta da entrada da câmera, o movimento do seu dedo (de um lado para o outro e pressionando com mais ou menos força) é facilmente distinguível pela câmera quando tudo o que o algoritmo precisa fazer é dizer quando sangue fresco está sendo lavado no seu ponta dos dedos. Quando o sangue chega à extremidade - o pulso é menos forte, então essa é uma das piores áreas para tentar detectar pulsos (mas é muito conveniente e a pele é bastante translúcida para o flash do LED e o sangue oxigenado reflete a luz por isso funciona bastante bem em alguns tipos de corpo).

Eu gosto do cinto de freqüência cardíaca azul wahoo fitness e, especialmente, da pulseira Mio Link , portanto o mercado de hardware projetado para isso deve ultrapassar qualquer software executado diretamente no iOS e usar a câmera para medição. Para uma rápida leitura do seu pulso, esses aplicativos de câmera devem ser decentes o suficiente para realizar esse trabalho. O Apple watch também é uma boa alternativa ao uso da câmera do iPhone para gravar dados de pulso.

bmike
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Eu os uso apenas para fins informativos e gosto da conveniência de não precisar carregar equipamentos específicos ou fazer a leitura manualmente. É também uma ótima demonstração do progresso da tecnologia nas áreas que você menos esperaria. Desde que sejam precisos o suficiente.
22412 Vlad
Eles são incríveis coisas de "carro voador" quando trabalham e, na minha experiência, uma vez que funciona para uma determinada pessoa, eles trabalham para essa pessoa de maneira confiável. É realmente legal que eles possam usar a câmera dessa maneira.
Bmike
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A menos que, por algum motivo, você não consiga contar as pulsações, esses aplicativos nunca são mais precisos do que a verificação manual padrão.

A maneira como eles funcionam é quando você coloca o dedo na luz led e na câmera que monitoram as mudanças de cor da sua pele. A cor da sua pele muda ritmicamente à medida que o sangue é bombeado pelas veias. Esse poderia ser um método bastante preciso, mas requer um comportamento muito rigoroso da pessoa que está sendo verificada. Qualquer movimento de um braço, mão ou dedo pode, e muito provavelmente distorcerá o resultado.

Acredito que ambos os aplicativos dizem que os resultados fornecidos não são definitivos e não podem ser usados ​​como fonte para o diagnóstico médico.

Então, para resumir - eles quase nunca são tão precisos quanto a verificação manual padrão.

Michal M
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Os aplicativos empregam algum tipo de calibração automática e têm um tempo de espera antes de dar uma leitura. Às vezes, eles relatam que não foram capazes de obter uma leitura consistente, se você não os usar corretamente.
22412 Vlad
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Fiz o download de vários aplicativos para calcular meu pulso. De qualquer forma, tenho um pulso muito alto, mas todos saíram iguais, exceto um que disse que não podia calcular porque é 99bmp alto.

jessica
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Então, como isso responde à pergunta?
Ruskes 18/09/14
@Buscar 웃 Tanto quanto eu entendo a pergunta é ...are these apps more precise than I can be or is it the other way around?Então, para mim, esta resposta está bem.
Vladimir
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Não há como uma câmera embutida em dispositivos móveis ter a precisão de detectar o tipo de alterações que esses aplicativos alegam usar para detectar o pulso da sua pele. Não preciso ouvir todos vocês alegando que são + -2, 3 ou 5 bpm precisos, para simplificar: as câmeras não evoluíram, é uma limitação de hardware!

Você pode verificá-lo apenas apontando a câmera para qualquer objeto inanimado para ver o que o aplicativo diz que é batimento cardíaco ...

Claro que não é mágico, este aplicativo está apenas jogando dadinhos por dentro enquanto pinta coisas engraçadas na tela.

Dr. Seuss
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Isso é comprovadamente incorreto. Um algoritmo trivial é usado para alavancar os filtros de hardware do CCD que detectam seletivamente diferentes comprimentos de onda da luz visível e podem detectar o fluxo de sangue oxigenado vermelho à medida que enche os leitos capilares. Câmeras ridiculamente grosseiras, como a do iPhone original, são mais do que poderosas para medir o pulso em um ser humano saudável, com amplas variações de pigmentação da pele. Não tem nada a ver com resolução, mas com a medição das diferenças de tempo nos dados da câmera.
bmike