Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет

Что следует знать о 24-часовом холтеровском мониторировании

Прим. Лахта Клиники. Нам неизвестно, с чьей нелегкой руки вместо давно устоявшегося и интуитивно понятного термина «мониторинг» (от англ. «наблюдение, контроль») применительно к методике Нормана Холтера в русском языке появилось столь неуклюжее и громоздкое слово «мониторирование». В данном материале мы придерживаемся здравого смысла и переводим название метода так, как оно пишется и звучит в оригинале: мониторинг.

Что представляет собой мониторинг по Холтеру?

Применяется портативный автономный электрокардиограф с питанием от батареи, который закрепляется на теле и регистрирует основные показатели работы сердца в ходе повседневной деятельности человека.

Когда пациент приходит на прием с жалобами на проблемы с сердцем, врач обычно предлагает пройти ЭКГ (электрокардиографию) для уточнения диагноза. Стандартный стационарный электрокардиограф позволяет сделать «моментальный снимок» общей электрической активности сердца. Если такой одномоментный снимок недостаточно информативен, назначается суточный мониторинг по Холтеру. Технология практически та же, что и при стандартной ЭКГ: от укрепляемого на теле компактного устройства отходят тонкие провода, которые через электроды присоединяются к нескольким точкам на грудной клетке.

В зависимости от характера имеющихся симптомов и примерной частоты их появления, врач может назначить холтеровский мониторинг продолжительностью 12, 24 или 48 часов.

Наиболее распространенные показания к мониторингу:

Многие проблемы с сердечной деятельностью проявляются спорадически в течение дня, и очень маловероятно, чтобы человек на тот момент оказался именно в кабинете врача. Это одно из важнейших преимуществ холтеровского мониторинга: прибор зарегистрирует патологические отклонения, когда бы они ни возникли, – что позволит установить первопричину таких нарушений.
Кроме того, аппарат Холтера позволяет контролировать состояние человека с уже диагностированным сердечнососудистым заболеванием. Большинство людей чувствует себя значительно комфортней с подобным малозаметным устройством, предпочитая его длительному пребыванию в стационаре.

Наконец, врач может назначить 24-часовой мониторинг по Холтеру для того, чтобы оценить эффективность принимаемых пациентом медикаментов.

Как этим пользоваться

Холтеровский монитор очень прост в применении, даже если с непривычки методика выглядит сложной. Регистратор достаточно мал, чтобы уместиться на ладони; обычно его носят на шее или на талии. Технический ассистент прикрепляет электроды к коже, используя специальный адгезивный (липкий, клейкий) гель для фиксации в нужном месте и обеспечения корректного считывания электрических потенциалов. Если на данном участке интенсивно растут волосы, может понадобиться их сбрить перед закреплением электродов.

Металл в электродах улавливает сократительную активность сердца как электрические сигналы, которые затем передаются по проводам в монитор и там записываются.

В какой-то момент электроды могут утратить надежное сцепление с кожей или вовсе отпасть, и очень важно вернуть их на место. Врач объяснит, как это делается.

На что обратить внимание и чего ожидать

На эти вопросы подробно ответит лечащий врач; он же разъяснит нюансы использования конкретной модели монитора. Общие рекомендации, приведенные ниже, помогут предотвратить некорректную регистрацию и избежать повторного исследования.
Воздержитесь от плавания, душа и ванны на протяжении тех суток, когда носите холтеровский монитор. Можно воспользоваться влажными салфетками или намыленной мочалкой, – для гигиены лица, подмышек, ягодиц, паховой зоны. Однако очень важно следить за тем, чтобы вода не попадала на устройство, провода или электроды.

С другой стороны, большинству пациентов предлагается на фоне суточного холтеровского теста проводить день так, как обычно, включая выполнение любых регулярных упражнений, – если, однако, они не подразумевают профузного потоотделения или пребывание в зонах, где устройство может намокнуть.

Во время исследования пациент посещает учебное заведение или идет на работу в привычном режиме. В некоторых случаях врач просит ограничить потребление алкоголя или кофеина.

Пациенту следует записывать в хронологическом порядке все виды своей повседневной деятельности, а также любые симптомы, которые ощущаются в течение дня. Отметки о времени возникновения приступообразных болей в грудной клетке, например, помогут доктору при расшифровке результатов определиться с тем, где в первую очередь следует искать причину.

Человек, проходящий исследование по Холтеру, записывает следующую информацию об обстоятельствах возникновения симптомов:

Очень полезно также отмечать, были ли электроды надежно прикреплены в течение всего дня. Ослабление или отсоединение электродов может сделать результаты недостоверными и неполными.
Избегайте находиться вблизи источников высокого напряжения, когда носите монитор, – поскольку сильные электромагнитные поля могут исказить регистрируемые сигналы. По той же причине избегайте приближаться к мощным магнитам, которые являются частью конструкции, например, металлодетекторов или магнитно-резонансного томографа.

Некоторые электронные устройства также могут взаимодействовать и влиять на функционирование монитора Холтера. Следует прислушаться к рекомендациям врача, если он попросит воздержаться от использования, например, электрической зубной щетки, электробритвы, микроволновой печи или мобильного телефона во время ношения монитора.

Суточный холтеровский мониторинг является абсолютно неинвазивным исследованием. Кому-то он может показаться неудобным, однако не несет никакого серьезного риска.

Единственным возможным осложнением может оказаться некоторое раздражение кожи в месте прикрепления электродов к телу. Поэтому необходимо обязательно предупредить врача о вероятной аллергической реакции на клейкие и адгезивные вещества, если такие реакции уже отмечались в прошлом. В этом случае можно будет подобрать другое, индивидуально-нейтральное вспомогательное вещество для фиксации электродов.

Понимание результатов

По завершении тестового периода человек возвращается к врачу, монитор открепляют и удаляют, а все хронологические записи и особые отметки предоставляются доктору для изучения.
Объективные показатели, сохраненные в памяти устройства, сопоставляются с записями пациента и обязательно учитываются при установлении диагноза.

Как правило, развернутых результатов исследования приходится подождать (примерно неделю или чуть больше).

Следующие шаги

После того, как врач выявит причины, лежащие в основе имеющейся симптоматики, можно будет обсуждать стратегию и тактику дальнейшего лечения. Если пациент уже принимает назначенный ранее курс терапии, возможно, понадобится внести коррективы в дозировки или заменить какой-либо препарат.

В некоторых случаях диагноз остается неясным даже после изучения результатов суточного холтеровского мониторинга. Например, в тот день существующая проблема могла и не проявиться ощутимыми симптомами, либо монитор не смог уловить аномальную активность сердца.

В этих случаях дополнительно назначаются другие диагностические исследования, либо рекомендуется более продолжительный мониторинг. Беспроводные модели мониторов и ЭКГ на лейкопластырях позволяет регистрировать сердечные ритмы в течение более длительного, чем одни сутки, периода.

В целом, мониторинг по Холтеру может вызвать кратковременный и вполне пренебрежимый дискомфорт, однако в ряде случаев этот метод оказывается источником жизненно важной информации о скрытой патологии миокарда.

Источник

Как умные часы, спортивные трекеры и прочие гаджеты измеряют пульс? Часть 1

Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть картинку Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Картинка про Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет

Совсем немного осталось до начала нашей краундфандинговой компании часов для измерения уровня стресса EMVIO. Появилась небольшая передышка и пальцы попросились к клавиатуре.

На самом начальном этапе разработки мы проводили небольшой аналитический обзор способов измерения пульса у человека и периодически обновляли его новыми проектами. Захотелось поделиться с сообществом этой информацией. Надеемся, что она будет интересна широкому кругу читателей и даст представление о состоянии технологий в этой области.

В этом обзоре упор сделан именно на применение способов измерения пульса в гаджетах типа «for fan». Одни способы уже реализованы в готовых массовых продуктах, другие ждут своего часа. Но прежде пару слов про то, что собственно мы измеряем и почему это важно.

Немного о нашем сердце

Как известно, сердце – это автономный мышечный орган, который выполняет насосную функцию, обеспечивая непрерывный ток крови в кровеносных сосудах путем ритмичных сокращений. В сердце имеется участок, в котором генерируются импульсы, ответственные за сокращение мышечных волокон, так называемый водитель ритма (pacemaker). В нормальном состоянии, при отсутствии патологий, этот участок полностью определяет частоту сердечных сокращений. В результате образуется сердечный цикл – последовательность сокращений (систола) и расслаблений (диастола) сердечных мышц, начиная от предсердий и заканчивая желудочками. В общем случае под пульсом понимают частоту, с которой повторяется сердечный цикл. Однако есть нюансы, каким способом мы регистрируем эту частоту.

Что мы считаем пульсом

Attention. Cразу хотим отметить важный момент, который вносит в путаницу в терминологию и часто встречается в комментах к статьям про гаджеты с измерением пульса. Фактически пульс, который измеряется по сокращениям стенок кровеносных сосудов, и пульс, который измеряется по электрической активности сердца, имеют разную физиологическую природу, разную форму временной кривой, различный фазовый сдвиг и соответственно требует различные методы регистрации и алгоритмы обработки. Поэтому не может быть никаких RR-интервалов при измерении пульса по модуляции объемов кровенаполнения артерий и капилляров и механических колебаний их стенок. И обратно, нельзя говорить, что если у вас нет RR-интервалов, то вы не можете измерить аналогичные по физиологической значимости интервалы по пульсовой волне.

Как гаджеты измеряют пульс?

Итак, вот наш вариант обзора самых распространённых способов измерения пульса и примеры гаждетов, которые их реализуют.

1. Измерение пульса по электрокардиосигналу

После обнаружения в конце 19 века электрической активности сердца появилась техническая возможность ее зарегистрировать.Первым, по настоящему, это сделал Виллем Эйнтховен (Willem Einthoven) в 1902 году, с помощью своего мегадевайса – струнного гальванометра (string galvanometer). Кстати он осуществил передачу ЭКГ по телефонному кабелю из больницы в лабораторию и, по сути, реализовал идею удаленного доступа к медицинским данным!
Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть картинку Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Картинка про Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет
Три банки с “рассолом” и электрокардиограф весом 270 кг! Вот так рождался метод, который сегодня помогает миллионам людей во всем мире.

За свои труды в 1924 году он стал лауреатом Нобелевской премии. Именно Эйнтховен в первые получил реальную электрокардиограмму (название он придумал сам), разработал систему отведений – треугольник Эйнтховена и ввел названия сегментов ЭКС. Самым известным является комплекс QRS — момент электрического возбуждения желудочков и, как наиболее выраженный по своим временным и частотным свойствам элемент этого комплекса, зубец R.

Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть картинку Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Картинка про Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет
До боли знакомый сигнал и RR-интервал!

В современной клинической практике для регистрации ЭКС используют различные системы отведений: отведения с конечностей, грудные отведения в различных конфигурациях, ортогональные отведения (по Франку) и т.п. С точки зрения измерения пульса можно использовать любые отведения, т.к. в нормальном ЭКС R зубец в том или ином виде присутствует на всех отведениях.

Спортивные нагрудные датчики пульса

При проектировании носимых гаджетов и различных спортивных тренажеров система отведений была упрощена до двух точек-электродов. Самым известным вариантом реализации такого подхода являются спортивные нагрудные мониторы в виде ремешка-кардиомонитора – HRM strap или HRM band. Думаем у читателей, ведущих спортивный образ жизни, такие устройства уже имеются.

Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть картинку Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Картинка про Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет
Пример конструкции ремешка и Мистер-гаджет 80 lvl. Sensor pad – это два ЭКГ электрода с разных сторон груди.

На рынке популярностью пользуются HRM ремешки фирм Garmin и Polar, также имеется множество китайских клонов. В таких ремешках электроды выполнены в виде двух полосок из проводящего материала. Ремешок может быть частью всего устройства или пристегиваться к нему застежками-клипсами. Значения пульса, как правило, передаются по Bluetooth по протоколу ANT+ или Smart на спортивные часы или смартфон. Вполне удобно для спортивных занятий, но постоянное ношение вызывает дискомфорт.

Мы экспериментировали с такими ремешками в плане возможности оценки вариабельности пульса, считая их за эталон, но поступающие с них данные, оказались сильно сглаженными. Участник нашей команды Kvanto25 публиковал пост, как он разбирался с протоколом ремешка Polar и подключал его к компьютеру через среду Labview.

С двух рук

Следующим вариантом реализации двух электродной системы является разнесение электродов на две руки, но без постоянного подключения одной из них. В таких устройствах один электрод закрепляется на запястье в виде задней стенки часов или браслета, а другой выносится на лицевую часть устройства. Чтобы измерить пульс, нужно свободной рукой коснуться лицевого электрода и подождать несколько секунд.

Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть картинку Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Картинка про Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет
Пример пульсометра с фронтальным электродом (Пульсометр Beurer)

Интересным устройством, использующим такую технологию, является браслет Phyode W/Me, разработчики которого провели успешную кампанию на Кикстартере, и их продукт имеется в продаже. На хабре про него был пост.

Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть картинку Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Картинка про Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет
Электродная система PhyodeW/Me

Верхний электрод совмещен с кнопкой, поэтому многие люди, рассматривая прибор по фоткам и читая отзывы, думали, что измерение происходит просто по нажатию кнопки. Теперь вы знаете, что на подобных браслетах непрерывная регистрация со свободными руками в принципе не возможна.

Плюс этого устройства в том, что измерение пульса не является главой целью. Браслет позиционируется как средство проведения и контроля дыхательных методик, типа индивидуального тренера. Мы приобрели Phyode и проигрались с ним. Все работает, как обещано, регистрируется реальная ЭКГ, соответствующая классическому первому отведению ЭКГ. Однако прибор очень чувствителен к движениям пальца на фронтальном электроде, чуть сдвинулся и сигнал поплыл. С учетом того, что для набора статистики нужно около трех минут процесс регистрации выглядит напряжно.

Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть картинку Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Картинка про Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет
Регистрация пульса в проекте FlyShark Smartwatch. Будьте добры подержать пальчик.

Что еще нового есть в этой области? Обязательно нужно упомянуть об интересной реализации ЭКГ электрода – емкостного датчика электрического поля EPIC Ultra High Impedance ECG Sensor производства фирмы Plessey Semiconductors.

Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть картинку Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Картинка про Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет
Емкостной датчик EPIC для бесконтактной регистрации ЭКГ.

Внутри датчика установлен первичный усилитель, поэтому его можно считать активным. Датчик достаточно компактный (10х10 мм), не требует прямого электрического контакта, соответственно не имеет эффектов поляризации и их не надо смачивать. Нам кажется это решение весьма перспективным для гаджетов с регистрацией ЭКС. Готовых устройств на этих датчиках мы пока не видели.

2. Измерение пульса на основе плетизмографии

Поистине самый распространённый способ измерения пульса в клинике и быту! Сотни разнообразных устройств от прищепок до перстней. Сам метод плетизмографии основан на регистрации изменения объемов кровенаполнения органа. Результатом такой регистрации будет пульсовая волна. Клинические возможности плетизмографии выходят далеко за рамки простого определения пульса, но в данном случае нам интересен именно он.
Определение пульса на основе плетизмографии может быть реализовано двумя основными способами: импедансным и оптическим. Есть и третий вариант – механический, но мы не будем его рассматривать.

Импедансная плетизмография

Как говорит нам Медицинский словарь, импедансная плетизмография – это метод регистрации и исследования пульсовых колебаний кровенаполнения сосудов различных органов и тканей, основанный на регистрации изменений полного (омического и емкостного) электрического сопротивления переменному току высокой частоты. В России часто используется термин реография. Этот способ регистрации ведет свое начала с исследований ученого Манна (Mann, 30 –е годы) и отечественного исследователя Кедрова А.А. (40–е годы).
В настоящее время методология способа основана на двух или четырехточечной схеме измерения объемного удельного сопротивления и состоит в следующем: через исследуемый орган с помощью двух электродов пропускается сигнал с частотой от 20 до 150 кГц (в зависимости от исследуемых тканей).

Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть картинку Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Картинка про Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет
Электродная система импедансной плетизмографии. Картинка отсюда

Главное условие, предъявляемое к генератору сигнала — это постоянство тока, его значение выбирают обычно не более 10-15 мкА. При прохождении сигнала через ткань его амплитуда модулируется изменением кровенаполнения. Вторая система электродов снимает модулированный сигнал, фактически имеем схему преобразователя импеданс-напряжения. При двухточечной схеме электроды генератора и приемника объединены. Далее сигнал усиливается, из него изымается несущая частота, устраняется постоянная составляющая и остается нужная нам дельта.
Если прибор откалибровать (для клиники это обязательное условие), то по оси Y можно откладывать значения в Омах. В итоге получается вот такой сигнал.

Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть картинку Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Картинка про Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет
Примеры временных кривых ЭКГ, импедансной плетизмограммы (реограмме) и ее производной при синхронной регистрации. (отсюда)

Очень показательная картинка. Обратите внимание, где находится RR-интервал на ЭКС, а где расстояние между вершинами, соответствующее длительности сердечного цикла на реограмме. Также обратите внимание на резкий фронт R зубца и пологий фронт систолической фазы реограммы.

Из пульсовой кривой можно получить довольно много информации по состоянию кровообращения исследуемого органа, особенно синхронно с ЭКГ, но нам нужен только пульс. Определить его не сложно — нужно найди два локальных максимума, соответствующих максимальной амплитуде систолической волны, вычислить дельту в секундах ∆Tи далее BMP = 60/∆T.

Примеров гаджетов, которые используют данный способ, мы пока не нашли. Зато есть пример концепта имплантируемого датчика для контроля кровообращения артерии. Вот статья про него. Активный датчик сажается прямо на артерию, с хост-девайсом общается по индуктивной связи. Мы считаем, что это очень интересное и перспективный подход. Принцип работы понятен из картинки. Спичка показана для понимания размера 🙂 Используется 4-х точечная схема регистрации и гибкая печатная плата. Думаю, при желании, можно допилить идею для носимого микро-гаджета. Плюс этого решения в том, что потребление такого датчика исчезающее мало.

Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть картинку Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Картинка про Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет
Имплантируемый сенсор кровотока и пульса. Похож на аксессуар Джонни-Мнемоника.

В завершении этого раздела сделаем ремарку. В свое время мы считали, что таким способом измеряется пульс в известном стартапе HealBeGo, поскольку в этом устройстве базовая функциональность реализуется методом импедансной спектроскопии, что, по сути, и есть реография, только с изменяемой частотой зондирующего сигнала. В общем, все уже на борту. Однако согласно описанию характеристик прибора пульс в HealBe измеряется механическим методом с помощью пьезодатчика (про этот способ во второй части обзора).

Оптическая плетизмография или фотоплетизмографияя

Оптический – это самый распространённый способ измерения пульса с точки зрения массового применения. Сужение и расширение сосуда под действием артериальной пульсации кровотока вызывают соответствующее изменение амплитуды сигнала, получаемого с выхода фотоприемника. Самые первые устройства были применены в клинике и измеряли пульс с пальца в режиме просвета или отражения. Форма пульсовой кривой повторяет реограмму.

Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть картинку Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Картинка про Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет
Иллюстрация принципа работы фотоплетизмографии

Способ нашел широкое использование в клинике и вскоре технология была применена в бытовых устройствах. Например, в компактных пульсоксиметрах, регистрирующих пульс и сатурацию кислородом крови в капиллярах пальца. В мире производится сотни модификаций. Для дома, для семьи вполне пойдет, но не подходит для постоянного ношения.
Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть картинку Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Картинка про Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет
Пульсоксиметр обыкновенный и клипса для уха. Тысячи их!

Существуют варианты с ушными клипсами и наушниками со встроенными датчиками. Например, такой вариант от Jabra или новый проект Glow Headphones. Функциональность аналогична HRM ремешкам, но более стильный дизайн, привычное устройство, свободный руки. Постоянно носить затычки в ушах не будешь, но для пробежек на свежем воздухе под музыку в самый раз.

Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть картинку Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Картинка про Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет
Наушники Jabra Sport Pulse™ Wireless и Glow Headphones. Пульс регистрируется внутриушным (in-ear sensor) способом.

Самым заманчивым было измерение пульса с запястья, ведь это такое привычное и комфортное место. Первыми были часы Мио Alpha с успешной компанией на Кикстартере.

Создательница продукта Лиз Дикинсон (Liz Dickinson) пафосно провозгласила это устройство Святым Граалем измерения пульса. Модуль датчика был разработан ребятами из Philips. На сегодняшний день это самое качественное устройство для непрерывного измерения пульса с запястья методом фотоплетизмографии.

Далее миру стали является такие достойные вещи как Basis B1, Samsung Galaxy Gear и Gear Fit, Moto 360 и конечно ожидаемые всеми фанами яблочных брендов AppleWatch.

Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть картинку Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Картинка про Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет
Даешь умных часов много и разных!

Сейчас можно сказать, что технология отработана и внедрена в серийное производство. Во всех подобных устройствах реализуется измерение пульса по отраженному сигналу.

Выбор длины волны излучателя

Теперь пару слов, как выбирают длину волны излучателя. Тут все зависит от решаемой задачи. Обоснование выбора хорошо иллюстрировать по графику поглощения света окси и дезоксигемоглобина с наложенными на него кривыми спектральных характеристик излучателей.

Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть картинку Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Картинка про Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет
Кривая поглощения света гемоглобином и основные спектры излучения пульсовых фотоплетизмаграфических датчиков.

Выбор длины волны зависит от того, что мы хотим измерить пульс и/или сатурацию насыщения крови кислородом SO2.

Просто пульс. Для этого случая важна область, где поглощение максимально – это диапазон от 500 до 600 нм, не считая максимума в ультрафиолетовой части. Обычно выбирается значение 525 нм (зеленый цвет) или с небольшим смещением – 535 нм (применено в датчике OSRAM SFH 7050 – Photoplethysmography Sensor).

Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть картинку Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Картинка про Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет
Зеленый светодиод датчика пульса – самых ходовой вариант в смарт-часах и браслетах. В датчике смартфона Samsung Galaxy S5 использован красный светодиод.

Оксиметрия. В этом режиме необходимо мерить пульс и оценивать сатурацию крови кислородом. Способ основан на разнице в поглощении связанного (окси) и не связанного с (дезоки) кислородом гемоглобина. Максимум поглощения деоксигенированного гемоглобина (Hb) находится в “красном” (660 нм) диапазоне, максимум поглощения оксигенированного (Hb02) гемоглобина в инфракасном (940 нм). Для вычисления пульса используется канал с длиной волны 660 нм.

Желтый для EMVIO. Для нашего прибора EMVIO мы выбирали из двух диапазонов: 525 nm и 590 нм (желтый цвет). При этом мы учитывали максимум спектральной чувствительности нашего оптического датчика. Эксперименты показали, что разницы между ними практически нет (в рамках нашей конструкции и выбранного датчика). Любую разницу перебивают артефакты движения, индивидуальные свойства кожи, толщина подкожного слоя запястья и степень прижатия датчика к коже. Мы захотели как-то выделиться из общего “зеленого” списка и пока остановились на желтом цвете.

Конечно, измерения можно проводить не только с запястья. Есть на рынке нестандартные варианты выбора точки регистрации пульса. Например, со лба. Такой подход использован в проекте умного шлема для велосипедистов Life beam Smart helmet разработаного Израильской компанией Lifebeam. В предложениях этой фирмы есть еще бейсболки и солнцезащитные козырьки для девушек. Если постоянно носите бейсболку, то это ваш вариант.

Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть картинку Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Картинка про Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет
Велосипедист доволен, что не нужно одевать HRM ремешок.

В целом выбор точек регистрации достаточно велик: запястье, палец, мочка уха, лоб, бицпес руки, лодыжка и стопа ноги для малышей. Полное раздолье для разработчиков.

Большим плюсом оптического способа является простота реализации на современных смартфонах, где в качестве датчика используется штатная видеокамера, а в качестве излучателя – светодиод вспышки. В новом смартфоне Samsung Galaxy S5 на задней стенке корпуса, для удобства пользователя, уже имеется штатный модуль датчика пульса, возможно и другие производители будут внедрять аналогичные решения. Это может стать решающими для устройств, в которых нет непрерывной регистрации, смартфоны вберут в себя их функционал.

Новые горизонты фотоплетизмографии

Дальнейшее развитие этого способа связано с переосмыслением функционала оптического датчика и технологическими возможностями современных носимых устройств в плане обработки видеоизображений в реальном времени. В итоге имеем идею измерения пульса по видеоизображению лица. Подсветкой является естественное освещение.

Оригинальное решение, с учетом того, что видеокамера является стандартным атрибутом любого ноутбука, смартфона и даже умных часов. Идея метода раскрыта в этой работе.

Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть картинку Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Картинка про Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет
Субъект N3 явно напряжен – пульс под 100 уд/мин, наверно сдает работу своему руководителю Субъекту N2. Субъект N1 просто мимо проходил.

Сначала на кадрах выделяется фрагмента лица, потом изображение раскладывается на три цветовых канала и разворачивается по временной шкале (RGB trace). Выделение пульсовой волны основано на разложение изображения методом анализа независимых компонент (ICA) и выделения частотной составляющей, связанной с модуляцией яркости пикселей под действием пульсации крови.

Лаборатория Philips Innovation реализовала аналогичный подход в виде программы Vital Signs Camera для IPhone. Весьма интересная штука. Усреднение значений конечно большое, но принципиально метод работает. Аналогичный проект развивает Fujitsu Laboratories.

Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Смотреть картинку Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Картинка про Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет. Фото Монитор сердечного ритма что это такое в фитнес браслет
Виды экранов Vital Signs Camera.

Так что в будущем системы видеонаблюдения смогут дистанционно измерять ваш пульс. Контора АНБ возрадуется.

Окончание обзора в следующем посте “Как умные часы, спортивные трекеры и прочие гаджеты измеряют пульс? Часть 2”. В той части мы расскажем об более экзотических способах регистрации пульса, которые используются в современных гаджетах.

Удачи! И еще раз пригашаем вас на сайт нашего проекта EMVIO.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *