iOS应用测量心率的准确性如何?


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有诸如Instant Heart RateCardiograph 类的应用程序,它们声称能够通过读取动脉压变化的颜色变化来测量心率。它们通常需要您将手指放在闪光灯和照相机上。

根据我的测试,这些值与传统测量的速率(通过感觉动脉压变化,在10秒内计数并乘以6)并不完全匹配,但是我不是医生,因此可能测量不正确。

那么,这些应用程序是否比我能做到的更加精确?


嗨!我对答案做了些修改,以反映出我本周末使用朋友的BPM手表进行的测试。
郊狼2012年

Answers:


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这里的手术术语是光电容积描记器。这是您手机的功能术语。

基本上,您的血管在每次心跳时都会有节奏地扩张和收缩。这可以通过反射率或透射率的变化来测量(取决于光电容积描记器的配置方式。对于您的手机,由于光线靠近相机,因此它可以测量反射率)。

在医疗器械中,通常是用红外光完成的,因为血液比红光或白光吸收的短波红外光更多,并且您的组织对红外光更透明。但是,没有理由不能与手机摄像头一起使用。

如果操作正确,则应与手动测量一样或更准确。但是,电话不是合适的光电容积描记器,因此实际可达到的准确度可能取决于许多因素,包括相机性能,照明LED与相机镜头的接近程度以及用于从视频返回中提取脉冲的算法。

但是,您需要注意,所有光电容积描记器对机械运动都非常敏感。必须尽可能保持手指静止,并避免相对于手指移动手机。


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非常有趣的问题!我什至不知道这种应用程序存在。为了回答您的问题,我决定将其中一个放在胸带心率监测仪上进行测试。(我使用的Garmin品牌胸部监测器与类似)在执行测试并比较其值时,我同时使用了两个心率监测器。

我试用了Instant Heart Rate Monitor,结果发现它非常准确……有效。

主要的问题是它只能工作约30倍。每隔两次,它会说它要么无法检测到手指,要么开始检测到脉搏,但从未完成此过程。

但是,当它起作用时,结果出奇地类似于我的其他心率监测器。在执行5次(非科学性)测试后,其平均下降幅度仅为1.26%。如果它能更一致地工作,我将尝试5次以上。

一些注意事项:

  • 当它蜂鸣并收集信息时,它显示的心率通常与您的实际心率相去甚远。有时,它几乎恰好是您真实心率的一半。
  • 它输出的最终心率通常非常接近您的实际心率。

因此,您应该只信任它输出的最后一个心率值(即平均值)。


更好的实验!至少您有一个比较点。现在,我们只需要假设胸带本身就是准确的;)顺便说一句,我已经对此进行了测试,并且发现了与您相同的东西。我使用了Timex T5G941(已针对约6台有氧运动机进行了校准,例如跑步机,楼梯间等)。像您一样,我发现它很准确,但这不是真正的问题,而是可靠性。我的检出率比您高,但可以肯定的是,这并不好。参差不齐的检测确实使它更多地用于娱乐目的。

@cksum-经过一些练习,我的检出率非常高(> 95%)。这个答案和Coyote的答案之间有着非常紧密的联系,在接受之前,我将把问题悬而未决。
弗拉德(Vlad)2012年

@cksum:是的,但是由于Garmin胸带的主要目的是监视心率,所以我希望它是准确的!从我所读的内容来看,至少胸带式监护仪往往比腕表式更为准确。
有意义的2012年

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我怀疑依赖手电筒和相机的应用程序没有比手动检查更精确的方法(假设您习惯于定期检查BPM)。如果他们依靠医疗设备使用的技术(光电容积描记术),则会发生此事件。

但是后来我做了一些测试。

测试中

与我自己

与我自己的读数相比,由于相乘,结果似乎与〜5 BPM余量保持一致。实际上,我不如这些应用程序精确。

2种带闪光灯的iPhone型号

使用2种不同的iPhone机型iPhone 4和iPhone 4S进行的一些测试结果表明,在6个读数(每个设备3个)上,我的差异为2至0 bpm,而条件却不理想。

vs Gamin先行者

对其中一个应用程序的测试再次测试了具有BPM的GPS运动手表,在十几个读数上都显示出非常接近的结果。3 BPM的差异是在良好条件下进行测试时获得的最不精确的精度,大多数情况下它们相差1或2。

结论

方便精确

如果您不用力按压相机(以避免阻塞血液),请保持镇定,不动,并且周围的照明没有明显变化,您应该获得体面的阅读,而不必专心于感觉血液流动和计数心脏跳动。

历史

除了便利之外,我相信这些应用程序的真正优势在于对bpm的跟踪和历史记录。

如果您想在锻炼前后使用这些应用程序就足够了。根据我的测试,如果您确保正确放置手指,不费力地遮盖摄像头以免阻止血液流动,那么精度似乎非常好(比我想象的要好)(同样重要)。

我想从现在开始我将相信iPhone;)

如何

要使用iPhone正确监视您的心率,您必须:

  • 避免在光线变化较大的地方进行测试
  • 用手指遮盖相机手电筒
  • 保持手指不动(避免使相机重新对焦)
  • 轻轻地按一下即可正确遮盖相机(如果用力按下会减少血液流动,将无法读取脉搏)

作为旁注。如果您想以一种很好的方式来跟踪您的bpm和血压,则该产品在iPhone / iPad上效果很好。


良好的使用建议汇总,以获取良好的阅读。
弗拉德(Vlad)2012年

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您的实验存在缺陷,显示的唯一内容就是可靠性(该应用程序可在多种设备上运行)。但是您还没有显示出实际的有效性(该应用实际上正在获得您的心率的准确读数)。

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@cksum将iPhone的读数与“手工”完成的读数进行比较,得出了很好的结果。我在iPhone上的速度为69 BPM和70 BPM,而手工操作时约为72 BPM。看起来还不错,并且看到各个设备的读数是一致的,我相信它们不会出现太大的偏差。
郊狼2012年

@cksum:我尝试了与您描述的测试类似的测试。在这里查看我的答案。
有意义的2012年

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我刚刚尝试过一个声称要执行此操作的应用程序,并将其与我的Garmin HRM和一个手动测试进行了比较,该应用程序上显示的数字与其他测试一致。

至于无生命的心跳,我相信该应用程序所做的就是增加其灵敏度,以寻找规则的脉冲(图像变化)。一旦灵敏度足够高,它似乎就会吸收背景振动,从而引起相对于被测物体的微小移动。手指的变化要大得多,因此更容易拾取,并且背景振动变得微不足道。因此,我得出结论,认为无生命物体具有脉冲是不正确的说法是不相关的。

为了快速检查心率,例如早上的静息心率,这些应用程序似乎足够好


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从某种意义上说,准确度可能不会比您用一只手指敲出脉搏并用另一只手触摸容易找到的动脉(如颈动脉)的精度高。还要注意,对于运动,新的低能耗蓝牙4.0附件是检测和报告心率以及血压的出色硬件。

有几种测量心脏活动的技术:

  • 脉搏检测-测量左心室输出的最大流量周期。
  • 血压-由于左心室的抽气作用,测量您的动脉中的液体量/流量。
  • 两个前导脉冲检测-测量胸部皮肤表面的电气变化
  • 12导联心电图/心电图 -通过比较在躯干周围仔细放置的多个测量部位的皮肤表面发出的电信号的时间和幅度,确定心脏不同腔室中的实际听到的肌肉活动。

通过正确过滤摄像头输入,当算法需要执行的全部操作是告诉您何时有新鲜血液冲入您的手指时,摄像头可以轻松区分手指的运动(左右移动以及用力或不用力地按压)指尖。到血液到达四肢时-脉搏减弱,因此这是尝试检测脉搏的最差区域之一(但非常方便,并且皮肤对LED闪光灯相当透明,并且含氧血液确实反射了光因此它在某些身体类型上确实表现不错)。

我喜欢wahoo健身蓝色心率带,尤其是Mio Link腕带,因此为此定制的硬件定制市场应该会取代直接在iOS上运行并使用相机进行测量的任何软件。为了快速了解您的脉搏,这些相机应用程序应足够好以完成这项工作。Apple Watch还是使用iPhone相机记录脉冲数据的不错选择。


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我仅将它们用于提供信息的目的,并且我喜欢不必携带特定设备或手动进行阅读的便利。这也很好地说明了您最不希望得到的领域的技术进步。只要它们足够准确。
弗拉德(Vlad)2012年

当他们工作时,它们是令人称奇的“飞行汽车”事物,以我的经验,一旦它对某个人起作用,它们便会为该人可靠地工作。他们以这种方式使用相机实在是太酷了。
bmike

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除非由于某种原因您无法计算脉搏,否则这些应用程序永远不会比标准手动检查更加精确。

它们的工作方式是当您将手指放在led灯上,而照相机则监视皮肤的颜色变化。当血液通过静脉泵送时,您的肤色会有节奏地变化。这可能是一种相当准确的方法,但是要求被检查者的行为非常严格。手臂,手或手指的任何移动都可以,而且很可能会使结果倾斜。

我相信这两个应用程序都说,提供的结果不是确定的,不能用作医学诊断的来源。

因此,总而言之,它们几乎没有标准的手动检查准确。


这些应用程序会进行某种形式的自动校准,并在给出读数之前有一个稳定的时间。有时,他们报告说,如果您使用不正确,他们将无法获得一致的读数。
弗拉德(Vlad)2012年

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我已经下载了几个应用程序来计算我的脉搏,但我的脉搏仍然很高,但是它们都以相同的方式出现,只是其中一个表示无法计算出导致脉搏高至99bmp的结果。


那么这如何回答这个问题呢?
Ruskes

@Buscar the据我了解,问题是...are these apps more precise than I can be or is it the other way around?,对我来说,这个答案很好。
弗拉基米尔2014年

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移动设备中的任何内置摄像头都无法准确检测这些应用程序声称用来检测皮肤脉冲的变化类型。我不需要听到所有人都声称它的精确度是+ -2、3或5 bpm,简单来说就是:摄像头不是进化的,这是硬件的限制!

您可以通过将相机指向任何无生命的物体来查看它,以查看应用程序所说的心跳是什么...

当然,这不是魔术,这个应用程序只是在内部玩骰子,同时在屏幕上绘画有趣的东西。


事实证明这是不正确的。使用一种简单的算法来利用CCD硬件滤镜,该滤镜可以选择性地检测不同波长的可见光,从而可以检测到充氧的红色氧化血液充填毛细管床。荒谬的是,像原始iPhone中的相机一样,粗相机的功能足以测量皮肤色素沉着差异很大的健康人的脉搏。它与分辨率无关,而与测量相机数据中的时差有关。
bmike
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