Wie genau sind iOS-Apps, die die Herzfrequenz messen?

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Es gibt Apps wie Instant Heart Rate und Cardiograph, die behaupten, die Herzfrequenz messen zu können, indem sie Farbänderungen bei Änderung des arteriellen Blutdrucks ablesen . In der Regel müssen Sie Ihren Finger über die Blitz-LED und die Kamera halten.

Aus meinen Tests geht hervor, dass die Werte nicht ganz mit den traditionell gemessenen Raten übereinstimmen (indem man Veränderungen des arteriellen Blutdrucks spürt, diese über 10 Sekunden zählt und mit 6 multipliziert), aber ich bin kein Arzt, daher kann es sein, dass ich falsch messe.

Sind diese Apps genauer als ich oder ist es umgekehrt?

Vlad
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Hallo! Ich habe meine Antwort ein wenig geändert , um den Test zu reflektieren, den ich an diesem Wochenende mit der BPM-Uhr eines Freundes gemacht habe.
Coyote

Antworten:

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Der operative Begriff lautet hier Photoplethysmograph . Dies ist der Begriff für das, als was Ihr Telefon fungiert.

Grundsätzlich dehnen sich Ihre Blutgefäße bei jedem Herzschlag rhythmisch aus und ziehen sich zusammen. Dies kann entweder als Änderung des Reflexionsgrads oder des Transmissionsgrads gemessen werden (abhängig von der Konfiguration des Fotoplethysmographen). Bei Ihrem Telefon wird der Reflexionsgrad gemessen, da das Licht an der Kamera anliegt.

In medizinischen Instrumenten wird im Allgemeinen Infrarotlicht verwendet, da das Blut kurzwelliges Infrarotlicht stärker absorbiert als rotes oder weißes Licht und das Gewebe für Infrarotlicht transparenter ist. Es gibt jedoch keinen Grund, warum dies mit einer Telefonkamera nicht funktionieren würde.

Wenn es richtig gemacht wird , sollte es genauso oder genauer sein als die manuelle Messung. Ein Telefon ist jedoch kein geeigneter Fotoplethysmograph. Die realistisch erreichbare Genauigkeit hängt daher wahrscheinlich von einer Reihe von Faktoren ab, darunter der Kameraleistung, der Nähe der leuchtenden LED zum Kameraobjektiv und dem Algorithmus, der zum Extrahieren des Impulses aus dem Videorücklauf verwendet wird .

Beachten Sie jedoch, dass alle Fotoplethysmographen sehr empfindlich auf mechanische Bewegungen reagieren. Es ist wichtig, dass Sie Ihren Finger so ruhig wie möglich halten und das Telefon nicht relativ zum Finger bewegen.

Falscher Name
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Sehr interessante Frage! Mir war nicht einmal bewusst, dass es solche Apps gibt. Um Ihre Frage zu beantworten, habe ich mich entschlossen, einen dieser Tests mit einem Brustgurt-Herzfrequenzmesser durchzuführen. (Ich habe einen ähnlichen Brustmonitor der Marke Garmin verwendet . ) Ich habe beide Herzfrequenzmonitore gleichzeitig verwendet, als ich meine Tests durchgeführt und deren Werte verglichen habe.

Ich habe Instant Heart Rate Monitor ausprobiert und es hat sich herausgestellt, dass es bemerkenswert genau ist ... wenn es funktioniert hat.

Das Hauptproblem war, dass es nur etwa 1 von 30 funktionierte. Bei jedem anderen Mal wurde angegeben, dass entweder kein Finger erkannt werden konnte oder der Puls erkannt wurde, der Vorgang wurde jedoch nie abgeschlossen.

Als es funktionierte, waren die Ergebnisse überraschend ähnlich wie bei meinem anderen Herzfrequenzmesser. Nach 5 (nicht wissenschaftlichen) Tests ergab sich eine durchschnittliche Abweichung von nur 1,26%. Wenn es konsequenter funktioniert hätte, hätte ich es mehr als fünf Mal ausprobiert.

Ein paar Anmerkungen:

  • Während es piept und Informationen sammelt, weicht die angezeigte Herzfrequenz normalerweise von Ihrer tatsächlichen Herzfrequenz ab. Manchmal ist es fast genau die Hälfte Ihrer tatsächlichen Herzfrequenz.
  • Die endgültige Herzfrequenz, die ausgegeben wird, liegt normalerweise sehr nahe an Ihrer tatsächlichen Herzfrequenz.

Daher sollten Sie nur dem letzten ausgegebenen Herzfrequenzwert (dh dem Durchschnitt) vertrauen.

Sinnvoll
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Viel besseres Experiment! Zumindest haben Sie einen Vergleichspunkt. Jetzt müssen wir nur noch davon ausgehen, dass der Brustgurt selbst genau ist;) Übrigens habe ich das getestet und so ziemlich das Gleiche gefunden wie du. Ich habe einen Timex T5G941 verwendet (der für ~ 6 Cardio-Geräte wie Laufbänder, Treppensteiger usw. kalibriert wurde). Wie Sie fand ich es richtig, aber das war nicht wirklich das Problem, es war die Zuverlässigkeit. Ich hatte eine bessere Erkennungsrate als Sie, aber es war nicht großartig, das ist sicher. Die Fleckenerkennung macht es wirklich mehr für Unterhaltungszwecke.
@cksum - Ich erhalte nach einiger Übung eine sehr gute Erkennungsrate (> 95%). Es ist ein sehr enger Zusammenhang zwischen dieser Antwort und der von Coyote. Ich lasse die Frage noch ein paar Tage offen, bevor ich sie annehme.
Vlad
@cksum: Das stimmt, aber da der Hauptzweck dieses Garmin-Brustgurts darin besteht, die Herzfrequenz zu überwachen, würde ich hoffen, dass sie korrekt ist! Wie ich zumindest gelesen habe, sind Brustgurtmonitore tendenziell genauer als die Armbanduhren.
Sinnvoll
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Ich vermutete, dass Apps, die auf der Taschenlampe und der Kamera basieren, nicht genauer waren als eine manuelle Überprüfung (vorausgesetzt, Sie sind es gewohnt, Ihren BPM regelmäßig zu überprüfen). Ereignis, wenn sie auf einer Technik beruhen, die von medizinischen Geräten verwendet wird (Photoplethysmographie).

Aber dann habe ich ein paar Tests gemacht.

Testen

gegen mich

Verglichen mit meinen eigenen Messwerten scheinen die Ergebnisse mit einer Toleranz von ~ 5 BPM auf der Grundlage der Näherung aufgrund der Multiplikation übereinzustimmen. Ich bin eigentlich weniger genau als diese Apps.

2 verschiedene iPhones mit Blitz

Die Ergebnisse einiger Tests mit 2 verschiedenen iPhone-Modellen, dem iPhone 4 und dem iPhone 4S, zeigen, dass ich bei 6 Messungen (3 pro Gerät) einen Unterschied von 2 bis 0 Schlägen pro Minute bei weniger als idealen Bedingungen hatte.

gegen einen Gamin Forerunner

Das Testen einer der Apps mit einer GPS-Sportuhr mit BPM ergab sehr genaue Ergebnisse bei einem Dutzend Messungen. Ein Unterschied von 3 BPM war die geringste Genauigkeit, die beim Testen unter guten Bedingungen erzielt werden konnte, meistens um 1 oder 2.

Fazit

Bequem und präzise

Wenn Sie nicht fest auf die Kamera drücken (um ein Blockieren des Blutflusses zu vermeiden), ruhig bleiben, sich nicht bewegen und keine starken Lichtschwankungen um Sie herum auftreten, sollten Sie eine anständige Messung erhalten, ohne sich auf das Fühlen des Blutflusses und das Zählen konzentrieren zu müssen Das Herz schlägt.

Geschichte

Abgesehen von der Bequemlichkeit glaube ich, dass der wahre Vorteil dieser Apps die Verfolgung und der Verlauf Ihrer BPM ist.

Wenn Sie diese Apps vor und nach dem Training verwenden möchten, reichen sie aus. Auf der Grundlage meiner Tests erscheint die Genauigkeit sehr gut (besser als ich angenommen habe), wenn Sie sicherstellen, dass Sie Ihren Finger richtig platzieren und die Kamera abdecken, ohne fest zu drücken, um den Blutfluss nicht zu stoppen (auch dies ist wichtig).

Ich denke ich werde dem iPhone von nun an vertrauen;)

Wie man

Um Ihre Herzfrequenz mit dem iPhone richtig zu überwachen, müssen Sie:

  • Vermeiden Sie Tests an Orten mit starken Lichtschwankungen
  • Bedecken Sie die Kamera und die Taschenlampe mit Ihrem Finger
  • Bewegen Sie Ihren Finger nicht herum (um ein Nachfokussieren der Kamera zu vermeiden).
  • Drücken Sie nur sehr leicht auf die Kamera, um sie richtig abzudecken. (Wenn Sie zu fest drücken, wird der Blutfluss verringert und der Puls kann nicht abgelesen werden.)

Als Randnotiz. Wenn Sie Ihre Herzfrequenz und Ihren Blutdruck auf eine wirklich gute Weise verfolgen möchten, funktioniert dieses Produkt hervorragend auf dem iPhone / iPad.

Kojote
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Gute Zusammenfassung der Anwendungshinweise für eine gute Lesbarkeit.
Vlad
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Ihr Test ist fehlerhaft und Sie haben nur die Zuverlässigkeit bewiesen (die App funktioniert auf einer Reihe von Geräten). Sie haben jedoch keine tatsächliche Gültigkeit gezeigt (die App erhält tatsächlich eine genaue Anzeige Ihrer Herzfrequenz).
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@cksum Der Vergleich des iPhone-Messwerts mit meinem eigenen Messwert "von Hand" liefert mir gute Ergebnisse. Ich habe 69 und 70 BPM auf dem iPhone gegen ungefähr 72 BPM von Hand. Es scheint in Ordnung zu sein, und da die Messwerte auf allen Geräten gleich sind, bin ich zuversichtlich, dass sie nicht zu stark abweichen.
Coyote
@cksum: Ich habe einen ähnlichen Test wie den von Ihnen beschriebenen ausprobiert. Siehe meine Antwort hier .
Sinnvoll
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Ich habe gerade eine App ausprobiert, die dies behauptet, und sie mit meinem Garmin HRM und einem manuellen Test verglichen. Die in der App angezeigten Zahlen stimmen mit den anderen Tests überein.

Ich glaube, dass ein unbelebter Herzschlag darin besteht, die Empfindlichkeit zu erhöhen und nach einem regelmäßigen Puls zu suchen (Bildänderung). Sobald die Empfindlichkeit hoch genug ist, scheint sie Hintergrundvibrationen aufzunehmen, die winzige Bewegungen in Bezug auf das zu messende Objekt verursachen. Die Veränderungen im Finger sind viel größer und werden daher leichter aufgenommen und Hintergrundvibrationen werden unbedeutend. Daher komme ich zu dem Schluss, dass die Behauptung, dass es ungenau ist, weil unbelebte Objekte einen Puls haben, irrelevant ist.

Für eine schnelle Überprüfung der Herzfrequenz, wie zum Beispiel um die Herzfrequenz morgens auszuruhen, scheinen diese Apps gut genug zu sein

Kennzeichen
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In gewisser Hinsicht ist die Genauigkeit möglicherweise nicht besser, als wenn Sie die Pulse mit einem Finger abtippen und mit der anderen Hand eine leicht zu findende Arterie wie Ihre Halsschlagader abtasten würden. Beachten Sie auch, dass neues energiesparendes Bluetooth 4.0-Zubehör für sportliche Aktivitäten eine weitaus bessere Hardware für die Erkennung und Meldung von Herzfrequenz und Blutdruck darstellt.

Es gibt verschiedene Technologien zur Messung der Herzaktivität:

  • Pulserkennung - Misst die Perioden der maximalen Flussrate vom Ausgang des linken Ventrikels .
  • Blutdruck - Misst das Volumen / den Fluss von Flüssigkeit in Ihren Arterien aufgrund der Pumpwirkung des linken Ventrikels.
  • Zwei-Elektroden-Puls-Erkennung - Misst elektrische Veränderungen an der Hautoberfläche auf der Brust
  • 12-Kanal-EKG / EKG - Bestimmt die tatsächliche Aktivität der gehörten Muskeln in verschiedenen Herzkammern durch Vergleich des Zeitpunkts und der Amplitude der elektrischen Signale von der Hautoberfläche an mehreren Messstellen, die sorgfältig um Ihren Oberkörper positioniert wurden.

Mit der richtigen Filterung des Kameraeingangs ist die Bewegung Ihres Fingers (von Seite zu Seite sowie härterer oder weniger härterer Druck) für die Kamera ziemlich leicht erkennbar, wenn der Algorithmus lediglich erkennen muss, wann frisches Blut in Ihren Körper fließt Fingerspitzen. Zu dem Zeitpunkt, zu dem das Blut die Extremität erreicht - der Puls ist weniger stark, so dass dies einer der schlechtesten Bereiche ist, um zu versuchen, Pulse zu erkennen (aber es ist sehr praktisch und die Haut ist für den LED-Blitz ziemlich durchscheinend und sauerstoffhaltiges Blut reflektiert das Licht so funktioniert es ziemlich gut in einigen Körpertypen).

Ich mag den blauen Wahoo Fitness-Herzfrequenzgürtel und besonders das Mio Link-Armband. Daher sollte der Markt für speziell dafür entwickelte Hardware jede Software überholen, die direkt auf iOS läuft und die Kamera zur Messung verwendet. Damit Sie Ihren Puls schnell ablesen können, sollten diese Kamera-Apps angemessen genug sein, um diese Aufgabe zu erledigen. Die Apple Watch ist auch eine gute Alternative zur Verwendung Ihrer iPhone-Kamera zum Aufzeichnen von Pulsdaten.

bmike
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Ich benutze sie nur zu Informationszwecken und mag den Komfort, keine spezielle Ausrüstung tragen zu müssen oder das Lesen manuell durchzuführen. Es ist auch eine großartige Demonstration des technischen Fortschritts in Bereichen, die Sie am wenigsten erwarten würden. Vorausgesetzt, sie sind genau genug.
Vlad
Sie sind erstaunliche "fliegende Autos", wenn sie funktionieren, und meiner Erfahrung nach arbeiten sie zuverlässig für diese Person, wenn es für eine bestimmte Person funktioniert. Es ist wirklich cool, dass sie die Kamera auf diese Weise benutzen können.
bmike
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Sofern Sie die Pulsschläge nicht aus irgendeinem Grund zählen können, sind diese Apps niemals präziser als die standardmäßige manuelle Überprüfung.

Sie funktionieren, wenn Sie mit dem Finger auf das LED-Licht und die Kamera tippen, mit der sie die Farbveränderungen Ihrer Haut überwachen. Ihre Hautfarbe ändert sich rhythmisch, während das Blut durch die Venen gepumpt wird. Dies könnte eine ziemlich genaue Methode sein, erfordert jedoch ein sehr strenges Verhalten der zu überprüfenden Person. Jede Bewegung eines Arms, einer Hand oder eines Fingers kann und wird höchstwahrscheinlich das Ergebnis verzerren.

Ich glaube, beide Apps sagen, dass die bereitgestellten Ergebnisse nicht endgültig sind und nicht als Quelle für medizinische Diagnosen verwendet werden können.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sie fast nie so genau sind wie die standardmäßige manuelle Überprüfung.

Michal M
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Die Apps verwenden eine Art Autokalibrierung und haben eine gewisse Zeit, bevor sie einen Messwert ausgeben. Manchmal geben sie an, dass sie keine konsistenten Messwerte erhalten konnten, wenn Sie sie nicht richtig verwenden.
Vlad
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Ich habe mehrere Apps heruntergeladen, um meinen Puls zu berechnen. Ich habe sowieso eine sehr hohe, aber alle sind gleich, mit der Ausnahme, dass sie nicht berechnet werden konnten, weil sie zu hoch ist (99 bmp)

jessica
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Wie beantwortet das die Frage?
Ruskes
@ Buscar car Soweit ich die Frage verstehe, ist ...are these apps more precise than I can be or is it the other way around?für mich diese Antwort in Ordnung.
Vladimir
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Auf keinen Fall kann eine in Mobilgeräten eingebaute Kamera die Art von Änderungen erkennen, die diese Anwendungen angeblich verwenden, um den Puls Ihrer Haut zu erkennen. Ich muss nicht hören, dass Sie alle behaupten, dass es + -2, 3 oder 5 bpm genau ist, um es einfach auszudrücken: Kameras sind nicht so weit fortgeschritten, es ist eine Hardware-Einschränkung!

Sie können es überprüfen, indem Sie die Kamera auf ein unbelebtes Objekt richten, um zu sehen, was die App als Herzschlag bezeichnet ...

Natürlich ist es keine Zauberei, diese App spielt nur Würfel im Inneren und malt lustige Sachen auf den Bildschirm.

Dr. Seuss
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Dies ist nachweislich falsch. Ein trivialer Algorithmus wird verwendet, um die CCD-Hardwarefilter zu nutzen, die selektiv verschiedene Wellenlängen des sichtbaren Lichts erfassen, um die Rötung von sauerstoffreichem Blut zu erkennen, wenn es die Kapillarbetten füllt. Lächerlich grobe Kameras wie die des Original-iPhones sind mehr als leistungsfähig genug, um den Puls eines gesunden Menschen mit großen Hautpigmentierungsunterschieden zu messen. Es geht überhaupt nicht um Auflösung, sondern um die Messung von Zeitunterschieden in den Kameradaten.
bmike