как работает измерение давления на смарт-часах

Фитнес-браслеты и смарт-часы с измерением давления. Как работает эта технология и можно ли ей доверять?

Оценка этой статьи по мнению читателей:
4.9
(158)

Посмотрев популярные запросы в Google, я понял, что людей совершенно не интересует принцип измерения артериального давления фитнес-трекерами. Какая разница, как оно там работает, просто дайте список лучших гаджетов с функцией измерения давления!

Но если бы люди осознавали технический уровень подобных статей, они бы десять раз подумали, прежде чем покупать по их советам очередной китайский трекер за $50 с функцией измерения давления. Особенно, если эта покупка делается для пожилых родителей или людей с определенными заболеваниями, которым нужно постоянно следить за своим давлением.

В этой статье вы не увидите много советов по выбору лучшего «фитнес-тонометра», но вместо этого узнаете, как вообще работает данная технология и насколько точны показания смарт-часов. Также я расскажу, есть ли разница между китайским «ноунеймом» и дорогими смарт-часами от известных брендов.

Для тех, кто читает наш сайт впервые, напомню, что мы уже подробно объясняли принцип работы таких функций, как измерение пульса и измерение уровня кислорода в крови смарт-часами. В этот раз настал черёд артериального давления.

И по традиции начнем с азов, вспомнив, что вообще такое артериальное давление и зачем его измерять, особенно если вы молоды и вас ничего не беспокоит. Эти вопросы действительно очень важны, поэтому уделим им достаточно внимания.

Что такое артериальное давление и почему его нужно знать?

Внутри каждого из нас очень много крови, но наши органы «не пропитаны» ею, как губка водой. Вместо этого кровь изолирована от всех тканей и находится в специальных эластичных трубках, которые называются кровеносными сосудами.

Эта кровь циркулирует по кругу, не выходя за пределы сосудов. То есть, кровеносные сосуды не «подключаются» к различным органам, как принтер или монитор к компьютеру.

Самый крупный сосуд (аорта), который выходит из сердца, разветвляется на более мелкие артерии, те расходятся на еще более мелкие артериолы, а артериолы в свою очередь делятся на капилляры. Диаметр последних не превышает 10 микрометров! Чтобы представить себе размер капилляра, посмотрите как он выглядит в сравнении с тонким человеческим волосом:

соотношение размера капилляра и волоса

У таких маленьких капилляров, должно быть, очень тонкие стенки? Так и есть! Они настолько тонкие (толщиной в одну клетку), что сквозь них могут проходить различные молекулы (кислород, углекислый газ, питательные вещества). Именно через тонкие стенки капилляров и происходит обмен веществ между кровью и тканями.

Но кровь не может циркулировать сама по себе. Нужен «насос», который бы постоянно качал ее по кругу, чтобы забирать «отходы» от органов и доставлять им кислород и другие полезные вещества. Таким насосом является наше сердце.

В правую часть сердца попадает «плохая» кровь из вен, насыщенная углекислым газом. Сердце выталкивает эту кровь в легкие, где она очищается от углекислого газа и обогащается кислородом. Из легких «свежая» кровь попадает в левую часть сердца, откуда затем выталкивается в артерии, чтобы питать весь организм (на картинке сердце «смотрит» на нас, то есть, его левая сторона красного цвета):

как кровь циркулирует по организму человека

Когда сердце сжимается, оно с силой выталкивает определенный объем крови в артерию, чтобы протолкнуть ее дальше по всему организму от головы до пяток. И так как артерия довольно эластичная, такой выброс крови растягивает ее, оказывая на стенки определенное давление:

систолическое давление

У здорового человека при сокращении сердце создает давление равное примерно 120 миллиметрам ртутного столба (такое давление могло бы поднять ртуть в стеклянной трубке на 120 мм вверх). И этого должно быть вполне достаточно для того, чтобы проталкивать кровь через всё тело.

Повторюсь, это не просто давление, с которым сердце выталкивает кровь в сосуды, но и давление, с которым кровь давит на стенки сосудов. И называется оно систолическим давлением.

Но что произойдет, когда сердце расслабится? Естественно, давление внутри него резко упадет. И упругая артерия тут же захочет вернуться к своим обычным размерам. Ее стенки сожмутся, вытолкнув избыток крови дальше:

диастолическое давление

Как видно на рисунке, при сжатии стенки артерии, кровь растекается во все стороны, включая путь обратно к сердцу. Но внутри сердца есть клапан, который блокирует обратный ход крови. Поэтому она течет дальше в организм. Такое давление, создаваемое самой артерией (ее стенками), уже заметно ниже того давления, с которым сердце качает кровь.

У здорового человека оно равняется примерно 80 мм рт. ст. и называется диастолическим давлением.

Именно эти два значения мы и видим при измерении артериального давления. Если у человека давление равняется 140/90, это значит, что при сокращении его сердце выталкивает кровь в артерии под давлением 140 мм рт. ст. Когда же сердце расслабляется, артерии сужаются, тем самым проталкивая кровь дальше, но уже под давлением 90 мм рт. ст.

И зачем нам это знать?

Действительно, можно было бы совершенно не заморачиваться всем этим, если бы не одно но. Да, кровеносные сосуды могут легко справляться с повышением давления крови. Их стенки легко растягиваются, после чего возвращаются в обычное состояние.

У человека давление может повышаться и падать много раз в день. Например, если кровь становится более густой, ее течение замедляется и сердцу нужно сильнее сокращаться, чтобы увеличить выброс крови в артерии. Во время стресса артерии сужаются, что тут же увеличивает давление внутри сосудов (вспомните, когда вы сжимаете шланг, по которому течет вода, давление резко увеличивается).

Всё это нормально и не представляет угрозы для жизни.

Но серьезные проблемы начинаются тогда, когда давление повышается слишком часто или постоянно находится в повышенном состоянии (от 140/90 и выше). Такую ситуацию мы называем гипертонией.

Дело в том, что стенки сосудов не выдерживают высокое давление в течение продолжительного времени и их внутреннее покрытие (эндотелий) начинает разрушаться. А это покрытие, помимо всего прочего, выполняет одну крайне важную функцию.

артерия показанная изнутри

Каждый знает, что когда кровь вытекает за пределы сосуда (например, когда мы порезали палец), она тут же сворачивается. Но почему она не сворачивается внутри сосуда? По той причине, что эндотелий (то самое покрытие, которое разрушается высоким давлением) выделяет специальные белки, предотвращающие свертывание крови.

Когда это покрытие повреждается, особые белки, транспортирующие по крови холестерин (липопротеины), попадают через поврежденные участки внутрь стенки артерии.

Тут же срабатывает «система безопасности» и посылает специальные клетки (макрофаги), чтобы уничтожить липопротеины. Они пробираются внутрь той же стенки и пожирают холестерин. Но если этих липопротеинов оказалось слишком много, макрофаги будут пожирать их до тех пор, пока сами не лопнут.

И теперь, вместо белков с холестерином мы имеем целое кладбище мертвых макрофагов с холестерином внутри!

Но и это еще не всё. Умирая, макрофаги выделяют цитокины, что привлекает еще больше макрофагов. Начинается замкнутый круг и воспаление нарастает. Кровь в этой области начинает сворачиваться. На поврежденных участках собираются тромбоциты.

Дальше ситуация усугубляется еще сильнее, так как в эту область смещаются гладкомышечные клетки и размножаются. Всё это приводит к появлению стенки вокруг очага воспаления, которая предотвращает сворачивание крови. Такое образование мы называем бляшкой:

нормальная артерия и артерия с бляшкой

Но не спешите расслабляться. Теперь внутри бляшки начинает активно собираться кальций. А так как доступ к этому месту практически заблокирован, специальные белки не могут туда пробраться, чтобы удалить его. А кальций — это то, что делает наши кости твердыми. То же происходит и с артерией в месте поражения. Она теряет свою эластичность.

Периодически на этом воспалительном образовании могут появляться трещины. И содержимое бляшки вырывается в артерию. Здесь сразу же появляется кровяной сгусток и уже частично закупоренный сосуд перекрывается еще сильнее:

сгусток крови внутри артерии

Кровь перестает поступать в достаточном количестве в клетки и те начинают умирать.

А теперь всё зависит от того, в каких именно артериях это произошло. Если в коронарных — может случиться инфаркт миокарда; в сонных и артериях мозгаинсульт и атрофия мозга; в брыжеечной артерии — проблемы с тонким кишечником; в подколенной артерии — гангрена или судороги в ноге при физических нагрузках.

Добавьте к этому различные аневризмы! А если бляшка образовалась в почечной артерии, почка просто посчитает, что упало кровяное давление (так как из-за закупорки сосуда в нее поступает меньше крови). Естественно, давление будет сразу же повышено, что снова замыкает этот порочный круг.

Если кусок такой бляшки из более крупной артерии оторвется и потечет по кровотоку, он дойдет до более мелкой артерии и полностью закупорит ее, блокировав и кровоснабжение каких-то тканей.

Нужно ли говорить, что гипертония (повышенное давление) является одной из главных причин смертности во всем мире?

И теперь самое «замечательное» во всей этой истории:

Весь описанный процесс происходит совершенно незаметно для человека. И иногда о том, что проблемы все-таки были, узнают уже только родственники.

Именно поэтому очень важно знать свое давление каждому взрослому человеку, чтобы контролировать его. К слову, о контроле. Помимо лекарств, существуют и другие способы:

  • Сокращение употребления соли до 5 г в день
  • Регулярная физическая активность
  • Увеличение доли фруктов и овощей в рационе
  • Полный отказ от табака
  • Сокращение употребления алкоголя
  • Ограничение потребления продуктов с большим содержанием жиров
  • Исключение трансжиров

Если с этим немного разобрались, тогда попробуем ответить на главный вопрос.

Как измеряется артериальное давление?

Давайте вместе подумаем, как вообще реально измерять давление крови в артериях? Как бы вы это сделали?

Один человек по имени Стивен Хейлз, не долго думая, в начале 18 века решил эту проблему довольно незамысловатым способом — он воткнул почти 3-х метровую стеклянную трубку в глотку своей лошади и посмотрел, на какую высоту поднимается кровь:

первый опыт по измерению артериального давления

И кровь действительно то поднималась, то опускалась в такт сердцебиению. Но людям не очень понравилась идея такой процедуры, да и особого смысла в определении давления крови тогда еще никто не понимал.

Но уже в начале 19 века другому врачу пришла гениальная идея, как измерить давление, никого при этом не заколов. Нужно было лишь передавить артерию, чтобы остановить кровоток! Он сконструировал из подручных средств аналог современной манжеты, которую можно накачивать воздухом и замерять давление внутри манжеты.

Дальше дело оставалось за малым. Он медленно спускал воздух в манжете, снижая давление и при этом прощупывал свой пульс. Как только давление манжеты сравнивалось с давлением крови, артерия начинала раскрываться и под пальцем ощущалась пульсация. Это давление в манжете и соответствовало артериальному давлению, точнее систолическому («верхнему»):

измерение давления манжетой

Но что делать с диастолическим («нижним») давлением. Как определить его?

И тут на сцену выходит Николай Сергеевич Коротков. Его метод (метод Короткова) до сих пор считается одним из самых точных. Он предложил прослушивать пульс в артерии при сдавливании манжеты.

Когда мы накачиваем манжету, в какой-то момент она полностью пережимает артерию и кровоток останавливается. Если в этот момент приложить стетоскоп к артерии, мы ничего не услышим.

Теперь начинаем понемногу спускать воздух в манжете и внимательно слушаем звуки. Как только давление в манжете опускается до уровня систолического давления, артерия начинает открываться и в этот момент кровь, которая уже собралась на входе, со всей силы устремляется через узкий просвет. Бурный поток (он называется турбулентным потоком крови) начинает бить в стенки сосудов и именно эти удары крови о стенки мы слышим в стетоскоп.

Продолжаем дальше спускать воздух и в какой-то момент манжета полностью перестает сжимать артерию, то есть, давление в манжете падает ниже диастолического (нижнего) давления крови. Теперь турбулентный поток прекращается и кровь начинает течь спокойно (ламинарный поток), без всяких завихрений и ударов о стенки. В этот момент звуки в стетоскопе полностью исчезают:

турбулентный и ламинарный поток крови

Всё, что остается сделать врачу, это записать два значения давления в манжете — когда он услышал через стетоскоп первые звуки (систолическое давление) и когда услышал последний удар (диастолическое давление).

Если у вас есть такой тонометр, можете самостоятельно попробовать измерить давление. Это, на самом деле, не так сложно, как казалось на приеме у врача!

Но более популярны сегодня автоматические и полуавтоматические тонометры, которые самостоятельно определяют артериальное давление. Именно такие приборы есть и многих людей. Здесь используется осциллометрический метод.

К манжете подключен датчик давления. И когда манжета сжимается, датчик давления не ощущает никакой пульсации, а фиксирует лишь увеличение давления. Но затем воздух спускается и когда давление внутри манжеты доходит до систолического артериального, пробивается пульсация артерии. Эти пульсации ритмично давят на манжету и вызывают колебания давления внутри манжеты в такт сердцебиению.

Но здесь есть один важный момент. В отличие от метода Короткова (когда мы прослушиваем артерию через стетоскоп), осциллометрический метод не показывает напрямую систолическое и диастолическое давление. Колебания давления внутри манжеты начинаются примерно при систолическом давлении, но не заканчиваются при диастолическом.

Это хорошо видно на следующей иллюстрации, когда давление одновременно измеряется по методу Короткова и полуавтоматическим тонометром (осциллометрический метод):

сравнение осциллометрического метода и метода короткова для измерения давления

Обратите внимание, что колебания давления в манжете начинаются немного раньше (со 164 мм рт. ст.), чем появляется звук в стетоскопе (на отметке в 157 мм рт. ст.). А когда звук в стетоскопе полностью прекращается, то есть, когда мы фиксируем диастолическое давление (92 мм рт. ст.), колебания в манжете еще продолжаются.

Поэтому в автоматических и полуавтоматических тонометрах используются микропроцессоры для расчета точного давления с использованием различных алгоритмов. Что важно, эти алгоритмы могут отличаться в разных моделях. И это одна из причин, по которой тонометры от разных производителей могут показывать разные результаты. По этой же причине данный метод не является стопроцентно точным (в отличие от метода Короткова со стетоскопом).

Я думаю, вы уже начинаете задаваться вопросом — причем же здесь фитнес-браслеты и смарт-часы? Ведь у них нет никакой манжеты, они не пережимают артерию, да и находятся в таком месте, где вообще нет крупных артерий.

Всё верно! В этом и заключается основная проблема — как измерять давление крови, без пережатия артерии. Только сразу уточню, что есть и обычные тонометры с манжетой, которые предназначены для запястья (запястный автоматический тонометр):

тонометр для запястья

Не стоит их путать со смарт-часами. Правда, существуют редкие исключения, когда запястные тонометры делают в виде смарт-часов — эдакие гибриды тонометра и фитнес-трекера, как например, модель Omron HeartGuide:

omron heartguide

Эти часы, как и запястные тонометры, используют осциллометрический метод для измерения давления. Но в отличие от тонометров, которые надеваются на плечо, они менее точны и также не используются в медицине. Более того, пожилым людям или тем, у кого уже есть проблемы с сосудами, вообще не стоит ими пользоваться (ни такими часами, ни запястными тонометрами).

Как измерять артериальное давление без манжеты? Вариант первый — ультразвук!

Ультразвуковой датчик можно использовать (и он используется) совместно с манжетой, но сейчас мы говорим о том, как возможно измерить давление без манжеты.

Если вы проходили ультразвуковое обследование, то знаете, что этот прибор творит чудеса — он буквально видит человека изнутри! Почему бы не воспользоваться ультразвуком для анализа артерии? Тем более, что такая процедура вполне себе привычная для любой больницы.

Я скажу одну вещь, а вы просто примите ее на веру, так как доказывать ее я не буду. Есть уравнение, которое позволяет более-менее точно рассчитать артериальное давление, если мы знаем диаметр артерии (насколько она растягивается и сужается под давлением крови) и скорость кровотока (с какой скоростью кровь протекает в артерии). Я даже покажу вам эту формулу:

расчет артериального давления по кровотоку и диаметру артерий

Здесь неизвестны только три переменные: P — давление, d — диаметр артерии и V — скорость кровотока. Все остальные значения известны и дело остается за малым — узнать диаметр артерии и скорость движения крови.

Первое сделать при помощи ультразвука не очень сложно, так как у звуковой волны (как и любой другой) есть прекрасное свойство — она может отражаться от объектов и возвращаться назад.

Представьте себе такую ситуацию. Ваш сосед стоит в своей квартире напротив общей с вами стены и кричит во весь голос. Звуковая волна выходит из его рта и ударяется в стенку. В момент столкновения волны со стеной большая часть звука возвращается обратно к соседу, а к вам через стенку проходит лишь незначительная его часть (хотя иногда и кажется, что всё наоборот):

распространение звуковых волн

Почему так произошло? Звуковая волна будет продвигаться вперед без отражений только в одном случае — если она идет по однородной среде.

Но на границе двух разных сред (воздух и бетон в нашем примере) часть волны отразится обратно, а часть пройдет дальше. Затем звук пройдет по бетону и снова на границе бетон-воздух часть волны отразится обратно (в бетонную стену к соседу), а часть пройдет в вашу комнату по воздуху.

И сколько бы раз ни менялась среда (бетон-воздух-стекло-вода), каждый раз часть волны будет проходить дальше, а часть — отражаться обратно, пока волна полностью не угаснет.

Получается, мы можем сделать смарт-часы с ультразвуковым датчиком давления! Он будет испускать звуковую волну на высокой частоте, которую мы не слышим (ультразвук). Этот звук пройдет сквозь кожу, часть его отразится обратно на датчик, а часть пройдет дальше в мягкие ткани.

Затем волна достигнет стенки артерии и часть ее вернется на датчик. Пройдя по крови внутри сосуда, звуковая волна снова встретится со второй стенкой артерии и опять часть ее возвратится на датчик, а часть пройдет дальше. Всё закончится, когда звук встретится с костью, теперь он полностью отразится и уже ничего не пойдет дальше:

ультразвуковой датчик артериального давления

Прибор покажет нам всплески напряжения, когда возвращалась каждая «порция» звуковой волны. И мы можем легко определить толщину сосуда и даже наличие бляшек в сосуде:

график отраженного ультразвука

Но здесь мы сталкиваемся с первой проблемой. Вы когда-нибудь делали ультразвуковое обследование? Если да, то, должно быть, обратили внимание, что перед обследованием на участок кожи врач обильно наносит специальный гель. Зачем он это делает?

Дело в том, что любая среда (воздух, металл, мышцы, кровь, вода и т.п.) оказывает определенное сопротивление звуку (так называемый акустический импеданс), то есть, затормаживает движение звуковых волн.

И это сопротивление зависит от плотности среды. Например, если плотность воздуха составляет 1.2 кг на кубический метр, то плотность крови — больше тонны на кубический метр! И когда звуковая волна будет переходить из среды с низким акустическим сопротивлением (воздух) в среду с высоким сопротивлением (кровь), практически вся волна отразится обратно, так как акустическое сопротивление крови в 4 тыс. раз выше, чем у воздуха. И это естественно, что столкнувшись с высоким сопротивлением, волна просто отразится от препятствия.

Именно это и произойдет, когда ультразвук из прибора пройдет по воздуху и столкнется с кожей. Разница в акустическом сопротивлении кожи и воздуха очень большая и лишь 0.1% всей звуковой волны пройдет сквозь кожу. Работать с таким сигналом бессмысленно, так как мы теряем 99.9% информации.

Поэтому между кожей и прибором наносится специальный гель, акустическое сопротивление которого идентично коже. Получается, прибор как бы «погружается» в кожу, так как воздух между прибором и кожей исключается. И теперь не 0.1%, а вся звуковая волна пройдет сквозь кожу. А дальше уже будет отражаться, как в рассмотренном выше примере.

Не думаю, что вам понравятся часы, перед надеванием которых нужно будет каждый раз (минимум ежедневно, а то и по нескольку раз в день) обильно смазывать запястье гелем.

И да, ультразвуком можно также определить скорость движения крови. На этом моменте я не буду останавливаться так подробно, чтобы не отнимать время.

Для тех, кому интересно узнать больше, просто оставлю небольшую подсказку — эффект Доплера, который каждый из нас сотни раз наблюдал в повседневной жизни. Например, когда поезд приближается к нам, мы слышим более высокий звук, чем когда он отдаляется. Или сирена скорой помощи звучит заметно выше, когда автомобиль приближается к нам, чем когда отдаляется.

Но всё это не подходит для смарт-часов.

Как же смарт-часы определяют артериальное давление?

Никак.

На самом деле, современные смарт-часы или фитнес-браслеты не определяют артериальное давление. Да, есть часы даже от известных брендов с функцией измерения давления (например, Samsung Galaxy Watch 3, обзор которых я делал не так давно). Но и они определяют не давление, а кое-что другое.

Итак, смарт-часы не используют:

  • Манжету (за редким исключением гибридов часов и запястных тонометров)
  • Ультразвук
  • Датчики давления (пьезорезистивные датчики)
  • Микрофон (для прослушивания тонов Короткова)

Вместо этого все смарт-часы и фитнес-трекеры используют обыкновенные лампочки или светодиоды разных цветов (в основном — зеленые, но в более дорогих моделях встречаются красные и инфракрасные).

Но что лампочки могут сказать о давлении?

Мы можем отправить импульс света в кожу и он частично отразится от ее поверхности, а частично пройдет вглубь. Под кожей какая-то часть света рассеется, другая часть будет поглощена кровью, мышцами и прочими тканями.

Кровь потому и красная, что все остальные цвета поглощаются ею, то есть, как бы «растворяются» в крови, а красный цвет «отлетает» обратно и из-за этого нам кажется, что она красного цвета.

Получается, используя обычный свет, мы можем измерять объем крови в артериях. Когда сердце выталкивает кровь, она давит на стенки и ее объем в сосуде увеличивается. А когда сердце расслабляется, объем крови снижается. Соответственно, чем больше крови в сосудах, тем больше света она поглотит и тем меньше света вернется обратно на датчик (фотодиод) смарт-часов:

принцип работы оптического пульсометра PPG на фитнес-браслетах

Но, повторюсь, мы измеряем не артериальное давление, а именно объем крови в сосудах. В идеальном случае часы могут показать пульсовую волну, на которой мы легко обнаружим как систолический пик (самый высокий зубец на графике, который отражает объем крови в момент выброса), так и диастолический пик (небольшое повышение давления, когда сердце расслабляется, а артерия сжимается и проталкивает кровь дальше):

систолический и диастолический пик на фотоплетизмограмме

Остается лишь одна проблема — связать эти пики с реальным давлением крови, измеряемом в миллиметрах ртутного столба. Как же это сделать?

Самый простой и очевидный способ — прямо указать смарт-часам, какой объем крови в сосудах соответствует вашему систолическому («верхнему») и диастолическому («нижнему») давлению.

Для этого часы должны поддерживать калибровку. Именно это мы видим, например, в смарт-часах Samsung Galaxy Watch 3:

начало калибровки тонометра на galaxy watch 3
калибровка тонометра galaxy watch 3

То есть, вы измеряете давление при помощи автоматического тонометра (напомню, он использует осциллометрический метод) и в то же время измеряете объем крови в сосудах с помощью смарт-часов. Затем вводите показания тонометра в приложение. Эту процедуру нужно повторить несколько раз подряд.

После этого часы будут достаточно точно определять ваше артериальное давление. Но только при условии, что вы правильно измеряли давление и правильно надевали часы при калибровке и во время измерений.

Естественно, если дать такие откалиброванные часы другому человеку, они покажут неправильный результат измерения. В этом случае нужно заново калибровать часы под каждого конкретного пользователя.

Если смарт-часы не поддерживают калибровку, не стоит вообще относиться к ним серьезно.

Уверен, некоторые владельцы китайских смарт-часов могут возразить, мол, разница с тонометром небольшая. И действительно, у многих пользователей точность может быть на «высоком» уровне. Причина тому — не высочайшее качество часов, а теория вероятности.

У большинства молодых и более-менее здоровых людей, давление должно быть в районе 120/80. Естественно, смарт-часы могут калиброваться под «среднюю температуру по больнице», то есть, подстраиваться под некое усредненное отношение давления к объему крови. И у многих оно будет более-менее точно совпадать с тонометром, но смысла в таком датчике нет. Это простое совпадение, а не медицинский прибор.

Поэтому, если вы и решились на такой «оптический тонометр», он обязательно должен поддерживать калибровку по настоящему тонометру.

Кроме того, чтобы иметь шанс на более-менее точное измерение давления, ваши смарт-часы должны очень точно измерять пульс. Если же показания пульсометра отличаются от показаний нагрудных ЭКГ-датчиков, тогда о точном измерении давления и речи быть не может, так как давление вычисляется именно по пульсовой волне.

К слову, об ЭКГ. Сегодня на рынке есть много фитнес-трекеров, способных делать электрокардиограмму (правда, только в одном отведении, о чем я подробно рассказывал в обзоре Galaxy Watch 3). И некоторые производители заявляют, что их часы измеряют давление по ЭКГ.

Многим пользователям этот факт внушает доверие, так как все знают, что ЭКГ в часах намного точнее лампочек. Но не стоит обольщаться. Определить давление по ЭКГ напрямую невозможно. Здесь ровно та же история, что и с оптическим пульсометром. Вы получаете пульсовую волну, а нейросеть должна найти особые признаки и по этим признакам рассчитать давление.

Если посмотреть на пульсовую волну ЭКГ, то мы также можем извлечь из нее информацию о систолическом (эта область выделена красным цветом) и диастолическом (показано зеленым цветом) давлении:

определение артериального давления по ЭКГ

Но, еще раз хочу обратить ваше внимание на то, что эти графики не показывают давление напрямую. И не существует математических моделей или алгоритмов, как из ЭКГ или PPG (оптический пульсометр) получить давление. Поэтому и требуется обучение нейросетей.

И последнее, что хотелось бы сказать. Все эти китайские трекеры «за 3 копейки» никогда не получали и не получат одобрение FDA или других государственных органов, что косвенно еще подтверждает их низкую точность и эффективность.

Вместо выводов

Измерение артериального давления — это крайне важная функция, но на сегодняшний день не существует смарт-часов, которые бы делали это с медицинской точностью.

Измерение давления на запястье еще сильнее усугубляет весь процесс. Даже использование манжеты не всегда дает точный результат, хотя такие тонометры работают с лучевой артерией — самой крупной на запястье, к которой обычные смарт-часы (с оптическим датчиком) не имеют никакого доступа.

Все смарт-часы с зелеными светодиодами работают в основном с капиллярами, то есть, с самыми микроскопическими артериями, изменение давления в которых наименее заметно. Зеленый свет (длина волны ~500 нанометров) едва пробивается через эпидермис (наружный слой кожи), доходя до капилляров:

слои кожи и их кровоснабжение

Ситуацию частично спасают красные (длина волны 600-650 нм) и инфракрасные (780-940 нм) лампочки, так как их свет может проникать гораздо глубже, к более крупным артериям:

насколько глубоко свет проникает в кожу

Если давление нужно измерять человеку, у которого уже есть проблемы с сосудами или пожилому человеку, использовать смарт-часы совершенно бессмысленно. В таких ситуациях стенки сосудов уже не настолько эластичные, как в молодом возрасте, что затрудняет определение пульсации. Более того, в этих ситуациях лучше не использовать даже запястный тонометр с манжетой.

И, тем не менее, будущее у этой технологии есть. Существуют четкие доказательства того, что давление отражается на пульсовой волне, регистрируемой фитнес-трекерами при помощи светодиодов (или ЭКГ).

Сейчас к этой задаче активно подключают искусственный интеллект. Нейросети обучают на больших базах данных, в которых содержится пульс и реальное давление тысяч пациентов. Нейросети пытаются обнаружить связь между давлением и пульсом по особым признакам. И нет ни малейших сомнений в том, что фитнес-трекеры научатся точно определять давление.

Вполне вероятно, что уже в ближайшее время (год-два) мы увидим оптические датчики на смарт-часах с очень высокой точностью работы и без необходимости в калибровке (достаточно будет лишь ввести общую информацию: пол, возраст, вес, ИМТ).

Пока же к этой функции не стоит относиться слишком серьезно, особенно, повторюсь, когда речь идет о дешевых китайских трекерах от компаний, которые не способны позволить себе ни исследовательские центры, ни качественные дорогие датчики.

Алексей, глав. редактор Deep-Review

 

P.S. Мы открыли Telegram-канал и сейчас готовим для публикации очень интересные материалы! Подписывайтесь в Telegram на первый научно-популярный сайт о смартфонах и технологиях, чтобы ничего не пропустить!

 

Понравилась статья? Поделитесь с другими:
  •  
  • 5
  •  
  • 2

Как бы вы оценили эту статью?

Нажмите на звездочку для оценки

Внизу страницы есть комментарии...

Напишите свое мнение там, чтобы его увидели все читатели!

Если Вы хотите только поставить оценку, укажите, что именно не так?

Подписаться
Уведомить о
18 комментариев
Новые
Старые Популярные
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
Маргоша
6 дней назад

Спасибо вам, ваш сайт просто кладезь полезной информации

Александр
1 месяц назад

Да я согласен .с автором.просто включаешь измерение не надев браслет.и вот те же показания !!!

Александр
1 месяц назад

Вся «соль» в сути вещей, и Вы прекрасно в этой статье раскрыли её. Просто супер, диссертацию))) на тему «изменение сознания человека по средствам распространения, пропаганды и глубокого внедрения носимых электронно-вычеслительных приборов». Уверен, Вам это под силу.

Александр
1 месяц назад

Продолжайте) однозначно! Очень сильно, особенно в последнее десятилетие, образованное и заинтересованное в развитие, мировое сообщество, нуждается в материале, который вы дарите читателю. Браво!!! Ваша глубина погружения в детали, разносторонний подход и методология изложения великолепна. Продолжайте, делать то, что Вы умеете) Ваш труд, уверен, высоко ценят благодарные читатели.

Радмир
2 месяцев назад

Огромное спасибо за статью.

Сергей
3 месяцев назад

До самого конца была надежда, что будет список из смарт часов с функцией калибровки измерения давления, но увы ( Буду ждать такой список!

СанинСын
3 месяцев назад

Сейчас к этой задачЕ активно

Игорь
3 месяцев назад

Очень доступно и понятно написана статья. Интересно и познавательно. Продолжайте пожалуйста с обзорами. Спасибо

Megabass
3 месяцев назад

Эх, если бы таким языком мне рассказывали про устройство организма в школе 🙂
Алексей не перестану повторять — у Вас талант преподносить вроде уже знакомые вещи своим, гораздо более легкодоступным языком 🙂

Александр
1 месяц назад
Ответить на  Megabass

А зачем егешникам знания??? главное угадать….

Андрей
3 месяцев назад

Спасибо огромное за статью.
Читать все ваши материалы одно удовольствие, у вас определенно литературный талант. Читать материалы максимально просто и интересно и в тоже время они очень грамотны по технической части.

Baloo
3 месяцев назад

Спасибо за экскурсию по кровяной системе.

eugene-r
3 месяцев назад

«Итак, ни одни смарт-часы не используют: Манжету»
А как же Omron HeartGuide?

Антон
3 месяцев назад

Даже не читая ставлю 5 звезд. Я уверен в Вас как ни в ком другом. Эта та тема, про которую очень хотелось побольше узнать. Спасибо за тему. Прочту в свободное время.

СанинСын
3 месяцев назад
Ответить на  Алексей (Deep-Review)

Дизлайк, не стоит поощрять безумное тыканье в звёздочки.

СанинСын
3 месяцев назад
Ответить на  Антон

Зря Антон- это вредно для качества контента, расслабляет постера. Хочешь годного контента-читай, вникай, поправляй, задавай неудобные вопросы.