與心電圖儀大PK：智能腕帶心率準確度測試

可穿戴設備市場上，一大波心率追蹤腕帶正在來襲。這種腕帶可以方便快速地測出心率，各路健身人群躍躍欲試。不過，根據(jù)美國凱撒醫(yī)療集團的測驗，作為心率監(jiān)控器材，心率追蹤腕帶還需進一步研發(fā)。

心率追蹤腕帶的問題在于準確度——其誤報心率的可能性很高。我的設備就誤報了，不過要不是有心電圖對比提醒的話，我完全發(fā)現(xiàn)不了。

Jon Zaroff博士是舊金山凱撒醫(yī)療集團的心臟病學家，在他的幫助下我測驗了一些心率追蹤腕帶的精準度。他的辦公室里有一臺連接了心電圖儀跑步機。跑完一程后，儀器顯示我的心率是146，但我的Basis Carbon Steel腕帶顯示的心率只有93。重復了幾次測驗，結果還是一樣——腕帶的精準度和心電圖儀差距太遠了。

我一口氣測試了5個主流心率追蹤設備。由下文的測試結果可知，今時今日的腕帶型移動心率監(jiān)測設備，其光學傳感技術精準度仍是欠佳。不過，這是相較心電圖儀而言。心電圖儀的工作原理是計算電子脈沖信號數(shù)，從而計算心跳頻率。心電圖儀多年來已久經(jīng)考驗，小型心率監(jiān)測儀器都希望能達到其標準。

一般的使用者只是想要知道靜息心率（休息狀態(tài)下的心率），這樣的話智能腕帶也夠用了。沒有任何一家制造商聲稱自家腕帶適合專業(yè)運動員，并且大部分會和消費者講清楚只能作日常使用，不得作為醫(yī)學用途。與此同時，只有在使用者停止運動的情況下，腕帶才能測出準確心率。腕帶通常除了心率傳感器外，還會同時安裝可靠的動作傳感器，檢測步數(shù)與運動類型。

不過，如果要評估整體運動效果的話，測七測八都不如在運動時檢測心率。如果你想在運動中知道自己是否達到某個心率水平，而不是停下來再看腕帶，目前只能選擇使用那種胸帶式的檢測設備，或者自己量脈搏。

想測心率？那就請安靜下來  

智能腕帶商家，如Basis Carbon Steel、三星家的Gear Fit和Withings Pulse O2，都賣力鼓吹自己將如何通過心率監(jiān)測提高使用者的生活質(zhì)量，在一些情況下，還能把心率數(shù)據(jù)提供給醫(yī)生。但據(jù)凱撒集團的Jon Zaroff博士表示，通過腕帶獲取準確的心率數(shù)據(jù)并不容易。

人體的復雜使得光學傳感技術難過精度關。胸帶式心率檢測儀模仿真正的心電圖儀，貼著胸口檢測電子脈沖信號，而智能腕帶只能通過光束追蹤血液循環(huán)。智能腕帶的工作原理是使用LED燈照亮毛細血管，與LED燈相連的傳感器便可測量流過光束照射區(qū)域的血液流動速率（也就是心率）。過了一會，設備便能算出BPM（beats per minute，每分鐘心跳次數(shù)）的讀數(shù)。

為了得出讀數(shù)，光學傳感器要求使用者處于靜止狀態(tài)——不許講話，不許移動，不許拉伸肌肉，不許流汗，還不許扭過來扭過去。假如你的動作干擾到了計算的話，設備會發(fā)出提醒（我們測試的5個設備中有3個彈出了要求安靜的提醒）。

還有另外一個問題。血液經(jīng)過循環(huán)進入到腕部毛細血管內(nèi)時，流速事實上已經(jīng)慢下來，往往無法真實反映即時心率。Zaroff博士表示，特別是在BPM達到100以上時，速率的差異會更大。（有趣的是，測驗結果表示，指尖動脈能精確反映心率，即使在BPM值極高的情況下。）

由于只能在休息狀態(tài)下測量心率，腕帶產(chǎn)品都要求盡量避免讀數(shù)期間的動作與干擾。三星建議我說：“為了保證我們所能達到的最準確的讀數(shù)，我們建議在讀數(shù)期間坐好不動，或者把設備傳感器調(diào)整到最靠近血管的位置。”

智能腕帶PK心電圖儀  

非醫(yī)用心率監(jiān)測儀由于不受FDA（美國食品與藥物管理局）監(jiān)管，其準確率一直無人探秘。所以我們進行了一場民間測驗，用便攜式心電圖儀對比我們的智能腕帶產(chǎn)品。

受測試的智能腕帶有5款：Garmin VivoFit，Basis Carbon Steel，Withings Pulse O2，Samsung Gear Fit，以及Samsung Galaxy S5（該手機自帶了指尖傳感器）。

每款腕帶都進行了兩項測試：一項在使用者休息狀態(tài)下讀數(shù)，另一項是在跑步機上下來后馬上讀數(shù)，每項測試重復3次。在后一項測試中，使用者會完全停下來，以便腕帶設備得出讀數(shù)。

測試結果十分明顯：大部分使用光學傳感器的智能追蹤腕帶只能在休息狀態(tài)下得出準確（或近乎準確）的靜息心率讀數(shù)，讀數(shù)值在70-80BPM左右。使用了胸帶的Garmin VivoFit成績鶴立雞群，無論是在休息狀態(tài)還是運動后狀態(tài)都達到了預期的精準讀數(shù)。

在所有設備中，通過腕部讀取心率的光學傳感設備紛紛敗北，其中就包括Basis Carbon Steel 和Gear Fit。兩款設備要么在3次讀數(shù)中誤差甚大，要么就是數(shù)據(jù)和心電圖儀相去甚遠，充分證明了現(xiàn)有光學傳感技術仍無法精準讀取心率。

與之形成鮮明對比的是，Samsung Galaxy S5手機雖然也使用光學傳感器，但其讀取部位是指尖，而其內(nèi)置檢測儀得出的心率數(shù)據(jù)幾乎可以與心電圖儀達到神同步。

Galaxy S5的精準要歸功于挑對了地方。腕部的毛細血管狹窄，血液流速慢；而指尖卻有一條直通心臟的動脈血管，流速緊隨心臟每一次的怦動。指尖皮膚呈半透明，有利于光的穿透，這進一步方便了光學傳感器在指尖的讀數(shù)。

腕帶測心率的又一難題：膚色  

即使在休息狀態(tài)下，Basis Carbon Steel 和Samsung Gear Fit所面臨的也不僅僅是毛細血管流速慢的問題。

一個潛在的難關便是膚色。據(jù)Basis公司的首席執(zhí)行官與聯(lián)合創(chuàng)始人Bharat Vasan表示：“（設備要讀數(shù)，）光束必須穿透好幾層皮層……所以一個人在菲氏量表（測量膚色的量表）中測得的膚色越深，光束便越難從血管反射回來。如果是一個膚色非常蒼白的人，剛好又處在光線非常明亮的情境下，光束又很容易散掉。我們正通過技術解決膚色不同帶來的測量問題。膚色越深，射出光束就越亮，膚色越淺，光束就越少?！?

我們也從用戶反饋中窺得其中端倪。一位Samsung Gear 2的黑人用戶表示：“膚色深的人根本用不了！我膚色還不算最深的，但是設備卻沒有一次能正常工作。而當我把傳感器移到指尖（我手上膚色較淺的地方），設備就能好好運作?！?

我又分別詢問了Basis和Withings公司關于測量誤差的問題，他們都提供了替換零件，同時表達了對自家產(chǎn)品精準度的信心。Basis堅稱他們的設備在極高的BPM值中也可以保持準確率。我期待替換零件來了之后，再進行第二回合的測試，以驗證官方說法。

對腕帶設備來說，運動心率不是唯一意義

如果你已經(jīng)入手了一枚腕帶設備，你可能只能用來看看（還能算準確的）靜息心率。對大部分人來說，沒事看看心率的確沒什么用處，但是心率的意義不止于此——活動類型的記錄，睡眠呼吸的監(jiān)測，這些功能一樣對健康有著重要意義。

Zaroff博士表示：“對一個心率正常的普通人來說，追蹤靜息心率確實沒有太大意義?！钡撬瑫r表示，一個人也可以在經(jīng)過多月的鍛煉后，看到靜息心率的顯著下降。而在普通人之外，腕帶可能對心律不齊或有其它監(jiān)測心率需要的心臟病病人更有用處。