Так ли полезны фитнес-браслеты, как утверждают маркетологи?
Фитнес-трекеры создавались для спортсменов-профессионалов, но сегодня их носят самые разные люди, от школьников до миллиардеров. Могут ли эти гаджеты выполнить все обещания своих производителей? Разбираемся, как работают трекеры активности, стоит ли доверять их измерениям и не вредят ли они нашему физическому и психическому здоровью.
Осенью 2018 года 67-летнюю американку Карен Наварру нашли мертвой в собственном доме: женщина скончалась, получив несколько ранений головы и шеи. Тело обнаружили коллеги Наварры: они забеспокоились, поскольку та несколько дней не появлялась на работе в аптеке. Последним, кто видел женщину живой, был ее 90-летний отчим: он сообщил, что в тот день привез Карен домашнюю пиццу и печенье, а затем уехал. Дело осталось бы нераскрытым, если бы не фитнес-браслет, который полицейские нашли на руке погибшей. Его данные показали, что сердце жертвы остановилось именно в тот промежуток времени, когда отчим был у нее в гостях, а найденные у него дома улики лишь подтвердили его вину.
Конечно, эта история — впечатляющее исключение. Обычно использование фитнес-трекеров не привлекает большого внимания: эти устройства уже стали частью нашего быта. Но насколько они необходимы?
Какие бывают фитнес-трекеры
Трекеры активности — это небольшие носимые устройства, измеряющие базовые показатели физической формы человека. Прародители современных фитнес-гаджетов появились еще в XIX веке. Например, в 1895 году инженер Кёртис Видер создал «циклометр» для велосипедистов: прибор подсчитывал обороты колеса велосипеда и переводил их в мили.
Первыми фитнес-трекерами в современном смысле можно считать беспроводные мониторы сердечного ритма (пульсометры), созданные в начале 1980-х для финских спортсменов-лыжников.
Шагомер и пульсометр — минимальный набор функций большинства современных гаджетов. Есть и дополнительные возможности: основываясь на собранных данных, трекер может подсчитать, сколько калорий вы потратили за день, и оценить качество вашего сна. Некоторые производители заявляют, что их устройства способны оценивать и уровень стресса.
Пожалуй, самый привычный тип фитнес-трекеров сегодня — браслеты, которые носят на запястье или на щиколотке. Впрочем, встроить счетчик активности можно практически в любой предмет, прилегающий к телу. Существуют гаджеты в виде колец, подвесок, наклеек на нижнее белье и стелек для обуви. Фитнес-трекерами, в принципе, можно назвать и приложения для смартфона, позволяющие подсчитывать число шагов, фиксировать маршруты пробежек или вести дневник тренировок в спортзале.
Моду на трекеры активности связывают с общим ростом интереса к носимым устройствам. Аналитики компании CCS Insight отмечают, что рынок таких гаджетов растет год от года. В 2018 году производители продали 121 миллион носимых устройств, причем 74 миллиона из них (около 60%) составляли смарт-часы и фитнес-трекеры. Аналитики считают, что в 2019 году удастся продать около 142 миллионов портативных гаджетов разных типов, а в 2023-м это число вырастет до 260 миллионов. При этом, по оценкам CCS Insight, продажи браслетов со временем упадут, поскольку многие виды контроля физической формы доступны и в смарт-часах.
Носимые устройства набирают популярность и в России. Исследование сети «Связной | Евросеть» показало, что в 2018 году россияне купили 2,5 миллиона портативных гаджетов. Фитнес-трекеры стали самым продаваемым товаром, их приобрели 52% покупателей носимых устройств. Возможно, дело в том, что фитнес-браслет в среднем обходится дешевле, чем смарт-часы.
Что умеют современные фитнес-браслеты?
Самый простой трекинг активности — подсчет пройденного расстояния . Для этого даже не нужно специальное устройство, достаточно приложения-шагомера, использующего встроенный акселерометр смартфона.
Другая важная функция, измерение пульса , появилась благодаря технологии фотоплетизмографии. С ее помощью можно отслеживать кровоток, наблюдая, как меняется объем сосудов. Для этого трекер пропускает сквозь кожу свет с помощью небольшого светодиода на поверхности гаджета, прилегающей к коже. Затем оптический датчик регистрирует, сколько света поглотили ткани организма и кровь, а сколько отразилось обратно. Кровь поглощает свет интенсивнее, чем окружающие ткани. Когда сосуд расширяется и сужается из-за сокращений сердца, меняется и количество света, отраженного от кожи. На основании этих колебаний можно вычислить, как меняется частота сердечных сокращений при физических нагрузках — во время ходьбы или интенсивной тренировки.
Фитнес-трекеры отслеживают и ежедневный расход энергии , эта функция пригодится тем, кто считает потребленные и потраченные калории. Сначала приложение, совместимое с браслетом, рассчитывает показатели основного обмена.
Основной обмен — это минимальное количество энергии, которое нужно, чтобы поддерживать жизнедеятельность в привычных для нас условиях.
Этой энергии хватает, чтобы температура тела не опускалась заметно ниже нормальных 36,6° C, а все основные системы организма работали без перебоев, обеспечивая дыхание, кровообращение, химические реакции в клетках и постоянный синтез гормонов. Чтобы примерно рассчитать этот показатель, достаточно знать возраст, пол, вес и рост человека. К цифрам основного обмена приложение прибавляет количество калорий, «сгоревших» во время прогулок, пробежек и тренировок. Этот показатель тоже рассчитывается приблизительно — к проблеме точности измерений мы еще вернемся.
Еще один важный датчик современных трекеров — термометр . Он поможет вовремя заметить необычное повышение температуры: например, она может подняться, если тренировка окажется слишком интенсивной.
Некоторые трекеры обещают контролировать и качество вашего сна . Для этого используется тот же прибор, что отвечает за измерение числа шагов, — встроенный акселерометр фитнес-браслета. Характер движений позволяет узнать, сколько времени человек проводит во сне, часто ли просыпается и быстро ли может заснуть вновь после пробуждения.
Функция, которая вызывает много вопросов у потенциальных покупателей фитнес-браслетов, — контроль уровня стресса . Каким образом гаджет считывает реакцию тела на повышенную нагрузку, в том числе психологическую? Обычно за «мониторинг стресса» при помощи браслета отвечает один из его основных датчиков — пульсометр. С его помощью трекер измеряет степень вариабельности сердечного ритма (ВСР). Длительность интервала между двумя ударами сердца в норме немного меняется от цикла к циклу. Низкая вариабельность, то есть равномерные интервалы между ударами, может говорить о высокой нагрузке на сердце и сосуды.
Некоторые исследования связывают низкую вариабельность сердечного ритма с повышенным риском болезней этих органов и повышенной смертностью.
Также низкий показатель может говорить о том, что тело находится в состоянии «бей или беги»: в нем организм мобилизуется, чтобы как можно быстрее избавиться от угрозы. В критической ситуации такая реакция действительно может спасти жизнь, однако запустить ее могут и неприятные, но не опасные события, например конфликт на работе. Чем чаще возникает такая реакция, тем сильнее она изматывает тело, а невозможность как следует отдохнуть сразу после неприятности усугубляет проблему. Такой стресс не помогает адаптироваться к новому, а, напротив, только вредит.
Зачем нам постоянный мониторинг активности?
Первые носимые трекеры создавались для профессиональных спортсменов — они отслеживали пульс и другие показатели, чтобы лучше рассчитывать нагрузки. Сегодня ситуация изменилась: многие из тех, кто носит трекеры, далеко не атлеты.
Гораздо чаще такие аксессуары покупают люди, ведущие в основном сидячий образ жизни. Их цель — узнать, сколько времени они проводят неподвижно, и сделать первые шаги к спорту. Например, участники небольшого австралийского исследования чаще всего начинали носить трекер, чтобы получить более точное представление о своей активности, а также улучшить физическую форму и здоровье. Другие мотивы, скажем желание лучше выглядеть или увлечение новыми технологиями, встречались куда реже.
Недостаток движения действительно считается опасным. Многие исследования связывают сидячий образ жизни с повышенной вероятностью развития ожирения, болезней сердца и сосудов, диабета 2-го типа. От малоподвижности страдает и психика: те, кто проводит дни за столом, а вечера на диване, чаще рискуют столкнуться с депрессией. По данным Всемирной организации здравоохранения, в 2008 году физической активности не хватало 31% взрослых жителей Земли.
У гиподинамии множество причин. Люди всё чаще не только работают, но и отдыхают сидя: кто хотя бы однажды не проводил выходной за просмотром сериала? Индустрия развлечений охотно этим пользуется: так, стриминговый сервис Netflix с 2013 года выпускает все серии новых сезонов шоу в один день. 61% участников опроса, проведенного сервисом, признались, что регулярно смотрят несколько серий подряд. Еще одна проблема, заявляет ВОЗ, — это инфраструктура многих городов. Иногда их жителям просто некуда пойти: не хватает парков и скверов, а где-то недостает даже удобных тротуаров — комфортно перемещаться можно только на автомобиле.
Впрочем, даже если для прогулок и тренировок созданы все условия, иногда вставать с дивана всё равно не хочется. Здесь и должен прийти на помощь фитнес-трекер.
Исследования показывают, что регулярное отслеживание своей активности помогает вести более здоровый образ жизни, в том числе больше двигаться.
С фитнес-гаджетом наблюдать за своими привычками становится куда проще — действия фиксируются автоматически. К тому же трекеры позволяют превратить повседневность в игру: разработчики постоянно ищут новые способы геймифицировать бытовые задачи.
Что не так с фитнес-трекерами?
Итак, современные фитнес-браслеты умеют измерять множество показателей здоровья, при этом технологии постоянно развиваются. Что же может пойти не так?
Одна из основных претензий к трекерам активности, доступным обычному пользователю, касается того, насколько точны их измерения. С подсчетом шагов браслеты справляются неплохо, но с более сложными функциями, включая пульсометр, возникают трудности.
Многие производители браслетов, например Fitbit и Garmin, специально предупреждают покупателей, что их аксессуары нельзя использовать как медицинские приборы.
Но иногда точности устройств не хватает и для бытового использования. В 2018 году один из калифорнийских суд рассмотрел коллективный иск покупателей браслетов Fitbit: истцы заявили, что гаджеты «крайне неточны и часто не могут измерять пульс вовсе». Их иск, впрочем, отклонили.
Иногда низкая точность измерений — следствие самой конструкции фитнес-браслета. Например, световой сигнал, позволяющий регистрировать пульс, очень слаб: помехи, возникающие из-за движения, гораздо сильнее и часто заглушают его. Чтобы получить более точные результаты, алгоритмы приложений могут просто не учитывать данные, записанные во время активных тренировок (а ведь это как раз самое интересное!).
Неточное измерение пульса возможно даже во время ходьбы, в этом убедилась группа ученых из Великобритании, Португалии и Грузии. Участники этого опыта надевали по четыре одинаковых фитнес-браслета — по два на каждое запястье — и после «прогулки» по беговой дорожке получали четыре заметно разных графика.
Производители трекеров часто позиционируют их как инструмент, который поможет изменить образ жизни и добиться определенных целей — например, сбросить лишний вес. Увы, исследования показывают, что этот инструмент работает далеко не всегда. Например, в 2016 году ученые подвели итоги эксперимента с участием около 800 жителей Сингапура. Добровольцы носили трекер-подвеску в течение года. Оказалось, что они посвящали физкультуре в среднем на полчаса в неделю больше, чем люди из контрольной группы. Впрочем, это никак не отразилось на их здоровье: их масса тела и показатели давления спустя год в среднем не изменились.
Не добились желаемого и большинство из 470 участников исследования, проведенного в Питтсбургском университете.
Те, кто не носил трекер, сбросили в среднем на 3,6 кг больше, чем добровольцы из экспериментальной группы.
Эти работы — одни из самых крупных и долгих исследований эффекта фитнес-трекеров; гораздо чаще проводятся короткие эксперименты на небольших группах.
Почему же трекеры, несмотря на посулы маркетологов, не сработали? Ученые из Сингапура справедливо замечают, что гаджеты сами по себе могут лишь отслеживать активность, но не всегда мотивируют человека увеличивать нагрузку. Кроме того, многие участники довольно быстро переставали носить аксессуар — возможно, трекер просто надоедал им.
Иногда трекинг и вовсе играет с пользователем злую шутку, заставляя двигаться менее активно, чем до использования гаджета. В такую ловушку иногда попадают участники популярных ЗОЖ-челленджей, стремящиеся пройти определенное число шагов за день. Некоторые из них сообщали, что отказывались от интенсивных, но коротких пробежек или тренировок в спортзале в пользу долгих прогулок, чтобы порадовать себя большими цифрами в шагомере. При этом исследования показывают, что относительно интенсивные кардионагрузки (конечно, если к ним нет противопоказаний) снижают риск развития болезней сердца и сосудов, так что пренебрегать ими не стоит.
Как трекеры активности могут влиять на психику?
Некоторые психологи предполагают, что использование счетчиков активности может навредить людям с определенными ментальными расстройствами. Чаще всего трекеры упоминают, говоря о расстройствах пищевого поведения. Стремление придерживаться строгой низкокалорийной диеты и изматывающего графика тренировок — одно из проявлений таких расстройств, и, возможно, мониторинг может усугубить это желание.
В 2018 году ученые из британского Университета Лафборо опросили около 350 человек. Те, кто активно пользовались фитнес-трекерами или приложениями для контроля питания, набирали больше баллов в тестах, выявляющих склонность к навязчивому увлечению спортом (Compulsive Exercise Test) и расстройствам пищевого поведения (Eating Disorders Examination Questionnaire, EDE‐Q). Чем чаще респондент пользовался трекером, тем выше в среднем были его показатели риска.
По словам исследовательницы Каролины Плато, это не значит, что счетчики активности вызывают ментальные проблемы напрямую: к развитию расстройства обычно приводит взаимодействие множества причин. Тщательный контроль питания и движения может навредить людям, которые уже находятся в группе риска.
Постоянный мониторинг способен закрепить навязчивое поведение.
Еще одна проблема — готовые программы тренировок, доступные в приложениях многих трекеров: постоянно растущие нагрузки не приносят никакой пользы, если пользователь с ними не справляется.
Авторы работы предлагают простой способ распознать нездоровое влияние трекеров. Это острое чувство стыда или вины, возникающее, когда не удалось добиться целей, установленных программой. Стоит насторожиться и в том случае, если вы из раза в раз тренируетесь не по собственному желанию, а потому что «надо».
Чрезмерное увлечение мониторингом может испортить не только пищевые привычки, но и сон.
В 2017 году американские ученые сообщили: в последние годы к сомнологам нередко обращаются люди, обеспокоенные тем, что трекер негативно «оценил» качество их сна.
Некоторые продолжают тревожиться, даже если методы с доказанной эффективностью (например, полисомнография) показывают, что с их сном всё в порядке. Ученые предложили назвать это состояние ортосомнией по аналогии с орторексией — навязчивым стремлением к здоровому питанию.
Итак, фитнес-браслеты — перспективный, но пока далеко не идеальный способ больше узнать о собственном здоровье и физической форме. Однако технологии развиваются быстро, и, возможно, уже через несколько лет носимые устройства станут куда точнее и эффективнее.
Как рассчитываются показатели стресса и энергии в фитнес-гаджетах: анализ вариабельности сердечного ритма
Согласно нашим исследованиям (мы – это med-tech платформа Engy Health для контроля здоровья, энергии, стресса и напряжения по методологии анализа вариабельности сердечного ритма), больше 70% пользователей фитнес-гаджетов не обращает внимание на показатели «Энергия», «Стресс» или «Напряжение». В восприятии пользователей это малозначащий маркетинговый наворот.
Мы попросили физиологов понятно объяснить принцип работы этих показателей. В качестве бонуса расскажем, почему в условиях эпидемии их отслеживание может кому-то из вас или ваших близких спасти жизнь.
За «фантастическими» расчетами стресса и энергии в вашем фитнес-гаджете стоит кардиологическая методология анализа вариабельности сердечного ритма (ВСР), или Heart Rate Variability — HRV.
Методология ВСР только появляется в массовой индустрии фитнес-гаджетов, однако её история насчитывает почти 60 лет и берет начало в 1960-х, годах на старте космических программ супердержав.
Задача методологии заключалась в исследовании уровня здоровья космонавтов на предмет их готовности адаптироваться к экстремальным условиям подготовки и полетов. Традиционная западная клиническая медицина на тот момент была направлена на борьбу с болезнями, однако у космонавтов просто не было «права» на болезнь: медики должны были гарантировать здоровье космонавта и отсутствие срывов перед полётом. (И поскольку карантинные меры в нынешней ситуации также направлены на «предотвращение болезни», логично обратиться к накопленному опыту физиологов).
В ходе исследований пульса у космонавтов (телекоммуникационные данные уже позволяли передавать их ритмограмму с орбиты на землю) были определены механизмы адаптации организма к изменяющимся условиям как внешней среды (например, к невесомости), так и внутренней среды (например, простуда или вирусная атака), а также свойства работы самих адаптационных систем. Эти наблюдения переосмыслили понятие здоровья. Здоровье – это не просто отсутствие болезни, а готовность организма адаптироваться к изменениям среды. Чем лучше здоровье, тем дольше вы можете приспосабливаться ко все более стрессовым изменениям.
Медики, разработчики ВСР, определили, что за успешную адаптацию к меняющимся условиям внешней и внутренней среды отвечает вегетативная нервная система, состоящая из двух отделов:
— симпатическая система (активация организма в условиях изменений внешней среды, отражает состояние стресса )
— парасимпатическая система, ее основной частью является блуждающий нерв (восстановление и отдых после стресса и регуляция внутренней среды организма)
— Если мощи компонентов вегетативной системы не хватает или они разбалансированы, к управлению адаптацией подключаются гумморальная система (отвечает за гормональное регулирование) и высшие отделы центральной нервной системы (реагирует на раздражители внешней среды через органы чувств)
Методология ВСР оказалась настолько эффективной с точки зрения превентивной медицины, то есть медицины, направленной не на борьбу с уже наступившими болезнями, а на их предотвращение, что уже с 1970-х годов ВСР стала крайне популярной в спортивной медицине при подготовке профессиональных спортсменов к соревнованиям, а позже – в промышленной медицине, авиации и пр. Вышедшая из космической медицины ВСР также стала предвестником получившей позднее признание интегративной медицины, то есть медицины, направленной на изучение организма как целостной системы и механик этого взаимодействия.
Сегодня, на фоне растущей необходимости следовать здоровому образу жизни и интереса к биохакингу, ВСР начинает становиться доступным обычным людям. Вполне возможно, что ВСР-замеры есть в вашем фитнес-браслете или пульсометре, а вы об этом не догадываетесь.
Итак, что же значат показатели «Энергия», «Стресс» и «Восстановление» в фитнес-гаджетах и действительно ли можно померить зарядку организма также, как смартфона. Попробуем максимально просто объяснить механику.
В основе лежит основа сердечного пульса, а точнее – вариабельности между ударами (на ритмограмме – RR- и NN-зубцов). Вариабельность предполагает, что при 60 ударах в минуту (в 60 секундах) разрыв между RR- и NN- зубцами в части ударов будет менее секунды, а часть – более.
При дальнейшем математическом анализе ритмограммы мы можем выявить волновую структуру вариабельности. При этом выделяется 3 частоты волн:
— короткие волны (High Frequency Waves, или HF-волны). Ученые выявили, что они характеризуют работу парасимпатической системы, отвечающей за восстановление в организме. Отражают влияние на пульс со стороны блуждающего нерва.
— длинные волны (Low Frequency Waves, или LF-волны). Эти волны отражают работу симпатической системы. В нашем организме она отвечает за реакцию организма на стресс.
— сверхдлинные волны (VLF-лн. Они отражают работу гумморальной системы с помощью гормонального воздействия, которая подключается к регулированию адаптации организма, когда силы симпатики и парасимпатики не хватает.
Дальнейшее преобразование данных позволяет выявить спектрограмму, определив уровень воздействия каждой из систем на ваш сердечный ритм. А значит, мы можем четко понять, какая из систем влияет на вас в момент замера в большей мере: симпатическая система (стресс), парасимпатическая система (восстановление после стресса) или гуморальная система (гормональное вмешательство при недостаточной работе симпатики и парасимпатики).
Научная работа с данными ритмограмм – для подтверждения гипотез в рамках ВСР были проведены многочисленные популяционные исследования по всему миру – позволила ученым сформулировать несколько показателей. Методология их расчётов была закреплена в 1996 году в международном стандарте измерения, физиологической интерпретации и клинического использования ВСР. Всего насчитывается более 20 показателей, однако здесь мы разберем несколько наиболее часто встречающихся в фитнес-гаджетах на российском рынке:.
«Энергия» (в международной терминологии Total Power)
Total Power рассчитывается по формуле TP=VLF+LF+HF. То есть, по сути, при измерении этого показателя вы видите суммарную мощность всех трех диапазонов вашего сердечного ритма. В целом, этот показатель свидетельствует о натренированности ваших адаптационных систем, это и есть «зарядка» вашего организма. Чаще всего показатели утренних замеров TP выше, чем вечером, так как в течение дня организм устаёт.
С помощью этого показателя вы можете отслеживать своё комплексное физиологическое состояние и готовность организма к дополнительным физическим, интеллектуальным и эмоциональным перегрузкам (вы отвечаете на вопрос, пойдет ли на пользу здоровья предстоящая физическая тренировка или волнительная презентация). Также важно понимать, что как слишком низкие, так и слишком высокие показатели TP критичны и говорят либо о нехватке мощи, либо о перенапряжении систем адаптации. (Ниже и далее указаны шкалы для здоровых людей в удовлетворительной физической форме. Данная шкала не подходит для профессиональных спортсменов с отличающимися нормативами)
Стресс отражает данные симпатической системы (LF-волны). Индекс Стресса отражает, в какой степени вы испытываете напряжение в ответ на стрессовый фактор. Важно понимать, что под стрессом в методики ВСР предполагается не психологический, а физиологический стресс. Как отсутствие, так и перенапряжение стресса одинаково критичны для организма: важно держать показатель в балансе для того, чтобы избегать общего ухудшения физиологического состояния.
«Восстановление»
Под «Восстановлением» в большинстве гаджетов имеется в виду показатель RMSSD. Он показывает состояние парасимпатической системы, отвечающей за восстановление организма после стресса. Высокий RMSSD говорит о высокой степени восстановления организма и его готовности к очередным и большим нагрузкам, если тренд пошел вниз, то вам нужно больше отдыхать и дать организму возможность восстановиться. Этот показатель особенно популярен среди любителей и профессиональных спортсменов, так как помогает чётко регулировать нагрузку, отслеживать прогресс или деградацию физической формы.
Вегетативный баланс (LF / HF)
Вегетативный баланс отражает сбалансированность симпатической (стресс) и парасимпатической (восстановление) систем. Таким образом, вы в любой момент можете понимать, насколько ваш организм сбалансирован и что в нем преобладает на момент замера – симпатика (стресс) или парасимпатика (восстановление).
Чтобы начать делать замеры ВСР, прежде всего, вам нужен пульсометр, смарт-часы или фитнес-браслет с функцией замеров ВСР. Такая функция уже встроена у топовых моделей Apple Watch, Garmin, Polar или Suunto. Однако это совсем не значит, что за доступ к замерам ВСР нужно много заплатить.
Например, вы можете использовать популярные в спортивной среде нагрудные пульсометры, средняя цена за которые находится в диапазоне 4 000 – 6 000 рублей (при среднем чеке на смарт-часы в России в 2019 году в районе 18 000 рублей). Далее вы можете подключить ваш пульсометр к одной из платформ по анализу данных ВСР, например к Engy Health (это бесплатно и на русском языке) или же к иностранным платформам (HRV4Training, TrainingPeaks, EliteHRV, но они платные и на иностранном языке). Самое главное, при выборе пульсометра убедитесь, что в выбранном вами пульсометре есть поддержка замеров ВСР и функционал дальнейшей передачи данных на сторонние платформы.
Чтобы измерять ВСР, придерживайтесь несколько простых правил:
— делайте замеры регулярно (не реже 1 раза в день)
— в рамках одного дневного сценария (например, только утром после утренних гигиенических процедур до завтрака),
— при измерении не шевелитесь
— делайте замер не менее 5 минут (более короткий замер даст недостоверные данные). Это нужно, чтобы на ритмограмме проявились HF, LF и VLF волны.
Некоторые сервисы предлагают делать замеры пульса через просвет пальца с камеры телефона, что удобно, но обуславливает большое количество шумов на ритмограмме, и в итоге у вас бОльшая вероятность получить некорректные данные.
Возможность увидеть уровень состояния парасимпатической системы, то есть активности блуждающего нерва, может сохранить вам жизнь во время пандемии коронавируса.
Во многих случаях гибель людей при заражении CoviD-19 происходит не от самого вируса, а от иммунного гиперответа организма. Это явление называется «цитокиновый шторм». Когда организм впервые сталкивается с вирусом или бактерией, иммунная система активизируется и начинает бороться с непрошенным «захватчиком». Рядовые в этой борьбе – молекулы, называемые цитокинами, благодаря которым клетки организма получают сигнал о том, что необходима реакция. Как правило, чем сильнее иммунный ответ, тем больше шансов победить инфекцию. Как только враг побежден, иммунная система отключается. Однако примерно у 15% пациентов иммунная система продолжает бороться и после того, как вирус обезврежен. Именно поэтому на данный момент усилия медиков направлены не только на поиск противовирусной вакцины, но и более эффективных средств в борьбе с «цитокиновым штормом».
Хорошая новость заключается в том, что один из естественных способов подавления «цитокинового шторма» – работа блуждающего нерва через механизм «холинергического противовоспалительного пути», сигналы которого так точно отражают HF-волны в методологии ВСР.
Немного медицинских подробностей для тех, кто хочет глубже разобраться в вопросе. Холинергический противовоспалительный путь выглядит следующим образом: на поверхности макрофагов, вырабатывающих про-воспалительные цитокины, находятся ацетилхолиновые рецепторы. Нейромедиатор ацетилхолин, секретируемый нейронами, образующими блуждающий нерв, активирует эти рецепторы, подавляя работу макрофагов и останавливая выработку цитокинов. Активация блуждающего нерва происходит через холинергическую сеть мозга, которая повышает активность холинергического противовоспалительного пути. Таким образом, любая стимуляция парасимпатической нервной системы через блуждающий нерв приводит к повышению уровня ацетилхолина и подавляет воспаление. Одновременно этот процесс через эфферентные пути приводит к увеличению вариабельности сердечного ритма.
Таким образом, парасимпатическая система принимает активное участие в возможности естественного подавления негативных последствий «цитокинового шторма», в том числе когда он вызывается Covid19. При этом эффективность работы парасимпатической системы можно отследить с помощью анализа вариабельности сердечного ритма, который могут сделать ваши фитнес-гаджеты.
Если вы определили с помощью ВСР, что ваша парасимпатика в полном порядке, это, безусловно, не значит, что можно смело нарушать карантинные меры и вирус вам не страшен. Ведь холинергический противовоспалительный путь – лишь один из сценариев борьбы с последствиями заражения. Однако можно с уверенностью сказать, что хорошие показатели работы парасимпатики значительно повышают ваши шансы с минимальной потерей перенести заражение, и это свидетельство о готовности организма дать качественный ответ вирусу.
А вот в случае, когда активность вашего блуждающего нерва мала (низкий показатель RMSSD или HF), или вегетативная система находится в дисбалансе и значения вегетативного баланса (LF / HF) находятся в критической области, у вас есть шанс, контролируя показатель напряжения парасимпатической системы и отслеживая, что влияет на его улучшение, изменить ситуацию к лучшему и снизить риск осложнений. Замеры ВСР у себя и близких позволят определить, кто из вашего окружения в зоне риска, а кто готов встретить вирус во всеоружии.
Как фитнес-браслеты измеряют уровень стресса и насколько им можно доверять?
Современные фитнес-трекеры уже не ограничиваются подсчетом шагов и контролем сна — новые модели уже умеют определять уровень стресса в организме человека. Как это работает и насколько достоверны такие измерения? Зачем это вообще нужно?
Люди не всегда распознают физиологические признаки стресса, и их воспоминания о прошлых стрессовых событиях могут быть окрашены их текущим настроением. Но наблюдение за стрессом может помочь развить более внимательное отношение к своему телу и улучшить здоровье. Например, если можно определить, что определенные люди, места или занятия вызывают у вас стресс – и, например, повышение кровяного давления, – то можно изменить свои привычки, чтобы этого избежать.
Фитнес-браслеты, которые поддерживают определение уровня стресса, на самом деле измеряют изменение интервала между ударами сердца или вариабельность сердечного ритма.
Вариабельность сердечного ритма – один из самых надежных и неинвазивных показателей стрессовой реакции. Впервые исследователи связали вариабельность сердечного ритма со стрессом в 1960-х годах, когда врачи поняли, что тесты детей, которые до рождения находились в стрессовом состоянии, показали более регулярные интервалы между сердечными сокращениями по сравнению с детьми, не находящимися в стрессе.
Последующие исследования связали изменения вариабельности сердечного ритма с множеством заболеваний, от болезней сердца до диабета и посттравматического стрессового расстройства.
Хотя большинство людей думает, что сердце бьется в очень регулярном ритме, это не так. Фактически у здоровых молодых людей интервал между ударами сердца естественным образом варьируется до такой степени, что сердечный ритм в течение одного цикла дыхания (одного вдоха и одного выдоха) может изменяться на 10-15 ударов в минуту.
Но когда кто-то находится в стрессовой ситуации, вегетативная нервная система активирует реакцию «бей или беги» , что снижает вариабельность интервала между ударами сердца. Поэтому сердечный ритм в состоянии стресса может изменяться, например, только на два удара за цикл дыхания.
Значит ли это, что новый фитнес-браслет поможет четко отслеживать стресс, вы научитесь брать себя в руки и станете спокойны, как удав? Все не так просто.
Несмотря на то, что вариабельность сердечного ритма использовалась для измерения стресса на протяжении десятилетий, фитнес-трекерам может не хватать мощности для обработки данных. В клинических условиях исследователи все-таки используют компьютерные алгоритмы для очистки данных и отделения сигнала от шума. А большинство фитнес-трекеров не обладают большой вычислительной мощностью для такой сложной обработки.
Также нет единого мнения о том, как долго следует измерять частоту сердечных сокращений, чтобы точно определить вариабельность сердечного ритма.
Кроме того, проблема с использованием вариабельности сердечного ритма для измерения стресса заключается в том, что эту реакцию нервной системы могут вызвать как тревожные, так и приятные волнующие события. Чтобы фитнес-трекер мог определить, находится ли человек в состоянии стресса, ему необходимо также отслеживать контекст ситуации, в которой тот находится. Иными словами, чтобы фитнес-трекеры были эффективными, они должны собирать данные о том, что пользователь делает в любой момент времени. Причем речь не только о разных видах физической нагрузки. А как это делать, пока еще не придумали.
Мобильная диагностика: как работают датчики умных часов и браслетов (часть вторая)
Современные смарт-часы умеют не только коммуницировать своего владельца с внешним миром, но и научились довольно успешно следить за его здоровьем. В материале рассмотрим новые функции мониторинга здоровья, появившиеся в последнее время.
Биоимпедансный анализ (БИА)
Биоимпедансный анализ пришел в умные часы из медицины, а именно из реанимационных отделений, в которых время — определяющий фактор. В большинстве случаев биоимпедансметры использовались для определения количества жидкости в организме для оперативного расчета и введения необходимых доз препаратов.
Дальнейшее развитие технологии позволило медикам достаточно точно определять с помощью биоимпедансного анализа состав тела человека: количество жировой, костной и мышечной тканей, количество жидкостей в организме. На основе полученных результатов, использование метода позволяет выявлять отклонения от нормы, формировать рекомендации по корректировке рациона и уровня активности для приведения показателей организма к уровню здоровой нормы.
В основе методики биоимпедансного анализа лежит понимание того, что каждая ткань любого живого организма обладает собственным сопротивлением протеканию электрического тока:
| Наименование | Удельное сопротивление ткани, Ом·м |
| Спинномозговая жидкость | 0,65 |
| Кровь | 1,5 |
| Мышечная ткань | 1,6 |
| Легочная ткань | 2,0 |
| Кожа | 5,5 |
| Легкие при выдохе | 7,0 |
| Легкие при вдохе | 23,0 |
| Костная ткань | 150,0 |
При пропускании через ткани небольших по величине токовых импульсов, прибор обрабатывает полученные значения и строит картину состава тела.
В смарт-часах происходят те же процессы. Для определения состава тела используются четыре электрода: два расположены на задней крышке устройства, другие два — интегрированы в кнопки управления девайсом.
При инициализации процедуры проведения БИА электроды необходимо замкнуть и удерживать в таком положении в течение всего времени, необходимого для анализа, которое, как правило, составляет порядка 15 секунд.
Во время замера происходит генерация более 2000 токовых импульсов, обработка значений которых и позволяет получить довольно достоверную картину состава тела.
- наличие в организме имплантированного кардиостимулятора, дефибриллятора или любого другого электронного устройства;
- беременность.
Женское здоровье
При прочтении скудных строк о приложениях, отслеживающих женское здоровье, может сложиться ложное мнение, что они представляют собой простой календарь, фиксирующий даты начала менструального цикла, и, на основании имеющейся статистики и первичных данных, путем нехитрых математических вычислений, рассчитывают дату начала следующего цикла.
На самом деле это не совсем так. Для составления более точного прогноза наступления «критических» дней задействован датчик пульса умных часов, поскольку, как правило, за неделю до наступления месячных и в первые два дня с момента их начала, сердцебиение учащается, вследствие происходящих в женском организме изменений гормонального фона.
Отслеживание изменений частоты пульса позволяет более точно спрогнозировать начало следующей менструации. Помимо всего прочего, на основе постоянного отслеживания цикла, умные часы могут подсказать и более благоприятную для зачатия новой жизни дату.
Продолжительность и качество сна
Сон — важная составляющая здорового образа жизни. Ведь именно в нем происходит восстановление организма и его подготовка к новым свершениям. Поэтому мониторинг сна — не просто любопытная информация, которую забавно почерпнуть с утра, а довольно значимый инструмент для поддержания здоровья в целом.
Для отслеживания качества сна в умных часах используются два датчика:
- акселерометр — фиксирующий движения во сне;
- пульсометр — отслеживающий число и интенсивность сокращений сердечной мышцы.
По их показаниям определяются фазы сна, их продолжительность, а также строится общая картина сна.
Описание процессов, происходящих в каждой фазе при каждом типе сна достойно отдельного материала, но если вкратце, то во время медленного сна происходит физиологическое восстановление организма, а во время протекания фазы быстрого сна — его эмоциональное и психическое восстановление.
На основе полученных данных всегда можно самостоятельно подкорректировать свой режим дня и улучшить качество восстановления организма.
Измерение температуры тела
Датчик температуры не часто включается в стандартное оснащение умных часов и фитнес-браслетов. В продаже можно встретить лишь несколько десятков моделей, в которых доступна данная опция, и, как правило, это будет продукция из Поднебесной. Именитые производители, являющиеся законодателями моды в мире носимых умных гаджетов, пока не торопятся включать измеритель температуры тела в свои устройства. Причина одна, но существенная — пока не решена проблема влияния на точность измерений внешних факторов, таких как: температура окружающей среды и нагрев устройства прямыми солнечными лучами. И хотя часы находятся на запястье и непосредственно контактируют с его кожей, «паразитный» нагрев их корпуса вносит существенные искажения в получаемый результат.
Разница между реальной температурой тела и измеренными показаниями устройства может составлять несколько градусов, что категорически недопустимо.
Однако «утечки» информации из лагерей разработчиков девайсов именитых брендов носят позитивный характер. С большой долей вероятности возможность измерять температуру тела появится в новых поколениях устройств, что в условиях мировой пандемии и тотальной термометрии не может не радовать.
Измерение уровня стресса
Стрессовые ситуации возникают в жизни каждого человека ежедневно. Каждая из них негативно влияет на самочувствие и состояние здоровья. Поэтому неудивительно, что большинство умных часов может без проблем распознавать, что человек находится в состоянии стресса и давать различные рекомендации по возвращению организма в равновесное состояние.
Основным датчиком, отслеживающим психоэмоциональное состояние, является пульсометр. Однако не все так просто. Для определения стрессового состояния недостаточно простой фиксации увеличения сокращений сердечной мышцы, тут важно измерение и анализ интервала между ударами сердца, так называемая вариабельность сердечного ритма.
В состоянии стресса интервалы между ударами практически равны, а в состоянии покоя и умиротворения — наоборот, присутствует временная разница между сокращениями сердечной мышцы.
Для наглядности приведем простой пример. Имеется два человека, пульс которых составляет по 60 ударов в минуту. Только у первого интервал между ударами составляет ровно 1000 мс (1 с), а у второго он варьируется в диапазоне от 800 до 1200 мс. Анализируя лишь частоту сердцебиения, мало что можно сказать о нахождении их организмов в состоянии стресса. Однако, проведя анализ длины временных интервалов (вариабельности), можно сделать однозначный вывод — первый испытуемый находится в состоянии стресса, поскольку интервалы между ударами сердца равны друг другу, а второй — в состоянии душевного и физического равновесия, поскольку его сердце бьется неравномерно.
Именно по значению вариабельности умные часы определяют состояние стресса, и здесь уже не важно, чем оно вызвано, физическими нагрузками или психоэмоциональным фоном.
Важно понимать, что при таком сложном алгоритме определения, умные гаджеты нередко совершают ошибки. Довольно часто эмоциональные всплески радости и счастья ими толкуются как нахождение организма в состоянии стресса, поскольку биохимические процессы, протекающие при них схожи с процессами, инициирующими стресс.
Перспективные разработки новых видов контроля здоровья
Скорое появление датчиков измерения температуры тела мы уже упоминали в материале ранее. Как говорят инсайды, их появление — вопрос времени выхода новых поколений гаджетов.
Другое перспективное направление — определение уровня сахара в крови, как одного из ключевых показателей здоровья организма. Понятно, что тут нужен неинвазивный (без забора биологического материала) метод контроля. Однако на данном этапе развития технологий, это пока недостижимо.
Все дело в энергопотреблении, поскольку существующие системы контроля сахара довольно «прожорливы» в плане расходования энергии аккумулятора, а смарт-часы с низкой автономностью — малоинтересны конечному потребителю. Но, как только вопрос энергопотребления будет решен, умные гаджеты наверняка обзаведутся этой полезной опцией.
Заключение
Умные часы не являются медицинским прибором, о чем каждый производитель непременно указывает в инструкциях, тем не менее, они стали удобным и достаточно доступным инструментом мониторинга процессов, происходящих в организме. С их помощью можно оперативно выявить наметившиеся тенденции ухудшения здоровья и оперативно обратиться за квалифицированной помощью к профильному специалисту. Ведь, как ни крути — время в вопросе сохранения здоровья является определяющим фактором.