智能手環(huán)監(jiān)測心率的原理是什么

作為智能醫(yī)療的重要媒介，智能手環(huán)在近幾天突飛猛進(jìn)的爆發(fā)增長越來越縮小了健康級(jí)和醫(yī)療級(jí)醫(yī)用器械直接的距離。心率監(jiān)測這項(xiàng)原本屬于專業(yè)診斷的行為也從醫(yī)院走向家庭。那么智能手環(huán)監(jiān)測心率靠譜不靠譜？它到底運(yùn)用的是什么原理進(jìn)行如此專業(yè)的工作呢？

1、PPG光電容積脈搏波描記法原理（PhotoPlethysmoGraphy）

這是在智能手環(huán)中運(yùn)用最多的工作原理，簡單說就是用光的反射，根據(jù)血液中透光率的脈動(dòng)變化，折算成電信號(hào)，再運(yùn)用一定的算法折算成心率。

其依據(jù)的原理是一束固定波長的光束照射到皮膚表面時(shí)，光束將通過透射或反射方式把光傳送到光電接收器，在這個(gè)過程中由于受到皮膚肌肉和血液的吸收造成衰減，檢測器檢測到的光強(qiáng)度將減弱。而皮膚、肌肉組織等對(duì)光的吸收在整個(gè)血液循環(huán)中是保持恒定不變的，但皮膚內(nèi)的血液容積會(huì)在心臟的作用下呈搏動(dòng)性變化。當(dāng)心臟收縮時(shí)外周血容量最多，光吸收量也最大，檢測到的光強(qiáng)度就最小。而在心臟舒張時(shí)，則反之，檢測到光強(qiáng)度最大，使光接收器接收到的光強(qiáng)度隨之呈脈動(dòng)性變化。

之所以市面上大多數(shù)智能手環(huán)的LED燈是綠色的光，就是因?yàn)榫G光在紅色的血液中吸收率是最大的，用綠光檢測對(duì)數(shù)據(jù)判斷就最準(zhǔn)確。當(dāng)一個(gè)人運(yùn)動(dòng)處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)時(shí)，心率也是比較穩(wěn)定的。只要檢測到不同時(shí)間心臟的脈搏強(qiáng)弱，就可以通過算法計(jì)算出其相應(yīng)的心率。

但是，這僅限于坐下、睡眠、走路、跑步這種運(yùn)動(dòng)比較穩(wěn)定的情況下，如果是加速跑、減速跑、打籃球這種情況下，心率是忽高忽低，這種方法就很難算出準(zhǔn)確的心率了。另外，在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于皮膚大量出汗，汗液的對(duì)光吸收率不是固定的，也會(huì)影響測量精度。不過考慮到大多數(shù)智能手環(huán)的使用者大多數(shù)時(shí)候不需要檢測劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)的心率作為健康管理的參數(shù)，這項(xiàng)缺陷也就可有可無了。

2、心電信號(hào)測量，類似ECG（心電圖）

這種方法是用人體的電位差進(jìn)行心率檢測，跟醫(yī)院里面做心電圖類似。心臟周圍的組織和體液都能導(dǎo)電，因此可將人體看成為一個(gè)具有長、寬、厚三度空間的容積導(dǎo)體。心臟好比電源，每次心跳，心肌細(xì)胞的動(dòng)作都會(huì)使人的體表產(chǎn)生微小的電極變化，而捕捉到這些電極變化，再經(jīng)過算法就可以還原出心率跳動(dòng)的頻率。目前市面上只有極少數(shù)智能手環(huán)、手表才用這種原理進(jìn)行工作。
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