Трекер активности что это такое
Взгляд изнутри: трекинг физической активности
У учёных есть одна маленькая слабость – ставить эксперименты и анализировать полученные результаты. Пару экспериментов, посвящённых мониторингу физической активности в течение 24 часов, я поставил над собой. Подробности, методика измерений, сравнение результатов числа сердечных сокращений представлены под катом для двух дней с низким и высоким уровнем физической активности.
Вступительное слово
Фитнес-трекер в моей жизни появился относительно давно – почти два года назад. Это был обычный браслет, который считал количество шагов, потом уже был докуплен нагрудный ремень для измерения пульса. В то время казалось, что стоит только начать носить сие чудо научной и инженерной мысли, следовать советам бездушной программы на телефоне, которая беспристрастно следит за физической активностью и путь автомагистраль к здоровой жизни открыта. Однако жизнь расставила всё на свои места.
Даже на Хабре и GT есть уйма статей посвящённых светлому будущему телемедицины и «облачным» докторам, которые могут так – вжух и поставить диагноз по данным «человеческой телеметрии». Даже появляются сообщения, что фитнес-трекеры могут спасти человеку жизнь, распознав какие-либо сердечные заболевания или могут определить источник землетрясения не хуже геологической службы.
С другой стороны врачи до сих пор не знаю или «не уверены» в применимости данных с фитнес-трекеров для «персонализированного» подхода к медицине. Где хранить этот такой объём информации? Фитнес-трекер измеряет пульс каждые 5 секунд, выдавая более 10 000! точек за сутки, это около 0.5 МБ в двухколоночном CSV, 200 МБ в год. А ведь хочется ещё и статистику накопить, динамику в разрезе 5-10 лет увидеть. Как обрабатывать? Более 300 000! точек за месяц не каждая программа для построения графиков такое осилит. А главное, зачем?
Туда же можно добавить ещё некоторые вопросы: а насколько данные, полученные фитнес-трекерами реваленты? Какова погрешность и вероятность ошибки?
В общем, оказывается, что вопросов больше чем ответов, поэтому ниже я опишу натурный эксперимент и подведу некоторые итоги очевидные и не очень. Также постараюсь ответить на вопрос: кто они, фитнес-трекеры – бесполезная игрушка или ценный инструмент, позволяющий собирать грандиозный массив данных для персонализированной медицины?
Виды пульсометров
На сегодняшний день на рынке представлено две принципиально разные схемы для измерения пульса или частоты сердечных сокращений (ЧСС), или кратко HR (от heart rate).
Первая из них и самая популярная, пожалуй – зелёный лазер. От производителя к производителю и от модели к модели меняется лишь положение датчика и количество светодиодных лазеров вокруг него.
Принцип работы прост. В крови есть гем (гемоглобин), окрашивающий кровь в ярко красный цвет, этот гем интенсивно поглощает в зелёной части спектра. Кровь же даже в самых маленьких сосудах пульсирует с той же периодичностью, что и сердце, которое и обеспечивает кровоток. Направляем лазер на кожу и измеряем пульсацию отражённого зелёного света, откуда и рассчитываем пульс.
Принцип работы лазерного пульсометра. Источник
Другой тип пульсометров работает по принципу ЭКГ, с той лишь разницей, что вместо десятка электродов используется только два.
На груди фиксируется пара электродов (как показывает моя практика можно даже не смачивать). Разность потенциалов, которая соответствует сердечным сокращениям, фиксируется с помощью отдельного мини-компьютера, передающего по BlueTooth данные на внешние устройства.
NB: Интересно, что например некоторые тренажёры поддерживают функцию HR по BT-каналу, поэтому в ходе тренировки данные автоматически отображаются на дисплее. Ниже пример того, как это выглядит на тренажёрах для гребли Concept 2:
Читатель задаст вопрос, а что же лучше? Дать прямой и однозначный ответ затруднительно.
Если нет заболеваний сердечно-сосудистой системы и точные измерения нужны только во время физической нагрузки (спортсмены, например), то лучшим выбором будет связка просто браслета и датчика на грудь. Если стоит задача мониторить пульс круглосуточно (например, из-за проблем с сердцем), то выбирайте браслет со встроенным датчиком. Полное сравнение с разбором отдельных аспектов на английском языке приведено здесь.
Буквально два слова о достоверности данных. На том же сайте Wareable.com есть интересная статья, посвящённая тестированию аккуратности получаемых данных разными датчиками. Оказывается, что лазерный датчик выдаёт «воспроизводимость» около 85% при ±5 уд/мин, тогда как нагрудный ремень позволяет достичь 91%.
От себя добавлю, что конкретно мой пульсометр измеряет пульс раз в 5 секунд, то есть если за 5 секунды было 5 ударов, то HR будет рассчитан, как 60 уд/мин. В расслабленном положении в ручную измеренный пульс был 60 уд/мин, а нагрудный ремень выдавал значения от 58 до 63 – вполне приемлемая точность.
Но вернёмся к нашим баранам…
Часть экспериментальная
Для мониторинга пульса я носил нагрудный пульсометр в связке с фитнес-браслетом в несколько заходов с перерывами на подзарядку и выгрузку данных: рабочий день + вечернее время дома и отдельно – ночь. Браслет с пульсометром синхронизируются по протоколу Bluetooth.
Чтобы не спойлерить и избежать обвинений в рекламе, конкретные модели приведу тут (кому надо – откроет и посмотрит).
Далее мы разберём на части отдельно обычный «офисный» день (спасибо диссертации, их было не мало) и сравним его с днём, когда значительную часть времени приходилось переносить «на ногах» (работа в лаборатории она такая). В качестве бонуса к данной статье будут пульсограммы с тренировки в спортзале и горный поход.
День «офисный»
Забегая вперёд скажу, что любая физическая активность имеет длинный след «релаксации», когда пульс в течение 30-40 минут приходит «в норму». А «взлёты» пульса около 9-30 и 12-00 это две чашки кофе.
Но давайте взглянем на неё поближе…
Начнём мы с пробуждения около 7-30 и забега до поезда, на котором я обычно добираюсь до работы. После пробуждения пульс подскакивает от 60 (так сказать здоровый сон) до 80-90 уд/мин (сборы и перемещение по дому). Затем лёгкая пробежка трусцой до поезда и пульс уходит выше 120 уд/мин. Потом время отдыха в поезде, минут 40 – ничего не происходит и пульс возвращается обратно к 80 ударам (работа на компьютере, просмотр новостей в телефоне). И, конечно же, приезд и прогулка до работы относительно спокойным шагом, а все всплески – лестничные пролёты.
Самое интересное происходит ночью. Как можно видеть на графике, представленном ниже, ночью пульс остаётся относительно стабильным – 60 уд/мин, иногда подскакивая до 70. Но на пульсограмме отчётливо видны «спайки» — резкое, но не продолжительное повышение пульса. По этим спайкам фактически можно отследить активность человека в ночной период и предугадать, когда его легче всего разбудить. Именно на этом принципе работают: а) браслеты с функцией пробуждения и б) приложения для сна.
Мы разобрали основные этапы дневного цикла «офисного хомячка», давайте теперь обратимся к циклу работника, который проводит большую часть времени на ногах, в движении и работе руками.
День «лабораторный»
Тот же график, если добавить усреднение
Главный вывод, самый очевидный, конечно же: двигайтесь больше на работе, даже если работа сидячая, то надо просто придумать занятие, которое будет заставлять ходить каждый час или полтора.
О, спорт, ты – мир!
Первое, о чём бы я хотел рассказать, это, конечно же, качалка или фитнес – кому как нравится. На пульсограмме ниже представлена моя типичная тренировка примерно на 1.5 часа. В начале – разминка, какие-то простые упражнения, которые помогают привести мышцы в тонус, затем гребной тренажёр, чтобы как следует прогреться, небольшой отдых и где-то 30-40 минут стандартных упражнений со свободными весами и/или на других тренажёрах.
Стоит отметить, что конкретно эта тренировка «потребляет» около 1050 ккал, что эквивалентно примерно всего-навсего 2-3 Сникерсам 50 гр. Тут можно написать целый трактат о зонах ЧСС и так далее, но не буду, просто оставлю скриншот из программы.
Ещё мы с друзьями и коллегами любим ходить в горы, поэтому ниже представлена пульсограмма и карта одного из таких походов. Интересно, что постоянный подъём вверх поднимает нижнюю планку пульса до примерно 95-100 уд/мин, а средняя ЧСС за весь маршрут составляет около 125 уд/мин, что очень хорошо для сжигания лишних каллорий.
Пульсограмма при горном походе. Легко угадывается обед и фото-привал
Карта, скорость и перепад высот для наглядности. Почему-то не отображается шкала высоты: максимальная отметка составила 2380 м, минимальная – 1130м
И небольшое саммари
Заключение и выводы
Во-первых, двигаться нужно больше и чаще, как бы ни банально это звучало. Многим нужен веский аргумент, чтобы начать заниматься собой, ходить в спортзал, отдыхать на природе и просто больше двигаться. Надеюсь, в этой статье мне удалось наглядно продемонстрировать, что даже обычная прогулка по офису за стаканом воды или чашкой кофе заставляет сердце биться быстрее как минимум на треть ещё 20-30-40 минут после возвращения в удобное кресло. Чем больше и чаще оно сокращается, тем больше калорий сжигается в организме.
Во-вторых, человек современной «сахарной» цивилизации потребляет слишком много калорий с пищей. Отсюда растут ноги у множества проблема: начиная сахарным диабетом и заканчивая сердечными заболеваниями. При этом отказаться от продуктов с содержанием сахара даже в 10-15 гр на 100 гр уже практически невозможно (читайте мелкий шрифт на упаковках). Остаётся только один выход – сжигать калории самому. На мой взгляд, мозолящая глаза надпись на запястье – “it’s time to move!” – отличный повод ещё раз вспомнить о съеденном за все перекусы в течение дня и пойти в фитнес-центр.
Проблема излишней «сахарности» еды не столько в избытке калорий, сколько в том что сахар нарушает нормальный обмен веществ. Вот хорошее видео для ознакомления:
И обсуждение оного:
В-третьих, фитнес-трекер с возможностью измерения пульса – это отличный инструмент для врачей мониторить здоровья пациента и предугадывать «проблемые» события. На сегодняшний день основная трудность заключается в том, как накопить и обработать автоматически такой массив данных, предоставив врачу лишь выжимку/преддиагноз.
В-четвёртых, к сожалению, проблемы с безопасностью являются оборотной стороной достоинств фитнес-трекеров. Фактически, как я показал в статье по пульсограмме можно отследить очень много информации о человеке: продолжительность и характер сна, распорядок дня, стиль работы («офисный хомячок» и человек «в полях») и многое другое. Фактически, это скрытый шпионский агент на запястье.
Но вернёмся к вопросу, поставленному в начале статьи: так кто ж они фитнес-трекеры? На мой взгляд, фитнес-трекеры определённо полезный инструмент мониторинга своего если и не здоровья, то дневной активности, которая опосредованно отражается на здоровье. Если бы они умели собирать данные об уровнях сахара и кислорода в крови, то стали незаменимой «лошадкой» персонализированной медицины и спортивных достижений.
PS: Не забудьте подписаться на блог: Вам не сложно – мне приятно! И да, о замеченных в тексте недочётах просьба писать в ЛС.
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?
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.
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.