Датчики освещенности, используемые для отслеживания частоты сердечных сокращений в носимых устройствах, таких как Apple Watch Series 5 и Fitbit Versa 2, не работают так хорошо на более темной коже или людях с ожирением, согласно моделированию, проведенному в новом исследовании.
Это проблема для функций, встроенных в настоящее время в устройства, но это также плохой знак для усилий по использованию датчиков освещенности для новых приложений в носимых устройствах, таких как мониторинг артериального давления, говорит автор исследования Джессика Рамелла—Роман, доцент, изучающий датчики биоизображения в Международном университете Флориды.
“Архитектура устройства должна измениться», — говорит она.
В исследовании рассматривался сигнал фотоплетизмографии (PPG), метод, который использует изменения в отражении света для измерения кровотока, на трех носимых устройствах: Apple Watch Series 5, Fitbit Versa 2 и Polar M600. Исследовательская группа использовала модель, имитирующую движение света через ткани, чтобы показать, как датчики на этих устройствах будут вести себя при различных свойствах кожи. Более темная кожа содержит больше меланина и поглощает больше света, в то время как кожа людей с ожирением, как правило, толще, содержит меньше воды и имеет меньший кровоток, чем кожа людей, не страдающих ожирением. В то время как предыдущие исследования точности и предвзятости в носимых устройствах были сосредоточены на тоне кожи, Рамелла-Роман говорит, что во многих исследованиях не было большого количества людей с ожирением, несмотря на эти физиологические различия.
“Вот почему мы считаем необходимым сосредоточиться на этом”, — говорит она.
Модель исследователей обнаружила, что сигнал PPG не сильно изменился по мере изменения тона кожи: он варьировался менее чем на 10 процентов на разных устройствах. Но моделирование ожирения, как отдельно, так и вместе с оттенком кожи, приводило к 60-процентному изменению сигнала. Авторы исследования утверждают, что потеря сигнала, по-видимому, связана с изменениями толщины кожи у людей с ожирением. Произошли изменения в пике сигнала PPG, который используется для расчета частоты сердечных сокращений, но сила сигнала которого не должна изменяться в зависимости от значения частоты сердечных сокращений. Также произошли изменения в форме сигнала, который разные группы используют для отслеживания артериального давления.
“По мере того как мы повышали уровень ИМТ и повышали тон кожи, сигнал уменьшался, а затем начали исчезать и другие функции”, — говорит она. Исследование показало, что у Fitbit, у которого было меньше датчиков, была более значительная потеря сигнала, чем у Apple Watch.
Это исследование только смоделировало, как эти носимые устройства будут обнаруживать сигналы в лаборатории, подчеркнула Рамелла-Роман. Команде все еще предстоит проверить устройства на реальных людях, чтобы подтвердить полученные результаты. Сейчас они находятся в процессе проведения этого исследования и на данный момент зарегистрировали около 100 человек, говорит она.
Но проблемы, выявленные в результате подобных анализов, усложняют проекты, направленные на использование носимых устройств для отслеживания сердечно-сосудистого здоровья для недостаточно обслуживаемых групп, говорит Рамелла-Роман. Новое исследование показывает, что исследователи должны быть осторожны при использовании PPG, особенно в проектах, направленных на использование устройств для мониторинга людей с повышенным риском сердечно—сосудистых заболеваний, в том числе людей с ожирением. “Святой грааль в этом контексте смотрит на кровяное давление», — говорит она. “Но многие, многие исследования, изучающие кровяное давление, используют некоторую комбинацию PPG и других методов”.
Полученные результаты также свидетельствуют о том, что другие устройства, использующие датчики освещенности и PPG, такие как измерения уровня кислорода в крови в больницах или кабинетах врачей, могут не так хорошо работать для людей с ожирением. Существует очень мало исследований, в которых оцениваются устройства в этих группах.
Хорошей новостью является то, что должна быть возможность настраивать устройства (например, перемещая расстояние между датчиками), чтобы они были более точными для людей с более темной кожей или ожирением без ущерба для точности для других групп, говорит Рамелла-Роман.
“То, как изначально были спроектированы системы, возможно, не учитывало этих людей, но они определенно могли внести изменения”, — говорит она. “Я не вижу ничего, что могло бы это ограничить”.
Источник: