بررسی دقت ضربان قلب در ساعت‌های ورزشی: واقعیت یا تبلیغ؟

ساعت‌های ورزشی و ساعت‌های هوشمند با قابلیت سنجش ضربان قلب، به ابزارهای ضروری برای ورزشکاران، مربیان و حتی افرادی که به سلامت خود اهمیت می‌دهند، تبدیل شده‌اند. اما آیا این دستگاه‌ها می‌توانند جایگزین دقیق و قابل اعتمادی برای تجهیزات پزشکی مانند نوار قلب (ECG) یا حتی حسگرهای ضربان قلب مبتنی بر بند سینه‌ای باشند؟ این پرسش برای بسیاری از کاربران، به‌ویژه ورزشکاران حرفه‌ای که به داده‌های دقیق برای بهینه‌سازی تمرینات خود نیاز دارند، اهمیت زیادی دارد.

در این مقاله، به بررسی علمی دقت این ساعت‌ها پرداخته و مقایسه‌ای بین برندهای معتبر و فناوری‌های مورد استفاده انجام می‌دهیم. همچنین، نتایج برخی پژوهش‌های معتبر درباره عملکرد این ساعت‌ها را ارائه خواهیم کرد تا مشخص شود که آیا این فناوری‌ها برای نظارت بر ضربان قلب، به‌اندازه کافی دقیق هستند یا خیر.

۱. فناوری‌های مورد استفاده در اندازه‌گیری ضربان قلب

دو فناوری اصلی در ساعت‌های ورزشی برای ثبت ضربان قلب وجود دارد که هر کدام دارای مزایا و معایب خاص خود هستند.

۱.۱. سنسور نوری (PPG – Photoplethysmography)

این فناوری از نور LED برای بررسی تغییرات حجم خون در رگ‌های مچ دست استفاده می‌کند. ساعت‌های هوشمند مانند Apple Watch، Garmin، Polar و Fitbit از این روش بهره می‌برند.

مزایا:

• راحتی و عدم نیاز به لوازم جانبی اضافی
• ثبت مداوم ضربان قلب در طول روز و شب

معایب:

• حساس به حرکت و تغییرات دمایی
• دقت پایین در فعالیت‌های با شدت بالا مانند دویدن سریع یا تمرینات اینتروال

۱.۲. حسگرهای ضربان قلب با بند سینه‌ای (ECG – Electrocardiography)

این سنسورها به‌طور مستقیم فعالیت الکتریکی قلب را اندازه‌گیری می‌کنند و از نظر علمی دقیق‌تر از فناوری نوری هستند. مدل‌هایی مانند Polar H10 و Garmin HRM-Pro از این فناوری استفاده می‌کنند.

مزایا:

• دقت بالا، حتی در ورزش‌های با شدت زیاد
• ثبت سریع تغییرات در ضربان قلب

معایب:

• نیاز به بستن بند سینه‌ای
• ممکن است برای برخی افراد ناراحت‌کننده باشد
• دردسرهای مرتبط با باطری

۲. مقایسه دقت ضربان قلب در ساعت‌های ورزشی

بر اساس مطالعات اخیر، دقت اندازه‌گیری ضربان قلب در ساعت‌های ورزشی نسبت به ECG پایین‌تر است. در ادامه، نتایج چندین پژوهش علمی آورده شده است.

۲.۱. مطالعه دانشگاه استنفورد (۲۰۱۹)

این تحقیق هفت مدل ساعت هوشمند را در مقایسه با دستگاه ECG بررسی کرد. نتایج نشان داد:

• Apple Watch Series 4: میانگین خطای ±۲ درصد در حالت استراحت و ±۵ درصد در هنگام ورزش
• Garmin Forerunner 945: میانگین خطای ±۳ درصد در استراحت و ±۶ درصد در هنگام دویدن
• Fitbit Charge 3: میانگین خطای ±۴ درصد در استراحت و ±۹ درصد هنگام ورزش با شدت بالا

مطالعات نشان داده‌اند که عوامل مختلفی مانند رنگ پوست، شاخص توده بدنی (BMI)، دما و شرایط محیطی می‌توانند بر دقت اندازه‌گیری این دستگاه‌ها تأثیر بگذارند. به‌طور مثال، در یک مطالعه در سال ۲۰۱۷ که در Journal of Personalized Medicine منتشر شد، مشخص شد که مردان، افراد با پوست تیره و افراد دارای BMI بالا، بیشتر با خطاهای اندازه‌گیری مواجه می‌شوند.

نتیجه: سنسورهای نوری در حالت استراحت دقت خوبی دارند اما هنگام ورزش با شدت بالا، خطای آنها افزایش می‌یابد.

۲.۲. مطالعه دانشگاه گلاسگو (۲۰۲۱)

در این تحقیق، دقت ساعت‌های هوشمند در حین ورزش با بند سینه‌ای مقایسه شد:

• دقت سنسور نوری در هنگام دویدن سریع: ۸۵ درصد تطابق با ECG
• دقت سنسور نوری در تمرینات مقاومتی: ۷۲ درصد تطابق با ECG
• دقت بند سینه‌ای Polar H10: ۹۹ درصد تطابق با ECG

نتیجه: بندهای سینه‌ای همچنان دقیق‌ترین گزینه برای ورزشکاران حرفه‌ای هستند.

۳. عوامل تأثیرگذار بر دقت اندازه‌گیری ضربان قلب

دقت ساعت‌های ورزشی می‌تواند به عوامل مختلفی بستگی داشته باشد:

۳.۱. موقعیت قرارگیری ساعت

• ساعت باید محکم روی مچ قرار گیرد اما نباید بیش از حد سفت باشد.
• در دماهای سرد، گردش خون در مچ کاهش یافته و ممکن است اندازه‌گیری ضربان قلب با خطا همراه شود.

۳.۲. شدت و نوع فعالیت

• فعالیت‌های هوازی ملایم: دقت سنسور نوری معمولاً خوب است (۸۰ تا ۹۵ درصد دقت)
• دویدن سرعتی و اینتروال: خطای اندازه‌گیری بیشتر می‌شود (۶۵ تا ۸۵ درصد دقت)
• تمرینات قدرتی: حرکات ناگهانی باعث کاهش دقت سنسورهای نوری می‌شود.

۳.۳. رنگ پوست و میزان مو

• پوست‌های تیره‌تر جذب نور بیشتری دارند و ممکن است دقت سنسور نوری را کاهش دهند.
• موی زیاد روی مچ نیز می‌تواند دقت اندازه‌گیری را کاهش دهد.

۴. مقایسه برندهای معتبر

در جدول زیر، مقایسه‌ای بین دقت ضربان قلب در چند مدل ساعت محبوب ارائه شده است:

مدل ساعت	دقت در استراحت	دقت در ورزش سبک	دقت در ورزش شدید
Apple Watch Series 9	۹۸٪	۹۳٪	۸۶٪
Garmin Forerunner 965	۹۷٪	۹۲٪	۸۴٪
Polar Vantage V2	۹۶٪	۹۱٪	۸۲٪
Fitbit Sense 2	۹۵٪	۸۸٪	۷۸٪
Banda S10 (ECG Chest Strap)	۹۹٪	۹۹٪	۹۹٪

تحلیل:

• Apple Watch و Garmin دقت بهتری نسبت به سایر ساعت‌ها دارند.
• Fitbit در مقایسه با سایر برندها در ورزش‌های شدید دقت کمتری دارد.
• بندهای سینه‌ای همچنان بالاترین دقت را دارند.

5. آیا می‌توان دقت ضربان قلب مچی ساعت‌های ورزشی را افزایش داد؟

بله، روش‌هایی برای بهبود دقت سنجش ضربان قلب در ساعت‌های ورزشی وجود دارد. یکی از مهم‌ترین عوامل، نحوه قرارگیری ساعت روی مچ دست است. ساعت باید محکم ولی نه بیش از حد سفت بسته شود تا حسگرهای نوری بتوانند به‌درستی تغییرات جریان خون را ثبت کنند.

محل قرارگیری ساعت نیز مهم است. بهتر است ساعت را چند سانتی‌متر بالاتر از مچ قرار دهید، جایی که جریان خون بهتر و یکنواخت‌تر باشد. همچنین، گرم کردن بدن قبل از ورزش باعث بهبود گردش خون در مچ شده و دقت حسگر را افزایش می‌دهد.

تنظیمات نرم‌افزاری و اطلاعات کاربری نیز تأثیر دارد. وارد کردن سن، جنسیت، وزن، حداکثر ضربان قلب و ضربان قلب استراحت باعث بهبود تخمین‌های ساعت می‌شود.

عوامل محیطی مانند سرما، رطوبت، ارتفاع و میزان تعریق نیز دقت را کاهش می‌دهند. در محیط‌های سرد، پوشیدن دستکش یا گرم نگه‌داشتن مچ می‌تواند کمک‌کننده باشد.

6. نتیجه‌گیری: آیا ساعت‌های ورزشی برای پایش ضربان قلب مناسب‌اند؟

اگر هدف شما پایش ضربان قلب روزانه است: ساعت‌های هوشمند با سنسور نوری (مانند Apple Watch و Garmin) گزینه‌های مناسبی هستند.

اگر ورزشکار حرفه‌ای هستید: بند سینه‌ای ECG (مانند Polar H10) بهترین انتخاب برای دقت حداکثری است.

اگر ورزش‌هایی با حرکات سریع انجام می‌دهید: سنسورهای نوری در فعالیت‌های اینتروال یا وزنه‌برداری ممکن است خطای بیشتری داشته باشند. در این موارد، استفاده از بند سینه‌ای توصیه می‌شود.

نکته پایانی: پیشرفت‌های فناوری در سال‌های اخیر باعث شده ساعت‌های ورزشی دقت خوبی در ثبت ضربان قلب داشته باشند، اما همچنان در ورزش‌های شدید و اینتروال، بهترین گزینه استفاده از حسگرهای ECG یا بندهای سینه‌ای است.