Измерение кислорода в крови умными часами: как это работает и можно ли доверять результатам

В 2020 году нас всех стала волновать сатурация и оксигенация, а пульсооксиметр — аппарат для измерения уровня кислорода в крови — теперь один из самых модных домашних медицинских приборов.

Насыщенность крови кислородом, или сатурацию, начали проверять так часто из-за коронавируса. При поражении зловредным ковидом тканей легких заметно падает уровень насыщения кислородом крови, даже если человек чувствует себя при этом довольно сносно. А показатели ниже нормы могут стать основанием для госпитализации и подключения к ИВЛ.

Раньше можно было только измерить уровень кислорода в крови на пальце и только пульсооксиметром. Это достаточно простой прибор, который надевается на палец, как прищепка, и показывает сатурацию — так называется измерение кислорода, а также пульс пациента.

Нормой для здорового человека считается 94% и выше, и падение уровня крови в крови ниже этого порога — признак дыхательной недостаточности. А если показатель меньше 90%, нужно срочно обратиться к врачу.

Но теперь измерять кислород в крови научились умные часы и фитнес-браслеты В 2020 году практически все крупные производители носимых устройств добавили в них функцию измерения SPO2 — то есть уровня насыщения крови кислородом. Измерять сатурацию умеют, например, умные часы Apple и Samsung 2020 года, фитнес-браслеты Honor Band 5 и так далее.

В чем принцип действия медицинских аппаратов на палец для измерения кислорода и чем отличаются от них умные часы с функцией SPO2

Кислород в крови связывается с гемоглобином во время прохождения крови через легкие. Чем более насыщен кровью гемоглобин, тем более яркой становится кровь. Этим, кстати, и объясняется разница в цвете артериальной и венозной крови.

На определении уровня яркости крови и построена работа пульсооксиметра. Для этого в нем есть специальный датчик, который состоит из двух частей: светоизлучающих диодов с одной стороны и детектора света (называемого фотодетектором) — с другой. Излучаемый датчиком свет поглощают кровь и ткани, а фотодетектор на другой стороне улавливает свет, прошедший через ткани. На основе того, какое количество света поглощено, прибор рассчитывает уровень сатурации (SpO2).

Одновременно пульсооксиметр измеряет пульс. Некоторые приборы при этом отображают изменение пульса как волнообразную кривую. Это позволяет лучше понять, насколько хорошо снабжаются ткани кислородом.

Почитать подробнее о том, как измеряют кислород в крови врачи, можно в специальном руководстве ВОЗ по пульсооксиметрии.

В умных часах измерение уровня кислорода в крови производится по тому же принципу: светодиоды излучают свет, а фотодетектор измеряет количество света, только не поглощенного, а отраженного, и вычисляет сатурацию.

Еще одно важное отличие умных часов от пульсооксиметров — место крепления. Если медицинские приборы для измерения кислорода надеваются преимущественно на палец и реже — на стопу или мочку уха, то умные часы измеряют кислород там, где находятся — то есть на запястье.

Согласно исследованиям ученых, показания прибора для измерения кислорода на запястье являются менее достоверными, так как область исследования тут ограничена, и на их точность существенно влияют такие факторы, как освещенность, давление, а также правильность расположения на запястье.

Как измеряют уровень кислорода в крови умные часы разных производителей?

Часов и фитнес-браслетов с функцией измерения SpO2 сейчас продается великое множество, и не всегда им можно доверять. Поэтому мы взяли часы трех солидных производителей — Apple Watch шестого поколения, Samsung Galaxy Watch 3 и Honor Watch ES.

Мы протестировали, как умные часы измеряют уровень кислорода в крови в разных условиях, по методике, предложенной корейскими медиками — при обычном дыхании, в условиях нехватки кислорода после задержки дыхания, а также мы добавили еще один показатель — дыхание сразу после интенсивных физических упражнений. И вот что мы выяснили.

Измерение кислорода в Apple Watch 6

Для измерения кислорода в Apple Watch шестого поколения предназначен отдельный апп на часах, а результаты заносятся в приложение «Здоровье».

Перед началом измерения часы дают несколько советов, как измерить кислород в крови правильно: где расположить часы, как затянуть ремешок — очень расплывчато и показывают это на картинках — довольно схематично. Приводятся и данные о предыдущем измерении.

Часы измеряют сатурацию в течение 15 секунд, выводя при этом не график, а абстрактную красно-голубую картинку. Если при этом вы сдвигаете руку, измерение будет признано неудачным, а его результаты не зафиксируются.

После окончания замера показывается только насыщенность крови кислородом, но не пульс. Если провести подряд несколько измерений, показатели меняются в пределах двух процентов.

1.  
2.  
3.  
4.  
5.  

Пред.След.

Нехватку кислорода из-за задержки дыхания Apple Watch никак не отразили, а вот учащенное дыхание после физических упражнений отразилось на измерениях — уровень кислорода в крови достиг 100%.

Сравнительная таблица измерений результатов всех участников — в конце статьи.

Измерение кислорода в Samsung Galaxy Watch 3

Чтобы измерить кислород умными часами Samsung Galaxy Watch 3, надо отыскать в меню часов приложение Samsung Health, а в нем- пролистнуть до синей капельки. Перед началом измерения часы дадут вам довольно подробную инструкцию о том, где расположить часы (лучше — ближе к сердцу), как подготовиться к измерению, а также напомнят, что нормальный диапазон насыщенности кислородом для здорового человека составляет 95-100%, но на него могут влиять такие факторы, как физические упражнения, высота над уровнем моря и состояние здоровья.

Samsung Galaxy Watch 3 измеряют уровень кислорода в крови, а также пульс, в течение 15 секунд, если сидеть неподвижно, и в течение 40 секунд — если зафиксировано движение. Во время измерения строится график — голубая линия, но является ли он отражением сердцебиения во время замера, и о чем говорит — непонятно. К полученным результатам можно добавить метку о самочувствии, также данные о последнем измерении будут показываться рядом со значком-капелькой в приложении Samsung Health.

1.  
2.  
3.  
4.  
5.  

Пред.След.

Результаты трех проведенных подряд измерений со спокойным дыханием отличались на 1-2%. Задержка дыхания никакого влияния на результат не оказала, интенсивная кардионагрузка и сбитое дыхания на данные также никак не повлияли.

Измерение кислорода в Honor Watch ES

В умных часах Honor функция измерения кислорода находится в главном меню и называется просто SPO2. Перед началом измерения дается лаконичный совет не двигаться и повернуть часы циферблатом к себе, после чего дается 3 секунды на подготовку.

Honor Watch ES измеряют одновременно кислород и пульс. Если сидеть неподвижно, все займет секунд 15-20, если двигаться — 45 секунд. На экране при этом демонстрируется кружок, который медленно заполняется красной жидкостью. Если движений было слишком много, после этого часы напомнят о необходимости не двигаться и предложат повторить.

1.  
2.  
3.  
4.  

Пред.След.

После измерения выводятся данные об уровне кислорода и пульсе, причем если остаешься в том же меню, то показатели некоторое время меняются. Например, во время первого измерения итоговый результат сначала упал со 100% до 97%, затем поднялся до 99% и на этом зафиксировался. Второе контрольное измерение показало падение с 95 до 93% и обратное повышение до 94%.

На задержку дыхания, так же как и на его учащение датчики Honor Watch ES не отреагировали, показав результат в 98% в обоих случаях.

Сравнительная таблица результатов измерения кислорода в крови умными часами Apple Watch 6, Samsung Galaxy Watch 3 и Honor Watch ES

Делаем выводы

Производители умных часов постоянно подчеркивают, что их изделия не являются медицинскими приборами, и неудивительно. Точность измерения уровня кислорода в крови умными часами вызывает вопросы и вряд ли в ближайшем будущем будет восприниматься врачами как значимый фактор при диагностике.

И все же, несмотря на погрешности измерения, нам представляется, что на бытовом уровне умные часы вполне могут быть полезны. Например, умные часы могут отследить и зафиксировать такую опасную штуку, как апноэ во сне, так что если вы сильно храпите, возможно, вам стоит задуматься о покупке умных часов с функцией SPO2.

Кроме того, мы на собственном опыте убедились, что возможность лишний раз убедиться, что с легкими у тебя все в порядке, очень радует, особенно на фоне второй волны пандемии. И видеть цифры в 97-98-100% очень приятно, даже если в глубине души ты подозреваешь, что часы немного врут.