Сегодня на рынке носимых устройств представлены несколько десятков видов фитнес-трекеров, которыми пользуются миллионы людей. Девайсы помогают контролировать физическую нагрузку и следить за здоровьем, а некоторые пользователи приходят с информацией, полученной от фитнес-трекеров, к врачу. Но насколько корректную информацию предоставляют эти устройства?
Согласно данным нового исследования, проведенного учеными Школы медицины Стэнфордского университета, носимые фитнес-трекеры вроде Apple Watch и Fitbit неплохо справляются с отслеживанием пульса, однако точность измерения калорий далека от идеала. Ученые решили оценить эффективность носимых трекеров, когда обнаружили, что ни в одном научном журнале нет данных о работе этих устройств.
«В любое время, когда мы получаем данные о пациенте через устройство, у нас возникают вопросы о точности этой информации», — отмечает Эуан Эшли, доцент Школы медицины в Стэнфорде, специализирующийся на сердечно-сосудистой медицине, и по совместительству ведущий автор исследования.
Пристального интереса со стороны медицинских регуляторов к этим устройствам нет, поскольку они нацелены на оптимизацию здоровья, а не на выявление заболеваний. Поэтому они не придерживаются тех же стандартов, что и специализированные медицинские устройства. Но несмотря на это, многие пациенты используют и будут продолжать пользоваться фитнес-трекерами на постоянной основе.
Команда Эшли протестировала семь девайсов — Apple Watch, Basis Peak, Fitbit Surge, Microsoft Band, Mio Alpha 2, PulseOn и Samsung Gear S2 — на группе из 60 добровольцев. Шесть из них измеряли частоту сердечных сокращений с частотой ошибок менее 5%. Apple Watch ошиблись на 2%, а Samsung Gear S2 на 6,8%. Некоторые устройства были более точными, чем другие, и такие факторы, как цвет кожи и индекс массы тела, влияли на измерения.
При этом ни одно из семи устройств не измерило точно затраты энергии. Самым точным из них стал браслет Fitbit Surge, который ошибся на 27%, а самым неточным — PulseOn (92,6%). Люди принимают решения, основываясь на данных потребительских устройств, однако они не соответствуют тем же стандартам, что и устройства медицинского назначения. Поэтому врачи не могут разобраться, что делать с отчётами о сердечном ритме и другими данными, которые пациенты отдают с фитнес-трекеров.
Исследователи утверждают, что для решения этих проблем производители могут очень быстро тестировать точность устройств для работы, но потребителям сложно понять, насколько точна такая информация или процесс, который компания использовала для проверки трекеров. Поэтому Эшли и его коллеги решили самостоятельно оценить активность трекеров, которые отвечали таким критериям, как измерение частоты сердечных сокращений и сжигания калорий, а также их коммерческую доступность. В числе добровольцев оказались 31 женщина и 29 мужчин разных возрастов, рас, роста и веса. Они носили семь устройств во время ходьбы, занятий на беговых дорожках или велотренажерах.
Ученые не сравнивали гаджеты между собой: точность каждого фитнес-трекера сопоставлялась с показателями двух контрольных инструментов. Частота сердечного ритма каждого участника эксперимента измерялась медицинским электрокардиографом, а скорость метаболизма оценивали с помощью прибора для измерения кислорода и углекислого газа на вдохе, который считается оптимальным для расчета расхода энергии. Команда Эшли посчитала, что для немедицинских устройств погрешность не должна превышать 10%.
Измерения частоты пульса превзошли ожидания исследователей. Однако нельзя то же самое сказать о данных по расходу энергии. По словам Эшли, пользователи в значительной степени могут полагаться на измерения сердечного ритма фитнес-трекером.
Исследователи отмечают, что каждое устройство использует свой собственный алгоритм расчета энергозатрат, поэтому сейчас они не могут установить точную причину такого результата. Вероятно, алгоритмы делают предположения, которые не очень хорошо подходят людям. Все, что исследователи могут сделать, — посмотреть, как устройства работают в соответствии с клиническими стандартами. Они также уверены, что подготовить алгоритм, который будет точным для широкого круга людей, достаточно сложно, поскольку затраты энергии зависят уровня физической нагрузки, роста и веса человека и многих других факторов. Показатели сердечного ритма измеряются напрямую, в то время как затраты энергии измеряются косвенным путем по нескольким признакам.
Команда Эшли решила сделать свои оценки пригодных для носки устройств открытыми для исследовательского сообщества, поэтому разработала веб-сайт, где доступна информация о данных фитнес-трекеров. Ученые также предложили пользователям загружать данные, связанные с производительностью устройств. На следующей стадии исследования планируется оценить работу устройств в естественных условиях: добровольцы будут носить их в течение всего дня, а не только на тренировках.
doi: 10.3390/jpm7020003
Комментарии (19)
pavelchavyr
29.05.2017 10:52Ждем появления фитнес-насадки на нос, измеряющей уровень кислорода и углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе. :)
uterr
29.05.2017 10:55-1>>Исследование: фитнес-трекеры не справляются с подсчетом расхода энергии
>>Шесть из них измеряли частоту сердечных сокращений с частотой ошибок менее 5%. Apple Watch ошиблись на 2%, а Samsung Gear S2 на 6,8%.
так с подсчетом расхода энергии, или пульса? и да, зависимость между этими величинами не однозначна, даже если компьютер «знает» рост, вес, возраст, так что сам подсчет энергии отличается еще больше
wholeman
29.05.2017 11:17Есть ли в открытом доступе какая-нибудь информация, как фитнес трекеры и приложения считают потраченные калории? Я делаю своё спортивное приложение, и мне не удалось найти алгоритмов и формул, которые внушали бы доверие.
Заметил интересную деталь: когда я загружаю свой трек с данными о пульсе, скорости и каденсе на Endomondo, Strava и Runtastic, подсчитанные ими калории отличаются довольно сильно, хотя рост, вес и возраст везде одинаковые.
Странно, что для исследований не взяли устройств от грандов: Polar и Garmin. Если первый сейчас в некотором кризисе, да и вообще какой-то финский, то второй «на коне» и вполне свой, американский.
cyberly
29.05.2017 11:44Только по пульсу, ИМХО, нереально, он же при одной и той же нагрузке отличается в зависимости от уровня тренированности. Наверняка просто в них зашита таблица коэффициентов для «среднего» пользователя, полученная эксперементально. Есть, вроде бы, какие-то методы расчета, где в формулу добавлен анаэробный порог. Но мне кажется, там тоже таблица коэффициентов будет в основе :-)
Велосипедный трекер мог бы быть точнее, если у него есть трек (соответственно, будет перепад высот) и он, теоретически, со временем мог бы вычислять какие-нибудь поправки лично для вас. Но, опять же, он не знает, какая на вас куртка, какой велосипед, какие шины, какое дорожное покрытие и куда дует ветер.Psychosynthesis
30.05.2017 01:31Только по пульсу, ИМХО, нереально, он же при одной и той же нагрузке отличается в зависимости от уровня тренированности.
Внезапно, количество потреблённых калорий от уровня тренированности тоже зависит. Так что по пульсу, зная вес\рост\возраст — вполне реально хотя бы в 20% уложиться. Я бы даже сказал больше.
Странно что результаты настолько разнятся.
С другой стороны, скорее всего, большая часть устройств не использует при расчёте данные пульсометра, отсюда и разброс.
atomlib
29.05.2017 11:54+1Есть ли в открытом доступе какая-нибудь информация, как фитнес трекеры и приложения считают потраченные калории?
Я какое-то время назад из интереса рылся в справке Endomondo. У них — либо по данным пульса, либо по весу и преодолённой дистанции. Если датчика пульса нет, то просто умножают вес на дистанцию и на какой-то коэффициент, характерный для активности. Если пульс есть, то, согласно этой странице, по данным научной работы Prediction of energy expenditure from heart rate monitoring during submaximal exercise и CPA: 'The compendium of physical activity'.
Sleepwalker_ua
29.05.2017 17:24Самый грубый способ — зная массу тела и расстояние (в шагах, а длина среднего шага высчитывается через рост, который обычно нужно указывать) — считаем расходы в джоулях на перемещение и переводим в калории. Но это весьма неточно, ибо КПД у организма далеко не 100%.
cyberly
29.05.2017 17:28Читал, что скорость сильно влияет. Вроде бы 4-5км/ч — меньше 100Вт, а 7км/ч — уже 200Вт.
beavis88
29.05.2017 15:46А кому вообще нужно это измерение калорийности, куда потом с ним идти? Всё равно принципиально невозможно подсчитать свой точный расход энергии да и на калориность продуктов это очень условная вещь.
Alter2
29.05.2017 15:52Для расчета суточного расхода энергии и соответственно корректировки калорийности рациона например.
beavis88
29.05.2017 16:46И как вы померяете калорийность изучения 10 страниц сложного научного текста например? Про калорийность питания я уже писал, там точностью плюс минус лапоть, более глупого занятия чем калькуляции калорий трудно придумать.
cyberly
29.05.2017 17:02Так это миф вроде. Были бы там большие затраты энергии, пульс бы подскакивал.
Hesed
30.05.2017 09:12С исключительно субъективной точки зрения могу поделиться следующим наблюдением: когда готовясь к спортивному сезону, я сгоняю накопленный за зиму жир и сижу на «сушке», то нехватка углеводов при программировании проявляется в виде вполне реальных тупнячков и иногда лёгкой давящей головной боли. Т.е. от завтрака до обеда без дополнительного вкидывания углеводов я не дотягиваю, если усиленно «работаю мозгой». Если думать много не надо, например, вся первая половина дня в совещаниях и планёрках, то до обеда можно дотянуть без дискомфорта.
В отличие от мышц, мозг не умеет окислять ничего кроме глюкозы, которую потребляет примерно 70-75 мг в минуту [source]. При усилении активности мозга, в данном участке скорость окисления глюкозы возрастает примерно в 1.5 раза [пруф].
Программированием к пляжному сезону не подготовишься, но неплохо бы рассчитывать потребление углеводов, ну и не стоит садиться на кетоновую диету, если работа сопряжена с умственной деятельностью.
avost
30.05.2017 01:22Так речь о том, что возможности типичного человека по варированию "сжигания калорий", если не прибегать к экстремальным практикам, не выходят за границы погрешностей расчёта калорийности рациона.
chieftain_yu
30.05.2017 09:20Расход энергии еще сильно зависит от температуры воздуха. Тушку-то тоже греть надо.
Loki3000
Но ведь при настройке фитнес-трекера все эти данные указываются. Так что странно говорить что причина неточности в их отсутствии.