与心电图仪大PK：智能腕带心率准确度测试

可穿戴设备市场上，一大波心率追踪腕带正在来袭。这种腕带可以方便快速地测出心率，各路健身人群跃跃欲试。不过，根据美国凯撒医疗集团的测验，作为心率监控器材，心率追踪腕带还需进一步研发。

心率追踪腕带的问题在于准确度——其误报心率的可能性很高。我的设备就误报了，不过要不是有心电图对比提醒的话，我完全发现不了。

Jon Zaroff博士是旧金山凯撒医疗集团的心脏病学家，在他的帮助下我测验了一些心率追踪腕带的精准度。他的办公室里有一台连接了心电图仪跑步机。跑完一程后，仪器显示我的心率是146，但我的Basis Carbon Steel腕带显示的心率只有93。重复了几次测验，结果还是一样——腕带的精准度和心电图仪差距太远了。

我一口气测试了5个主流心率追踪设备。由下文的测试结果可知，今时今日的腕带型移动心率监测设备，其光学传感技术精准度仍是欠佳。不过，这是相较心电图仪而言。心电图仪的工作原理是计算电子脉冲信号数，从而计算心跳频率。心电图仪多年来已久经考验，小型心率监测仪器都希望能达到其标准。

一般的使用者只是想要知道静息心率（休息状态下的心率），这样的话智能腕带也够用了。没有任何一家制造商声称自家腕带适合专业运动员，并且大部分会和消费者讲清楚只能作日常使用，不得作为医学用途。与此同时，只有在使用者停止运动的情况下，腕带才能测出准确心率。腕带通常除了心率传感器外，还会同时安装可靠的动作传感器，检测步数与运动类型。

不过，如果要评估整体运动效果的话，测七测八都不如在运动时检测心率。如果你想在运动中知道自己是否达到某个心率水平，而不是停下来再看腕带，目前只能选择使用那种胸带式的检测设备，或者自己量脉搏。

想测心率？那就请安静下来  

智能腕带商家，如Basis Carbon Steel、三星家的Gear Fit和Withings Pulse O2，都卖力鼓吹自己将如何通过心率监测提高使用者的生活质量，在一些情况下，还能把心率数据提供给医生。但据凯撒集团的Jon Zaroff博士表示，通过腕带获取准确的心率数据并不容易。

人体的复杂使得光学传感技术难过精度关。胸带式心率检测仪模仿真正的心电图仪，贴着胸口检测电子脉冲信号，而智能腕带只能通过光束追踪血液循环。智能腕带的工作原理是使用LED灯照亮毛细血管，与LED灯相连的传感器便可测量流过光束照射区域的血液流动速率（也就是心率）。过了一会，设备便能算出BPM（beats per minute，每分钟心跳次数）的读数。

为了得出读数，光学传感器要求使用者处于静止状态——不许讲话，不许移动，不许拉伸肌肉，不许流汗，还不许扭过来扭过去。假如你的动作干扰到了计算的话，设备会发出提醒（我们测试的5个设备中有3个弹出了要求安静的提醒）。

还有另外一个问题。血液经过循环进入到腕部毛细血管内时，流速事实上已经慢下来，往往无法真实反映即时心率。Zaroff博士表示，特别是在BPM达到100以上时，速率的差异会更大。（有趣的是，测验结果表示，指尖动脉能精确反映心率，即使在BPM值极高的情况下。）

由于只能在休息状态下测量心率，腕带产品都要求尽量避免读数期间的动作与干扰。三星建议我说：“为了保证我们所能达到的最准确的读数，我们建议在读数期间坐好不动，或者把设备传感器调整到最靠近血管的位置。”

智能腕带PK心电图仪  

非医用心率监测仪由于不受FDA（美国食品与药物管理局）监管，其准确率一直无人探秘。所以我们进行了一场民间测验，用便携式心电图仪对比我们的智能腕带产品。

受测试的智能腕带有5款：Garmin VivoFit，Basis Carbon Steel，Withings Pulse O2，Samsung Gear Fit，以及Samsung Galaxy S5（该手机自带了指尖传感器）。

每款腕带都进行了两项测试：一项在使用者休息状态下读数，另一项是在跑步机上下来后马上读数，每项测试重复3次。在后一项测试中，使用者会完全停下来，以便腕带设备得出读数。

测试结果十分明显：大部分使用光学传感器的智能追踪腕带只能在休息状态下得出准确（或近乎准确）的静息心率读数，读数值在70-80BPM左右。使用了胸带的Garmin VivoFit成绩鹤立鸡群，无论是在休息状态还是运动后状态都达到了预期的精准读数。

在所有设备中，通过腕部读取心率的光学传感设备纷纷败北，其中就包括Basis Carbon Steel 和Gear Fit。两款设备要么在3次读数中误差甚大，要么就是数据和心电图仪相去甚远，充分证明了现有光学传感技术仍无法精准读取心率。

与之形成鲜明对比的是，Samsung Galaxy S5手机虽然也使用光学传感器，但其读取部位是指尖，而其内置检测仪得出的心率数据几乎可以与心电图仪达到神同步。

Galaxy S5的精准要归功于挑对了地方。腕部的毛细血管狭窄，血液流速慢；而指尖却有一条直通心脏的动脉血管，流速紧随心脏每一次的怦动。指尖皮肤呈半透明，有利于光的穿透，这进一步方便了光学传感器在指尖的读数。

腕带测心率的又一难题：肤色  

即使在休息状态下，Basis Carbon Steel 和Samsung Gear Fit所面临的也不仅仅是毛细血管流速慢的问题。

一个潜在的难关便是肤色。据Basis公司的首席执行官与联合创始人Bharat Vasan表示：“（设备要读数，）光束必须穿透好几层皮层……所以一个人在菲氏量表（测量肤色的量表）中测得的肤色越深，光束便越难从血管反射回来。如果是一个肤色非常苍白的人，刚好又处在光线非常明亮的情境下，光束又很容易散掉。我们正通过技术解决肤色不同带来的测量问题。肤色越深，射出光束就越亮，肤色越浅，光束就越少。”

我们也从用户反馈中窥得其中端倪。一位Samsung Gear 2的黑人用户表示：“肤色深的人根本用不了！我肤色还不算最深的，但是设备却没有一次能正常工作。而当我把传感器移到指尖（我手上肤色较浅的地方），设备就能好好运作。”

我又分别询问了Basis和Withings公司关于测量误差的问题，他们都提供了替换零件，同时表达了对自家产品精准度的信心。Basis坚称他们的设备在极高的BPM值中也可以保持准确率。我期待替换零件来了之后，再进行第二回合的测试，以验证官方说法。

对腕带设备来说，运动心率不是唯一意义

如果你已经入手了一枚腕带设备，你可能只能用来看看（还能算准确的）静息心率。对大部分人来说，没事看看心率的确没什么用处，但是心率的意义不止于此——活动类型的记录，睡眠呼吸的监测，这些功能一样对健康有着重要意义。

Zaroff博士表示：“对一个心率正常的普通人来说，追踪静息心率确实没有太大意义。”但是他同时表示，一个人也可以在经过多月的锻炼后，看到静息心率的显著下降。而在普通人之外，腕带可能对心律不齐或有其它监测心率需要的心脏病病人更有用处。