Насколько точен датчик пульса: корреляция, средняя ошибка и условия измерения

Оптический датчик пульса на запястье работает по фотоплетизмографии: оптический метод измеряет изменения объема крови в микрососудистом русле ткани при каждом ударе сердца. Эталоном в исследовании Jachymek служила электрокардиограмма, а устройствами были Fitbit Charge 4 и Xiaomi Mi Band 5. Участниками стали 31 здоровый доброволец, записи велись одновременно с ЭКГ каждую минуту во время нагрузочного теста на беговой дорожке по протоколу Bruce, с периодом покоя до нагрузки и восстановления после нее. Всего получено 556 пар данных для Fitbit и 509 пар для Xiaomi.

Корреляция отвечает на вопрос, движутся ли два ряда в одну сторону, а не на вопрос, совпадают ли числа. Для этого в исследовании использован коэффициент конкордации Лина, который учитывает и связь, и сдвиг, а не только корреляцию Пирсона. Общий коэффициент Лина для Fitbit составил 0,753 при 95% доверительном интервале от 0,717 до 0,785, а для Xiaomi 0,903 при 95% доверительном интервале от 0,886 до 0,917. Авторы заранее задали порог хорошего согласия выше 0,8, и Fitbit этот порог в целом не прошел, а Xiaomi прошел. Высокая корреляция при этом не спасает от сдвига: ряд может повторять форму кривой ЭКГ и при этом стабильно идти ниже нее.

Средняя ошибка отвечает на другой вопрос: насколько велико типичное абсолютное отклонение без учета знака. Средняя абсолютная процентная ошибка, MAPE, для Fitbit составила 10,19% при стандартном отклонении 11,79%, а для Xiaomi 6,89% при стандартном отклонении 9,75%. Медианная абсолютная ошибка составила 6 ударов в минуту для Fitbit и 4 удара в минуту для Xiaomi, но максимальные ошибки в выборке доходили до 98 ударов в минуту для Fitbit и до 82 ударов в минуту для Xiaomi. Среднее и медиана здесь расходятся именно из-за выбросов: типичная минута выглядит лучше, чем средняя по всем минутам, а отдельные минуты могут ошибаться очень сильно.

Систематическое смещение, bias, показывает направление ошибки. По анализу Bland-Altman Fitbit имел тенденцию занижать частоту сердечных сокращений, средняя разница ЭКГ минус устройство составила 9.348 удара в минуту, а у Xiaomi направленной тенденции не выявлено, средняя разница составила 1.639 удара в минуту. Это различие важно для интерпретации: у Fitbit ошибка не симметрична вокруг нуля, и ее нельзя описать только фразой о средней ошибке. При этом авторы отмечают, что при обоих устройствах встречались экстремальные значения, ошибки чаще возникали при высоких значениях пульса, а самой важной мерой предосторожности против экстремальных показаний они называют правильную подгонку браслета по размеру запястья.

Условия измерения меняют все три показателя сразу. Коэффициент Лина для Fitbit падал с ростом интенсивности нагрузки: на стадии 0 он составил 0,757, на стадии 1 только 0,300, на стадии 2 0,408, на стадии 3 0,228, на стадии 4 0,176. У Xiaomi падение было мягче: от 0,675 на стадии 0 до 0,660 на стадии 4 при промежуточных значениях выше порога хорошего согласия на стадиях 1 и 3. Это означает, что цифра точности, полученная в покое, не описывает точность при нагрузке, а цифра для одной модели не описывает другую модель, даже если обе называются запястными датчиками пульса.

Ограничения: Исследование проведено на здоровых добровольцах, медиана возраста 28 лет при диапазоне от 18 до 71 года, на беговой дорожке с быстрым ростом нагрузки, и надежность у пожилых пациентов по этим данным определить нельзя. Результаты относятся только к Fitbit Charge 4 и Xiaomi Mi Band 5 и к протоколу с ежеминутными записями, а не ко всем запястным датчикам и не ко всем видам активности. Внешнего финансирования исследование не получало, авторы заявили об отсутствии конфликта интересов по полному тексту, проверенному в досье 29 октября 2026 года.

Конфликты интересов и юрисдикция: По полному тексту, проверенному в досье 29 октября 2026 года, внешнего финансирования исследование не получало, авторы заявили об отсутствии конфликта интересов. В этой проверке раздел финансирования и конфликтов повторно построчно не цитировался из-за ограничения частоты запросов при повторном чтении страницы, поэтому формулировка сохранена по досье и помечена как не перецитированная в этом пакете. Юрисдикция исследования: Польша, по аффилиациям авторов, регуляторный статус устройств как медицинских в статье не утверждается.

Точный список оставшихся пробелов:

• Точность при других видах активности, кроме беговой дорожки, не проверена.
• Точность у пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями не проверена.
• Влияние посадки, движения руки и пигментации кожи в количественном виде для этих моделей не проверено.
• Данные по более новым моделям тех же брендов не проверены.
• В выгрузке таблицы результатов значения MAPE для Xiaomi расходятся с abstract и разделом результатов, поэтому в итоговом тексте использованы значения abstract и раздела результатов, а табличная выгрузка требует отдельной сверки перед повторным использованием таблицы.
• Раздел финансирования и конфликтов интересов в этой проверке повторно построчно не перечитан, формулировка сохранена по досье 29 октября 2026 года.

Автор: life.usb.ru