智能手表、手环的「心率检测」准确吗？它能帮你了解哪些数据？

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如今的智能手表已经不只是能帮助我们测量步数，还能帮助我们测量心率以及最大摄氧量，让我们对健康状况以及运动能力有更深入地了解，可数据本身并不会说话，这些指标能反映哪些健康指标呢？如何通过这些数据更好地了解自己的身体情况呢？

虽然智能手表搭配的手机 app 中也有介绍这些指标，但是手表厂商为了能够便于大众理解，会简化部分内容，而简化意味着失真。另外有一些指标对用户来讲实际用途并不大，比如动态最大摄氧量，而要想知道为何意义不大，就需要对最大摄氧有更深入的了解。

▍心率

心率的定义比较简单，即心脏每分钟跳动的次数，在英语中常用 bpm（beats per minute）作为心率的单位。

01 手表如何获取心率？

对于正常人（房颤时则不是），心跳和脉搏相对应，一次心跳对应一次脉搏。所以我们通常通过扣触手腕处的脉搏的跳动便能知道心率。那手表又是如何测量的呢？难不成手表上有个压力感受器，感受脉搏跳动时的不同压力来计算脉搏吗？

这句话说对了一半，手表也是根据周期性的脉搏变化推测心率，但手表不是感受压力变化，而是通过光感受血液的变化来得出心率，这种方法的专业名称叫做光电容积描记法（photoplethysmographic，PPG）。PPG 是 Photo（光）、Plethysmos（变化）和 Graphos（记录）的复合词。从字面上看，它是一种使用光来记录动脉通过身体部位发生变化的测量方法。

那么，什么是脉搏波呢？脉搏波是指在血液循环过程中，心脏的收缩舒张，血管发生微观变化。PPG 是将这些脉搏波识别为波形的测量方法。简单来说，心脏交替收缩和舒张，血管中的血流量反复增加和减少，血液成分也会发生了变化。此时通过向皮肤发射光源来检测反射或透射光的方法就是 PPG。下图展示了 PPG 测量的基本原理和过程。

图源网络

PPG 不仅仅能测量心率，还可以测量血氧饱和度、血压、呼吸率。下图是 PPG 信号可以获得不同生理指标的示意图。在获取不同的 PPG 指标时，会使用不同的波长。因为血红蛋白对红光的吸收更多，在测量血氧饱和度时，多选用红光以及近红外。但另一方面红光受运动的干扰比较大，所以在测心率时，则更多选用绿光。绿光也有缺点，绿光受汗液的影响比较大，因此在具体实践中，厂商多会联合使用多种光源测量心率、血压等参数。

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02 手表测量心率准确吗？

心率检测是 PPG 中最为成熟的技术了，测量结果也较为准确。研究显示，以苹果手表和 Fibit 手环为例，手表和心电图测量心率的结果相差不大。但是手表测试心率得到的数值一般会比实验室测量的结果偏低，低约 0.9-7.2 次，其中苹果手表比实验时的金标准低约 1.3 次。我个人在使用了几款国内的手表（手环）后，也感觉手表测心率比较准确。但手表显示心率会有较大延迟，往往我的心率都到 140 了，手表的心率经过 5-10s 才能缓慢爬升到我的实际心率。

虽然手表在一般人群中测量比较准确，但在部分人群中测量心率会受影响，比如肤色以及肥胖会影响测试结果。Ajmal 使用微血管模型模拟了肤色、肥胖对 PPG 心率测量结果的影响，发现仅考虑肤色变化时 PPG 的数值波动为 10%，而综合考虑肤色和肥胖的影响，PPG 信号波动的结果则高达 61.2%。原因是较深的皮肤具有较高的黑色素会吸收更多的光。再者，肥胖者的皮肤往往比非肥胖者的皮肤更厚，水分更少，血液流动更少导致 PPG 偏差比较大。

03 能帮助我们了解哪些信息？

健康类

心率指标很常见，可以反映的运动健康信息也不少。按照美国心脏协会声明，正常成年人的静息心率（安静时的心率）为 60-100bpm。若静息心率超过 100 次则称为心动过速，低于 60 次则为心动过缓，不规律的跳动则称为心率不齐。

从左到右是心动过速、心动过缓以及心率不齐的心电图，图片来源维基百科

但其实静息心率大于 80，健康风险就会增加。有研究发现，静息心率大于 80bpm，心血管死亡率就会增加 33%，而全因死亡风险会增加 45%。在瑞典进行的一项包含 100 万名男性的大型前瞻性研究发现：青春期晚期静息心率升高与强迫症、焦虑诊断和精神分裂症的风险增加相关，而心率过低则与药物滥用及暴力倾向相关。

但静息心率小于 60 并不一定有健康风险，也可能是训练适应的表现。经常运动的人静息心率可能会低于 60bpm，因为他们的心肌更有力量，每次心跳可以泵出更多的血液，因此以较低的心跳次数就能满足全身的血液循环。比如有些精英游泳运动员静息心率甚至会低至 38 次，可谓是名副其实的「大心脏」。

运动类

心率不仅可以反映健康状况，还常用来反映运动强度。运动越剧烈，心跳越快。那反过来我们便可以根据当前的心率量化我们的运动强度。随着运动强度的增大，心率不会无限增大，会有一个最大值，一般我们会通过计算运动时的心率和最大心率的比值来确定运动强度。

确定运动强度对于科学高效的运动至关重要。能够判断运动强度之后，我们就可以开具运动处方，更有针对性地开展运动。人们经常会好奇哪种运动形式能减肥，比如跳绳能减肥吗？跑步、跳舞能减肥吗？其实能不能减肥和运动形式无关，主要与运动强度和运动持续的时间有关。身体不知道我们是在跳舞还是跑步，它只认强度。只要达到中等强度运动，时间足够，就能减脂。

为什么是中等强度呢？脂肪储存的热量非常大，分解速度却很慢，运动强度比较大时，脂肪供能跟不上身体的需求，这时主要使用糖类进行快速供能，所以运动强度不能太大；当运动强度比较小时，虽然脂肪是主要供能物质，比如安静时的脂肪供能占比 70%。但是这个时候能量消耗总量比较少，即使脂肪供能比例大，消耗的热量还是少，达不到减脂的目的。

因此想要减脂，更推荐进行中等强度的运动。没有手表的时候我们需要触摸脉搏获得心率，不能及时的了解心率。而智能手表的出现则很好地解决了这个问题，可以帮助我们测量心率，并评价运动强度。