Site icon Vina Sports Intertrade

การวัดอัตราการเต้นของหัวใจด้วยแสง OHR

อัตราการเต้นของหัวใจ (อังกฤษHeart rate) หมายถึงความเร็วของการบีบตัวของหัวใจในช่วงระยะเวลาหนึ่งๆ โดยทั่วไปนิยมใช้หน่วย “ครั้งต่อนาที” อัตราหัวใจเต้นสามารถเปลี่ยนแปลงได้ขึ้นกับสรีรวิทยาของร่างกาย เช่นความต้องการออกซิเจนและการขับคาร์บอนไดออกไซด์ของร่างกาย สิ่งที่มีผลกับอัตราหัวใจเต้นได้แก่กิจกรรมของร่างกาย เช่น การออกกำลังกาย การนอนหลับ ความเจ็บป่วย การย่อยอาหาร และยาบางชนิด ถ้าหัวใจเต้นไม่สม่ำเสมอเรียกว่าภาวะหัวใจเสียจังหวะ (arrhythmia) ความผิดปกติของการเต้นหัวใจในบางครั้งอาจเป็นแสดงถึงการเป็นโรคแต่ก็ไม่เสมอไป ตัวอย่างเช่น หัวใจเต้น 90 ครั้งต่อนาที หากวัดคลื่นไฟฟ้าหัวใจ โดยเลือกที่ตำแหน่ง R ใน PQRS Complex จะมีจำนวน ยอดคลื่น R 90 ยอดต่อนาทีนั่นเอง แต่ต่างกันแค่อัตราการผันแปร ที่สั้นบ้างยาวบา้างในแต่ละครั้ง

ปัจจุบันนี้การวัดอัตราการเต้นของหัวใจ ด้วยแสงอินฟราเรด Optical Heart Rate เป็นที่ได้รับความนิยมเป็นอย่างมากทั้งในการกีฬาและการออกกำลังกาย และมีหลากหลายยี่ห้อ ให้เราได้เลือกใช้กัน

วันนี้เราจะพาคุณมาทำความรู้จักกับหลักการของอุปกรณ์การวัดอัตราการเต้นของหัวใจด้วยแสง และ ความแตกต่างระหว่างการวัดอัตราการเต้นของหัวใจจากสายคาดอก อะไรคือจุดเด่นหรือจุดด้อยของการวัดอัตราการเต้นของหัวใจด้วยแสง และ ความแม่นยำ

จุดเริ่มต้นของการวัดอัตราการเต้นของหัวใจคือแบบสายคาดหน้าอก

การวัดอัตราการเต้นของหัวใจในขณะออกกำลังกายนั้น เทคโนโลยีที่ได้รับความนิยมและช่วยให้นักกีฬาทราบอัตราการเต้นของหัวใจได้ด้วยตัวเองก็คือ การใช้สายคาดอก ซึ่งถูกพัฒนามาจากการวัดคลื่นไฟฟ้าของหัวใจที่เราเห็นตามในโรงพยาบาลครับ นักกีฬาจะใช้สายคาดอกที่เปียก (น้ำเป็นสื่อในการนำไฟฟ้า คลื่นไฟฟ้าหัวใจก็เช่นกันจะนำได้ดีต้องมีสื่อ เช่นน้ำ) หรือเจลที่มีองค์ประกอบของ ซิลเวอร์คลอไรด์  โดยคาดไว้รอบหน้าอกและเริ่มออกกำลังกาย ซึ่งเทคโนโลยีดังกล่าวนั้นมีมาเกือบจะ 40  ปี โดยโพลาร์เป็นเจ้าแรกที่ผลิตขึ้นมานะครับ แต่ เซนเซอร์สำหรับการวัดอัตราการเต้นของหัวใจ สายคาดหน้าอก และจีพีเอส มีวิวัฒนาการที่รวดเร็วมาก แต่อย่างก็ก็ตามคุณอาจจะเคยได้ยินเดี่ยวกับนาฬิกาที่ใช้ในการออกกำลังกาย ที่มีการติดตั้งการวัดอัตราการเต้นของหัวใจแบบใช้แสงติดมาภายในตัวนาฬิกา หรือแม้กระทั่งผลิตภัณฑ์ที่มีการวัดอัตราการเต้นของหัวใจแบบใช้แสงของโพลาร์ Polar OH-1 ที่เพิ่งจะออกวางตลาดมาเมื่อไม่นานมานี้ ก่อนอื่นเรามาดูเกี่ยวกับวิธีการวัดอัตราการเต้นของหัวใจก่ันก่อนนะครับ

โดยปกติแล้ว อัตราการเต้นของหัวใจ heart rate ปกติ จะอยู่ที่ 70 ครั้งต่อนที Resting Heart rate นั่นเอง

วิธีการในการวัดอัตราการเต้นของหัวใจ

มีหลายวิธีการมาก ในการวัดอัตราการเต้นขอหัวใจ โดยมีหน่วยในการวัดเป็น ครั้งต่อนาที BPM เช่น

เปรียบเทียบ Electrocardiogram ECG VS PPG Photoplethysmogram

การวัดคลื่นไฟฟ้าหัวใจ ECG นั้นคือการวัดคลื่นไฟฟ้าที่ได้จากหัวใจ ในขณะที่หัวใจมีการเต้นหนึ่งครั้ง ก็จะปรากฏคลื่นไฟฟ้าขึ้นซึ่งคลื่นไฟฟ้านั้นจะเคลื่อนที่ผ่านของเหลวที่อยู่ในร่างกายและเราสามารถวัดได้จากบริเวณผิว โดยการนำแผ่นอิเล็คโทรตไปติดไว้ เราก็จะวัดการเปลี่ยนแปลงของหัวใจได้จากคลื่นไฟฟ้านี้ ในการออกกำลังกายหรือนักกีฬาก็เช่นกัน เราก็จะใช้สายคาดอกที่เปียกเพื่อไปรับคลื่นไฟฟ้าของหัวใจเช่นเดียวกันกับที่คุณหมอใช้อิเล็คโทรตไปติดตามตำแหน่งต่างๆของร่างกายเพื่อวัดคลื่นไฟฟ้าหัวใจ  การวัดคลื่นไฟฟ้าของหัวใจก็คือการวัดกิจกรรมและการเปลี่ยนแลงของหัวใจได้โดยตรง และเป็นวิธีที่ดีที่สุดและใกล้เคียงกับการทำงานของหัวใจมากที่สุด ดั

ส่วนวิธีการ PPG (Photopletysmogram) นั้น เป็นการวัดสัญญาณที่ได้จากการวัดการเปลี่ยนแปลงของปริมาณของเลือดหรืออวัยวะ  เพื่อนำมาคำนวณหาอัตราการเต้นของหัวใจ ซึ่งเราสามารถทำการวัดได้ที่ ติ่งหู แขน นิ้ว ข้อมือ หรือแม้กระทั่งสมอง เหมือนที่คุณหมอใช้วัดตามโรงพยาบาล ที่เป้นแสงสีแดงๆ แต่ในนาฬิกาสำหรับออกกำลังกาย ส่วนใหญ่จะเป็นสีเขียวนั่นเอง

จากภาพเป็นการเปรียบเทียบสัญญาณอัตราการเต้นของหัวใจจากคลื่นไฟฟ้าหัวใจ (ด้านบน) และจากเทคนิคของ PPG (ด้านล่าง)

ลงลึกกับเทคนิค PPG กันดีกว่า

ต่อเนื่องจากด้านบน เทคนิคของ PPG นั้นก็คือ การวัดปริมาณ และการเปลี่ยนแปลงของเลือด หรืออวัยวะ โดยการใช้ลำแสง เราลองมาแยกออกมาดูกัน

สรุปก็คือ เทคนิค PPG คือการวัดการเปลี่ยนแปลงของปริมาณของหลอดเลือดฝอยโดยการใช้ลำแสงและเซนเซอร์วัดขนาดของหลอดเลือดที่อยู่ใต้ผิวหนัง นั่นเอง โดยมีขั้นตอนการวัดดังนี้

  1. หลอ LED จะส่องแสงที่มีความคงที่ลงบนผิวหนัง และจะเกิดปรากฏการณ์สะท้อนและกระเจิงของแสง
  2. เมื่อหัวใจบีบตัวก็จะเกิดแรงดันหรือ ชีพจนผ่านไปยังหลอดเลือด
  3. ปริมาณของแสงที่รับได้ที่ไดโอดเซ็นเซอร์ก็จะมีการเปลี่ยนแปลงไปตามจังหวะของชีพจรนั่นเอง
  4. ระบบจะติดตามการเปลี่ยนแปลงในแต่ละช่วงเวลาและจังหวะของชีพจรแต่ละครั้งและคำนวณกลับเป็นอัตราการเต้นของหัวใจ

ถึงตอนนี้เมื่อคุณเข้าใจหลักการแล้ว ตัวอย่างเช่นการเพิ่มปริมาณของ LED และสีของ LED รวมทั้งความเข้มของแสง ตำแหน่งการวางของ LED และวิธีการที่จะทำให้ LED และไดโอดรับแสงอยู่ใกล้กับผิวหนังมากที่สุดเพื่อทำให้รับแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพที่สุด

ดังนั้นจึงมีคำถามว่า LED 6 ดวงต่างกับ 2 ดวงไหม

แน่นอนมันต่างกันอยู่แล้วในเรื่องของความแม่นยำ จากหลักการที่กล่าวมาแล้ว (เหมือนกับมีบางท่านถามมาเกี่ยวกับนาฬิกาสำหรับการออกกำลังกายยี่ห้อหนึ่งที่ใช้ LED 2 ดวง แล้วปรากฏว่าการวัดอัตราการเต้นของหัวใจนั้นเพี้ยน หรือขึ้นช้า) คำตอบก็คือ ตามหลักการด้านบนนะครับ วิธีการใส่ก็มีความสำคัญด้วยนะครับ ถ้าเราใส่แล้วหลวมหรือตัว LED และเซนเซอร์มีการเลื่อนไปเลื่อนมาตอนออกกำลังกายก็จะส่งผลต่อความแม่นยำในการวัดอัตราการเต้นของหัวใจด้วยเช่นกัน  แต่ทั้งนี้ทั้งนั้นก็ไม่ได้บอกว่าวิธีการ PPG จะแม่นยำที่สุดนะครับ เช่น คนที่มีปัญหาเรื่องโรคหัวใจ หลอดเลือด หลอดเลือดเสียความยืดหยุ่น ในผู้่ป่วยเบาหวาน ผมไม่แนะนำให้ใช้วิธีการนี้ในการวัดอัตราการเต้นของหัวใจ และควรปรึกษาแพทย์ ในการเลือกอุปกรณ์ในการออกกกำลังกายด้วยนะครับ

เลือกอุปกรณ์หรือเครื่องมือให้เหมาะกับงานของคุณ

ดังนั้น เราจะเริ่มด้วยวัตถุประสงค์สำหรับการใช้งานของคุณ และความเร็วของการทำงานของหัวใจ ซึ่งนั่นก็คือ อัตราการเต้นของหัวใจ ซึ่งแต่ละวิธีก็มีข้อดีและข้อเสียที่แตกต่างกันออกไป วิธีการเดียวก็คือเครื่องมือนั่นเหมาะกับการออกกำลังกายหรือการฝึกซ้อมของคุณมากแค่ไหน ตอบโจทย์ได้มาหรือน้อยแค่ไหน นี่คือสิ่งที่สำคัญเป็นอย่างมากครับซึ่งผมได้เขียนไว้ในตอนที่แล้ว
Polar OH1 VS Polar H10  เลือกสิ่งที่ใช่สำหรับคุณ

สำหรับการที่จะบอกว่าตัวการวัดอัตราการเต้นของหัวใจนั้นแม่นยำหรือไม่

มีหลายวิธี ถ้าหากคุณไปดูในรีวิว ที่เขาต้องการจะขายของเขาก็จะมีวิธีการที่จะทำให้วิธีการวัดของอุปกรณ์นั้นมีความน่าเชื่อถือลดลง เช่น การใส่ไว้ที่ตำแหน่งต่างกันของการวัด ดังที่เราเจอในรีวิว บ่อยๆ เช่น ข้อมือซ้ายเรือนนึง และข้อมือขวาเรือนนึง ตำแหน่งของการวัดก็มีความสำคัญ การใส่ให้แนบกับผิวหนังก็มีความสำคัญเช่นกันไม่มีการเคลื่อนที่เมื่อมีการออกกำลังกายหรือเล่นกีฬา ครับ สำหรับนาฬิกาในการออกกำลังกาย เราก็จะไม่ใส่บริเวณกระดูข้อมือ นะครับ เราจะเลื่อนขึ้นมานิดหนึ่งดังรูปนั่นเองครับ

ถ้าคุณใช้ Polar OH1 บริเวณแขน นั้น คุณจะต้องใส่บริเวณต่ำกว่าหรือสูงกว่าข้อศอกเล็กน้อย เพื่อเซนเซอร์จะต้องสัมผัสกับผิวหนังและไม่มีการเลื่อนไปมา ในขณะที่ออกกำลังกาย

ความแม่นยำของการวัดอัตราการเต้นของหัวใจด้วยแสง

         จากการทดสอบของโพลาร์ นั้น ผลิตภัณฑ์การวัดอัตราการเต้นของหัวใจด้วยแสงของเราค่าที่อ่านได้มีความใกล้เคียงกับคลื่นไฟฟ้าหัวใจมาก ในหลายๆกีฬาที่ได้รับความนิยม เช่น วิ่ง หรือ จักรยาน แต่ถ้าคุณต้องการใช้งานที่หลากหลายและได้ความแม่นยำมากของอัตราการเต้นขอหัวใจ แบบสายคาดอกจะเหมาะสมมากที่สุด

         สิ่งหนึ่งที่ท้าท้ายสำหรับการวัดอัตราการเต้นของหัวใจด้วยแสงก็คือ การรบกวนจากการเคลื่อนไหวร่างกาย Motion Artifact ถ้าคุณนั่งนิ่งๆ ก็จะมีการเคลื่อนไหวน้อย แต่ถ้าหากคุณมากเคลื่อนไหวเช่นการเปลี่ยนทิศทาง หรือตำแหน่งอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดการเปลี่ยนตำแหน่งของเซนเซอร์ ก็จะทำให้เกิดสัญญาณรบกวนจากการเคลื่อนไหวของการเคลื่อนไหวได้เช่นกัน

         อย่างที่ผมเคยย้ำเสมอถึงความแตกต่างระหว่างโพลาร์กับนาฬิกาหรือผลิตภัณฑ์วัดอัตราการเต้นของหัวใจยี่ห้ออื่นๆ นั่นก็คือ ซอฟท์แวร์ และวิธีการคำนวณ อัลกอริทึ่ม ในการหาค่าอัตราการเต้นของหัวใจจากข้อมูลเซ็นเซอร์ จากประสบการณ์ที่มากกว่า สามสิบปี ทำให้ผลิตภัณฑ์ของโพลาร์ ได้รับการยอมรับมากมาย และมีข้อมูลมากมายในการพัฒนาอัลกอริทึ่มอย่างต่อเนื่อง

         หวังว่าบทความนี้คงจะเป็นประโยชน์กับท่านไม่มากก็น้อยในการเข้าใจหลักการของการวัดอัตราการเต้นของหัวใจ ของผลิตภัณฑ์ที่มีวางขายกันในท้องตลาดนะครับ หากท่านมีปัญหาเรื่องการออกกำลังกาย หรือ เรื่องวิทยาศาสตร์การกีฬา อยากให้ทีมงานของเราไปหาคำตอบมาให้สามารถส่งคำถามได้ทางเฟสบุ๊คของเราวีณาสปอร์ตแฟนเพจ หรืออีเมลล์ info@vinasport.co.th ทีมงานของเราจะไปรีบหาคำตอบมาฝากนะครับ เทรนสนุก ได้ความรู้ ต้องที่วีณา สปอร์ต นะครับ

Exit mobile version