Optik Nabız Ölçümü

ohrm1Başlık çok tanıdık gelmemiş olabilir. İngilizce’de “Optical Heart Rate Monitoring (oHRM)” ya da “Optical Heart Rate Sensor” olarak kullanılıyor. Kalp atım hızını, yani nabzı, optik yöntemlerle ölçmek anlamına geliyor. Aslında bilekten nabız ölçümü deyince -her ne kadar bu bir alt kümesi olsa da- daha tanıdık oluyor. Bu teknoloji son yıllarda birçok giyilebilir cihazda karşımıza çıkmaya başladı. Özellikle koşu ve triatlon sporları ile ilgilenenlerin kullandıkları antrenman saatlerinin birçoğunda bu teknoloji kullanılır hale geldi. Aldığımız pahalı teknolojik oyuncaklar, ne kadar çok özelliğe sahip olursa o kadar ilgimiz çekiyor. Bir yandan da insanlar daha çok kullandıkça teknoloji yüksek sesle tartışılmaya başlanıyor. Çevremde, forumlarda veya bana gelen epostalarda çok sık optik nabız ölçümünün tartışıldığını, bu konunun çok sayıda soruya konu olduğunu görüyorum. Bu nedenle elimden geldiğince detaylı bir şekilde masaya yatırmak istedim. Biliyorsunuz bundan önce benzer bir şeyi GPS için yapmış, mesafe ve yükseklik için GPS kullanımı konusunda yazılar yazmıştım. Şimdi de gelin optik nabız ölçümü konusuna bakalım.

Öncelikle şunu belirtmem gerek; şu an bu teknolojiyi içeren bir cihaz kullanmıyorum. Daha önce, satın almadan, ödünç alarak birkaç marka/model denemiştim ancak hiç bu şekilde ölçüm yapan cihaza sahip olmadım. Yani doğrudan deneyimim çok az. Konuya teorik olarak yaklaşacağım için bunun çok önemi olmadığını düşünüyorum ama okuyucunun bu gerçeği bilmesinde fayda var. Aslında yazının sonunda neden bu teknolojiyi kullanmadığım biraz netlik kazanmış olacak.

Optik kelimesini özellikle kullandığımıza göre demek ki kalp atım hızını (nabzı) ölçmenin optik olmayan yöntemleri de var. Tabii ki var ve çok tanıdık bir sistem: göğüs bandı. Artık neredeyse spor yapan herkesin aşina olduğu bir teknoloji. Ve aslında nabzı ölçmenin en verimli, en hatasız yöntemi. Çünkü kalbin elektriksel davranışından faydalanıyor ve göğüse takıldığı için kalbe çok yakın olması dolayısıyla çok net ölçebiliyor. Kalbin sağ kulakçığında sinoatriyal düğüm denen (okulda sinüs düğümü olarak öğrenmiştik) bir bölüm var. Burası çok özel hücrelerden oluşuyor. Kalbin atması için gereken ilk elektriksel akımı bu bölüm üretiyor. Yani burası her akım ürettiğinde bir kalp atımı başlıyor. Ortaya çıkan bu elektriksel akım doğru yere yerleştirilmiş elektrodlar aracılığı ile kolayca ölçülebilir nitelikte. Göğüs bantlarının üzerinde bulunan parlak kısımlar işte bu elektrodlar. Kullandıysanız bilirsiniz ölçümün başlayabilmesi için bu kısımların ıslanması gerekir. Spor yapıyorsanız zaten terleyeceğiniz için bu sorun da ortadan kalkar. Ölçülen şey çok net bir elektrik akımı ve ölçen cihaz bu akımın kaynağına çok yakın olduğundan göğüs bantları neredeyse hatasız ölçüm yaparlar. Göğüs bandı doğru üretilmişse, bozuk değilse, elektrod kısımları hafif nemliyse bu teknolojinin yanlış ölçüm yapması çok zor.

Peki nabzı ölçmenin bu kadar hatasız ve ucuz bir yolunu bulmuşken neden optik ölçüm yöntemleri ortaya çıktı? Çünkü insanlar antrenmanda kullandıkları ana cihaz dışında ek bir şey kullanmadan nabızlarını ölçmek istiyorlar. Özellikle spor sütyeni kullanan kadın sporcular için göğüs bandı kullanmanın oldukça sıkıntılı olduğuna dair çok şey duydum. Erkek sporcular da tek cihaz alıp antrenmana çıkmak, göğüslerini sıkan lastik bantları kullanmaktan kurtulmak istiyorlar. Hal böyle olunca üreticiler de saatlere entegre optik ölçüm teknolojilerine odaklandılar. O zaman gelin bu teknolojinin nasıl çalıştığına bakalım.

Polar_OH1_400x450Optik nabız ölçümü, kalbin vücuda pompaladığı kan dolayısıyla deri altındaki kılcal damarlardaki kan yoğunluğunun değişiminden faydalanıyor. Buna photoplethysmography, ya da kısaca PPG deniyor. Derinin üzerine ışık gönderip geri yansıyan ışık miktarından ışığın düştüğü yerdeki kan miktarının değişimi algılanabiliyor. Aslında genel itibariyle süreç böyle olsa da kullanılan ışık türü ya da ölçüm teknikleri biraz değişebiliyor. Bunlardan en sık kullanılanı deriye yeşil ışık düşürmek. Kan kırmızı olduğundan kırmızı ışığı yansıtır ancak yeşil ışığı tamamen emer. Ölçüm yapan sensörlere dönen yeşil ışık azalmışsa ışığın düştüğü alanda kan miktarı artmıştır. Vücudun uç noktalarına doğru gittikçe bu ölçümü yapmak zorlaşır çünkü kanın ulaştığı son noktada değişim miktarı epey sönümlenir. Ancak hassas ölçümler ve ölçülen değerlerin yükseltilmesi/büyütülmesi sayesinde nabzı bu şekilde ölçmek olasıdır. Bahsettiğim gibi cihazlara sahip olmayanlar bile bu yöntemle cep telefonlarındaki uygulamalar sayesinde tanışmış olabilirler. Bu tür uygulamalar parmağınızı aynı anda kameranın ve flaş ışığının önüne koymanınızı isterler. Aslında aynı yöntemi biraz daha dolambaçlı şekilde uygulamaya çalışmaktadırlar. Kameranın algıladığı ve yakından gelen ışıkla iyice aydınlanmış parmak görüntüsündeki renk değişimlerini algılayan algoritmalarla bu ölçümü yaparlar. Telefon uygulamalarındaki bu yaklaşım aslında bu teknolojinin ilk örnekleri diyebileceğimiz 1800’lü yılların sonlarında kullanılmaya başlanan bir yönteme çok benzemektedir. O yıllarda hastanın vücudunun bir parçası -özellikle ince bölümler- güçlü mum ışığının önünde tutularak gözle kan miktarındaki değişimler sayılırmış. Yani aslında teknolojinin temelleri 150 yıl öncesine dayanıyor.

Optik yöntemlerle nabzın nasıl ölçüldüğünü detayıyla öğrenince insan bu teknolojinin kullanımında neden çok sorun yaşandığını anlamaya başlıyor. Bu yöntemin sorunlarına bakacak olursak ilk karşımıza çıkan sorun yöntemin kendisi. Deriye düşen ışığın çok azı geri yansıyabiliyorken kan akışıyla doğrudan ilgili olan kısmın gönderilen ışık miktarının binde biri olduğu söyleniyor. Sinyallerin geri kalanı deri, kas, tendon veya kemikten geliyor, ki bunlar yapmaya çalıştığımız şeye yaramıyor. Buna optik gürültü diyebiliriz. Bir radyo kanalını dinlemeye çalışıyorsunuz ama o kadar fazla cızırtı var ki dinlediğinizi anlamlandırmakta çok güçlük çekiyorsunuz gibi düşünün. Yapmanız gereken dinlemeye çalıştığınız sesleri etkilemeden cızırtıyı elemeye/silmeye çalışmak, duymak istediğiniz sesleri de yükseltmektir. Optik nabız ölçümünde bunlar sensör kalitesiyle ve kullanılan yazılımlarla yapılmaya çalışılmaktadır. Aslına bakarsanız bilek vücutta bu işlem için kullanılabilecek en kötü nokta olabilir. Bileğin yapısındaki kas, tendon ve kemik miktarı çok fazladır.

Bir başka sorun insan deri rengindeki inanılmaz farklılıklardır. Kullandığımız şey renkli ışıklar ve bunların yansıması olunca üzerine ışık düşürdüğümüz yerin renginin işlemi ne kadar etkileyeceği aşikardır. Bir de buna bilekte dövme olma olasılığını eklerseniz işiniz epey zorlaşıyor. Yazılımlarla deri renginin etkisi minimize edilmeye çalışılsa da dövme konusunda bir şey yapılamadığından Apple’ın başına gelen dövme skandalı gibi durumlar yaşanıyor. Bunlara ölçüm yapacak sistemi etkileyecek ortam ışığını ve bu ortam ışığının sürekli değişmesi olasılığını da katın, işte elinizde çok zor bir problem. Bu nedenle üreticiler saatinizi bileğinize doğru şekilde nasıl takacağınızı tarif etmeye çalışırken binbir takla atıyorlar. Çok gevşek takarsanız saat sallandıkça sistem sürekli ortam ışığına maruz kalıp, kalmama arasında gidip gelecek, çok dar takarsanız kan akışını etkileyeceğiniz için ölçüm saçma olacak. Bunu ayarlamak gerçekten sorun. Öte yandan elinizde biraz ağırca bir şey taşıyorsanız, taşıma işlemi için yumruğunuzu sıkma hareketi yapacaksınız demektir. Bu da kan akışını etkileyebilir. Bu da bileği çok kötü bir tercih yapan etkenlerden biri. Bu etkenlerden bir diğeri de bileğin spor esnasında sürekli sallanıyor olması. Bu sallanma kan akışını az da olsa etkiliyor. Zaten bu akıştaki değişim vücudun uç kesimlerine giderken sönümleniyordu, bir de bölgenin savrulmasının kılcal damarlardaki kan dağılımına etkisi eklenince ölçüm yine etkileniyor. Hatta birçok sistem bu sallanma/savrulma etkisini algoritmalarına eklemek için ivme ölçerinden gelen veriyi kullanıyor. Bu veri yoksa, kullanılmıyorsa ya da hesaplara doğru eklenmemişse nabız yerine ona çok yakın seviyelerde (140-180) olan koşu kadansını ölçmeye başlayabildiği saptanmış. İnternette birçok şikayette “bu alet nabzımı değil kadansımı ölçüyor” gibi ifadelere denk gelmiş olabilirsiniz.

OH1-how-to-wear-it

Tüm bunlar göz önünde tutulunca bu aracı bilekte kullanmanın pek akıllıca olmadığı görülmüş olsa gerek optik ölçüm sistemleri vücudun başka bölümlerine kaydırılmaya başlandı. Özellikle bilekten daha az sorunlu üst kol bölgesine takılacak cihazlar piyasaya çıkmaya başladı. Ölçüm için kullanılacak bölge açısından kolun tümü, sallanma ve savrulma açısından daha da iyi olan üst kol bu konuda en büyük aday. E ama hani saatten başka bir şey taşımak, kullanmak istemiyorduk. Göğsümüzden çıkarttığımız şey bu sefer de kolumuza takıldı. Bir başka seçenek de, ilk defa duyulduğunda garip gelen, kulak içi sistemler. Spor yaparken müzik dinlemek de çok tercih edilen bir şey olduğundan ölçüm sistemini kulaklığa entegre etmek ölçüm sistemini fazladan bir cihaz olmaktan kurtarıyor gibi görünüyor. Sallanma ve savrulma etkisi çok az, kas ve tendon miktarı açısından çok fakir, kılcal damarlar açısından da zengin olduğundan kulak bu iş için ideal denebilir. Zaten kulaklığa entegre sistemlerle yapılan ölçümler optik nabız ölçümleri arasında en sağlıklı sonuçları veriyor. O noktada da kulak şekli farklılıkları ve terleme nedeniyle kulaklığı sabitleme sorunları gündeme geliyor.

Bir başka dert de kan dolaşımının her bireyde farklı olması. Özellikle bazı hastalıklar veya özel durumlar dolaşımın bu teknoloji tarafından kullanılan özelliklerini etkileyebiliyor. Obezite, diyabet ve bazı özel kalp sorunları kılcal yayılımın miktarını düşürebiliyor. Deri rengi farklılıkları gibi bu da optik ölçümün büyük dertlerinden biri. Tamamen sağlıklı ve normal bireyler düşünüldüğünde de bu sefer sıcaklık etkeni devreye giriyor. Ölçüm derinin hemen altındaki kan miktarı ile ilgili olduğundan sıcaklık farkları ölçümü çok fazla etkiliyor. Çünkü vücut sıcaklığa uyum sağlamak için deri altındaki kan miktarını değiştirme yolunu kullanıyor. Hava sıcaklığı, egzersizin yoğunluğu, havadaki nem miktarı, sporcunun BMI değeri ve buna benzer etkenler vücut sıcaklığını çok etkilediğinden ölçüme biraz daha paramatre ekleniyor. Yapılan bazı denemelerde hava sıcaklığının 4 C ile 10 C arasında bile değişmesi ölçümde büyük farklar ortaya koyduğu görülmüş.

Jabra-Elite-Sports

Bunların tümü masaya konduğunda bilekten optik nabız ölçümünün işe yarayacağı koşullar şöyle düşünülebilir: normal hava koşullarında, kapalı bir ortamda ya da bulutlu bir havada, üzerinde dövme olmayan ve kullandığınız cihazın temel aldığı normal deri rengine sahip bileğinize tam da olması gerektiği kadar sıkı takılmış saatinizle, özellikle kolunuzu ama genel olarak vücudunuzu çok kıpırdatmadan, terlemeden, sallanmadan durmalısınız. Bu şekilde yazınca bilekten nabız ölçmenin mantıklı olduğu alan ortaya çıkıyor aslında: dinlenik kalp ritmi kaydı almak veya uyku sırasında nabzı kaydetmek. Yapmak istediğiniz buysa bilekten nabzınızı optik olarak ölçün. Ama güneşli ve sıcak bir havada interval içeren yoğun bir koşu antrenmanı yaparken, ağırlık çalışırken ya da tenis oynarken nabzınızı izlemek istiyorsanız göğüs bandınızla barışmanızı öneririm. Kişisel nedenlerle ya da yaptığınız spor nedeniyle göğüs bandı kullanamıyorsanız kol bandı ya da nabız ölçen kulaklıkları tercih etmelisiniz. En büyük optik nabız ölçme sensörü üreticilerinin bile yaptıkları testler aktif spor sırasında %47-%93 doğruluk oranlarında sonuçlar bulmuş.

Bu yazıyı okuyanlar arasında saate entegre nabız ölçümü kullanların yorumları “Evet yaa, benim saatim de doğru düzgün ölçemiyor.” ile “Yoo, benimki süper ölçüyor.” aralığında değişecek. Çünkü dikkat ederseniz, kullanıcıya, kullanım şekline, kullanım koşullarına, yapılan spora ve daha birçok etkene göre değişiklik gösteren bir yöntemden söz ediyoruz. Durum böyle olunca bilekten nabız ölçümü hakkında kullanıcılardan gelen yorumlara güvenmek anlamlı olmuyor. Sistemin nasıl çalıştığını ve nelere bağımlı olduğunu bilirseniz kendi koşullarınız için uygun olup olmadığına karar verebilirsiniz. İşte bu nedenle bu yazıyı yazdım. Umarım herkesin işine yarar. Hatalı olduğum ya da eksik bilgi verdiğim bir yer varsa lütfen yorum olarak iletin ki en doğru bilgiyi oluşturabilelim.

Sonraki Yazı
Yorum bırakın

1 Yorum

  1. Asilx

     /  18/01/2018

    Güzel incelemeniz için teşekkür ederim.
    Teknolojinin gelişmesiyle,çok farklı segmentte nabız ölçer saatletler piyasada görüyoruz.
    Profesyonel anlamda işi ciddiye alan markalardan başı çeken malum bildiğiniz gibi Suunto ve Garmin var. her iki saatin farklı modellerini kullanarak geçtiğimiz zarfında teknolojik gelişmelere yaşarayak şahit oldum.
    Göğüs bantlarının ikinci evriminde suunto da göğüs bandı alıcısı küçülmüştü ve anlatılana göre pili daha az kullanıyor,daha hassas nabız ölçümleri yapıyordu,bu arada adım sayarlar kaldırılmıştı saatler otomatik olarak adımları algılıyordu,sonradan göğüs bantaları da kaldırıldı,böylece adım sayar ve göğüs bantları satışı çok azaldı,bu eksikliği özellikle garmin rmarkası saat fiyatlarına ekledi.Şu an kullandığım model fenix5,Sizin değindiğiniz konuya saatin kullanma kılavuzunda değinilmiş,gerçek ve gerçeğe yakın ölçüm almak isteseniz göğüs bandı öneririz deniliyor,ayrıca deri renginin önemli olduğu özellikle siyah renklilerde ve dövmelerde alıgılama problemi olacağı belirtiliyor.
    Saatlerin kola ışık sinayli göndermesi,bluetooth ve wireless e bağlı olması bukadar mayetik enerji altında uyumak nekadar doğru sağlığa nasıl zararları var elbette bunlara kullanım kılavuzunda değinilmemiş.

    Cevapla

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Google+ fotoğrafı

Google+ hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Connecting to %s

%d blogcu bunu beğendi: