«Pulsklokker er ubrukelige til å måle puls under trening»

8 hours ago 1

Som vi har skrevet i en tidligere NIH-blogg, har pulsklokker blitt relativt gode til å måle hjertefrekvens i hvile, ved å måle pulsen rundt håndleddet ditt.

Under trening er de derimot ikke like pålitelige.

Har testet hvor valide og reliable klokkene er

Når vi skal vurdere sportsutstyr er det særlig to ting som vi er opptatt av:

Det må være valid (gyldig; det må vise det det skal vise) og
Det må være reliabelt (pålitelig; det må vise det samme hver gang dersom du måler det samme).

For eksempel vil en valid og reliabel badevekt vise riktig vekt (la oss si du legger på 80 kilo i vektskiver) samt at den viser riktig vekt hver gang du veier noe (du legger på 80 kilo flere ganger og den viser alltid 80 kilo).

Vi har testet hvor valide og reliable pulsklokker er i måling av hjertefrekvens under trening.

Vi har sett på forskningslitteraturen og over flere år testet pulsklokker opp mot måling med pulsbelter.

Bruker lys for å estimere hjertefrekvens

Pulsbelter, som festes rundt brystet, er godt dokumentert som gyldige og pålitelige målere (1).

De registrerer de elektriske signalene som genereres av hjertet, noe som gir en direkte måling av hjertefrekvens (HF).

Optiske sensorer som klokkene eller overarmssensorer bruker, benytter lys til å estimere hjertefrekvens basert på endringer i blodstrømmen under huden.

Under alle tester har vi sørget for at klokken sitter stramt rundt håndleddet. Klokkene som ble brukt kommer fra kjente leverandører og er toppmodeller.

Pulsbeltet er brukt som referanse og er toppmodellen fra et anerkjent merke som har vist høy grad av validitet og reliabilitet (2).

Viser for høy puls

I det første eksempelet (Figur 1) har en av oss (TL) syklet omtrent en time utendørs på moderat intensitet.

Pulsklokken viser omtrent det samme som pulsbeltet i starten av økten, men etter hvert viser klokken feilaktig for høy HF, tidvis 10-30 slag høyere. 

Disse funnene indikerer at pulsklokken kan fungere godt i deler av økten, men dårlig i andre deler av økten.

Thomas, professor, underviser studentene ute på friidrettsbanen.

I dette eksempelet var feilen med pulsklokken betydelig; i gjennomsnitt viste den sju slag høyere HF enn pulsbeltet, men med store variasjoner gjennom treningsøkten.

Klarer ikke å følge raske endringer i puls

I det andre eksempelet (Figur 2) har en av oss (TL) løpt en intervalløkt utendørs, med hoveddelen bestående av 8x3 minutter.

Pulsklokken klarer ikke å følge de raske endringene i HF, noe vi vet fra forskningslitteraturen er særlig et problem med optisk måling3.

Under denne økten var det relativt kaldt i lufta (cirka 5 grader), og det ble løpt i T-skjorte.

Kulde er kjent til å påvirke presisjonen hos klokkene, det samme er svette eller fuktig hud (4-6).

Mister dynamikk i måling

Det tredje eksempelet viser en intervallbolk i løping innendørs på mølle med elleve repetisjoner 70/20, altså 70 sekunder på, og 20 sekunder av (FM).

Her er poenget å vise at ulike pulsklokker kan ha ulik treffsikkerhet. Pulsklokke 1 er svært unøyaktig i dette eksempelet, og dataene er ubrukelige.

Student løper på friidrettsbane, foran tre andre

Pulsklokke 2 derimot følger pulsbeltet ganske tett, men vi kan tydelig se et tidsetterslep.

Dette kan skyldes at den optiske sensoren må midle over flere hjerteslag fordi målekvaliteten er lavere enn med pulsbeltet.

En konsekvens av dette er at vi mister noe av dynamikken i målingen, for eksempel hvor langt HF faktisk faller i de korte pausene.

Viser forskjell i pulsklokkemåling på graf

Kan skyldes passform på håndleddet

I det fjerde eksempelet er det igjen brukt to pulsklokker, men denne gangen på sykkel ute (FM).

I løping vil bevegelsene av håndleddet kunne påvirke målingen og forverre signalkvaliteten, mens i sykling er håndleddene mer statiske og dermed vil også signalkvaliteten kunne være bedre.

Likevel ser vi igjen at pulsklokkene sliter, og at ulike klokker fungerer i ulik grad. Dette kan for eksempel skyldes passform på håndleddet. I dette eksempelet er pulsklokke 2 generelt lite pålitelig, mens pulsklokke 1 synes å være ok under denne økta.

Likevel er den også dårlig i enkelte deler av treningsøkta, uten at det er åpenbart hvorfor.

Figur 5: Sammenligning av pulsbelte bryst og 2 ulike pulsklokker testet på samme løpeøkt utendørs.

Viser likt i oppvarmingsdelen

I Figur 5 har en av oss (TL) testet to ulike pulsklokker fra forskjellige merker på en intervalløkt løping utendørs.

I dette eksemplet ser vi at HF fra pulsklokkene er veldig like pulsbeltet under oppvarmingsdelen av økten. 

Begge klokkene viser også riktig HF i første intervall.

Men i de påfølgende intervallene sliter en av klokkene med å vise riktig HF, mens den andre viser omtrent samme HF som pulsbeltet.

Dette illustrerer at pulsklokker ikke er pålitelige. De kan under økter vise helt feil, noen ganger litt feil uten at man tenker over det, og andre ganger helt likt.

Praktisk betydning

Måling av HF under trening har primært to formål: å styre intensitet under økter og/eller evaluere økter opp mot målsetning. 

Siden måling av HF fra pulsklokkene verken er valide eller reliable, er informasjonen de gir ikke brukbar for trening.

I eksempel 1 (Figur 1) ser vi at HF fra klokkene var mye høyere enn den faktiske intensiteten (pulsbelte). 

Hvis vi skulle ha styrt intensiteten under denne økten etter puls og kun brukt klokke, ville intensiteten blitt mye lavere enn det vi planla for. 

Vi merket oss også at som et resultat av økten, "trodde" klokken at treningen var svært hard og ga tydelig beskjed om at hvile i 72 timer var strengt nødvendig.

I realiteten var økten på moderat intensitet.

Her ser vi at feil registrering av HF under trening medfører at tilbakemeldinger fra klokken om anbefalinger rundt fremtidig trening blir mer feil enn de opprinnelig er («GIGO»; Garbage in – Garbage out).

Bekreftelsestendens («confirmation bias») er et velkjent fenomen innen psykologien som en kognitiv bias der vi søker, tolker og husker informasjon som bekrefter det vi allerede tror.

Vi foretrekker informasjon som bekrefter våre eksisterende oppfatninger fordi det er kognitivt enklere og det sparer energi.

Har man først kjøpt en pulsklokke vil man eksempelvis typisk søke informasjon som er i tråd med at den fungerer som antatt, og har man først gjort seg en god erfaring vil man ofte tolke ny informasjon i lys av dette.

Det siste eksempelet (Figur 5) viser at pulsklokkene, i store deler av denne økten, oppgir riktig HF, og hadde vi kun testet en gang kunne vi lett ha blitt villedet til å tro at klokkene dermed er gode.

Det samme vil gjelde dersom du opplever at pulsklokkene gir riktige tall på en økt.

Paradoksalt nok er dette det største problemet med pulsklokkene – de viser av og til helt riktig.

Problemet er at du ikke vet når dette skjer, noe som gjør dem ubrukelige til å måle puls under trening. 

Hvis du skal bruke pulsdata fra trening, må du derfor bruke et pulsbelte.

Referanser

Gilgen-Ammann R, Schweizer T, Wyss T (2019). RR interval signal quality of a heart rate monitor and an ECG Holter at rest and during exercise. Eur J Appl Physiol. 119(7):1525-1532.
Schaffarczyk, M. Rogers, B. Reer, R. Gronwald, T (2022). Validity of the Polar H10 Sensor for Heart Rate Variability Analysis during Resting State and Incremental Exercise in Recreational Men and Women. Sensors , 22, 6536.
Marzano-Felisatti, J.M. De Lucca, L. Priego-Quesada, J.I, Pino-Ortega, J (2024). Heart Rate Measurement Accuracy During Intermittent Efforts Under Laboratory Conditions: A Comparative Analysis Between Chest Straps and Armband. Appl. Sci. 14, 11872.
Khan M., Pretty CG, Amies, AC, Elliott, R Chiew YS, Shaw GM, Chase JG (2016). Analysing the effects of cold, normal, and warm digits on transmittance pulse oximetry. Biomedical Signal Processing and Control, Volume 26, 34-41.
Scardulla F, Riggi C, Diana G and D'Acquisto L (2024) Preliminary Analisys on the Effect of Skin Temperature on Photoplethysmographic Signal. 2024 IEEE International Workshop on Metrology for Living Environment (MetroLivEnv), Chania, Greece, 2024, pp. 6-10.
Cosoli FG, Spinsante S, Poli A, Iadarola G, Pernice R, Busacca A, Pasta S, Scalise L, D'Acquisto L (2023). Photoplethysmograhic sensors, potential and limitations: Is it time for regulation? A comprehensive review, Measurement, Volume 218.

Read Entire Article