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运动手表增加心电功能！如何预防跑步运动损伤及猝死？

百家作者：微型计算机 2018-08-31 13:29:43

美国《运动医学》杂志的数据显示：据统计，37%~56%的跑步者都经历过受伤的情况，其中30%~90%跑步受伤者暂停训练，20%~70%跑步受伤者不得不接受医学治疗。实际上，跑步导致的运动损伤主要有三大原因：过量运动、跑步姿势错误、核心肌肉力量不足；而运动猝死九成因心脏问题引起。

如今大多数以智能手环、智能手表为代表的智能可穿戴设备都加入了心率监测以及心电功能，从运动损伤预防及运动猝死原因及现状来看，运动手表的心电功能是如何解决运动安全问题的呢？

心电测量预防运动损伤

有研究试图通过测量下肢不对称的跑步步态来量化休息和疲劳状态之间的跑步形式的变化，其结果显示：膝关节内旋转和膝关节僵硬程度随疲劳而变得不对称，分别增加了14%、5.3%。疲劳状态下异常的跑步姿势使得每一次触地都会对足部及膝部等人体关节造成不同程度的磨损，而数以万计的冲击则将最终导致运动损伤。实际上，疲劳状态下的过量运动是导致跑步损伤的主要原因之一。

如今，过量运动或疲劳运动会导致运动损伤已经被广泛认可，但如何判断运动过量及是否疲劳却是一项无法精准衡量及定义的难题。由于不同用户的个体差异性大，因此由绝对运动量来判断存在很大误差。马拉松冠军每天训练20公里，状态仍然很好；但一个普通人每天跑5公里也可能导致运动损伤；同时个人主观判断是否疲劳也受情绪等影响而产生偏差。

▲运动损伤

在运动手表上，具备心电功能的运动手表则主要是依靠精准测量运动心率及疲劳度测试来预防跑步运动损伤：运动心率监测用于运动中实时监控运动强度，防止运动损伤，提高运动效率；疲劳度测试用于运动前身体状态评估，防止过量运动导致的运动损伤。具体而言，可从以下几个方面来看。

心率变异性

心率变异性（HRV, heart rate variability）可反映自主神经系统活性和定量评估心脏交感神经与迷走神经张力及其平衡性，从而判断其对心血管疾病的病情及预防，是预测心脏性猝死和心律失常性事件的一个有价值指标。自主神经系统活动的量化可以通过心率变化的程度表现出来，HRV能反映由训练引发的自主神经系统的功能变化，并制定个体化的运动处方。

▲HRV数据统计

疲劳度测试

通过运动手表中配置的心电芯片来采集人体的心电（ECG, electrocardiogram）原始数据，ECG心电数据只能由专业医师进行经验分析，普通用户看不懂也无法理解。通过心电ECG原始数据配置医学算法要求来计算得出HRV数值，再将HRV数值中的时域指标Ln rMMSD数据进行一定的数学和医学依据换算，同时方便用户解读参数及直观理解，再将得到的数据定义为疲劳度，并将疲劳度数值对应成为百分制。疲劳度数值区间定义如下，一般来说疲劳度测试数值越高，状态越好。

（1）80~100：状态好；

（2）65~80：状态一般；

（3）50~65：状态疲劳；

（4）0~50：状态非常差；

用户在佩戴心电手表后测试疲劳度，并根据测试出的数值即可直观地判断自己的身体状态。运动后或过度疲劳会降低HRV，HRV降低或增加会直观地改变疲劳度数值，HRV还会随年龄增长而逐渐下降。用户应结合当日的运动量来比较个人疲劳度数据的相对变化。

▲通过智能手表来测试疲劳度。

心率带采用心电信号计算疲劳度数据准确，但使用便捷性差，无法在运动时长期使用。对于跑者来说，要获取自己的HRV数据，去医院测量HRV的数据会更准确，但不能获得持续性的HRV数值，且无法独立获得一个实验室的HRV专项检测的支持。佩戴配置有心电功能的运动手表因能直接采集ECG数据而通过测量出的HRV数值换算得出疲劳度，且在保证准确性的前提下达到便捷测试使用的目的，这对大部分用户是可以轻松实现的，这也是心电手表相较于普通心率手表的重要差异点。

疲劳度测试的意义

运动损伤多是由过度训练导致，疲劳度测试是监测训练和恢复平衡情况的有效工具，疲劳度测试数值可帮助您防止训练过度，提高训练效率和保障运动安全。疲劳度测试中测量的HRV是自主神经系统紊乱的良好指标，因疲劳或过度训练会导致人体交感神经系统兴奋。

HRV代表了一种量化标测，通过测量连续正常间期变化的变异性来反映心率变化程度、规律，从而用以判断其对心血管活动的影响。HRV降低为交感神经张力增高，属不利因素；HRV升高为副交感神经张力增高，属保护因素。

HRV测量结果会受一些外界因素的影响，例如精神压力、睡眠、潜在疾病等，但长期监测HRV可帮助人优化训练，并防止训练过度。长期监测铁人三项专业运动员的HRV数据显示能有效预防非功能性过度训练，这就说明HRV是一种检查运动过量的有效客观手段。

此外，HRV最直观的反馈是，对于跑者或运动爱好者来说，HRV数值越高，说明有氧耐力越强。运动员可以通过心电手表定期测量疲劳度数值高低来调整运动训练计划，在疲劳度数值持续性提升后再逐步增加训练强度，从而起到防止过量运动导致运动损伤。

疲劳度的具体应用

HRV对疲劳和训练过度产生的反应存在个体差异因人而异，这也造成了一些小白用户对疲劳度的误解。整体而言，HRV的变化可用于判断运动前自主神经功能状态，制定个体化的运动处方，因此用户可根据每天的疲劳度数值来调整锻炼强度。

▲心电手表预防运动损伤原理。

建议首先进行基准测试，可在2周内连续测量4~6天疲劳度数值，并以此数据的平均值做为个人基准值。做基准测试的2周应当保持日常运动量，而非大量运动或完全休息的期间。

在测试得出基准疲劳度数值后，在后期开始运动前可将单次的疲劳度实测值与疲劳度基准值做对比，计划制定原则：（1）当测试疲劳度数值＜个人疲劳度基准值，则可适当降低训练强度；（2）当测试疲劳度数值＞个人疲劳度基准值，则可适当增加训练强度。

利用HRV或疲劳度制定个性化训练计划已被部分专业运动员采用，随着测量ECG及HRV数据的产品的便捷化及精度提升，越来越多的业余运动员和普通大众也可以利用疲劳度数据来指导自己的健身运动。如长期坚持使用，则能降低预防过量导致的运动损伤风险。

心电测量预防运动猝死

上文提到，运动猝死九成因心脏问题引起。或许有人会质疑：对所有运动员进行心电普查是否就能有效减少运动猝死？答案是肯定的。

在专业的医用领域，医院常用标准十二导联心电监测设备来快速监测精确的心电信号波形，并能针对多种心电信号异常的症状进行自动分析与诊断。而智能手表上增加心电芯片，则可随时监测人体的单导联心电图，单导联心电图对于心律失常有较好参考价值，如室性早搏、房颤等；同时单导联心电图对于心肌缺血也存在一定的诊断价值。

▲心电手表预防运动猝死原理。

单导联心电监测是用一对心电电极来采集单路心电信号，适用于长时间的心电监测和短时单次的心电测量，单导联心电监测工具由于体积小巧、方便随身携带，准确率较高，合适家用及外出场景做预防及记录。通过心电手表来测量及记录心电数值，特别是在运动员突发心悸、胸闷、头晕、胸痛等症状时，能及时监测及记录心电异常数据，并在App中用图文结合的方式展现出来，提供给医生做鉴别诊断参考。

▲突发性运动昏厥

心脏不适的状态往往稍纵即逝无法预料，如果能在第一时间记录到心脏异常时的心电数据，那么对心脏早期隐患问题的判断和分析，则有巨大预防意义。医院的十二导联心电监测仪虽然测量精准，但是无法做到实时记录，而会致使发送心脏异常时的数据缺失。

▲医院采用十二导联测量心电

运动手表上的单导联心电测试功能非常方便和经济，虽然相比十二导联心电图在诊断疾病的准确性存在一定差距，但因为可以在院外3A（Anywhere、Anytime、Anybody）情况下采集，从而也具备巨大的医学预防价值。用户可以将心电手表作为一个日常监测及异常提示，在测监测到心电数据异常时，再去医院做详细心电监测检测，以便起到预防及确认治理的作用。