휴대폰 카메라로 HRV를 측정할 수 있을까?

휴대폰 카메라는 손가락 끝의 맥박을 촬영해 심박변이도(HRV)를 추정할 수 있습니다. 안정 시 실험실 연구에서 더 나은 앱은 심전도에 가까웠지만, 같은 시험의 앱 하나는 크게 빗나갔습니다. 가만히 앉아 손가락을 렌즈에 가볍게 올려 두어야 측정이 됩니다.

목차 5개 섹션

핵심 정리

  • 휴대폰 카메라와 플래시는 손가락 끝의 맥박을 감지해 박동마다의 시점을 잴 수 있습니다.
  • 안정 시에는 여러 연구에서 카메라로 잰 RMSSD가 심전도 값에 가까웠습니다.
  • 정확도는 앱과 휴대폰에 따라 다릅니다. 한 연구에서는 카메라 앱 하나가 평균 100%를 넘게 빗나갔습니다.
  • 쓸 만한 측정을 하려면 가만히 앉아 손가락을 렌즈에 가볍게 올리고 몇 분 동안 기록하세요.

네, 안정 시에 주의를 기울이면 가능합니다. 휴대폰 카메라는 손가락 끝에서 맥박을 읽어 심박변이도(HRV)를 추정할 수 있고, 여러 연구에서 더 나은 앱은 심전도( ECG 심전도(ECG) 피부에 붙인 전극으로 심장의 전기 활동을 기록한 것입니다. 심전도로 구한 RR 간격이 심박변이도(HRV) 측정의 기준 방법입니다. 심전도(ECG) 더 알아보기 )에 가까웠습니다. 결과는 앱과 휴대폰에 따라 크게 달라지며, 가만히 앉아 손가락을 렌즈에 가볍게 올려 둘 때만 측정이 됩니다.

카메라가 맥박을 읽는 방법

손가락 끝으로 카메라와 플래시를 덮으면 빛이 피부 속으로 들어갑니다. 심장이 한 번 뛸 때마다 손가락 끝으로 혈액이 조금 더 흘러들어 빛을 조금 더 흡수합니다. 카메라는 이것을 밝기의 작고 규칙적인 변화로 포착합니다. 이 방법을 광용적맥파 PPG 피부에 빛을 비추고 박동마다 밀려드는 혈액의 맥을 감지하는 광학 방식입니다. 대부분의 스마트워치, 링, 휴대폰 카메라 앱이 이 방식으로 심박변이도(HRV)를 추정합니다. PPG 더 알아보기 (PPG)라고 하며, 스마트워치나 링이 쓰는 원리와 같습니다.

앱은 맥박마다 정점을 찾고 한 정점에서 다음 정점까지의 시간을 잽니다. 이 맥박 사이의 간격이 심전도에서 심장 박동 사이의 간격을 대신합니다. 앱은 이 간격으로 RMSSD RMSSD 연속한 NN 간격 차이의 제곱평균제곱근. 심장 박동 간격이 다음 간격과 얼마나 다른지를 밀리초 단위로 나타내는 심박변이도(HRV) 지표이며, 주로 미주신경 활동을 반영합니다. RMSSD 더 알아보기 같은 통계량을 계산합니다. 레슨 HRV 계산 방법에서 이 단계를 차근차근 따라가 볼 수 있습니다.

연구에서 확인된 것

아래 네 연구는 모두 안정 시의 사람을 대상으로 했습니다.

  • 건강한 성인 29명, 안정 시 5분. 2017년 연구는 안내에 따른 호흡과 평소 호흡 중에 스마트폰 카메라, 가슴 스트랩, 심전도로 HRV를 동시에 기록했습니다. 휴대폰과 심전도의 RMSSD 차이는 사소했고, 연구진은 일치도가 받아들일 만하다고 판단했습니다.
  • 건강한 성인 57명, 느린 호흡. 2023년 연구(평균 나이 26.7세, 여성 70%)에서 참가자들은 5분짜리 느린 호흡 운동을 다섯 번 했습니다. 모든 호흡 속도에서 lnRMSSD를 비롯한 HRV 지표의 카메라 값과 심전도 값이 매우 가깝게 일치했습니다(급내 상관 계수 0.90 초과).
  • 앱 세 개, 휴대폰 한 대. 2021년 연구에서는 건강한 젊은 성인 다섯 명이 iPhone 8 카메라에 검지를 올리고 앉았고, 결과를 다중 유도 심전도와 비교했습니다. 카메라 앱 두 개의 RMSSD 평균 오차는 8.71%와 9.43%였습니다. 세 번째 앱의 평균 오차는 112.36%였습니다.
  • 더 오래되고 느린 카메라. 2015년 연구에서는 누운 건강한 성인 30명이 초당 20~30프레임으로 촬영하는 휴대폰을 썼습니다. 카메라의 RMSSD는 심전도 값과 함께 오르내렸지만, 서로 바꿔 쓸 만큼 가깝게 일치하지는 않았습니다. 연구진은 이 프레임률이 HRV에는 너무 낮다고 여겨지는 경우가 많다고 하면서도, 신호를 보간하면 이를 보완할 수 있다고 주장했습니다.

종합하면, 앱이 신호를 잘 처리하고 휴대폰이 충분히 빠르게 기록할 때 카메라 측정은 정확할 수 있습니다. 한 앱의 좋은 결과가 다른 앱도 작동한다는 증거는 아닙니다.

잘못될 수 있는 경우

  • 움직임. 손가락이 조금만 움직여도 신호가 흐트러집니다. 맥박 센서를 다룬 한 리뷰에서는 신체 활동 때문에 맥박 기반 HRV가 심전도와 받아들일 수 없을 만큼 달라지는 경우가 많았습니다.
  • 손가락 압력. 2021년 연구에서 참가자들은 카메라가 손가락을 누르지 않도록 손가락 위에 카메라를 올려 두었습니다.
  • 짧은 기록. 같은 연구의 저자들은 센서 종류보다 기록 시간이 정확도에 더 큰 영향을 주었을 것이라고 보았습니다. 이 연구에서 성적이 가장 낮았던 두 기기는 5분이 아니라 3분 기록을 썼습니다.
  • 불규칙한 박동. 추가되거나 빠진 박동은 HRV를 왜곡합니다. 1996년 측정 표준이 HRV를 계산하기 전에 이런 박동을 제거하거나 보정하라고 요구하는 이유입니다. 카메라 앱은 맥박이 왜 고르지 않은지 알려 줄 수 없습니다.

쓸 만한 측정을 하는 방법

  1. 앉거나 누워서 먼저 일이 분 동안 쉬세요.
  2. 손가락 끝으로 카메라와 플래시를 모두 덮되, 누르지는 마세요.
  3. 손과 휴대폰을 다리나 탁자에 받쳐 움직이지 않게 하세요.
  4. 평소처럼 호흡하며 앱이 허용하는 만큼, 가능하면 몇 분 동안 기록하세요.
  5. 기상 직후처럼 매일 같은 시간에 측정하고 추세를 보세요.

레슨 좋은 HRV 측정을 하는 방법에서 이 루틴을 더 자세히 다룹니다. 카메라를 다른 센서와 비교하려면 손목 HRV는 가슴 스트랩만큼 정확할까?와 HRV 측정 방법 안내를 보세요.

어떤 카메라 앱이나 웨어러블 기기에서 나온 수치든 HRV 확인 도구에 입력해 볼 수도 있습니다.

의사와 상담해야 할 때

카메라로 잰 HRV는 컨디션 추정치입니다. 불규칙한 심장 리듬이나 다른 질환을 진단할 수 없습니다. 심장이 빠르게 뛰거나 떨리거나 고르지 않게 뛰는 느낌이 자주 들거나, 가슴 통증, 어지러움, 실신, 숨가쁨이 있으면 의사와 상담하세요.

자주 묻는 질문

카메라 측정도 웨어러블만큼 좋을까요?

안정 시 짧은 측정에서는 더 나은 카메라 앱이 소규모 연구에서 가슴 스트랩에 가까웠지만, 항상 그만큼 가깝지는 않았습니다. 웨어러블 기기는 애쓰지 않아도 매일 밤 측정하므로 추세를 쌓기 쉽다는 장점이 있습니다.

출처

  1. Comparison of Heart-Rate-Variability Recording With Smartphone Photoplethysmography, Polar H7 Chest Strap, and Electrocardiography International Journal of Sports Physiology and Performance, 2017
  2. Validation of Photoplethysmography Using a Mobile Phone Application for the Assessment of Heart Rate Variability in the Context of Heart Rate Variability-Biofeedback Psychosomatic Medicine, 2023
  3. Assessing the Accuracy of Popular Commercial Technologies That Measure Resting Heart Rate and Heart Rate Variability Frontiers in Sports and Active Living, 2021
  4. Extraction of heart rate variability from smartphone photoplethysmograms Computational and Mathematical Methods in Medicine, 2015
  5. How accurate is pulse rate variability as an estimate of heart rate variability? A review on studies comparing photoplethysmographic technology with an electrocardiogram International Journal of Cardiology, 2013
  6. Heart rate variability: standards of measurement, physiological interpretation and clinical use Circulation (Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology), 1996