Частота дискретизации

Датчик не следит за сердцем непрерывно. Он много раз в секунду делает моментальные снимки сигнала, а частота дискретизации показывает, сколько снимков приходится на секунду. Устройство может привязать удар только к одному из своих снимков, поэтому промежуток между снимками ограничивает точность, с которой оно определяет момент каждого удара.

Quigley и коллеги (2024) приводят цифры для ЭКГ ЭКГ ЭКГ Запись электрической активности сердца с помощью электродов на коже. RR-интервалы, полученные по ЭКГ, — эталонный метод измерения ВСР. Подробнее: ЭКГ : при 1000 Гц зубец R определяется с точностью около ±1 мс, при 250 Гц — лишь около ±4 мс. Они рекомендуют 1000 Гц и предупреждают, что на более низких частотах ошибка растёт, особенно в показателях вариабельности сердечного ритма (ВСР). Laborde, Mosley и Thayer (2017) называют для исследований нижний порог в 125 Гц, а если дыхательные колебания ритма невелики, советуют более надёжные 500 Гц.

Почему это важно для ВСР. Ошибки в определении момента удара переходят в интервалы, а RMSSD RMSSD RMSSD Среднеквадратичное значение разностей соседних NN-интервалов: показатель ВСР в миллисекундах, построенный на том, насколько каждый интервал между ударами отличается от следующего. В основном отражает активность блуждающего нерва. Подробнее: RMSSD строится на изменении от одного интервала к следующему, поэтому он перенимает ошибку напрямую. Чем меньше реальное изменение от удара к удару, тем сильнее сказывается ошибка одной и той же величины. Камеры телефонов записывают примерно 25–30 кадров в секунду, поэтому момент каждого удара округляется с погрешностью до 20 мс. Программа может вернуть часть точности интерполяцией между отсчётами; это работает, когда волна каждого удара растянута на несколько отсчётов, как пульсовая волна.

Попробуйте ниже: поставьте частоту 25 Гц, и RMSSD окажется завышен примерно на треть; переключитесь на пульсовую волну и включите интерполяцию, и большая часть ошибки исчезнет.

Насколько точно определено время каждого удара

Учебная запись, пересчитанная на другую частоту

Промежуток перед каждым ударом, первые 60 с 780–980 мс; пунктир — настоящее время

Временное разрешение

±0,5 мс

RMSSD, измеренный

33,4 мс

RMSSD, настоящий

33,4 мс

SDNN

28,7 мс

pNN50

8,2 %

При 1000 Гц время каждого удара определяется с точностью до миллисекунды. RMSSD совпадает с настоящим значением.

Частота дискретизации 1000 Гц, один отсчёт каждые 1 мс 10005002501005025

Форма каждого удара

Зубец ЭКГ (узкий) Пульсовая волна (широкая)

Интерполировать между отсчётами, чтобы уточнить время каждого удара

Элементы управления работают при включённом JavaScript.

Линия промежутков между ударами за первые 60 с учебной записи: пунктиром настоящее время, сплошной линией — время по данным устройства. Ниже выведены временное разрешение в миллисекундах, RMSSD измеренный и настоящий, SDNN и pNN50. Ползунок задаёт частоту дискретизации от 1000 до 25 Гц, два переключателя выбирают узкий зубец ЭКГ или широкую пульсовую волну, а флажок включает интерполяцию между отсчётами. При 1000 Гц числа совпадают; при 25 Гц без интерполяции RMSSD оказывается завышенным примерно на треть.

О том, как часы и камеры определяют момент пульса, читайте в руководстве по фотоплетизмографии и в материале можно ли измерить ВСР камерой телефона.