Muse 2 forehead photoplethysmography agrees with Polar H10 for heart rate but overestimates ultra-short RMSSD

لا ينبض قلب الإنسان مثل بندول الساعة؛ فبين كل خفقة والأخرى، يوجد تباين زمني طبيعي ضئيل. هذا التقلب، المعروف باسم "تباين معدل ضربات القلب"، هو علامة على جهاز عصبي صحي ومستجيب. عندما يكون الجسم في حالة استرخاء، يتباطأ القلب ويتسارع بالتناغم مع التنفس، مما يخلق نمطًا معقدًا ومتغيرًا. لطال many استخدم العلماء هذا النمط لفهم كيفية تعامل الجسم مع التوتر والراحة. تقليديًا، كان قياس ذلك يتطلب تخطيطًا كهربيًا للقلب بدرجة طبية، وهو جهاز يقرأ الإشارات الكهربائية للقلب مباشرة من الصدر. ومع ذلك، مع انفجار شعبية التكنولوجيا القابلة للارتداء، أصبح الناس الآن يرغبون في تتبع هذه البيانات نفسها باستخدام أجهزة بسيطة توضع على المعصم أو الجبهة. هذه الأجهزة لا تقرأ الكهرباء؛ بل تستخدم الضوء لمراقبة نبض تدفق الدم عبر الجلد. والسؤال المطروح أمام الباحثين هو ما إذا كانت هذه الطريقة البصرية، التي تقيس وصول موجة النبض بدلاً من الشرارة الكهربائية التي تبدأها، يمكنها أن تروي نفس القصة التي ترويها المعايير الطبية.

في دراسة حديثة نُشرت في مجلة Physiological Reports، وضع فريق من الباحثين في بالي بإندونيسيا هذا السؤال قيد الاختبار باستخدام جهازين شائعين: حزام الصدر (Polar H10)، الذي يسجل ضربات القلب بدقة عالية، وعصابة الرأس (Muse 2)، وهي عصابة مصممة للتأمل وتقيس أيضًا النبض في الجبهة. طرح الباحثون سؤالًا بسيطًا ولكنه جوهري: إذا كنت ترتدي كلا الجهازين في وقت واحد أثناء الجلوس بهدوء، فهل يتفقان على تفاصيل إيقاع قلبك؟ لقد ركزوا على مقياسين محددين؛ الأول هو متوسط معدل ضربات القلب، وهو ببساطة عدد المرات التي ينبض فيها القلب في الدقيقة. والثاني هو مقياس أكثر دقة للتباين، والذي ينظر في مدى تغير الوقت بين الضربات من لحظة إلى أخرى. يُستخدم هذا المقياس الثاني غالبًا لتقييم مدى استرخاء الشخص، ولكنه أيضًا أكثر حساسية للأخطاء الصغيرة في التوقيت.

شملت الدراسة ثمانية وعشرين بالغًا جلسوا بهدوء لمدة دقيقتين أثناء ارتداء كلا الجهازين. في الدقيقة الأولى، أبقوا أعينهم مفتوحة، وفي الدقيقة الثانية، أغلقوها. ثم قارن الباحثون تدفقات البيانات من عصابة الرأس مقابل حزام الصدر. كانت النتائج واضحة ومنقسمة إلى قصتين مختلفتين تمامًا. فعندما تعلق الأمر بمتوسط معدل ضربات القلب، كان الجهازان متطابقين تقريبًا؛ حيث حسبت عصابة الرأس عدد الضربات في الدقيقة بدقة جعلت الفرق أقل من ضربة واحدة في الدقيقة. وفي هذا الصدد، عمل مستشعر الجبهة بشكل مثالي، مؤكدًا أنه يمكنه إخبارك بدقة بمدى سرعة نبض قلبك.

ومع ذلك، تغيرت القصة تمامًا عندما نظر الباحثون في التباينات الدقيقة في الإيقاع. فقد سجلت عصابة الرأس باستمرار أن إيقاع القلب كان أكثر تباينًا مما سجله حزام الصدر. وفي كل جلسة تقريبًا، أظهرت عصابة الرضاء فرقًا أكبر بكثير بين الضربات مقارنة بما سجله حزام الصدر. وفي المتوسط، بالغت عصابة الرأس في تقدير هذا التباين بنحو تسعة عشر مللي ثانية، وهو فرق كبير في عالم إيقاعات القلب. ولتوضيح ذلك، إذا قاس حزام الصدر مستوى معينًا من الاسترخاء، فإن عصابة الرأس تشير إلى أن الشخص كان أكثر استرخاءً مما هو عليه في الواقع. كان هذا المبالغة في التقدير ثابتة للغاية لدرجة أن الباحثين وجدوا أن قراءة عصابة الرأس كانت ضعف قيمة حزام الصدر في بعض الحالات. أشارت البيانات إلى أن عصابة الرأس كانت تلتقط قدرًا صغيرًا من "ضجيج التوقيت" مع كل نبضة، ولأن حساب التباين يعتمد على الفرق بين نبضة والتي تليها، فقد تراكمت هذه الأخطاء الصغيرة وجعلت القلب يبدو أكثر اضطرابًا مما هو عليه في الحقيقة.

بحث الباحثون أيضًا في سبب حدوث ذلك؛ حيث نظروا فيما إذا كان الجهاز يعاني ببساطة من صعوبة في تحديد اللحظة الدقيقة للنبض بسبب حركة الجبهة أو الطريقة التي ينتقل بها الضوء عبر الجلد. ووجدوا أن الخطأ كان متسقًا مع عدم يقين في التوقيت يبلغ حوالي ستة عشر مللي ثانية لكل نبضة. قد يكون هذا مزيجًا من قيود الجهاز ذاته والحقيقة الطبيعية المتمثلة في أن الدم يستغرق جزءًا من الثانية للانتقال من القلب إلى الجبهة، وهو زمن يتغير قليلاً مع كل نبضة قلب. ولأن الدراسة لم تسجل الإشارات الكهربائية الفعلية للقلب، لم يتمكنوا من فصل خطأ الجهاز عن هذا التأخير البيولوجي الطبيعي. ما عرفوه على اليقين هو أن الجهازين غير قابلين للاستبدال فيما يتعلق بهذا القياس المحدد؛ إذ لا يمكن لعصابة الرأس أن تحل محل حزام الصدر ببساسة عند محاولة قياس التفاصيل الدقيقة لتباين معدل ضربات القلب.

كما بحثت الدراسة في ما إذا كانت الأجهزة يمكنها تتبع التغيرات في الجسم. فعندما أغلق المشاركون أعينهم، وهي تقنية شائعة للاسترخاء، أظهر حزام الصدر زيادة واضحة في تباين معدل ضربات القلب، مما يشير إلى أن الجسم بدأ في الهدوء. ومع ذلك، لم تقدم عصابة الرأس أدلة كافية لإثبات أنها تتبع هذا التغيير بشكل موثوق. كانت البيانات متوافقة مع أي شيء، بدءًا من عدم التتبع وصولاً إلى التتبع الجيد نوعًا ما، مما يعني أنه لم يكن هناك دليل كافٍ لتأكيد أن العصابة يمكنها اكتشاف التحول، ولكن أيضًا لم يكن هناك دليل يثبت استحالة ذلك. وهذا يعني أنه بينما تعد عصابة الرأس ممتازة لإخبارك بمعدل ضربات قلبك، إلا أنه لا يمكن التأكد من قدرتها على تتبع التحولات في الاسترخاء بناءً على تباين نبضك بنفس الموثوقية التي يتمتع بها حزام الصدر.

خلص الباحثون إلى أن عصابة الرأس (Muse 2) هي أداة موثوقة لقياس متوسط معدل ضربات القلب، ولكن يجب التعامل مع قياساتها لتباين معدل ضربات القلب بحذر. فالجهاز لا يقيس الشيء نفسه الذي يقيسه حزام الصدر؛ بل يقيس "تباين معدل النبض"، والذي يتضمن ضجيجًا إضافيًا وتأخيرات بيولوجية لا يراها حزام الصدر. بالنسبة للعلماء والأطباء الذين يحتاجون إلى بيانات دقيقة حول كيفية عمل الجهاز العصبي، فإن أرقام عصابة الرأس ليست بديلاً مباشرًا. وتقترح الدراسة أنه إذا استُخدمت هذه الأجهزة لقياس التباين، فيجب تقديم النتائج كمقياس لإيقاع النبض بدلاً من إيقاع القلب، ويجب على المستخدمين فهم أن الأرقام ستكون على الأرجح أعلى مما ستظهره الأجهزة ذات الدرجة الطبية. إن هذه التكنولوجيا مفيدة، لكن لها حد محدد: يمكنها عدّ الضربات، لكنها لا تستطيع بعد التقاط "الرقصة المتغيرة" الدقيقة لتوقيت القلب بشكل مثالي.