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

O coração humano não bate como um metrônomo. Entre um batimento e outro, existe uma pequena variação natural no tempo. Essa flutuação, conhecida como variabilidade da frequência cardíaca, é um sinal de um sistema nervoso saudável e responsivo. Quando o corpo está relaxado, o coração desacelera e acelera em ritmo com a respiração, criando um padrão complexo e mutável. Cientistas há muito utilizam esse padrão para entender como o corpo lida com o estresse e o repouso. Tradicionalmente, medir isso exigia um eletrocardiograma de grau médico, uma máquina que lê os sinais elétricos do coração diretamente do peito. No entanto, à medida que a tecnologia vestível explodiu em popularidade, as pessoas agora querem rastrear esses mesmos dados usando dispositivos simples que ficam no pulso ou na testa. Esses dispositivos não leem eletricidade; em vez disso, usam luz para observar o pulso do fluxo de sangue através da pele. A questão para os pesquisadores é se este método óptico, que mede a chegada de uma onda de pulso em vez do estalo elétrico que a inicia, pode contar a mesma história que o padrão médico.

Em um estudo recente publicado na Physiological Reports, uma equipe de pesquisadores em Bali, Indonésia, colocou essa questão à prova usando dois dispositivos populares: o Polar H10, uma cinta de peito que registra batimentos cardíacos com alta precisão, e o Muse 2, uma faixa para a cabeça projetada para meditação que também mede o pulso na testa. Os pesquisadores fizeram uma pergunta simples, mas crítica: se você usar ambos os dispositivos ao mesmo tempo enquanto está sentado calmamente, eles concordam nos detalhes do ritmo do seu coração? Eles focaram em duas medidas específicas. A primeira foi a frequência cardíaca média, que é simplesmente quantas vezes o coração bate por minuto. A segunda foi uma medida mais sutil de variabilidade, que observa o quanto o tempo entre os batimentos muda de um momento para o outro. Esta segunda medida é frequentemente usada para avaliar o quão relaxada uma pessoa está, mas também é muito mais sensível a pequenos erros de tempo.

O estudo envolveu vinte e oito adultos que ficaram sentados calmamente por dois minutos usando ambos os dispositivos. Durante o primeiro minuto, eles mantiveram os olhos abertos e, no segundo minuto, os fecharam. Os pesquisadores então compararam os fluxos de dados da faixa de cabeça contra a cinta de peito. Os resultados foram claros e divididos em duas histórias muito diferentes. Quando se tratava da frequência cardíaca média, os dois dispositivos eram virtualmente idênticos. A faixa de cabeça calculou o número de batimentos por minuto com tal precisão que a diferença foi inferior a um batimento por minuto. Nesse aspecto, o sensor de testa funcionou perfeitamente, confirmando que ele pode informar com confiabilidade a velocidade com que seu coração está batendo.

No entanto, a história mudou completamente quando os pesquisadores observaram as variações sutis no ritmo. A faixa de cabeça relatou consistentemente que o ritmo do coração era mais variável do que o da cinta de peito. Em quase todas as sessões, a faixa de cabeça mostrou uma diferença muito maior entre os batimentos do que a cinta de pe even registrou. Em média, a faixa de cabeça superestimou essa variabilidade em cerca de dezenove milissegundos, o que é uma diferença significativa no mundo dos ritmos cardíacos. Para colocar isso em perspectiva, se a cinta de peito mediu um certo nível de relaxamento, a faixa de cabeça sugeriu que a pessoa estava ainda mais relaxada do que realmente estava. Essa superestimação foi tão consistente que os pesquisadores descobriram que a leitura da faixa de cabeça era quase o dobro do valor da cinta de peito em alguns casos. Os dados sugeriram que a faixa de cabeça estava captando uma pequena quantidade de ruído de tempo a cada batimento e, como o cálculo para a variabilidade observa a diferença entre um batimento e o próximo, esses pequenos erros se somaram e fizeram o coração parecer muito mais errático do que realmente era.

Os pesquisadores também investigaram por que isso aconteceu. Eles consideraram se o dispositivo estava simplesmente lutando para encontrar o momento exato do pulso devido ao movimento da testa ou à maneira como a luz viaja através da pele. Eles descobriram que o erro era consistente com uma incerteza de tempo de cerca de dezesseis milissegundos por batimento. Isso poderia ser uma mistura das próprias limitações do dispositivo e do fato natural de que o sangue leva uma fração de segundo para viajar do coração até a testa, um tempo que muda ligeiramente a cada batimento cardíaco. Como o estudo não registrou os sinais elétricos reais do coração, eles não puderam separar o erro do dispositivo do atraso biológico natural. O que sabiam com certeza era que os dois dispositivos não eram intercambiáveis para essa medição específica. A faixa de cabeça não podia simplesmente substituir a cinta de peito ao tentar medir os detalhes finos da variabilidade da frequência cardíaca.

O estudo também observou se os dispositivos poderiam rastrear mudanças no corpo. Quando os participantes fechavam os olhos, uma técnica comum de relaxamento, a cinta de peito mostrava um aumento claro na variabilidade da frequência cardíaca, indicando que o corpo estava se acalmando. A faixa de cabeça, no entanto, não forneceu evidências suficientes para demonstrar que rastreava esse mesmo processo de forma confiável. Os dados eram compatíveis com qualquer coisa, desde nenhum rastreamento até um rastreamento moderadamente bom, o que significa que não havia provas suficientes para confirmar que a faixa de cabeça conseguia detectar a mudança, mas também não havia provas suficientes para provar que era impossível. Isso significa que, embora a faixa de cabeça seja excelente para informar sua frequência cardíaca, ela não pode ser confirmada para rastrear mudanças no relaxamento baseadas na variabilidade do seu pulso com a mesma confiabilidade que a cinta de peito.

Os pesquisadores concluíram que o Muse 2 é uma ferramenta confiável para medir a frequência cardíaca média, mas suas medições de variabilidade da frequência cardíaca devem ser tratadas com cautela. O dispositivo não mede a mesma coisa que a cinta de peito; ele mede a variabilidade da frequência de pulso, que inclui ruídos extras e atrasos biológicos que a cinta de peito não vê. Para cientistas e clínicos que precisam de dados precisos sobre o funcionamento do sistema nervoso, o número da faixa de cabeça não é um substituto direto. O estudo sugere que, se esses dispositivos forem usados para medir a variabilidade, os resultados devem ser reportados como uma medida do ritmo do pulso, e não do ritmo cardíaco, e os usuários devem entender que os números provavelmente serão mais altos do que o mostrado por um dispositivo de grau médico. A tecnologia é útil, mas possui um limite específico: ela consegue contar os batimentos, mas ainda não consegue capturar perfeitamente a dança sutil e mutável do tempo do coração.