جهاز مراقبة معدل ضربات القلب

📅 آخر تحديث: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة

ساعة ذكية تعرض قراءة 92 نبضة في الدقيقة

جهاز مراقبة معدل ضربات القلب ( HRM ) هو جهاز مراقبة شخصي يسمح بقياس/عرض معدل ضربات القلب في الوقت الفعلي أو تسجيله لدراسته لاحقًا. ويُستخدم على نطاق واسع لجمع بيانات معدل ضربات القلب أثناء ممارسة أنواع مختلفة من التمارين الرياضية . ويُشار إلى قياس المعلومات الكهربائية للقلب باسم تخطيط كهربية القلب (ECG أو EKG) .

تُستخدم أجهزة مراقبة معدل ضربات القلب الطبية في المستشفيات عادةً عبر أسلاك، وغالبًا ما تستخدم عدة مجسات. أما الأجهزة الطبية المحمولة فتُعرف باسم جهاز هولتر . بينما صُممت أجهزة مراقبة معدل ضربات القلب للاستخدام المنزلي، وهي لاسلكية.

تاريخ

تألفت النماذج الأولى من صندوق مراقبة مزود بمجموعة من أقطاب كهربائية تُثبّت على الصدر. اخترع أول جهاز لاسلكي لمراقبة معدل ضربات القلب بتقنية تخطيط كهربية القلب (EKG) عام 1977 من قِبل شركة بولار إلكترو كأداة تدريبية لفريق التزلج الريفي الوطني الفنلندي. ومع شيوع مفهوم "التدريب المكثف" في الأوساط الرياضية في منتصف الثمانينيات، بدأت مبيعات أجهزة مراقبة معدل ضربات القلب الشخصية اللاسلكية بالتجزئة عام 1983. [ 1 ]

التقنيات

صورة بالأشعة السينية لحزام الصدر (يسار: منظر أمامي؛ يمين: منظر جانبي). يظهر في الصورة لوحة الدائرة الكهربائية، وهوائي نقل البيانات، والبطارية، والوصلات بالأقطاب الكهربائية في الحزام المجاور في أعلى وأسفل الصورة.

تستخدم أجهزة مراقبة معدل ضربات القلب الحديثة عادةً إحدى طريقتين مختلفتين لتسجيل إشارات القلب (كهربائية وبصرية). يمكن لكلا النوعين من الإشارات توفير نفس بيانات معدل ضربات القلب الأساسية، باستخدام خوارزميات مؤتمتة بالكامل لقياس معدل ضربات القلب ، مثل خوارزمية بان-تومبكينز . [ 2 ]

تقيس أجهزة استشعار تخطيط كهربية القلب (ECG ) الجهد الحيوي الناتج عن الإشارات الكهربائية التي تتحكم في تمدد وانقباض حجرات القلب، ويتم استخدامها عادة في الأجهزة الطبية.

تستخدم أجهزة استشعار PPG ( التصوير الضوئي لحجم الدم ) تقنية تعتمد على الضوء لقياس حجم الدم الذي يتحكم فيه عمل ضخ القلب.

كهربائي

تتكون أجهزة مراقبة معدل ضربات القلب من عنصرين: جهاز إرسال/مراقبة يُرتدى على حزام الصدر أو سوار أعلى الذراع، وجهاز استقبال. عند اكتشاف نبضة قلب، تُرسل إشارة لاسلكية يستخدمها جهاز الاستقبال لعرض/تحديد معدل ضربات القلب الحالي. قد تكون هذه الإشارة نبضة لاسلكية بسيطة أو إشارة مشفرة فريدة من حزام الصدر (مثل البلوتوث أو ANT+ أو روابط لاسلكية أخرى منخفضة الطاقة). تمنع التقنيات الحديثة جهاز استقبال المستخدم من استخدام إشارات من أجهزة إرسال أخرى قريبة (يُعرف هذا بالتداخل) أو التنصت . تجدر الإشارة إلى أن تقنية الإرسال اللاسلكي القديمة Polar بتردد 5.1  كيلوهرتز قابلة للاستخدام تحت الماء. بينما يستخدم كل من البلوتوث وANT+ نطاق تردد 2.4 جيجاهرتز، الذي لا يمكنه إرسال إشارات تحت الماء. 

بصري

فيديو من حكومة ويلز : جهاز مراقبة معدل ضربات القلب عبر الهاتف الذكي، 2016

تستخدم الأجهزة الحديثة تقنية البصريات لقياس معدل ضربات القلب عن طريق تسليط ضوء من مصباح LED عبر الجلد وقياس تشتته عند مروره عبر الأوعية الدموية. إضافةً إلى قياس معدل ضربات القلب، تستطيع بعض الأجهزة التي تستخدم هذه التقنية قياس نسبة تشبع الأكسجين في الدم ( SpO2 ) . كما يمكن لبعض المستشعرات البصرية الحديثة نقل البيانات كما ذُكر سابقًا.

يمكن استخدام أجهزة حديثة، كالهواتف المحمولة والساعات الذكية، لعرض المعلومات وجمعها. وتستطيع بعض هذه الأجهزة مراقبة معدل ضربات القلب، ونسبة تشبع الأكسجين في الدم، وغيرها من المؤشرات الحيوية في آنٍ واحد. وقد تتضمن هذه الأجهزة مستشعرات مثل مقياس التسارع، والجيروسكوب، ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لرصد السرعة والموقع والمسافة. [ 3 ] وفي السنوات الأخيرة، شاع استخدام أجهزة مراقبة معدل ضربات القلب في الساعات الذكية ، مما زاد من شعبيتها بشكل ملحوظ. [ 4 ] كما تستخدم بعض الساعات الذكية والأساور الذكية والهواتف المحمولة مستشعرات تخطيط التحجم الضوئي (PPG) . [ 5 ]

تستخدم الشركة المصنعة لساعة ACCO (Accofrisk) AI شريحة مراقبة معدل ضربات القلب البصرية منخفضة الطاقة PAH8011ES، التي طورتها شركة PixArt Imaging Inc.، لقياس مؤشرات صحة القلب من شكل موجة النبض. وتدعي الشركة أن نظام الذكاء الاصطناعي والجهاز القابل للارتداء يقيسان مؤشرات القلب التالية: الفيبرينوجين (FIB)، وضغط التروية التاجية (CCP)، وضغط الوريد المركزي (CVP)، وتروية عضلة القلب (CMBV)، والنتاج القلبي (CO)، وقوة النتاج القلبي (CPO)، ومعدل إمداد عضلة القلب بالدم واستهلاكه (CMBR)، وعمل ضربة البطين الأيمن (RVSW)، وطلب عضلة القلب على الدم (CMBN)، واستهلاك عضلة القلب للأكسجين (HOV)، وكسر القذف العالمي (GEF)، ومؤشر خطر الإصابة بأمراض القلب التاجية (CHD-RI)، ومؤشر وظيفة القلب (CFI)، ومؤشر القلب (CI)، ومؤشر عمل ضربة البطين الأيسر (LVWI)، ومؤشر حجم نهاية الانبساط العالمي (GEDV).

مقاييس اللياقة البدنية

تُعدّ كلٌّ من Garmin (Venu Sq 2 وLily*)، و Polar Electro (Polar H9 وPolar H10 و Polar Verity Sense )، [ 6 ] وSuunto ، و Samsung Galaxy Watch ( Galaxy Watch 5 و Galaxy Watch 6* )، وGoogle ( Pixel Watch 2* )، وSpade and Company، وVital Fitness Tracker**، و Apple Watch (Series 7** وSeries 9* وApple Watch SE* وApple Watch Ultra 2*)، و Mobvoi ( TicWatch Pro 5* )، و Fitbit (Versa 3** وVersa 4*) من الشركات المُصنِّعة لمنتجات قياس معدل ضربات القلب للمستهلكين. وتستخدم معظم هذه الشركات خوارزمياتها الخاصة لقياس معدل ضربات القلب. [ 7 ] [ 8 ]

دقة

حققت أجهزة مراقبة معدل ضربات القلب الحديثة التي تُثبّت على المعصم مستويات دقة مماثلة تقريبًا لتلك التي تُثبّت على الصدر [ 9 ]، حيث أظهرت اختبارات مستقلة دقة تصل إلى 95%، ولكن في بعض الأحيان قد يستمر الخطأ لأكثر من 30% لعدة دقائق. [ 10 ] قد تكون الأجهزة البصرية أقل دقة عند استخدامها أثناء ممارسة أنشطة بدنية شاقة، [ 11 ] أو عند استخدامها تحت الماء.

حالياً، تتوفر بيانات تقلب معدل ضربات القلب بشكل أقل على الأجهزة البصرية. [ 12 ] أضافت آبل ميزة جمع بيانات تقلب معدل ضربات القلب إلى أجهزة Apple Watch في عام 2018. [ 13 ] بدأت شركة Fitbit بتقديم ميزة مراقبة تقلب معدل ضربات القلب على أجهزتها بدءاً من Fitbit Sense، التي صدرت في عام 2020. [ 14 ]

توقع معدل ضربات القلب

حظي التنبؤ بمعدل ضربات القلب باستخدام التعلم الآلي باهتمام كبير في مجال مراقبة الصحة وأبحاث الأداء الرياضي. قيّم نامازي وآخرون (2025) نماذج مختلفة، بما في ذلك الذاكرة طويلة المدى (LSTM)، والشبكات العصبية المُستندة إلى الفيزياء (PINNs)، والشبكات العصبية الالتفافية أحادية البعد (1D CNNs)، باستخدام بيانات فسيولوجية مثل معدل ضربات القلب (HR)، ومعدل التنفس (BR)، وفترات RR، التي جُمعت من أجهزة استشعار قابلة للارتداء أثناء الأنشطة الرياضية. وقدّمت الدراسة نهجًا هجينًا يجمع بين تحليل الطيف المفرد (SSA) وهذه النماذج لتحسين دقة التنبؤ. ومن بين النماذج المختبرة، حققت طريقة SSA-LSTM أقل نسبة خطأ في التنبؤ، لا سيما عند استخدام مدخلات متعددة المتغيرات (HR + BR + RR). تدعم هذه النتائج استخدام نماذج التنبؤ متعددة المتغيرات المدعومة بالذكاء الاصطناعي لمراقبة القلب والأوعية الدموية في الوقت الفعلي في البيئات الرياضية والرعاية الصحية. [ 15 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ بيرك إي، محرر. (1998). تدريب دقيق على معدل ضربات القلب . شامبين، إلينوي: هيومان كينيتكس. ISBN 978-0-88011-770-8.
  2. ↑ بان جيه، تومبكينز دبليو جيه (مارس 1985). "خوارزمية للكشف عن مركب QRS في الوقت الحقيقي". معاملات IEEE في الهندسة الطبية الحيوية . 32 (3): 230-236 . doi : 10.1109/TBME.1985.325532 . PMID 3997178. S2CID 14260358 .  
  3. ↑ لوريت ج، سيندرا س، أرديد م، رودريغز ج ج (2012). "اتصالات أجهزة الاستشعار اللاسلكية تحت الماء في نطاق تردد ISM 2.4 جيجاهرتز" . أجهزة الاستشعار . 12 (4): 4237-4264 . Bibcode : 2012Senso..12.4237L . doi : 10.3390/s120404237 . PMC 3355409. PMID 22666029 .  
  4. ↑ فان د، سيونغ لي، باثيرانا ب ن، سينيفيراتني أ (أكتوبر 2015). الساعة الذكية: تقييم الأداء لمراقبة معدل ضربات القلب على المدى الطويل . المؤتمر الدولي لعام 2015 حول الإلكترونيات الحيوية والمعلوماتية الحيوية (ISBB). منشورات مؤتمر IEEE. doi : 10.1109/ISBB.2015.7344944 . hdl : 1959.4/unsworks_43140 . S2CID 10254964 . 
  5. ↑ سونغ الخامس (1 أبريل 2022). "كيفية قياس معدل ضربات القلب على ساعتك الذكية / لقد حسّنت الساعات الذكية ميزاتها المتعلقة بصحة القلب في السنوات الأخيرة" . ذا فيرج . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 فبراير 2024 .
  6. ↑ ساو م (4 يونيو 2021). "مراجعة Polar Verity Sense" . techradar.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 فبراير 2024 .
  7. ↑ كولون أ، موسكاريتولو أ (20 ديسمبر 2023). "أفضل الساعات الذكية لعام 2024 (*ملاحظة: اختيار مجلة PC Magazine لأفضل 10 ساعات لعام 2024)" . pcmag.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 فبراير 2024 .
  8. ↑ "أفضل ثلاث ساعات ذكية مصنفة (**ملاحظة: أفضل ثلاث ساعات ذكية لعام 2022 وفقًا لمراجعة موقع smartwatchreview.org . 20 ديسمبر 2023. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 فبراير 2024 .
  9. ↑ سارتور إف، جيليسن جيه، فان دينثر آر، روفرز دي، بابيني جي بي، كوبولا جي (2018). "مقارنة معدل ضربات القلب بين جهاز قياس معدل ضربات القلب البصري الذي يُرتدى على المعصم وحزام الصدر في عينة غير متجانسة من الأفراد الأصحاء ومرضى الشريان التاجي" . مجلة بي إم سي لعلوم الرياضة والطب وإعادة التأهيل . 10 10. doi : 10.1186/s13102-018-0098-0 . PMC 5984393. PMID 29881626 .  
  10. ↑ هاسكينز، ت. (23 أبريل 2022). "دقة قياس معدل ضربات القلب باستخدام حزام الصدر مقابل قياسه باستخدام المعصم" . CardioCritic.com . مؤرشف من الأصل في 9 أبريل 2022. تم الاطلاع عليه في 10 أغسطس 2018 .
  11. ↑ "تخطيط كهربية القلب مقابل تخطيط التحجم الضوئي لمراقبة معدل ضربات القلب: أيهما أفضل؟" . neurosky.com . 28 يناير 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 نوفمبر 2018 .
  12. ↑ بارنهارت ب (21 مارس 2022). "هل أجهزة مراقبة ضغط الدم التي تُرتدى على المعصم موثوقة؟" . كل الأشياء .
  13. ↑ كالدول إس (26 مارس 2018). "تقلب معدل ضربات القلب (HRV): ما هو، ولماذا تقوم آبل بتتبعه؟" . iMore . تم الاسترجاع في 24 يناير 2022 .
  14. ↑ "جدول زمني وتاريخ شركة فيتبيت" . verizon.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 13 مايو 2024. تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 مايو 2024 .
  15. ↑ نامازي أ، موديري إ، بليسيتش س، كنيزيفيتش أو إم، ميركوف دي إم (مارس 2025). "تحليل مقارن لتقنيات التعلم الآلي للتنبؤ بمعدل ضربات القلب باستخدام بيانات أجهزة الاستشعار القابلة للارتداء" . الرياضة . 13 ( 3): 87. doi : 10.3390/sports13030087 . PMC 11946376. PMID 40137811 .  
  • شعار ويكيميديا ​​كومنزالوسائط المتعلقة بأجهزة مراقبة معدل ضربات القلب على ويكيميديا ​​كومنز
  • عرض تخطيط القلب الكهربائي باستخدام برنامج ECG-pyview بلغة بايثون. برنامج بسيط بلغة بايثون يعرض البيانات الأولية التي ينتجها الرياضيون باستخدام حزام الصدر لتخطيط القلب الكهربائي. يتيح البرنامج فحص تسجيلات تخطيط القلب الكهربائي التي قد تصل مدتها إلى أيام. (مفتوح المصدر، للاستخدام غير التجاري، باستخدام مكتبة matplotlib). فيديو توضيحي .