چرا ساعت‌های هوشمند در دویدن‌های سرعتی جا می‌مانند و چه زمانی می‌توان به آن‌ها اعتماد کرد؟

در یک کارآزمایی بالینی در دسامبر ۲۰۲۵ که در نشریه Applied Sciences منتشر شد، محققان ۱۶ مدل مختلف از نمایشگرهای نوری ضربان قلب را به دست ورزشکاران بستند و آن‌ها را به یک جلسه تمرین تناوبی پرفشار (اینتروال) فرستادند.

نتایج، اختلاف ناامیدکننده‌ای را نشان داد: در حالی که ورزشکاران در پایان یک استارت سرعتی نفس‌نفس می‌زدند، صفحه نمایش ساعت‌هایشان اغلب عدد آرام ۱۱۵ ضربه در دقیقه را نشان می‌داد. اما سی ثانیه بعد، درست زمانی که در حال دویدن نرم برای ریکاوری بودند و تنفسشان آرام شده بود، ناگهان عدد روی ساعت به ۱۷۵ ضربه در دقیقه جهش می‌کرد.[3]

این پدیده نه یک باگ نرم‌افزاری است و نه نشان‌دهنده خرابی دستگاه؛ بلکه یک محدودیت اساسی در فیزیکِ فناوری‌های پوشیدنی امروزی است. هم‌زمان با اوج گرفتن تمرینات ماراتن پاییزی و انتشار لیست‌های سالانه بهترین ساعت‌های مخصوص دویدن، ورزشکاران بیش از پیش با شکاف میان وعده‌های یک ساعت هوشمند و آنچه واقعاً می‌تواند در طول فعالیت‌های پرفشار اندازه‌گیری کند، روبرو می‌شوند.[1]

این تفاوت به دو فناوری کاملاً مجزا برمی‌گردد: فوتوپلتیسموگرافی (PPG) و الکتروکاردیوگرافی (ECG). تقریباً تمام مچ‌بندهای تناسب اندام به فناوری PPG متکی هستند. این حسگرهای نوری، نور سبز رنگ LED را به داخل پوست می‌تابانند و میزان نور بازتاب‌یافته را اندازه‌گیری می‌کنند. با پمپاژ قلب، رگ‌های خونی منبسط و منقبض می‌شوند؛ خون بیشتر، نور بیشتری را جذب می‌کند و به این ترتیب، ساعت می‌تواند ضربان را بر اساس تغییرات بازتاب نور محاسبه کند.[2]

در مقابل، بندهای سینه‌ای از فناوری ECG برای اندازه‌گیری سیگنال‌های الکتریکی تولید شده توسط قلب در هر ضربان استفاده می‌کنند. با قرار دادن الکترودها مستقیماً روی پوست و نزدیک به قلب، بند سینه‌ای به جای اینکه منتظر بماند تا موج خون به اندام‌ها برسد، همان جرقه الکتریکی واقعی را که باعث انقباض قلب می‌شود، تشخیص می‌دهد.[3]

این فاصله فیزیکی باعث ایجاد یک تاخیر زمانی می‌شود. در طول یک استارت ناگهانی، سرعت سیگنال‌های الکتریکی قلب فوراً افزایش می‌یابد و بند سینه‌ای آن را در لحظه ثبت می‌کند. با این حال، چند ثانیه طول می‌کشد تا این افزایش برون‌ده قلبی، حجم خون را در مویرگ‌های مچ دست تغییر دهد. این تاخیر فیزیولوژیک به این معناست که حسگرهای نوری ذاتاً از تغییرات سریع شدت تمرین عقب می‌مانند که این تاخیر معمولاً بین ۱۰ تا ۱۵ ثانیه است.[3]

حرکت نیز این مشکل را تشدید می‌کند. مچ دست یک مفصل استخوانی و بسیار متحرک است که در مقایسه با مرکز بدن، جریان خون نسبتاً ضعیفی دارد. در طول تمرینات شدید، نوسان ریتمیک دست‌های دونده، خون را در رگ‌ها به عقب و جلو می‌راند و «آرتیفکت‌های حرکتی» ایجاد می‌کند که حسگر نوری را گیج می‌کند.

مطالعه‌ای در ژانویه ۲۰۲۶ در نشریه Frontiers in Sports and Active Living تایید کرد که اگرچه فناوری PPG در حال پیشرفت است، اما همچنان در حین حرکت خطای اندازه‌گیری بیشتری دارد و کاربرد آن را در شرایطی که دقت حیاتی است، محدود می‌کند.[4]

وقتی ساعت در تفکیک ضربان قلب از نویز ناشی از حرکت دست دچار مشکل می‌شود، الگوریتم‌ها اغلب به قوی‌ترین سیگنال ریتمیک موجود پناه می‌برند. این امر منجر به پدیده‌ای به نام «قفل شدن روی ریتم قدم‌ها» (Cadence Lock) می‌شود؛ جایی که ساعت به اشتباه سرعت قدم برداشتن دونده را - که اغلب حدود ۱۶۰ تا ۱۸۰ قدم در دقیقه است - به عنوان ضربان قلب او نشان می‌دهد.

رنگدانه پوست متغیر مهم دیگری است. از آنجا که PPG به جذب نور وابسته است، ملانین می‌تواند در توانایی حسگر برای خوانش تغییرات حجم خون اختلال ایجاد کند. داده‌های اعتبارسنجی بالینی نشان می‌دهد که عملکرد حسگرهای نوری در رنگ‌های مختلف پوست متناقض است و نرخ خطا برای افراد با پوست تیره‌تر (انواع IV تا VI در مقیاس فیتزپاتریک) ۱.۵ تا ۲ برابر بیشتر از افراد با پوست روشن‌تر است. بندهای سینه‌ای ECG که جریان‌های الکتریکی را به جای نور اندازه می‌گیرند، کاملاً از رنگ پوست تاثیر نمی‌پذیرند.[2]

با افزایش شدت تمرین، شکاف دقت نیز بیشتر می‌شود. مطالعه Applied Sciences، عملکرد ۱۶ نمایشگر PPG را با یک بند سینه‌ای بالینی مدل Polar H9 در طول تمرینات یکنواخت و تمرینات تناوبی پرفشار مقایسه کرد.

در حالی که حسگرهای نوری در شدت‌های پایین توافق بالایی با بند سینه‌ای داشتند، در طول جلسات متغیر HIIT انحراف قابل توجهی پیدا کردند. محققان نتیجه گرفتند: «تردیدی وجود ندارد که نمایشگرهای ضربان قلب مبتنی بر ECG در اندازه‌گیری ضربان قلب در تمام اشکال و شدت‌های ورزشی، بسیار قابل‌اعتمادتر و دقیق‌تر از مدل‌های مبتنی بر PPG هستند.»[3]

در طول تمرینات پرفشار، ضریب خطای نمایشگرهای مچی اغلب به مثبت/منفی ۱۰ تا ۱۵ ضربه در دقیقه می‌رسد، در حالی که بندهای سینه‌ای دقت مثبت/منفی ۱ تا ۲ ضربه در دقیقه را حفظ می‌کنند. برای ورزشکارانی که برای تنظیم تمرینات خود به محدوده‌های دقیق ضربان قلب متکی هستند، ۱۵ ضربه خطا کافی است تا ماهیت یک تمرین کاملاً اشتباه دسته‌بندی شود. گذراندن یک جلسه در محدوده ۴ به جای محدوده ۳ تعیین شده، محرک فیزیولوژیک را تغییر داده و تمرین را از توسعه پایه هوازی به خستگی بی‌هوازی سوق می‌دهد.[2][5]

البته این موضوع ساعت‌های هوشمند را بی‌فایده نمی‌کند. برای پایش مداوم، بررسی روند ضربان قلب در حالت استراحت و ردیابی خواب، فناوری PPG مچی بسیار موثر و به مراتب راحت‌تر از خوابیدن با یک بند سینه‌ای است. راحتی استفاده از ساعت، جمع‌آوری مداوم داده‌ها را تضمین می‌کند که اغلب برای پیگیری روند ریکاوری در درازمدت، ارزشمندتر از دقت مطلق در یک لحظه خاص است.

راه‌حل عملی برای اکثر ورزشکاران یک رویکرد ترکیبی است؛ یعنی جفت کردن ساعت با یک بند سینه‌ای بلوتوثی ۵۰ دلاری برای تمرینات پیست و مسابقات. تا زمانی که حسگرهای نوری نتوانند بر تاخیر فیزیکی جریان خون به اندام‌ها غلبه کنند، بند سینه‌ای تنها دستگاه مصرفی است که می‌تواند جرقه الکتریکی قلب را در همان میلی‌ثانیه‌ای که رخ می‌دهد، ثبت کند.[6]