健康管理师运动心率测量方法(运动健康的心率怎么测)

健康管理师运动心率测量方法(运动健康的心率怎么测)

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中国著名短跑运动员苏炳添的最新微博颇为励志，他说“体育生懂的，我们吃得都是一种“苦”，坚持就是胜利，今天我赢了，你们加油”。

画面中，苏炳添大汗淋漓“累瘫”在田径跑道上，塑胶跑道上已经被他的汗水浸湿，而且你仔细看，留下心率带的“痕迹”和腹肌“痕迹”。

而之前苏炳添在体能房训练的画面也印证了这位中国短跑第一男神清晰的马甲线。

但今天本文的重点不是要讨论苏炳添的马甲线，而是他训练时似乎不用运动手表，而是用心率带记录心率，这是为什么呢？

苏炳添从事的短跑项目，不是长距离项目，在多组短跑中，心率变化快，起伏大，心率带所采用的是心电信号，具有瞬时、精准的特点；

而跑者多数使用的光电心率手表采用的是光电容积脉搏波原理（PPG），其技术特性决定了具有一定延时性、信号容易干扰、高心率时精度有所下降的不足，这是为什么苏炳添采用心率带的主要原因。

今天我们就来说说心率测量是用心率带和光电手表的这个重要话题。

心率带为什么测量心率更加准确？

运用手表、手环、心率带等可穿戴设备测量心率是跑者监控强度的重要方式，也是实现科学训练的基础，基本上跑者人人都用手表或者手环。

目前市面上主流的心率测量技术主要有两种，一种是光电心率测量技术，一种是心率带测量技术。

光电手表佩戴方便，没有明显束缚感，不会给人增加额外负担，但其测量误差仍然给运动人群带来一些困扰；

而心率带测量技术则更为传统，其优点是测量心率准确，但必须在胸口佩戴一根心率带，会给人束缚感，相比男性，女性使用更加不友好。

随时技术发展，光电手表测量精度在不断提升但尚未完全解决其技术缺陷，并且其技术缺陷是娘胎里带来的，很难完全规避或者克服，而传统心率带测量技术稳定可靠，但束缚感也无法解决。

心率带测量原理是侦测心电（ECG）信号，而心电图法目前仍然是心率测量的“金标准”方法。

心脏收缩舒张会伴随电活动，将这种电活动信号引出放大滤波就形成了心电信号，窦房结通过发放节律的电信号并且将这种电信号传遍心脏，从而控制心脏的搏动，所以说心脏收缩舒张活动本质上是受到心电信号的控制；

所谓心律失常就表现为心脏电信号产生或者传导发生重大问题，那么就会导致心脏无法正常收缩舒张甚至停止跳动，恶性心律失常就是马拉松赛场上偶有猝死发生的重要原因之一。

心率带通过两片胶皮电极就可以侦测心电信号并且在正负极之间的一个回路，且由于本身固定在胸口，心电信号比较强而稳定，所以心率带本质就是测量心电信号，其优点是较为精准，但缺点也很明显，那就是必须通过介质比如胶皮电极、电极片等等测量心率，这就使得运动受到一定程度障碍和束缚;

特别是女性由于本身穿着内衣，内衣的位置正好与心率带佩戴的位置重叠，所以女性使用起来颇为尴尬，放太低容易导致运动时心率带滑到肚子上，戴太高又压住乳房，所以著名心率带品牌博能专门设计了男士/女士带有心电测量胶皮的运动背心，以减少束缚感。

很多跑者以为心率带是靠中间一个带有LOGO的硬质部件采集心率，其实这是误解，心率带是靠两大片胶皮电极测量心率的，中间的硬质部件通常是电池、其他内置传感器和传输装置。

心率带之所以佩戴在胸口不是因为只有胸口才能测量心率，而是因为心脏区域心电信号最强，采集效果最好，有时候心率带滑落到肚子上也能测量心率，就是因为心电信号会以极微弱电流传遍全身，只不过肚子上心电信号会有所减弱。

此外，在冬季，由于皮肤干燥，心电信号传输受到皮肤电阻影响，这时候用心率带往往刚开始测不出心率，用水打湿一下胶皮电极，或者运动一会出汗后，加强了导电性，就可以测量心率了。

还有些人体型瘦弱，胸骨较为凸出，也有可能导致胶皮电极与皮肤并没有紧密接触，从而影响心率测量的精度。所以通常来说，心率带测量心率要么测不出来，测出来一般都是准确的。

还有些跑者会发现，心率带测量心率往往心率波动较大，特别是在安静时候更加明显，比如坐着的时候心率是60，站起来心率就会一下窜到90多，而在短短一两秒钟之内心率是不会发生如此剧烈变化的，这跟心率带测量心率的计算方式有关；

心率带是通过计算RR（所谓RR间期是指心电两个相邻QRS波波峰之间的时间）间期时间倒推心率的，也即用60除以RR间期，比如RR间期为1秒，心率就为60，这是如果从坐到站，RR间期缩短为0.6秒，心率就会加快到100次，所以心率带是即时根据RR间期的长短变化计算心率，而不是代表此时真实1分钟的心率。

跑者大可不必在意在非剧烈运动情况下的心率波动，这种心率波动通常是没有实际意义。

光电心率表
为什么测量心率精度不如心率带?

光电手表的测量方法学名“光电容积脉搏波描记法”，英文表达为PhotoPlethysmoGraphy，简称PPG技术。

其基本原理是这样的：当光束照射到皮肤表面时，光束可以穿透皮肤，然后通过透射或反射方式传送到发光源旁边的光接收器，在此过程中由于受到皮肤、肌肉、血液的吸收衰减作用，接收器检测到的光强度将减弱。

相比心率带直接侦测心电信号，影响光电手表的因素更多。

1、干扰信号

事实上，光电式心率测量设备最大的技术障碍是如何将生物特征信号从大量乱七八糟的干扰信号中分离出来，当光线射入一个人的皮肤时，由于光线被人体不同组织所吸收，所以只有一小部分光线返回给光接收器，并且这些微弱的被返回的光线中，只有一点点是由心脏收缩的血流量调节的，剩下的都分散在非搏动性生理物质上，例如皮肤、肌肉等等。

因此，人体处于剧烈运动状态时，皮肤、肌肉这些非搏动性生理物质也产生移动，而这种移动就会导致光线吸收产生变化，由此导致很难从光线中发现真实血流量变化所带来的光线变化特征；

此外，周围光线干扰还加剧这个问题的严重性，所以光电手表佩戴要适度紧一点，如果松松垮垮，大量自然光线也会被光接收器所接受，甚至创造出近似生理性质的脉动信号。

因此，在腕带式光电手表的使用过程中，通常会要求携带者佩戴严实，以避免漏光而使得环境光线对测量产生干扰。

2、皮肤肤色

人们肤色不同，颜色深浅不同，也会对对光的吸收产生不同影响，这就意味着光电式心率测量设备传感器捕获的光的强度和波长是取决于穿戴手表的人的肤色的。

例如，深色皮肤吸收绿色光较多，如果皮肤颜色较深，那么测量心率的准确性就会下降，这是不是意味着黑人使用光电式心率手表几乎没有可能？

还有些人有纹身，这也是苹果被人们诟病的“纹身门”，手腕有纹身的苹果手表用户发现显示屏上的数据显示非常微弱，甚至没有。

也许你会问，肤色浅是不是测量准确性会提高，遗憾的是，肤色越浅的人，反射光则在明亮的光束下又越容易散掉。

3、信号交叉问题

具有周期性特征的运动比如跑步会产生交叉干扰方面的问题，而光电手表恰恰测量的最主要的运动就是跑步这类运动，这就是矛盾所在，因为光信号数据通常与摆臂频率或者步频频率（140-190步/分）处于同一个区间里。

许多光电手表的运算法则很容易将通过光电手表测量的摆臂、步频等信息错误解读成心率，因为跑步时规律地摆臂本身就会成为一个特定的信号干扰。

因为当心率和摆臂频率、步频接近重叠时，许多光电手表倾向于锁定摆臂频率并将其显示为心率，也就是说光电手表有时显示的是你的步频，而不是心率。

4、佩戴部位

事实上，腕部是最不能做到精确测量的部位之一。因为这个区域（肌肉、肌腱、骨头等等）会产生更多的光线干扰，并且手腕部位的血管结构有高度的变异性，这是极少数人就是测不好心率的原因，但是戴手表肯定就是戴在手腕上，这样便于观测心率，矛盾就在这里！

其实，前臂或者上臂部位被认为是更好的选择，因为在那里的皮肤表面有更高的血管密度。

那么有不有戴在膀子上的光电手表呢？

有的，比如芬兰polar OH1就是戴在大臂或者小臂处（价格为1000元左右），而且它有多达6个发光头，通过增加发光头和心率校正算法，其测量心率的准确度优于一般手腕式心率表，但其弊端也很明显，跑步时不能随时看心率，而是要通过手机APP看测量等等，跑步时随时看手机肯定不方便。

此外，SCOSCHE Rhythm+心率带也是戴在上臂或者前臂，所以被称为心率臂带。

另外，是不是发光头越多，心率测量就一定更准呢？

其实未必，根据我们用芬兰polar OH1戴在胳膊上所做的高强度间歇训练的分析，当人们强度达到心率超过180时，OH1虽然拥有6个发光头，但仍然出现测量不准的情况。

5、冬季血管收缩问题

进入冬季，特别是在北方和长江中下游地区，室外温度往往都是在各位数甚至零度以下，此时到室外跑步，靠近体表的血管往往处于收缩状态以减少散热，而几乎完全依赖血流脉冲式流动来间接侦测心率的光电手表，自然就会面对信号减弱的尴尬，这是为什么冬季室外跑步跑表往往心率更飘的原因。

为什么有些手表连不上心率带？

有些品牌是自产心率表和心率带，从而构建商业闭环，因为你买了某家的手表，如果要配心率带，就肯定会再买这家的心率带，比如佳明、博能就是如此；

但有些品牌的手表本身并不自产心率带，而是通过连接其他品牌的心率带来发挥心率带测量心率准确的功能的，比如华为、高驰等等是如此。

如果你对心率测量精度要求较高，习惯于佩戴心率带，那么你在购买心率带时一定要搞清楚你的手表是否能连接你想购买的心率带，这其中主要跟心率带的传输制式有关。

而一款智能手表能否连接心率带也是衡量其专业性的重要方面，华为去年推出的GT runner终于可以连接心率带，因此也大受跑者欢迎，这是跑表专业性的重要体现，也就是说我可以不用，但你不能没有。

心率带传输制式主要有两种，一种是ANT+，一种是蓝牙4.0，都是国际通用的信号传输制式，ANT+是Garmin搞的，也是目前为止运动领域内最通用最普及的无线传输协议，基本上稍微高端点的自行车，跑步，游泳，铁三传感器，显示终端都是支持这个协议的。

目前，佳明HRM4-RUN、HRM-Tri等几款心率带只支持ANT+传输制式，如果你的手表不支持ANT+，那么上述几款心率带就无法连接你的手表，而佳明HRM-Pro、HRM-DURL心率带则支持ANT+传输和蓝牙传输双模式，这几款心率带及基本上是所有手表都能连接，因为绝大多数手表都支持蓝牙连接模式。