Đeo thiết bị thông minh ở đâu mới đo chính xác chỉ số sức khỏe?

Thiết bị đeo thông minh ngày nay không chỉ đếm bước chân, mà còn cảnh báo dấu hiệu rung nhĩ, phát hiện chứng ngưng thở khi ngủ, ước tính xu hướng huyết áp, theo dõi mô hình hormone… Dù không phải thiết bị y tế chuyên dụng và chưa thể thay thế kiến thức chuyên môn từ chuyên gia y tế, khả năng của chúng lại ngày càng tiến gần hơn đến độ chính xác cấp độ lâm sàng.

Đồng hồ như Apple Watch, Fitbit, Garmin, Samsung Galaxy Watch được mọi người nghĩ đến nhiều nhất khi nhắc đến thiết bị theo dõi sức khỏe. Nhưng thị trường không chỉ có vậy. Người dùng còn có thể chọn vòng Whoop đeo bắp tay, nhẫn Oura, thậm chí tai nghe AirPods Pro 3 đã sở hữu cảm biến nhịp tim.

Vậy đeo ở đâu mới đo chính xác chỉ số sức khỏe? Độ chính xác của các lựa chọn trên khác biệt ra sao?

Theo một số chuyên gia, vị trí đeo không phải yếu tố duy nhất ảnh hưởng độ chính xác. Dữ liệu còn tùy thuộc độ vừa vặn, tính nhất quán và quan trọng nhất là loại chỉ số mà người dùng cần theo dõi.

Cách thiết bị đeo thu thập dữ liệu

Muốn hiểu vì sao vị trí đeo quan trọng, trước hết cần nắm được cách thức hoạt động của cảm biến. Hầu hết thiết bị đeo đều sử dụng cảm biến quang học PPG (photoplethysmography) – công nghệ dựa trên ánh sáng đo lưu lượng máu dưới da.

Khi tim đập, máu dồn vào mạch máu và hấp thụ nhiều ánh sáng hơn. Giữa các nhịp đập lượng máu ít hơn đồng nghĩa nhiều ánh sáng phản xạ trở lại cảm biến hơn. Sự thay đổi này là cách đồng hồ thông minh thu thập nhịp tim, nồng độ oxy trong máu và nhiều chỉ số khác.

Là “tiêu chuẩn vàng” mà bác sĩ sử dụng để chuẩn đoán bệnh lý tim mạch, điện tâm đồ (ECG) dựa vào điện cực trên da thu nhận tín hiệu điện từ mỗi nhịp tim.

Theo Giáo sư y khoa Joshua Barrios (Đại học California): “Hoạt động điện của tim có một đỉnh rất rõ giúp ta xác định thời điểm chính xác của nhịp tim đó. PPG đo lưu lượng máu ở hạ lưu, tín hiệu trông mượt mà hơn nên khó xác định thời điểm chính xác của nhịp tim hơn”.

ECG giống viên sỏi rơi xuống nước còn PPG như gợn sóng. Cả hai đều hữu ích, nhưng một cái gần nguồn hơn.

Giáo sư Barrios cho biết tín hiệu PPG đáng tin cậy cần 3 yếu tố: lưu lượng máu cao (nhiều mao mạch), chuyển động tối thiểu (vừa khít) và lý tưởng nhất là ánh sáng truyền qua (cảm biến thu nhận ánh sáng xuyên qua da lẫn mô). Thiết bị đeo dành cho người tiêu dùng chủ yếu dựa vào ánh sáng hắt từ da thay vì truyền qua khiến độ chính xác giảm đi.

Độ chính xác của PPG cũng tùy thuộc vào tông da. Nhiều nghiên cứu chỉ ra nồng độ melanin cao hơn ở da sẫm màu hoặc hình xăm có thể hấp thụ nhiều ánh sáng hơn, cản trở cảm biến thu về kết quả chính xác (đặc biệt là chỉ số SpO2).

Không ít hãng sản xuất tuyên bố họ đã cải thiện thuật toán, nhưng giới chuyên gia xác định cải tiến đem lại hiệu quả thực tế khá hạn chế.

Chỉ số khác nhau, vị trí đo khác nhau

Mỗi chỉ số có một vị trí đo lý tưởng riêng biệt. Huyết áp nên đo bắp tay, nhịp tim đo ở ngực, nhiệt độ đo dưới lưỡi hoặc trên trán.

Thiết bị đeo thông minh hướng đến việc đo tất cả từ một vị trí duy nhất – cổ tay. Đây là kì tích kỹ thuật ấn tượng nhưng cũng đi kèm đánh đổi. Công nghệ tiên tiến có thể bù đắp các yếu tố như chuyển động hay nhiễu tín hiệu, nhưng chúng là công cụ chăm sóc sức khỏe chứ không phải thiết bị y tế.

Càng gần tim càng chính xác

Ngay cả với PPG, càng gần cơ quan cần đo thì tín hiệu càng sạch giúp kết quả càng chính xác.

“Với thiết bị đeo, đo ở ngực hoặc bắp tay chính xác hơn nhiều so với cổ tay hoặc ngón tay. Cảm biến đặt ngay ngực sẽ cho kết quả chính xác nhất”, theo Giáo sư Barrios.

Giám đốc Trung tâm Di truyền học và Y học cá nhân hóa (Đại học Stanford) Michael Snyder cho biết nhịp tim là một trong những chỉ số dễ đo hơn cả. Qua thử nghiệm nhiều thiết bị ông xác định sự khác biệt giữa loại thiết bị với vị trí đo nhỏ hơn nhiều so với suy nghĩ của đa số.

“Chúng đủ tốt để đo nhịp tim. Nhịp tim khi đo ở cổ tay sẽ lệch vài nhịp mỗi phút so với thiết bị y tế, nhưng chúng đủ tốt cho những gì bạn cần đo”, giáo sư Snyder chia sẻ.

Trong quá trình thử nghiệm, ông ghi nhận chênh lệch vào khoảng 2 phút mỗi nhịp ở điền kiện bình thường – chấp nhận được trong hầu hết trường hợp sử dụng để theo dõi thể lực và quá trình phục hồi. Còn với tình trạng nghiêm trọng hơn như rối loạn nhịp tim, kết quả đo bằng thiết bị đeo chỉ nên đóng vai trò dấu hiệu cảnh báo chứ không thay thế chẩn đoán lâm sàng.

Tương tự, nhịp thở nên được đo ở vị trí gần phổi hơn. Tuy nhiên cũng có ngoại lệ.

Với SpO2 thì khả năng quan sát quan trọng hơn vị trí. Da mỏng hơn cho phép ánh sáng xuyên qua dễ dàng hơn.

Theo Giáo sư Barrios: “Đầu ngón tay cùng dái tai có mạng lưới mao mạch tuyệt vời và có thể tiếp cận bằng ánh sáng truyền qua. Mặc dù đầu ngón tay không thực tế để đeo liên tục”.

Nhẫn thông minh hay tai nghe như AirPods Pro 3 vẫn giữ lại chút lợi thế khoảng cách, nhưng chúng dùng ánh sáng phản xạ chứ không phải ánh sáng truyền qua. Chúng cũng tiếp xúc với các yếu tố môi trường, nhiệt độ lạnh có thể làm co mạch máu ảnh hưởng chất lượng đo.

Tai là vị trí thử nghiệm mới nhất và có lợi thế về mặt sinh lý so với các vị trí khác, mặc dù vẫn còn nghi vấn đề độ chính xác bất kể là cảm biến nhét tai hay cảm biến ẩn trong khuyên tai. Hướng dẫn sử dụng AirPods Pro 3 ghi rõ độ vừa vặn, nhiệt độ lạnh và độ sạch đều ảnh hưởng đến độ chính xác, giống như thiết bị đeo cổ tay.

Nhiệt độ tuân theo quy luật riêng của mình. Giáo sư Snyder lưu ý vị trí lưng dưới (chẳng hạn quần lót thông minh Whoop thong) có thể dễ bị ảnh hưởng do nhiệt lượng cơ thể khi tiếp xúc với ghế làm sai lệch kết quả đo.

Ngược lại cổ tay luôn tiếp xúc với điều kiện môi trường xung quanh, nên trở thành vị trí đáng tin cậy để theo dõi nhiệt độ.

Cổ tay

“Cổ tay là vị trí mặc định trong thiết kế đồng hồ thông minh, nhưng thực tế đây là vị trí khá tệ cho cảm biến PPG. Cổ tay có nhiều sụn và xương hơn đầu ngón tay, ít mao mạch hơn, lại dễ bị ảnh hưởng bởi chuyển động đặc biệt khi tập luyện cường độ cao. Lúc đó vài chỉ đó nó lại ở xa cơ quan cần đo”, Giáo sư Barrios cho biết.

Đánh đổi lại là sự tiện lợi. Đeo một thiết bị quanh ngực khi ngủ hoàn toàn bất khả thi, đeo ở cổ tay thì được. Hiện nay các hãng đều đã tìm cách khắc phục hạn chế của chúng.

Hầu hết thiết bị đeo cổ tay hiện đại đều sử dụng thuật toán phức tạp lọc bỏ chuyển động cùng nhiễu động khác, qua đó đạt chỉ số chính xác một cách đáng kinh ngạc dù không ở vị trí lý tưởng.

Đeo liên tục cũng góp phần giảm sai số. Không thiết bị nào chính xác hơn nhiệt kế trực tràng hay máy đo nồng độ oxy đầu ngón tay, nhưng chúng chỉ cho kết quả tại thời điểm đo. Thiết bị thông minh được đeo suốt nhiều giờ sẽ lọc bỏ kết quả đo không chính xác, lấy trung bình trên lượng dữ liệu lớn “sạch” hơn nhiều.

Mặc dù vậy thiết bị thông minh vẫn cần tháo ra sạc pin, do đó giới chuyên gia khuyên không nên xem chúng như thiết bị y tế chính.

Lưu ý về bảo mật dữ liệu

Không như hồ sơ y tế, dữ liệu thu thập bởi thiết bị thông minh không chịu quy định phải giữ bí mật. Nhịp tim, kiểu ngủ, chu kì kinh nguyệt, nồng độ oxy trong máu người dùng có thể bị chia sẻ cho bên thứ ba, sử dụng cho hoạt động huấn luyện mô hình AI hay đơn giản là bán đi. Chính sách với dữ liệu thường được giấu kín trong loạt điều khoản mà hầu hết mọi người chẳng bao giờ đọc.

Đeo sao cho đúng?

Vị trí quả thực ảnh hưởng đến chất lượng đo, và không vị trí đơn lẻ nào lý tưởng cho tất cả chỉ số sức khỏe. Tuy nhiên có vài nguyên tắc nếu tuân thủ sẽ giúp đảm bảo độ chính xác.

Thứ nhất, đặt cảm biến càng gần cơ quan cần đo càng tốt. Thứ hai, đeo vừa vặn để giảm nhiễu động đồng thời cho phép đo liên tục. Phần còn lại hãy giao cho thuật toán.