Različne poti zaznavanja srčnega utripa: Od pametne ure do stetoskopa in polarja

Srce lahko spremljamo na več načinov. Utrip lahko zatipamo na zapestju, ga opazujemo na pametni uri, zaznamo z elektrodami na prsnem košu ali ga poslušamo skozi stetoskop. V vseh primerih spremljamo isti proces, vendar pa različne naprave zaznavajo različne fiziološke dogodke znotraj istega srčnega cikla.

Elektrokardiografija oziroma ECG zaznava električno aktivnost srca. Optični senzor na zapestju zaznava spremembo količine krvi v perifernem tkivu. Stetoskop pa zaznava mehanske vibracije in zvoke, ki nastajajo med delovanjem srca. Vsi trije signali so med seboj povezani, vendar nastanejo v nekoliko različnih trenutkih istega srčnega cikla.

Srčni utrip

Vsak utrip se začne z električno aktivacijo srčne mišice. Električni signal sproži organizirano krčenje srčnih prekatov. Med tem mehanskim dogajanjem nastanejo tudi značilni srčni zvoki, iztis krvi iz srca pa ustvari tlačni val, ki nato potuje po arterijah proti periferiji telesa.

Poenostavljen prikaz srčnega cikla bi lahko predstavili kot:

Čeprav si ti dogodki sledijo zelo hitro, med njimi obstajajo majhni časovni zamiki, saj različne naprave isti srčni utrip zaznavajo na različnih mestih telesa in pri tem merijo različne fiziološke signale.

ECG meri električno aktivnost srca

Elektrokardiogram zaznava električne spremembe, ki spremljajo aktivacijo srčne mišice. Najizrazitejša točka posameznega srčnega cikla na ECG je običajno R-val, zato lahko čas med dvema zaporednima R-valovoma uporabimo za zelo natančno določanje časa med posameznimi utripi.

Na istem principu delujejo tudi številni prsni pasovi za merjenje srčnega utripa. Polar H10 na primer uporablja elektrode v pasu, ki električni signal zaznavajo neposredno na prsnem košu. Čeprav športni prsni pas ni enakovreden diagnostičnemu večkanalnemu ECG in ponuja manj informacij, je električni signal zelo uporaben za natančno zaznavanje časa posameznih srčnih utripov.

V raziskavi Gilgen-Ammann, Schweizer in Wyss so Polar H10 primerjali s Holter ECG med aktivnostmi različnih intenzivnosti. Polar H10 je dosegal zelo visoko kakovost zaznavanja RR-intervalov tudi med intenzivnejšim gibanjem, kar podpira uporabo takšnega prsnega senzorja za natančno spremljanje časovnega razmika med utripi.

ECG zaznava električni dogodek, ki se zgodi na začetku srčnega cikla.

Pametna ura meri svetlobo, ki nastane ob pulznem valu

Večina pametnih ur, športnih zapestnic in številnih pametnih prstanov uporablja popolnoma drugačen princip: fotopletizmografijo oziroma PPG. Senzor v kožo usmerja svetlobo, fotodetektor pa spremlja, koliko svetlobe se vrača. Ker se količina krvi v drobnih žilah spreminja z vsakim pulznim valom, se spreminja tudi optični signal.

Pametna ura ne zaznava električnega utripa srca temveč njegov učinek – prihod pulznega vala v periferno tkivo.

To je izredno praktično, saj lahko naprava srčni utrip spremlja več ur ali celo ves dan brez elektrod na prsnem košu. Vendar je signal bolj izpostavljen dejavnikom, kot so gibanje, položaj senzorja, stik s kožo in mesto meritve. Sodobni optični sistemi so se od zgodnjih naprav bistveno razvili. Raziskave kažejo, da je lahko PPG v mirnih pogojih zelo uporaben za ocenjevanje časovnih razlik med utripi, vendar ECG in PPG nista fiziološko identična signala.

V raziskavi Coste in sodelavcev iz leta 2025 je bilo ujemanje ECG- in PPG-izpeljanih meritev HRV v mirovanju dobro do odlično, vendar so na rezultate vplivali tudi položaj telesa ter značilnosti udeležencev.

Zakaj pulz na zapestju zamuja za srcem?

Če hkrati posnamemo ECG in PPG na prstu, vrhova ne nastopita popolnoma istočasno. Razlog je preprost. Električni signal sproži srčno kontrakcijo, nato mora srce ustvariti dovolj pritiska, da iztisne kri, pulzni val pa mora nato potovati skozi arterije do mesta, kjer ga meri optični senzor.

Čas med električnim dogodkom in prihodom perifernega pulznega vala imenujemo pulse arrival time. Raziskovalci prav to časovno razliko med ECG in PPG uporabljajo tudi pri raziskovanju žilnega sistema in neinvazivnega ocenjevanja krvnega tlaka.

Zato ura in prsni pas ne opazujeta popolnoma istega trenutka srčnega cikla, čeprav lahko na koncu oba pravilno izračunata na primer 72 utripov na minuto.

Stetoskop spremlja zvok srca

Obstaja pa še tretji način zaznavanja, ki je človeku najbolj dostopen preko lastnih čutil: srce lahko poslušamo. Stetoskop namesto električnega potenciala ali količine krvi v koži zaznava mehanske vibracije, ki nastajajo med srčnim ciklom in se skozi tkivo prenašajo do površine prsnega koša.

Najizrazitejša sta prvi in drugi srčni ton, S1 in S2. S1 je povezan z začetkom sistole in mehanskimi dogodki ob zapiranju atrioventrikularnih zaklopk, S2 pa z zaključkom sistole in zapiranjem aortne ter pulmonalne zaklopke. Analiza in digitalno zapisovanje teh zvokov se imenuje fonokardiografija oziroma PCG.

Posledično ima en srčni utrip v zvoku drugačno obliko kot na ECG. Ne slišimo enega električnega »klika« ob vsakem R-valu, temveč mehansko dogajanje srca v značilnem dvotaktnem ritmu dveh srčnih tonov: lub-dub … lub-dub.

Pri merjenju HRV postane razlika med metodami zelo pomembna

Če nas zanima samo povprečna frekvenca srca v eni minuti, majhna časovna odstopanja posameznih zaznanih utripov pogosto ne spremenijo bistveno končnega rezultata. Pri variabilnosti srčnega utripa oziroma HRV pa je situacija drugačna.

HRV temelji na majhnih razlikah med dolžino zaporednih srčnih intervalov. Srce namreč tudi pri povprečno 60 utripih na minuto praviloma ne utripa natančno enkrat na sekundo.

Katera od meritvenih naprav je najboljša?

Odgovor je odvisen od vprašanja.

• Če želimo klinično preučevati električno aktivnost srca, potrebujemo ustrezen medicinski ECG.

• Če želimo med športom zelo natančno spremljati čas posameznih utripov, je prsni ECG-senzor praktična rešitev.

• Če želimo srčni utrip udobno spremljati skozi dan in noč, ima PPG na zapestju ali prstu velike praktične prednosti.

• Če želimo poslušati mehansko delovanje srca, potrebujemo stetoskop oziroma fonokardiografski signal.

Te metode zato ni smiselno razumeti samo kot boljše in slabše različice iste meritve. Vsaka odpira drugačno okno v isti fiziološki proces. Večina sodobnih nosljivih naprav je bila zasnovana predvsem zato, da telesni signal spremeni v podatek.

Na zaslonu zato vidimo:

62 bpm

RMSSD 48 ms

resting HR 57

recovery 82 %

To je lahko izredno uporabno. Vendar med človeka in njegovo telo postavi še en korak: signal najprej izmeri naprava, nato ga algoritem obdela in šele nato ga človek vidi kot številko.

Pri poslušanju srca signal ne postane samo podatek, temveč tudi čutna izkušnja.

Pri uporabi Enso digitalnega stetoskopa posameznik posluša akustični signal svojega srca. Pri povezovanju z ECG-senzorjem, kot je Polar H10, pa lahko natančno zaznani trenutki posameznih srčnih utripov postanejo osnova za časovno usklajeno zvočno povratno informacijo.

Skupna obema je sprememba perspektive: srčni signal ni več samo nekaj, kar naprava meri v ozadju, ampak nekaj, čemur lahko človek neposredno usmeri pozornost. Razvoj nosljivih tehnologij nam je omogočil, da o svojem srcu vemo več kot kadarkoli prej, toda merjenje in zaznavanje nista ista procesa. Lahko poznamo svoj povprečni srčni utrip, HRV, območje treninga in podatke o regeneraciji, ne da bi se lastnega srčnega ritma zares zavedali. Podatek nam pove nekaj o telesu, neposredno zaznavanje pa nas lahko z njim ponovno poveže.

Srce se ves čas odziva na dihanje, napetost, gibanje, čustva in spremembe v našem okolju – pogosto še preden te spremembe zavestno prepoznamo ali ubesedimo. Poslušanje zato ni le drugačen način spremljanja srčnega utripa, temveč tudi priložnost, da telesu namenimo pozornost in spoštovanje, ki ju v vsakdanjem življenju pogosto usmerjamo predvsem navzven.

Naslednje zanimivo vprašanje je zato morda manj povezano s tem, koliko podatkov o srcu še lahko pridobimo, in bolj s tem, kaj se zgodi, ko signal, ki ga že znamo zelo natančno meriti, postane tudi del naše neposredne zaznave. Morda nas prav lastni srčni ritem na najpreprostejši način spomni, da telo ni le vir podatkov, temveč živ sistem, v katerem živimo – in da je ena od stvari, ki jih lahko naredimo zanj, tudi to, da mu občasno zares prisluhnemo.

Literatura

Coste, A., Millour, G., & Hausswirth, C. (2025). A comparative study between ECG- and PPG-based heart rate sensors for heart rate variability measurements: Influence of body position, duration, sex, and age. Sensors, 25(18), 5745.

Gilgen-Ammann, R., Schweizer, T., & Wyss, T. (2019). RR interval signal quality of a heart rate monitor and an ECG Holter at rest and during exercise. European Journal of Applied Physiology, 119, 1525–1532.

Giordano, N., et al. (2019). A novel method for measuring the timing of heart sound components through digital phonocardiography. Sensors.

Li, S., et al. (2020). A review of computer-aided heart sound detection techniques. BioMed Research International.

Parak, J., & Korhonen, I. (2014). Evaluation of wearable consumer heart rate monitors based on photoplethysmography. Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 3670–3673.

Schaffarczyk, M., Rogers, B., Reer, R., & Gronwald, T. (2022). Validity of the Polar H10 sensor for heart rate variability analysis during resting state and incremental exercise in recreational men and women. Sensors, 22(17), 6536.