Published October 2, 2019
| Version v1
Publication
Open
Heart Rate Measures From Wrist-Worn Activity Trackers in a Laboratory and Free-Living Setting: Validation Study
Creators
- 1. University of Malaya
- 2. National University Health System
- 3. National University of Singapore
- 4. Health Promotion Board
- 5. Charité - Universitätsmedizin Berlin
Description
Wrist-worn activity trackers are popular, and an increasing number of these devices are equipped with heart rate (HR) measurement capabilities. However, the validity of HR data obtained from such trackers has not been thoroughly assessed outside the laboratory setting.This study aimed to investigate the validity of HR measures of a high-cost consumer-based tracker (Polar A370) and a low-cost tracker (Tempo HR) in the laboratory and free-living settings.Participants underwent a laboratory-based cycling protocol while wearing the two trackers and the chest-strapped Polar H10, which acted as criterion. Participants also wore the devices throughout the waking hours of the following day during which they were required to conduct at least one 10-min bout of moderate-to-vigorous physical activity (MVPA) to ensure variability in the HR signal. We extracted 10-second values from all devices and time-matched HR data from the trackers with those from the Polar H10. We calculated intraclass correlation coefficients (ICCs), mean absolute errors, and mean absolute percentage errors (MAPEs) between the criterion and the trackers. We constructed decile plots that compared HR data from Tempo HR and Polar A370 with criterion measures across intensity deciles. We investigated how many HR data points within the MVPA zone (≥64% of maximum HR) were detected by the trackers.Of the 57 people screened, 55 joined the study (mean age 30.5 [SD 9.8] years). Tempo HR showed moderate agreement and large errors (laboratory: ICC 0.51 and MAPE 13.00%; free-living: ICC 0.71 and MAPE 10.20%). Polar A370 showed moderate-to-strong agreement and small errors (laboratory: ICC 0.73 and MAPE 6.40%; free-living: ICC 0.83 and MAPE 7.10%). Decile plots indicated increasing differences between Tempo HR and the criterion as HRs increased. Such trend was less pronounced when considering the Polar A370 HR data. Tempo HR identified 62.13% (1872/3013) and 54.27% (5717/10,535) of all MVPA time points in the laboratory phase and free-living phase, respectively. Polar A370 detected 81.09% (2273/2803) and 83.55% (9323/11,158) of all MVPA time points in the laboratory phase and free-living phase, respectively.HR data from the examined wrist-worn trackers were reasonably accurate in both the settings, with the Polar A370 showing stronger agreement with the Polar H10 and smaller errors. Inaccuracies increased with increasing HRs; this was pronounced for Tempo HR.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تحظى أجهزة تتبع النشاط التي يرتديها المعصم بشعبية، وقد تم تجهيز عدد متزايد من هذه الأجهزة بقدرات قياس معدل ضربات القلب (HR). ومع ذلك، لم يتم تقييم صحة بيانات الموارد البشرية التي تم الحصول عليها من أجهزة التتبع هذه بشكل شامل خارج بيئة المختبر. هدفت هذه الدراسة إلى التحقيق في صحة مقاييس الموارد البشرية لجهاز التتبع القائم على المستهلك عالي التكلفة (Polar A370) وجهاز التتبع منخفض التكلفة (Tempo HR) في المختبر وإعدادات المعيشة الحرة. خضع المشاركون لبروتوكول ركوب الدراجات القائم على المختبر أثناء ارتداء جهازي التتبع وجهاز التتبع القطبي H10 الذي يعاني من ضيق الصدر، والذي كان بمثابة معيار. ارتدى المشاركون أيضًا الأجهزة طوال ساعات الاستيقاظ في اليوم التالي حيث طُلب منهم إجراء نوبة واحدة على الأقل مدتها 10 دقائق من النشاط البدني المعتدل إلى القوي (MVPA) لضمان التباين في إشارة الموارد البشرية. استخرجنا قيم 10 ثوانٍ من جميع الأجهزة وبيانات الموارد البشرية المطابقة للوقت من أجهزة التتبع مع تلك الموجودة في Polar H10. قمنا بحساب معاملات الارتباط داخل الفئة (ICCs)، ومتوسط الأخطاء المطلقة، ومتوسط النسبة المئوية للأخطاء المطلقة (MAPEs) بين المعيار وأجهزة التتبع. قمنا ببناء مخططات عشرية تقارن بيانات الموارد البشرية من Tempo HR و Polar A370 مع مقاييس المعايير عبر أعشار الشدة. لقد تحققنا من عدد نقاط بيانات الموارد البشرية داخل منطقة MVPA (≥64 ٪ من الحد الأقصى للموارد البشرية) التي اكتشفها المتتبعون. من بين 57 شخصًا تم فحصهم، انضم 55 شخصًا إلى الدراسة (متوسط العمر 30.5 [SD 9.8] سنة). أظهر قسم الموارد البشرية في تيمبو توافقًا معتدلًا وأخطاء كبيرة (المختبر: ICC 0.51 و MAPE 13.00 ٪ ؛ العيش الحر: ICC 0.71 و MAPE 10.20 ٪). أظهرت القطبية A370 اتفاقًا معتدلًا إلى قويًا وأخطاء صغيرة (المختبر: ICC 0.73 و MAPE 6.40 ٪ ؛ العيش الحر: ICC 0.83 و MAPE 7.10 ٪). أشارت المخططات العشرية إلى اختلافات متزايدة بين وتيرة الموارد البشرية والمعيار مع زيادة الموارد البشرية. كان هذا الاتجاه أقل وضوحًا عند النظر في بيانات الموارد البشرية القطبية A370. حددت Tempo HR 62.13 ٪ (1872/3013) و 54.27 ٪ (5717/10,535) من جميع النقاط الزمنية MVPA في مرحلة المختبر ومرحلة العيش الحر، على التوالي. اكتشفت القطبية A370 81.09 ٪ (2273/2803) و 83.55 ٪ (9323/11,158) من جميع النقاط الزمنية MVPA في مرحلة المختبر ومرحلة العيش الحر، على التوالي. كانت بيانات الموارد البشرية من أجهزة التتبع التي يتم ارتداؤها على المعصم التي تم فحصها دقيقة بشكل معقول في كلا الإعدادين، حيث أظهرت القطبية A370 توافقًا أقوى مع القطبية H10 وأخطاء أصغر. ازدادت عدم الدقة مع زيادة الموارد البشرية ؛ وقد كان هذا واضحًا في إيقاع الموارد البشرية.Translated Description (French)
Les trackers d'activité portés au poignet sont populaires, et un nombre croissant de ces appareils sont équipés de capacités de mesure de la fréquence cardiaque (FC). Cependant, la validité des données RH obtenues à partir de ces trackers n'a pas été soigneusement évaluée en dehors du laboratoire. Cette étude visait à étudier la validité des mesures RH d'un tracker grand public à coût élevé (Polar A370) et d'un tracker à faible coût (Tempo HR) en laboratoire et en milieu de vie libre. Les participants ont suivi un protocole de cyclisme en laboratoire tout en portant les deux trackers et le Polar H10 attaché à la poitrine, qui a servi de critère. Les participants ont également porté les appareils pendant les heures d'éveil du jour suivant au cours desquelles ils devaient effectuer au moins une séance d'activité physique modérée à vigoureuse (MVPA) de 10 minutes pour assurer la variabilité du signal HR. Nous avons extrait des valeurs de 10 secondes de tous les appareils et des données RH synchronisées des trackers avec celles du Polar H10. Nous avons calculé les coefficients de corrélation intraclasse (ICC), les erreurs absolues moyennes et les erreurs en pourcentage absolues moyennes (MAPE) entre le critère et les trackers. Nous avons construit des diagrammes de décile qui ont comparé les données HR de Tempo HR et Polar A370 avec des mesures de critère à travers des déciles d'intensité. Nous avons étudié combien de points de données RH dans la zone MVPA (≥64 % de la HR maximale) ont été détectés par les trackers. Sur les 57 personnes dépistées, 55 ont rejoint l'étude (âge moyen de 30,5 [ET 9,8] ans). Tempo HR a montré un accord modéré et de grandes erreurs (laboratoire : ICC 0,51 et MAPE 13,00% ; vie libre : ICC 0,71 et MAPE 10,20%). L'A370 polaire a montré un accord modéré à fort et de petites erreurs (laboratoire : ICC 0,73 et MAPE 6,40 % ; vie libre : ICC 0,83 et MAPE 7,10 %). Les tracés décilés ont indiqué des différences croissantes entre Tempo HR et le critère à mesure que les HR augmentaient. Cette tendance était moins prononcée lorsque l'on considérait les données du Polar A370 HR. Tempo HR a identifié 62,13 % (1872/3013) et 54,27 % (5717/10 535) de tous les points temporels MVPA en phase de laboratoire et en phase de vie libre, respectivement. L'A370 polaire a détecté 81,09 % (2273/2803) et 83,55 % (9323/11 158) de tous les points temporels MVPA dans la phase de laboratoire et la phase de vie libre, respectivement. Les données HR des trackers portés au poignet examinés étaient raisonnablement précises dans les deux paramètres, l'A370 polaire montrant un meilleur accord avec le Polar H10 et des erreurs plus petites. Les inexactitudes augmentaient avec l'augmentation des RH ; cela a été prononcé pour Tempo HR.Translated Description (Spanish)
Los rastreadores de actividad que se usan en la muñeca son populares, y un número cada vez mayor de estos dispositivos están equipados con capacidades de medición de la frecuencia cardíaca (FC). Sin embargo, la validez de los datos de HR obtenidos de dichos rastreadores no se ha evaluado a fondo fuera del entorno de laboratorio. Este estudio tuvo como objetivo investigar la validez de las medidas de HR de un rastreador de alto costo basado en el consumidor (Polar A370) y un rastreador de bajo costo (Tempo HR) en el laboratorio y en entornos de vida libre. Los participantes se sometieron a un protocolo de ciclismo basado en el laboratorio mientras usaban los dos rastreadores y el Polar H10 con correa en el pecho, que actuó como criterio. Los participantes también usaron los dispositivos durante las horas de vigilia del día siguiente, durante las cuales se les pidió que realizaran al menos una sesión de 10 minutos de actividad física moderada a vigorosa (MVPA) para garantizar la variabilidad en la señal de HR. Extraímos valores de 10 segundos de todos los dispositivos y datos de HR coincidentes en el tiempo de los rastreadores con los del Polar H10. Calculamos los coeficientes de correlación intraclase (ICC), los errores absolutos medios y los errores porcentuales absolutos medios (MAPE) entre el criterio y los rastreadores. Construimos gráficos de deciles que compararon los datos de HR de Tempo HR y Polar A370 con medidas de criterio en los deciles de intensidad. Investigamos cuántos puntos de datos de HR dentro de la zona MVPA (≥64% del HR máximo) fueron detectados por los rastreadores. De las 57 personas examinadas, 55 se unieron al estudio (edad media 30.5 [SD 9.8] años). Tempo HR mostró una concordancia moderada y grandes errores (laboratorio: ICC 0.51 y MAPE 13.00%; vida libre: ICC 0.71 y MAPE 10.20%). El A370 polar mostró una concordancia de moderada a fuerte y pequeños errores (laboratorio: ICC 0.73 y MAPE 6.40%; vida libre: ICC 0.83 y MAPE 7.10%). Las gráficas de decilos indicaron diferencias crecientes entre Tempo HR y el criterio a medida que aumentaban los HR. Dicha tendencia fue menos pronunciada al considerar los datos de HR del A370 de Polar. Tempo HR identificó el 62.13% (1872/3013) y el 54.27% (5717/10,535) de todos los puntos de tiempo de MVPA en la fase de laboratorio y la fase de vida libre, respectivamente. Polar A370 detectó el 81.09% (2273/2803) y el 83.55% (9323/11,158) de todos los puntos de tiempo de MVPA en la fase de laboratorio y la fase de vida libre, respectivamente. Los datos de HR de los rastreadores de muñeca examinados fueron razonablemente precisos en ambos entornos, y el Polar A370 mostró una mayor concordancia con el Polar H10 y errores más pequeños. Las imprecisiones aumentaron con el aumento de los HR; esto se pronunció para Tempo HR.Files
PDF.pdf
Files
(2.0 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:a2345e0c6289d8ce6baba5005510bc56
|
2.0 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- مقاييس معدل ضربات القلب من أجهزة تتبع النشاط التي يرتديها المعصم في المختبر وإعداد المعيشة الحرة: دراسة التحقق من الصحة
- Translated title (French)
- Mesures de la fréquence cardiaque à partir de moniteurs d'activité portés au poignet en laboratoire et en milieu de vie libre : étude de validation
- Translated title (Spanish)
- Medidas de la frecuencia cardíaca a partir de rastreadores de actividad de muñeca en un laboratorio y en un entorno de vida libre: estudio de validación
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2959673803
- DOI
- 10.2196/14120
References
- https://openalex.org/W1750285878
- https://openalex.org/W1965659123
- https://openalex.org/W1988681682
- https://openalex.org/W2057327461
- https://openalex.org/W2077422864
- https://openalex.org/W2083872334
- https://openalex.org/W2097760682
- https://openalex.org/W2119121237
- https://openalex.org/W2120992267
- https://openalex.org/W2129449797
- https://openalex.org/W2220182234
- https://openalex.org/W2295337088
- https://openalex.org/W2295738335
- https://openalex.org/W2319751441
- https://openalex.org/W2323110681
- https://openalex.org/W2327037637
- https://openalex.org/W2329242152
- https://openalex.org/W2332318080
- https://openalex.org/W2343412983
- https://openalex.org/W2346946461
- https://openalex.org/W2395644623
- https://openalex.org/W2426662935
- https://openalex.org/W2480957165
- https://openalex.org/W2482857905
- https://openalex.org/W2517178125
- https://openalex.org/W2530450109
- https://openalex.org/W2553834293
- https://openalex.org/W2554597153
- https://openalex.org/W2582924421
- https://openalex.org/W2584016859
- https://openalex.org/W2589206820
- https://openalex.org/W2595757535
- https://openalex.org/W2597782088
- https://openalex.org/W2605591258
- https://openalex.org/W2618581983
- https://openalex.org/W2737796915
- https://openalex.org/W2758276259
- https://openalex.org/W2765080021
- https://openalex.org/W2765682869
- https://openalex.org/W2770746328
- https://openalex.org/W2775175561
- https://openalex.org/W2785539913
- https://openalex.org/W2786737672
- https://openalex.org/W2789449717
- https://openalex.org/W2792479193
- https://openalex.org/W2797129112
- https://openalex.org/W2798041585
- https://openalex.org/W2801168056
- https://openalex.org/W2801669501
- https://openalex.org/W2805787563
- https://openalex.org/W2806678670
- https://openalex.org/W2810754652
- https://openalex.org/W2900058591
- https://openalex.org/W4298407818