Hoe werkt een hartslagmeter?

Smartwatches en fitnesstrackers meten je hartslag met een optische sensor, maar kunnen in sommige gevallen ook verbonden worden met een ecg-borstband. Hoe werken die verschillende hartslagmeters en wat zijn de voor- en nadelen?

Simpel gezegd kijkt een optische meter in je horloge naar de gevolgen van je hartslag. Via led-licht ziet de sensor volumeveranderingen in het bloed en leidt daaruit je hartslag af. Een ecg-borstband meet je hartslag direct bij de bron: elektroden vangen de elektrische impulsen van je hartspier zelf op.

Dit directe meetprincipe maakt de ecg-borstband superieur in reactiesnelheid en precisie, wat vooral belangrijk is tijdens intervaltrainingen. Hoewel de optische meter van je horloge voor de meeste activiteiten nauwkeurig genoeg is, is de borstband nog altijd de gouden standaard.

Optische sensor versus borstband

• Optische hartslagmeting (fotoplethysmografie, of PPG): Gebruikt groene ledlampjes en een lichtsensor om de verandering in bloedvolume in je pols te zien. Dit is zeer praktisch voor 24/7 monitoring, maar kan gevoelig zijn voor verstoringen, bijvoorbeeld als je het horloge niet strak genoeg draagt of als je pols hard schokt of trilt, zoals bijvoorbeeld bij mountainbiken

• Ecg-borstband: Meet de elektrische signalen van je hart direct via sensoren op de borst. Dit is de gouden standaard voor nauwkeurigheid, maar is minder comfortabel en praktisch voor dagelijks gebruik.

Hoe fotoplethysmografie (PPG) precies werkt

De technologie in je smartwatch heet fotoplethysmografie, ofwel ppg. De sensor bestaat uit twee delen: leds die licht uitstralen en fotodiodes die licht meten.

De leds schijnen (meestal) groen licht op de huid van je pols. De reden voor groen licht is dat rood bloed deze kleur sterk absorbeert. Wanneer je hart klopt, wordt er bloed door je aderen gepompt, waardoor deze lichtjes opzwellen. Op dat moment is er meer bloed in je pols aanwezig, wordt er meer groen licht geabsorbeerd en dus minder licht teruggekaatst naar de sensor. Tussen twee hartslagen in neemt het bloedvolume iets af, waardoor er minder licht wordt geabsorbeerd en méér wordt gereflecteerd. De fotodiode meet continu deze veranderingen in reflectie. Een algoritme in het horloge zet dit golfpatroon vervolgens om in een hartslag. Ppg-sensors bevatten naast groene, vaak ook rode leds. Die worden meestal niet gebruikt om hartslag te meten, maar om te bepalen hoeveel zuurstof het bloed bevat (bloedzuurstofsaturatie of SpO2).

De ECG-borstband: de gouden standaard

Hoewel PPG-sensoren steeds beter worden, geldt een borstband die gebruikmaakt van een elektrocardiogram (ecg) nog altijd als de meest betrouwbare methode. In plaats van het bloedvolume te meten en daaruit de hartslag af te leiden, meet een ecg-band de daadwerkelijke elektrische activiteit van de hartspier. Hierdoor is de meting bijna helemaal ongevoelig voor de verstoringen waar een optische sensor last van kan hebben, zoals beweging van de armen. Voor sporters die trainen op basis van hartslagzones is deze precisie essentieel. Een ecg-borstband reageert bovendien meteen op snelle veranderingen van de hartslag, zoals bijvoorbeeld kan gebeuren bij intervaltrainingen. Ppg-sensor hebben vaak enige tijd nodig om de verandering van bloedvolume goed te interpreteren en de hogere of lagere hartslag hieruit af te leiden.

Waarom is een optische hartslagmeter niet altijd nauwkeurig?

De nauwkeurigheid van een optische meting aan de pols hangt af van een aantal factoren.

• Beweging en pasvorm: Dit is de belangrijkste factor. Bij sporten met veel snelle armbewegingen, zoals krachttraining, mountainbiken of HIIT, kan je horloge een beetje schuiven of trillen ten opzichte van de pols. Dit creëert 'ruis' in het signaal, omdat de sensor variaties meet die door beweging komen en niet door je hartslag. Een goede, strakke pasvorm is cruciaal: niet zo los dat het horloge schuift, maar niet zo strak dat de bloedsomloop wordt afgekneld.

• Huidskleur en fysiologie: Een donkerdere huid bevat meer melanine, een pigment dat licht absorbeert. Dit kan het voor de sensor lastiger maken om de reflectie van het bloedvolume goed te onderscheiden. Ook tatoeages op de pols kunnen het signaal verstoren.

• Omgevingsfactoren: Zweet kan een laagje vormen tussen de sensor en de huid, wat de lichtmeting beïnvloedt. Ook kou kan een rol spelen. Bij lage temperaturen vernauwen de bloedvaten in je huid, waardoor de bloedstroom afneemt en het signaal voor de sensor zwakker wordt.

Tot slot

Een optische hartslagmeter in een smartwatch biedt een uitstekende balans tussen gemak en nauwkeurigheid voor het monitoren van je gezondheid en dagelijkse activiteiten. De technologie, gebaseerd op het meten van lichtreflectie die verandert door je bloedstroom, is voor de meeste gebruikers meer dan afdoende. Voor sporters die echter maximale precisie eisen tijdens intensieve trainingen, blijft de traditionele ecg-borstband de betrouwbaarste keuze vanwege zijn directe meting van de elektrische hartactiviteit. Wil je een ecg-borstband gebruiken, controleer dan voor aanschaf of jouw horloge de mogelijkheid heeft om een externe hartslagmeter te koppelen.