Fotopletyzmografia
Optyczna, nieinwazyjna metoda pomiaru zmian objętości krwi w naczyniach za pomocą światła — podstawa pomiaru tętna i SpO2 w zegarkach sportowych i pulsoksymetrach.
Czym jest fotopletyzmografia
Fotopletyzmografia (w skrócie PPG, od ang. photoplethysmography) została opisana już w latach 30. XX wieku, ale prawdziwą popularność zyskała wraz z rozwojem miniaturowych diod LED i fotodetektorów. Dziś znajdziesz ją praktycznie w każdym smartwatchu, pulsoksymetrze i w większości opasek fitness. Sama nazwa pochodzi z greckiego „photo" (światło), „plethys" (powiększać) i „graphein" (zapisywać) — dosłownie „świetlny zapis zmian objętości".
Jak działa czujnik PPG
Zasada pomiaru jest prosta w założeniu, ale wymaga precyzyjnej optyki. Dioda LED emituje światło (zwykle zielone, rzadziej czerwone lub podczerwone) w skórę. Część promieniowania jest pochłaniana przez krew i tkanki, a część odbija się z powrotem do fotodetektora umieszczonego tuż obok diody. Przy każdym uderzeniu serca naczynia krwionośne nieznacznie się rozszerzają, co zmienia ilość hemoglobiny na drodze światła i proporcjonalnie zmniejsza intensywność docierającą do detektora.
Serwis, który zna Ciebie
Twoje dane, Twoje treści. Podłącz zegarek i zobacz spersonalizowane artykuły.
Powstaje w ten sposób falowy sygnał, którego częstotliwość odpowiada tętnu, a kształt niesie informacje o sztywności naczyń, saturacji i zmienności rytmu serca. Zielone światło stosuje się przede wszystkim na nadgarstku, ponieważ hemoglobina dobrze je pochłania, a ruchy ręki mniej zakłócają pomiar niż przy świetle czerwonym. Pulsoksymetry i pomiar SpO2 wymagają z kolei dwóch długości fal (czerwonej i podczerwonej), których stosunek pozwala obliczyć wysycenie krwi tlenem.
Zastosowania w sporcie i wearables
Na nadgarstku PPG służy głównie do ciągłego monitorowania tętna — również podczas treningu, snu i odpoczynku. Z tego samego sygnału zegarki wyliczają zmienność rytmu serca (HRV), tętno spoczynkowe, saturację, częstość oddechów, a pośrednio również wskaźniki gotowości organizmu, jakości snu czy obciążenia treningowego. W medycynie fotopletyzmografia stanowi podstawę pulsoksymetrii na palcu, a w coraz nowszych urządzeniach próbuje się na jej podstawie szacować również ciśnienie tętnicze.
Dla sportowca oznacza to, że jedna minimalistyczna dioda na spodzie zegarka pozwala uzyskać dane, które jeszcze kilkanaście lat temu wymagały pasa piersiowego EKG, holtera i wizyty w laboratorium. Dlatego producenci wearables inwestują dziś ogromne środki w szkło modułu optycznego, algorytmy filtrujące ruch i kombinacje diod w różnych kolorach.
Ograniczenia i dokładność
Sygnał PPG jest wrażliwy na wszystko, co zmienia odbicie światła od skóry: ruch nadgarstka, słabe dopasowanie opaski, niską temperaturę obwodową, tatuaże, ciemną karnację czy silne owłosienie. Podczas intensywnych interwałów, ćwiczeń siłowych i burpees pomiar potrafi „zgubić" tętno o 5–15 uderzeń na minutę w porównaniu z pasem piersiowym EKG, który wciąż pozostaje złotym standardem dla dynamicznych wysiłków.
Odczyty w spoczynku i podczas snu są natomiast zwykle bardzo dokładne — na tyle, że całe modele gotowości i regeneracji (Oura Readiness, Garmin Body Battery, Whoop Recovery) budowane są wyłącznie na danych z PPG. Warto pamiętać, że fotopletyzmografia nie mierzy bezpośrednio elektrycznej aktywności serca, lecz jej hemodynamiczny skutek, czyli falę tętna w naczyniach. Dlatego najlepiej sprawdza się tam, gdzie liczy się trend w czasie i długoterminowa obserwacja parametrów, a nie pojedynczy, natychmiastowy odczyt w ruchu.
