Cardiofrequenzimetro con GPS: funziona?

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Il Cardiofrequenzimetro con GPS è stato sviluppato nel 2012, ma fino a un paio d’anni fa, erano in pochi a scommettere che il cardio al polso potesse essere la soluzione del podista amatore. Negli ultimi mesi le cose stanno cambiando e il trend sembra ormai inarrestabile. Ma prima di rottamare definitivamente l’amata/odiata fascia cardio, vi siete chiesti se la rilevazione al polso è affidabile, in ogni condizione? Noi sì, e grazie all’incredibile meticolosità di “Massi” Milani, saranno necessari addirittura due articoli per svelare l’arcano…

SpadaScudo

GPS CON CARDIO AL POLSO: FUNZIONA? I NOSTRI TEST DICONO… (PARTE 1)!

Il libro del filosofo cinese Han Feizi contiene un racconto molto carino che identifica bene la situazione della tecnologia più interessante per il podista amatore, il lettore ottico. Nella storia del filosofo, un uomo cerca di vendere una lancia e uno scudo. Alla domanda su quanto efficace fosse la sua lancia, il venditore rispose che essa poteva penetrare qualsiasi scudo. Poi, quando gli venne chiesto quanto il suo scudo fosse in grado di proteggere da assalti, la risposta fu che poteva difendere da tutti gli attacchi di lancia. Ma tra il pubblico un ingegnere (n.d.r. c’erano anche in Cina) pose al venditore una terza domanda. Gli chiese che cosa accadrebbe se dovesse prendere la sua lancia per colpire lo scudo. Purtroppo il venditore non sapeva cosa replicare! Questo articolo ha l’obiettivo di rispondere a domande complesse come quella dell’ingegnere: dopo tantissimi mesi di test (ne avevamo già parlato quest’estate) e d’utilizzo, ci sentiamo pronti a spiegare quali sono i vantaggi e i limiti di questa tecnologia, oltre agli strumenti che consigliamo (i principali modelli con lettore ottico della Garmin sono nel link). Come sempre nella tecnologia, dipende da quale lancia e scudo s’intende comprare.

Ma come funziona il monitoraggio della frequenza cardiaca con sensore cardio da polso? Qual è la storia dei lettori ottici? Quali sono le principali limitazioni? E in pratica… “funzionano”? E sotto quali condizioni? Sono tutti uguali i cardiofrequenzimetri GPS? Cosa suggeriamo d’utilizzare per la misurazione? Noi di TheRunningPitt.com abbiamo cercato di dare una risposta a queste e altre curiosità, partendo come al solito dai dati, ma aggiungendo un’importante premessa tecnologica. Per la complessità e lunghezza dell’articolo, abbiamo deciso di suddividerlo in due parti, il secondo “fascicolo” sarà pubblicato entro Natale.

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Cardio al polso: una sintesi

L’estrema sintesi. Prima di addentrarci nei dettagli del test, sintetizziamo qui di seguito i principali risultati, nel caso non aveste tempo da dedicare alla lettura dell’articolo: 1) l’evoluzione del sensore cardio è cominciata due anni fa, spinta soprattutto dagli activity tracker ma anche dalla grande competizione sul mercato, 2) gli ultimi modelli di cardiofrequenzimetri GPS da corsa sono dotati di questa tecnologia, difficile pensare di “farne senza” nel 2020, 3) a riposo il sensore cardio da polso è perfetto, non ci sono variazioni rispetto a una fascia cardio, 4) anche in movimento, per un’intensità bassa, non ci sono grossi problemi, il cardiofrequenzimetro GPS senza fascia funziona, 5) noi di Therunningpitt.com consigliamo di correre i lenti senza fascia, a meno di voler analizzare in dettaglio le dinamiche di corsa.

Lettore ottico

Sensore cardio da polso: Suunto, Garmin e gli altri

Molti podisti sanno che la lettura del battito cardiaco è stata introdotta più di un secolo fa: alla fine dell’Ottocento ai pazienti veniva data in mano una candela in una stanza buia, consentendo la valutazione primordiale della struttura vascolare e del flusso sanguigno. Chissà cosa ne usciva fuori da tale combinazione! Ma solo a partire dagli anni Ottanta, con i primi pulsossimetri a uso ospedaliero, si iniziò a misurare la frequenza cardiaca in modo professionale. E negli ultimi cinque anni, gli sviluppi tecnologici si sono espansi anche al mondo consumer, sia a livello di dispositivi connessi e activity tracker, sia per gli orologi GPS. In quest’ultimo campo, fino al 2013 non era disponibile nessun sensore cardio da polo integrato all’orologio. Ci ha pensato Tom Tom a introdurre il lettore ottico (con il modello Tom Tom Runner HR utilizzando inizialmente il sensore “Mio”, per poi passare a quello di “LifeQ”), Gianmarco l’ha recensito nel 2014, mostrando fin da subito una buona accuratezza di misurazione. E non a caso l’azienda Mio Global ha sviluppato la tecnologia basandosi su quanto era stato testato nei laboratori della Philips. Polar, Suunto e Garmin invece hanno temporeggiato come previsto, sapendo bene delle limitazioni dello strumento, ma nel 2015 si sono adeguate ai trend di mercato: le prime due hanno raggiunto un accordo commerciale con Valencell, uno dei più grossi produttori di sensori cardio, aggiungendo un lettore al modello Polar 360 (activity tracker), al M200 e M600 (entrambi GPS) e al Suunto Spartan, mentre l’ultima ha inizialmente utilizzato Mio (con il Forerunner 225), per poi sviluppare il suo ecosistema dedicato, Garmin Elevate (primo orologio il Garmin Forerunner 235).
WearableTra l’altro anche i principali costruttori di Activity Tracker, Fitbit e Apple hanno optato per lo sviluppo di una tecnologia proprietaria, senza dimenticare che Valencell fece a entrambi causa per infrazione di brevetti industriali. Infine il colosso cinese Xiaomi ha realizzato la sua tecnologia a basso costo, con la Mi Band 2 (test entro Natale). Tutta questa premessa per dire che ogni azienda ha fatto scelte diverse ma simili: valutare oggettivamente un lettore ottico dipende fortemente dalla tecnologia software e hardware utilizzata, proprio come per lo scudo e la spada. La regola di base resta che i sensori proprietari sono attualmente meno efficaci nella misurazione. Ma tra due o tre anni non sarà più così. Forse…

Usare il sensore cardio: le motivazioni

Perché usare il lettore ottico? Non c’è confronto, a meno di voler utilizzare le dinamiche di corsa, che non sono supportare dal sensore cardio da polso. Sicuramente il lettore ottico serve in primo luogo per il comfort: provate a usare una fascia cardio per più di trenta minuti, soprattutto nel periodo estivo, la sensazione non è per nulla piacevole, con il rischio di provocare irritazioni alla pelle. Conosciamo moltissimi podisti che non la usano proprio per questa ragione. È anche vero che il cardiofrequenzimetro GPS con lettore ottico deve essere allacciato in maniera (abbastanza) stretta per poter permettere la lettura del battito, ma nel complesso il comfort è decisamente superiore rispetto alla fascia. Una seconda ragione è la possibilità di dimenticarsi della fascia cardio: a chi non è successo di lasciarla da qualche parte e di accorgersene soltanto pochi secondi prima di svolgere l’allenamento? Evento molto più improbabile per l’orologio, soprattutto se lo indossate durante la giornata. Il lettore ottico non richiede inoltre nessuna associazione all’orologio tramite Ant+ o Bluetooth: è già integrato. Ma la vera domanda è: quanto è preciso il cardiofrequenzimetro GPS da polso? ? La risposta è come al solito: “dipende”.

Sensore Cardio da polso: la teoria

Problemi di misurazione. Misurare i battiti a riposo (sia dormendo, sia seduti, oppure in piedi) è relativamente semplice. Invece farlo in movimento richiede la risoluzione di cinque problemi di misurazione. 1) “Rumore” ottico. Il più grande ostacolo tecnico di elaborazione consiste nella separazione del segnale biometrico dal rumore, che si accentua in movimento. Purtroppo, della luce trasmessa dal sensore alla pelle ne ritorna soltanto una piccola frazione, tramite la quale viene poi misurato il battito. I rumori generati da altri materiali, come muscoli, pelle e tendini devono essere rimossi da specifici software del produttore del sensore. 2) Problemi legati alla pelle. La specie umana ha una vasta gamma di tonalità, assorbendo la luce in modo diverso. Anche l’irsutismo e i tatuaggi sul polso influenzano negativamente l’accuratezza dei dati. Su Internet si parlò di “tattoogate”, a proposito dell’Apple Watch, sottolineando il fatto che l’inchiostro del tatuaggio rifletteva la luce verde emessa dal sensore, non permettendo al dispositivo di capire quando era allacciato al polso. La rilevazione del polso per se è precisa… ma tutto dipende dalla vostra pelle. 3) Problema di sovrapposizione. Nel caso in cui battito cardiaco e cadenza di corsa siano molto simili (esempio 160 battiti, 160 passi al minuto) potrebbe succedere che gli algoritmi di interpretazione dati del GPS cardio “confondano” i passi con la frequenza, fornendo di conseguenza risultati erronei. 4) Posizione del sensore. Anche il posizionamento del sensore cardio da polso influenza in maniera significativa la qualità della rilevazione: il polso è sicuramente uno dei posti peggiori, a causa dell’incremento di rumore in quella parte del corpo e dell’alto grado di variabilità vascolare di ogni individuo. Come già scritto precedentemente, l’avambraccio è migliore a causa della maggiore densità dei vasi sanguigni vicino alla superficie della pelle. Paradossalmente nell’orecchio la misurazione è più precisa, essendo essenzialmente costituito da cartilagine e vasi sanguigni (gli auricolari Jabra sono particolarmente accurati, ma l’accuratezza e il prezzo vanno di pari passo). 5) Bassa perfusione. La perfusione è il processo in cui un corpo fornisce il sangue attraverso il letto capillare sin nel tessuto. Come con il tipo di pelle, il livello di perfusione è variabile tra le popolazioni: obesità, diabete, disturbi cardiaci e malattie arteriose tendono ad abbassarla. In sintesi, ogni test di accuratezza dipende dal singolo individuo: spetta a ognuno di noi capire se valga la pena utilizzare un GPS con lettore ottico. Scommettiamo però che tra cinque anni tutti utilizzeranno un cardiofrequenzimetro con GPS?

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Cardiofrequenzimetro GPS: è preciso?

Metodologia analitica. Per testare analiticamente l’accuratezza sensore cardio da polso, abbiamo usato sia un Mio Cardio, sia un fenix 3 HR, confrontando i dati ottici con una fascia cardio tradizionale (Tickr Run, qui la recensione). I test sono stati tutti effettuati su un tapis roulant Technogym (anzi, su più di uno…), salvando i dati sia sull’orologio, sia sull’iPhone. Dal punto di vista statistico, il confronto di due campioni misurabili si può ottenere in diversi modi (vi ricordate il test di Kolmogorov-Smirnov?), noi ne abbiamo rappresentati tre: quello classico, usato da tutti i blog, che sovrappone sullo stesso grafico i due tracciati cardio. Ma abbiamo anche pensato a un grafico che confronta la coppia di misurazione (ottica vs fascia): più i dati si dispongono su una retta, maggiore sarà l’accuratezza del sensore cardio. Infine abbiamo quantificato le differenze di ogni misurazione e disegnato una curva di distribuzione, oltre ad aver calcolato un indice di misurazione delle differenze: qual è l’errore medio assoluto? Noi pensiamo che in media l’1% di errore sia accettabile/tollerabile, ossia un massimo di due battiti al minuto. È così in pratica?

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Cardio GPS: Test e risultati

Battito cardiaco a riposo. Il primo test è stato effettuato proprio scrivendo quest’articolo: non ci siamo sdraiati sul divano e guardato la televisione, ma ascoltato un po’ di Mozart scrivendo per trenta minuti. Anche se sembra un test inutile, alla fine si è rivelato interessante, come base di partenza e di confronto con situazioni maggiormente complesse. Come confermato dalla teoria, la precisione dello strumento è stata davvero impressionante: grafici perfettamente sovrapposti, curva di distribuzione delle differenze pressoché verticale ed errore medio delle differenze minimo, meno di 0,03 battiti al minuto. Il Cardio GPS funziona perfettamente a basse frequenze cardiache.
Test Zona 1. Il secondo test lo abbiamo effettuato in movimento, correndo per un’ora in “Zona 1”, con la frequenza cardiaca nell’intervallo del 50-60 % rispetto alla frequenza massima, cosa che si può ottenere soltanto svolgendo attività motoria dallo sforzo bassissimo e rilassato. Non avremmo mai svolto un test del genere, se non il giorno successivo alla maratona! Come già nel caso di “battito cardiaco a riposo”, grafici perfettamente sovrapposti, curva di distribuzione delle differenze pressoché piatta ed errore medio delle differenze di meno di 0,05 battiti al minuto.
Test Zona 2. Il terzo test si è svolto correndo per un’ora in “Zona 2”, con la frequenza cardiaca tra il 60 ed il 70 % del massimo. In tal caso lo sforzo è relativamente modesto, quello tipico dei lenti, che gli amatori corrono per almeno il 60-70% del tempo. Questo test è il più interessante di tutti perché permette di verificare se, per più del 50 % del tempo, il cardiofrequenzimetro GPS risulterà accurato. Come già nel caso di “battito cardiaco a riposo”, grafici perfettamente sovrapposti, curva di distribuzione delle differenze pressoché verticale. I grafici parlano da soli: test superato a pieni voti!

Conclusioni

La tecnologia del cardiofrequenzimetro GPS è veramente recente (approdata in Italia tre anni fa grazie a Tom Tom, da noi testata contestualmente al lancio), la sua evoluzione alla corsa è davvero promettente: nei lenti si sono fatti passi in avanti incredibili e l’accuratezza è superiore a quello che noi avremmo immaginato a priori, con un errore inferiore allo 0,1 %. Sarà vero anche per le corse più intense? Lo scopriremo tra pochi giorni, nella seconda parte, dove parleremo anche delle dinamiche di corsa Garmin. Ma non dimentichiamoci che fondamentalmente l’accuratezza del sensore cardio da polso dipende dalla persona che lo utilizza, a volte il DNA influenza il modo di utilizzare le nuove tecnologie!

Oggetti

Per Approfondimenti e acquisti

Riferimenti. Quest’articolo è stato realizzato grazie al supporto del blog HRV4training (prossimamente una nostra recensione sull’esperienza con l’App e il lancio di HRV4training per Android), che contiene parecchi riferimenti tecnologici, oltre a quelli delle società Mio Global e Valencell, le due aziende più innovative nei sensori cardio da polso. Senza dimenticare Garmin che, pur partendo da una situazione di svantaggio, in 18 mesi è riuscita a recuperare il gap tecnologico dei suoi concorrenti.
Modelli con cardio da polso. Di seguito, i principali cardiofrequenzimetri GPS, nella seconda parte valuteremo anche la qualità del lettore. Rimandiamo alla guida GPS per i suggerimenti d’acquisto.
Fascia premium: Garmin Forerunner 735xt, fenix 3 HR, Suunto Spartan HR.
Fascia mid-range: Garmin Forerunner 235, Polar M600, Garmin Vivoactive HR, Tom Tom Runner HR, Fitbit Blaze HR.
Fascia entry: Garmin Forerunner 35, Polar M200, Tom Tom Runner HR.


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