About the Journal
Current Issue
Past Issues
Can Wearable Devices Accurately Measure Heart Rate Variability? A Systematic Review
Konstantinos Georgiou1, Andreas V. Larentzakis2, Nehal N. Khamis3, Ghadah I. Alsuhaibani3, Yasser A. Alaska3, Elias J. Giallafos4
1 Department of Biological Chemistry, Faculty of Medicine, National and Kapodistrian University of Athens, Athens, Greece
2 1st Propaedeutic Surgical Clinic, Medical School, National and Kapodistrian University of Athens, Athens, Greece
3 Clinical Skills & Simulation Center, Department of Medical Education, College of Medicine, King Saud University, Riyadh, KSA
4 Medical Physics Simulation Center, Medical School, National and Kapodistrian University of Athens, Athens, Greece
doi: 10.2478/folmed-2018-0012
Background: A growing number of wearable devices claim to provide accurate, cheap and easily applicable heart rate variability (HRV) indices. This is mainly accomplished by using wearable photoplethysmography (PPG) and/or electrocardiography (ECG), through simple and non-invasive techniques, as a substitute of the gold standard RR interval estimation through electrocardiogram. Although the agreement between pulse rate variability (PRV) and HRV has been evaluated in the literature, the reported results are still inconclusive especially when using wearable devices.
Aim: The purpose of this systematic review is to investigate if wearable devices provide a reliable and precise measurement of classic HRV parameters in rest as well as during exercise.
Materials and methods: A search strategy was implemented to retrieve relevant articles from MEDLINE and SCOPUS databases, as well as, through internet search. The 308 articles retrieved were reviewed for further evaluation according to the predetermined inclusion/exclusion criteria.
Results: Eighteen studies were included. Sixteen of them integrated ECG - HRV technology and two of them PPG - PRV technology. All of them examined wearable devices accuracy in RV detection during rest, while only eight of them during exercise. The correlation between classic ECG derived HRV and the wearable RV ranged from very good to excellent during rest, yet it declined progressively as exercise level increased.
Conclusions: Wearable devices may provide a promising alternative solution for measuring RV. However, more robust studies in non-stationary conditions are needed using appropriate methodology in terms of number of subjects involved, acquisition and analysis techniques implied.
РЕЗЮМЕ
Введение: Утверждается, что всё большее количество переносных приборов обеспечивает установление точных, недорогих и легко применимых показателей вариабельности сердечного ритма (ВСР). В основном это обеспечивается приборами переносной фотоплетизмографии (ФПГ) и/или электрокардиографии (ЭКГ) с помощью простых и неинвазивных методов в качестве заместителей золотого стандарта оценки интервала RR с помощью электрокардиограммы. Хотя соответствие между вариабельностью частоты пульса (ВЧП) и ВСР было исследовано в литературе, полученные результаты по-прежнему неубе
дительны, особенно в отношении использования переносных устройств.
Цель: Целью настоящего систематического обозрения является установление возможностей переносных приборов обеспечивать надёжное и точное измерение классических параметров ВСР как в состоянии покоя, так и во время физической нагрузки.
Материалы и методы: Была использована стратегия сбора данных для нахождения соответствующих статей в базах данных MEDLINE и SCOPUS, а также в Интернете. Найденные 308 статей были рассмотрены для дальнейшей оценки в соответствии с заранее определёнными критериями включения / исключения.
Результаты: Восемнадцать исследований были включены. В шестнадцати из них применялась технология ЭКГ – ВСР, а в двух из них - технология ФПГ – ВЧП. Все они исследовали точность переносных приборов при измерении СР во время отдыха, а только восемь из них во время физической нагрузки. Корреляция между классической ВСР, полученной от ЭКГ, и переносной ВСР варьировалась от очень хорошей до превосходной во время отдыха, но она постепенно снижалась по мере увеличения нагрузки. Заключение: Переносные приборы могут обеспечить альтернативное решение для измерения ВСР. Тем не менее, необходимы более надёжные исследования в нестационарных условиях с использованием соответствующей методологии в отношении количества участвующих в исследовании субъектов,
использованных методов измерения и анализа.
