Cara Kerja Smartwatch Mengukur Detak Jantung: Akuratkah? Ini Penjelasan Lengkapnya!

Smartwatch mengukur detak jantung dengan sensor optik dan ECG. Akurasi bervariasi, dipengaruhi faktor seperti warna kulit dan posisi perangkat.

Pengukuran detak jantung semakin populer di kalangan penggemar kebugaran. Baik itu smartwatch tangguh untuk aktivitas luar ruangan atau smart ring yang lebih elegan, perangkat wearable pintar dapat membantu Anda menentukan apakah Anda berolahraga dengan cukup keras, beristirahat dengan baik selama tidur, atau terlalu stres di siang hari—hanya dengan memantau detak jantung Anda.

Beberapa fitness tracker terbaik bahkan menggunakan machine learning untuk memberikan rekomendasi olahraga yang detail berdasarkan perubahan metrik kesehatan Anda seiring waktu. Belum lagi, perangkat wearable pintar dapat menjadi alat yang sangat berharga bagi atlet ketahanan. Tetapi, bagaimana sebenarnya fitness tracker mengukur detak jantung Anda? Dan seberapa akurat pengukuran ini? Kami bertanya kepada para ahli.

Sebagian besar jam tangan kebugaran dan smart ring mengandalkan teknik yang disebut photoplethysmography (PPG). Meskipun namanya terdengar sangat kompleks, teknologi ini didasarkan pada konsep yang relatif sederhana—penyerapan cahaya oleh jaringan tubuh.

Bagaimana Cara Kerja Photoplethysmography (PPG)?

PPG menggunakan sensor optik yang mendeteksi detak jantung dengan mengukur perubahan volume darah yang mengalir melalui pembuluh darah kecil di kulit dan jaringan ikat di bawahnya. Dilansir dari Live Science, Dr. Peter Sogaard, profesor kardiologi di Universitas Aalborg, Denmark, dan kepala petugas medis di VentriJect, menjelaskan bahwa setiap detak jantung menyebabkan otot jantung berkontraksi dan relaksasi untuk memompa darah ke sirkulasi.

Kontraksi menyebabkan lonjakan sementara dalam volume darah dan peningkatan tekanan pada dinding arteri, sering disebut sebagai fase sistolik dari siklus jantung. Saat jantung berelaksasi di antara detak, aliran darah menurun—ini dikenal sebagai fase diastolik. Sensor PPG mengukur perubahan volume darah dan tekanan nadi (perbedaan antara tekanan sistolik dan diastolik), kemudian mengubah metrik ini menjadi pengukuran detak jantung, jelas Sogaard.

Sensor PPG mendeteksi perubahan pergerakan darah dengan memancarkan cahaya pada panjang gelombang tertentu ke dalam kulit. Komponen darah seperti hemoglobin, protein dalam sel darah merah, menyerap sebagian dari cahaya tersebut. Photodetector tracker kemudian mengukur jumlah cahaya yang dipantulkan kembali. Semakin banyak cahaya yang diserap oleh darah, semakin tinggi volumenya dalam pembuluh darah—dan inilah yang ditafsirkan oleh fitness tracker sebagai detak jantung, kata Sogaard.

“Sumber cahaya yang paling umum digunakan adalah LED inframerah dan hijau,” kata Sogaard. Panjang gelombang cahaya ini cenderung paling efektif dalam menembus jaringan kulit, menurut tinjauan tahun 2022 yang diterbitkan dalam Frontiers of Physiology. Secara umum, akurasi PPG meningkat seiring dengan panjang gelombang cahaya, catat penulis tinjauan. Beberapa sensor optik bahkan menggabungkan beberapa panjang gelombang untuk meningkatkan akurasi.

Seberapa Akurat Photoplethysmography?

Beberapa faktor dapat memengaruhi akurasi PPG, mulai dari penempatan tracker dan suhu tubuh hingga ketebalan kulit, artefak gerakan (distorsi yang disebabkan oleh gerakan), dan gangguan kardiovaskular seperti aritmia dan penyakit vaskular perifer (kondisi di mana arteri di luar otak dan jantung menjadi tersumbat atau menyempit). Dr. Masaki Nakamura, seorang ahli bedah kardiotoraks di Baptist Health Miami Cardiac & Vascular Institute, menjelaskan.

Sebagai contoh, sensor optik cenderung memberikan pengukuran detak jantung yang lebih andal saat istirahat dan tidur daripada saat berolahraga, menurut meta-analisis tahun 2020 di Journal of Sports Sciences. Para ilmuwan mengumpulkan 44 studi yang membandingkan akurasi kebugaran PPG dengan monitor detak jantung ECG (elektrokardiogram) dan chest-strap yang lebih presisi. Hasilnya menunjukkan bahwa perbedaan terbesar dapat diamati pada angkat besi, bersepeda, dan olahraga intensitas tinggi lainnya. Meskipun sebagian besar fitness tracker modern menggunakan algoritma berbasis accelerometer untuk memperhitungkan gerakan cepat, artefak gerakan masih dapat memengaruhi akurasi pelacakan mereka.

Kontak kulit adalah faktor lain yang dapat berdampak pada pengukuran PPG, kata Sogaard. Misalnya, perangkat yang terlalu longgar atau terlalu ketat tidak akan memungkinkan sensor optik mendapatkan pembacaan yang baik. Suhu kulit juga dapat mengganggu PPG. “Jika pasien memiliki suhu rendah, pembuluh darah akan berkontraksi dan pengukuran menjadi tidak akurat,” kata Sogaard.

Selain itu, sensor optik mungkin kesulitan mendeteksi detak jantung pada orang dengan warna kulit lebih gelap atau tato. Baik melanin, pigmen gelap di kulit, maupun tinta tato dapat menyerap cahaya dan mengurangi jumlah cahaya yang dipantulkan kembali ke tracker, menurut tinjauan tahun 2023 yang diterbitkan dalam Journal of Racial and Ethnic Health Disparities.

Orang dengan obesitas juga mungkin kesulitan mendapatkan pengukuran detak jantung yang akurat. Kelebihan lemak tubuh dapat menyebabkan perubahan ketebalan kulit dan aliran darah, yang dapat memengaruhi akurasi sensor optik, menurut tinjauan tahun 2021 yang diterbitkan dalam jurnal Biosensors. Kabar baiknya, para ilmuwan sedang berupaya mengembangkan teknologi baru yang akan membuat PPG lebih mudah diakses oleh kelompok populasi ini.

Kapan Harus Menggunakan Smartwatch untuk Memantau Detak Jantung?

Meskipun tidak tanpa keterbatasan, fitness tracker PPG dapat berguna untuk memantau detak jantung pada orang dengan kondisi kardiovaskular tertentu, menurut Nakamura. Pemantauan detak jantung dan tekanan darah berkelanjutan dapat menjadi penting bagi pasien jantung untuk mencegah kejadian di masa depan seperti serangan jantung, stroke, atau gagal jantung akut. Standar emas industri saat ini untuk penilaian tekanan darah dan detak jantung adalah sphygmomanometer manual (manset BP) dan elektrokardiogram. Namun, kedua pemeriksaan ini hanya dapat diukur secara berkala dan dapat dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti sindrom jas putih (kondisi ketika tekanan darah seseorang tinggi hanya ketika diukur di lingkungan perawatan kesehatan), kafein, atau stres,” kata Nakamura.

Meskipun demikian, para ahli sepakat bahwa pembacaan detak jantung berbasis PPG tidak boleh dianggap sebagai pengganti tes yang divalidasi secara klinis yang dilakukan oleh profesional kesehatan.