Smartwatches en fitnesstrackers hebben de laatste jaren een opvallende ontwikkeling doorgemaakt. Van eenvoudige apparaatjes voor het vastleggen van trainingsrondjes en het weergeven van smartphone-berichten zijn het geavanceerde gezondheidsgadgets geworden, als we de makers moeten geloven. Door dag en nacht te meten, beloven zij inzicht in de gezondheid en daarmee een positieve bijdrage te leveren aan een lang en gezond leven. Maar wat kunnen deze wearables echt en helpen ze ook gezonder te leven?
Hoewel de eerste Apple Watch de markt voor smartwatches in 2014 een flinke boost gaf, bleef echt succes uit. Inkomende pushnotificaties en de weersverwachting aflezen op een schermpje op de pols waren niet voldoende om kopers enthousiast te maken voor deze nieuwe productgroep. Dit veranderde toen de fabrikanten beweging en gezondheid een speerpunt van deze producten maakten. Het besef van kwetsbaarheid dat veel mensen tijdens de coronapandemie hadden ervaren, was daarbij een onverwacht steuntje in de rug.
Een smartwatch heeft twee unieke eigenschappen, het apparaat wordt heel direct op het lichaam gedragen, en dan vaak ook dag én nacht. Dit maakt het mogelijk dat een smartwatch continu metingen doet en dus ook continu data verzamelt over het lichaam, maar ook de fysieke inspanningen van de drager. Juist voor gezondheidsdata is ook het dragen buiten de tijden dat iemand actief is erg belangrijk. Perioden dat het lichaam herstelt en de mate waarin zijn minstens zo belangrijk als de gegevens van de periode dat iemand werkt of sport.
Smartwatches hebben een unieke eigenschap: je draagt ze de hele dag en eventueel ook de nacht.
Meten is weten
Voor het meten zijn smartwatches uitgerust met sensors. Deze zitten altijd aan de binnenzijde, direct op de huid. Dit is noodzakelijk om metingen van voldoende kwaliteit te kunnen doen. Bijna allemaal gebruiken ze licht om te meten, en vrije ruimte tussen sensor en huid evenals inkomend licht van de zijkant, maken de metingen minder betrouwbaar.
Een sensor op een smartwatch bestaat altijd uit een combinatie van een emitter die een of meer lichtsignalen uitzendt en een receptor die het terugkerende signaal ontvangt. Volgens Pieter Hélin van sporthorloge-fabrikant Polar gaat het bijvoorbeeld bij de hartslag om “verschillende led-emitters die een signaal door de huid sturen en telkens als het licht weerkaatst wordt, is er een bloedstroom en dus ook een hartslag”. Het verschil in reflectie is gering, er stroomt immers altijd bloed door de pols, maar door de sensor het licht honderden keren per seconde te laten knipperen en de receptor het licht even vaak te laten meten, is het toch voldoende om het aantal keren per minuut dat een hart slaagt, te berekenen.
Om de meting te optimaliseren, kunnen fabrikanten daarbij bijvoorbeeld de frequentie van meten variëren. “De frequentie waarmee de optische hartslagmeter meet, hangt af van het activiteitsniveau van de gebruiker. Begin je met een activiteit, dan zal deze vaker een meting uitvoeren om de gebruiker te voorzien van frequentere en nauwkeurigere hartslaggegevens,” vertelt Ewout Meijers, productmanager bij Garmin.
Daarnaast worden de sensors zelf continu verder ontwikkeld. Meer sensors met meer kleurvariëteit of juist, zoals Samsung stelt, juist minder sensors maar met meer kwaliteit in elke sensor, waardoor deze op een meer optimale afstand van elkaar geplaatst kunnen worden. De ruimte achterop de smartwatch is immers beperkt.
De sensors voor het meten, zitten zoals bij deze Samsung Galaxy Watch en Polar Vantage V altijd aan de binnenzijde van de smartwatch.
Polar was de eerste
Het eerste horloge dat de hartslag registreerde was de Polar Sport Tester PE 2000. Het werd in 1983 uitgebracht door het Finse bedrijf Polar Electro dat nog steeds een van de leidende merken is in de markt voor sport- en smartwatches. De Sport Tester PE 2000 gebruikte nog wel een borstband om de hartslag te meten.
Het eerste horloge dat ditzelfde deed middels een optische hartslagsensor op de pols was de Mio Alpha in 2012. Kort daarna namen alle grote merken deze technologie over, waardoor hartslagmeting via de pols inmiddels de standaard is voor smartwatches.
De Sport Tester PE2000 was in 1983 het eerste sporthorloge dat de hartslag registreerde.
Indirect meten
Wat voor al deze sensors geldt, is dat ze indirect meten. Ze meten niet het elektronische signaal van het hart zoals je dat met een borstband doet (volgens Hélin toch de gouden standaard), maar ze meten het product van een hartslag. Het voordeel van dit indirect meten is dat het niet-invasief is: er hoeft niets in of aan het lichaam te veranderen om de meting te doen.
Niet-invasief meten is veelal ook goedkoper en vereist geen of minder professionele begeleiding. Ook combineren smartwatches sensorinformatie met andere informatie. Zo is de stappenteller nooit een exacte meting van het aantal keren dat iemand een voet op de grond zet, maar altijd een afgeleide van de intensiteit en het ritme van andere bewegingen. “Een stappenteller herleidt een stap uit de beweging van het lichaam als je loopt. Het gebruikt hiervoor de diverse bewegingssensors die in de stappenteller verwerkt zitten. Bij Garmin zijn deze zo ontworpen dat zij repetitieve loopbewegingen kunnen detecteren en bijhouden. Wanneer je arm zwaait, zal de interne drie-assen-accelerometer van het horloge elke complete zwaai meten en vastleggen als twee stappen.”
Deze manier van meten is voldoende om een voldoende nauwkeurige score te geven voor het aantal stappen, maar het zal zelden het exacte aantal stappen zijn. De kans dat stappen worden geregistreerd omdat de pols beweegt terwijl je niet loopt maar wel actief bezig bent, is niet uit te sluiten.
Volgens Polar-productspecialist Pieter Hélin (hier op de foto) zijn de stappen die een smartwatch meet nooit exact het aantal stappen dat iemand zet, maar een zeer goede benadering.
Van sport naar gezondheid
Om de stap te maken van fitness en sport naar gezondheid, is meer en ook andere data nodig. Hiervoor waren betere en ook andere sensors nodig. De eerste generaties optische sensors waren bijvoorbeeld onvoldoende nauwkeurig en ook lag de frequentie van meten te laag, om ook trends en onregelmatigheden in een hartritme te detecteren. Dit was wel nodig om een elektrocardiogram (ecg) te maken.
Steeds meer smartwatches kunnen ook een eenvoudige ecg maken.
Een van de eerste nieuwe metingen die de fabrikanten wilden toevoegen. Uiteindelijk was Apple met de Watch Series 4 de eerste, maar inmiddels kunnen bijna alle merken dit.
Na de meting met de smartwatch is er in de app vaak meer uitleg en ook de mogelijkheid om het rapport van de ecg als pdf te delen.
Regels voor gezondheidsclaims
Een producent mag niet zomaar claimen dat zijn product goed is voor de gezondheid of dat het een volwaardige medische meting verricht, daar zijn verschillende wetten en regels voor. Veel daarvan richten zich op voedingsmiddelen, maar er zijn ook regels voor medische apparaten en deze gelden dan ook voor smartwatches en wearables wanneer die gezondheidseffecten claimen.
Claimt een apparaat ‘een medische diagnose’ te kunnen stellen of dat de meting ‘ter ondersteuning van een medische behandeling’ is, dan moet het apparaat voldoen aan de Europese verordening voor medische hulpmiddelen: de Medical Device Registration, Verordening (EU) 2017/745 (MDR). Doet een smartwatch dezelfde metingen als indicatie en zonder medische claims (bijvoorbeeld ‘voor wellness-doeleinden’ of ‘geen medisch hulpmiddel’), dan gelden de regels uit de verordening niet. In Nederland beoordeelt de Inspectie Gezondheidszorg en Jeugd de claim van fabrikanten over de waarde van hun meting.
Niet voor medisch gebruik
Gebruik van de ecg-functie gaat zonder uitzondering vergezeld van de disclaimer dat de meting niet bedoeld is voor medisch gebruik, diagnose of behandeling. De reden hiervoor is dat een smartwatch geen medisch apparaat is. Om dat wel te zijn, moet de smartwatch aan tal van regels voldoen waar hij nu niet aan voldoet. De meeste smartwatches maken een elektrocardiogram met één kanaal. Dit is voldoende voor een eerste indruk, maar onvoldoende voor echt medische diagnose. Daarvoor is een 6- of zelfs 12-kanaalsmeting nodig, waarbij ook tal van andere signalen van het hart worden gemeten die een smartwatch nu helemaal niet ziet.
Kenneth Meijer, professor Bewegingswetenschappen aan de Universiteit Maastricht, noemt de ecg een van de meetwaarden die “je niet door een leek of app moet laten beoordelen”. Voor de juiste interpretatie en diagnose is meer informatie en ook meer kennis nodig. Pieter Hélin van Polar is hetzelfde oordeel toegedaan: “Een wearable is geen medisch apparaat, maar het kan wel helpen om bepaalde trends op te sporen. De data die uit een consumentenwearable komt, kunnen een alarmpje doen afgaan, maar zijn geen medische diagnose.”
Ecg-meting gaat altijd gepaard met de disclaimer dat het geen volledige medische meting is en voor een juiste diagnose een medisch expert nodig is.
Bloeddruk
Na de ecg was de bloeddruk de volgende belangrijke gezondheidsindicator die smartwatchfabrikanten willen kunnen meten. Dit is beduidend lastiger dan de hartslag of het zuurstofgehalte in het bloed. De Samsung Galaxy Watch4 en Huawei Watch D2 zijn nu de eerste smartwatches die ook de bloeddruk kunnen meten. Samsung doet het met een optische sensor die de pulsgolflengte van de hartslag meet en correleert met de bloeddruk. Hiervoor is het nodig voor het eerste gebruik de meting van de smartwatch minimaal drie keer te vergelijken met die van een traditionele bloeddrukmeter en deze kalibratie gedurende de tijd van het gebruik regelmatig te herhalen.
Samsung meet de bloeddruk optisch en daarom is het nodig de smartwatch regelmatig te kalibreren met een traditionele bloeddrukmeter.
Huawei doet het met de Watch D2 opvallend anders. De Watch D2 beschikt over een driedubbele polsband waarvan de binnenste twee tijdens de meting worden opgepompt. Vergelijkbaar met hoe een traditionele bloeddrukmeter met een manchet om de bovenarm de bloeddruk meet, maar dan dus op de pols. Het voelt ook precies zo, je voelt het bloed stuwen en de hartslag steeds nadrukkelijker.
De Huawei Watch D2 heeft een medische certificering voor het non-invasief meten van bloeddruk.
Behalve losse metingen kan de D2 ook gedurende een langere periode op vooraf ingestelde intervallen automatisch de bloeddruk meten. Door 24 uur lang elk half uur een meting te doen, levert dit een beeld van de bloeddrukwaarden gedurende de dag én nacht.
De Watch D2 van Huawei kan gedurende een langere tijd regelmatig automatisch de bloeddruk meten met zijn toch al innovatieve meetmethode.
Andere wearables
Behalve bij de sensors innoveert de industrie ook in aantal en vorm van slimme wearables. Samsung heeft inmiddels de Samsung Galaxy Ring die de huidtemperatuur en hartslag meet, en tevens over een accelerometer beschikt die de bewegingen en activiteit van de drager volgt. En dat product doet het tot een week zonder op te laden.
De Samsung Galaxy Ring draag je aan je vinger en heeft aan de binnenzijde drie sensors voor hartslag- en fitnesstracking en het meten van het zuurstofgehalte in het bloed.
Volgens Samsung zijn de metingen van de Galaxy Ring het betrouwbaarst wanneer deze aan de wijsvinger gedragen wordt. Niet iedereen zal dit doen, gedragen aan de ringvinger valt deze in elk geval minder op. Maar zeker bij het slapen zal het comfortabeler aanvoelen dan een soms forse smartwatch.
De Galaxy Ring van Samsung is een comfortabel alternatief voor een grote smartwatch, zeker tijdens de nacht, en levert dan toch belangrijke data over de hartslag tijdens de slaap.
Waar de Samsung Galaxy Ring vooral compatibel is met de Samsung-gezondheids-apps en het Android-platform, geldt dat niet voor de Sennheiser Momentum Sport. Deze oordopjes bieden behalve prima geluid, ANC-ruisonderdrukking en draagcomfort, ook inzicht in hartslag en lichaamstemperatuur. De techniek is ontwikkeld samen met Polar.
Muziek en meteen ook meten, deze oordopjes van Sennheiser zijn uitgerust met sensors voor temperatuur en hartslag.
Volgens productmanager David Holm van Sennheiser is meten in het oor nauwkeuriger dan aan de pols. “Een smartwatch kan tijdens het lopen loskomen van de pols wat de meting negatief beïnvloedt. Om eenzelfde kwaliteit gegevens te krijgen als een meting in het oor, zou je een smartwatch hoger op de arm moeten dragen. Maar dat is niet handig en niet comfortabel,” aldus Holm. Omdat je de oordopjes niet dag en nacht draagt, zijn deze vooral voor sporters bedoeld die toch al met een muziekje sporten en de extra nauwkeurigheid van de data waarderen.
De Sennheiser Momentum Sports-oordopjes worden door alle sport- en gezondheids-apps herkend als sensors voor extra data.
Gezondheid is meer dan fitheid
Hoewel fitheid en gezondheid niet los van elkaar gezien kunnen worden, zijn ze niet hetzelfde. “Gezondheid is een veelomvattend concept waarin lichaamsfunctie, activiteit in het dagelijks leven en participatie in de samenleving verpakt zitten. Fitness is daar dus slechts een aspect van,” aldus Meijer. Hij refereert aan de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) die gezondheid in een veel breder perspectief benadert dan alleen lichamelijke gesteldheid.
Meijer is echter niet tegen het gebruik van smartwatches, hij draagt er zelf ook een. “De verbreding naar gezondheid is een goede ontwikkeling mits de uitkomsten goed gevalideerd zijn en de doelstelling bewustwording is. Het bewijs dat fysieke activiteit goed is voor de gezondheid is keihard. De winst zit in de preventieve kant. Smartwatches kunnen bijdragen aan bewustwording en geven goede meetwaarden voor coaching. Dat vereist dan wel dat de specialist weet waar hij op moet sturen. Vroeger was het advies vaak rust, maar meer en meer zien we dat juist het activeren van de mens leidt tot gezondheidseffecten, ook bij ernstig zieke personen,” aldus Meijer.
Professor Bewegingswetenschappen Kenneth Meijer van de Universiteit Maastricht draagt zelf een Apple Watch voor het vastleggen van zijn dagelijkse activiteiten.
De app als coach
De winst die Meijer zoekt, zit ’m vooral in de mobiele apps die bij de smartwatches horen. Ze synchroniseren de data van de smartwatch met de smartphone, en soms ook nog een online dienst. Ze bieden daarna dashboards, analyses en steeds meer ook advies. Waar de sporthorloges steeds betere trainingsschema’s geven voor hardlopers en fietsers, weten de apps die specifiek de gezondheidsdata gebruiken van de smartwatches dat ook steeds beter te doen.
Huawei biedt in zijn Health-app filmpjes voor fitnessoefeningen.
Het coachen gaat van het stimuleren meer te bewegen en in elk geval dagelijks de activiteiten voor bewegen en inspanning te voltooien tot adviezen voor voeding, training en vooral ook slaap. Wie zijn smartwatch ‘s nachts draagt, kreeg al langere tijd bij elke smartwatch wel een rapport met gegevens over de duur en kwaliteit van de nachtrust die afgelopen nacht, maar steeds meer volgen ook adviezen.
Draag tijdens het slapen een Samsung- of Huawei-smartwatch en leg een telefoon met de bijbehorende app naast het kussen en behalve de slaapkwaliteit worden ook snurken en ademhalingsonderbrekingen gedurende de nacht geregistreerd.
In combinatie met een Samsung-smartphone en -smartwatch analyseert Samsung Health snurken en ademhalingsonderbrekingen tijdens het slapen.
Behalve voor de gebruiker zelf bieden de inzichten volgens Meijer ook kansen voor de gezondheidszorg. “Het zou bijvoorbeeld goed zijn als de huisarts of specialist bij een consult ook zou vragen naar het activiteitenprofiel van de patiënt. Dit vereist wel dat ook de artsen deskundigheid opbouwen in leefstijlgerelateerde uitkomsten.”
Regels voor privacy
Medische gegevens zoals smartwatches die verzamelen, vallen volgens de Algemene Verordening Gegevensbescherming (AVG/GDPR) onder de ‘bijzondere persoonsgegevens’. Deze gegevens zijn zo privacygevoelig dat het een grote(re) impact op een persoon kan hebben wanneer deze gegevens worden verwerkt. Daarom geldt dat dit alleen mag wanneer de gebruiker uitdrukkelijk toestemming geeft. Voor de makers van de smartwatches en andere slimme meetapparaten betekent het dat zij extra zorgvuldig met deze gegevens moeten omgaan en dit geldt ook voor eventuele andere dienstverleners die deze gegevens verwerken.
Conclusie
Door bij de ontwikkeling van nieuwe smartwatches steeds nadrukkelijker te kijken naar gezondheid in plaats van alleen sport en fitness, is er nieuwe dynamiek ontstaan binnen de slimme wearables. Het zorgt voor welkome innovaties bij de sensors en ook modellen. De belofte van de ‘quantified self’ als de mens die zichzelf continu meet en analyseert maakt langzaam plaats voor meer inzicht in gezondheid in de bredere betekenis. Zelfs wanneer voor echt medische zaken een medicus noodzakelijk blijft, kan uiteindelijk niemand tegen meer inzicht en het eerder detecteren van trends of afwijkende waarden zijn.
