Validação de um aplicativo de celular para análises da freqüência cardíaca


	Validação de um aplicativo de celular para análises da freqüência cardíaca Validación de una aplicación de celular para el análisis de la frecuencia cardiaca Validation of smart phone’s app to measure heart rate
	Mestre em Psicologia pela Universidade Federal de Santa Catarina e graduada em Educação Física pela Universidade do Estado de Santa Catarina Acadêmico do curso de Psicologia pela Universidade Federal de Santa Catarina **Professor Doutor em Psicologia na Universidade Federal de Santa Catarina (Brasil)	Joana Bastos Matos* Hiago Murilo de Melo Lucas Martins do Nascimento Emílio Takase*** djoubm@gmail.com
	Resumo A variabilidade da freqüência cardíaca serve como mecanismo informativo e não invasivo sobre parâmetros cardiovasculares relacionados à saúde. Alterações na normalidade da freqüência cardíaca podem estar relacionadas com distúrbio fisiológico, salientando a importância da regulação homeostática. Assim, ter a possibilidade de medir a freqüência cardíaca em diversas situações vem a ser uma ferramenta útil no monitoramento da saúde física e mental. Com o avanço das tecnologias, já é possível verificar a freqüência cardíaca por meio de smart phones. Porém, a fidedignidade do sinal nem sempre é possível de se obter. Neste sentido, o presente estudo teve como objetivo verificar a validade de dois aplicativos para smart phone que mensuram a freqüência cardíaca. Um por meio da cinta Bluetooth H6 (E1) e outro por meio de fotopletismiografia com auxilio do flash da câmera de vídeo do smart phone (E2). Os dados obtidos foram comparados com um equipamento ouro de eletrocardiografia, o Nexus 10 (E3). As coletas foram realizadas durante três minutos em três situações: na posição ortostática; posição sentado e posição supino, onde foi registrado a média do batimento cardíaco dos três equipamentos. Para verificar a força e a direção da interação linear entre as três variáveis foi realizado uma correlação de Pearson. O coeficiente de correlação entre o Nexus e a cinta Bluetooth foi r=0,995 (p<0,01) e entre Nexus e o aplicativo foi de r=0,951 (p<0,01). Ao comparar a soma das médias de cada equipamento durante as posições, os dados sugerem que a posição que menos houve diferença entre os resultados foi durante o monitoramento na posição ortostática (E1=87,93, E2=87,46, E3=87,6). Como resultado, encontrou-se correlações excelentes entre todos os equipamentos, sendo que a posição em que a média dos batimentos cardíacos ficaram mais próximas foi a ortostática, sugerindo-a como posição ideal para a coleta de dados via smart phone. Unitermos: Tecnologia. Freqüência cardíaca. Saúde. Abstract Heart rate variability can be useful as an informative and noninvasive mechanism about parameters related to cardiovascular health. Changes in the normal heart rate may be related to physiological disorder demonstrating the importance of homeostatic regulation. In this addition being able to measure heart rate in different situations could be a useful tool in monitoring physical and mental health. With the advancements in technology it is already possible to check the heart rate via Smartphone. However, in some cases the reliability of the signal is not always possible to obtain. In this regard, the present study aimed at verifying the validity of two Smartphone’s apps that measures heart rate. One by a Bluetooth’s H6 (E1) strap and another by finger’s photoplethysmography with the aid of the Smartphone’s video camera flash (E2). The obtained data were compared with gold standard electrocardiography equipment, the Nexus 10 (E3). The samplings were collected during three minutes in three situations: in the standing position, sitting and supine position. It was recorded the heartbeat average using the three devices. To check the strength and the direction of linear interaction between the three variables a Pearson’s correlation was performed. The correlation coefficient between the Nexus and the Bluetooth strap was r = 0.995 (p <0.01) and between Nexus and the app was r = 0.951 (p <0.01). By comparing the sum of the equipment’s averages among the positions, the data found suggests that the standing position showed less difference between the results (E1 = 87.93, 87.46 = E2, E3 = 87, 6). It was found excellent correlations between all equipment, and the position in which the average heart rate was closer was orthostatic, suggesting it as ideal for data collection via Smartphone. Keywords: Technology. Heart rate. Health. Recepção: 17/03/2015 - Aceitação: 24/06/2015
	EFDeportes.com, Revista Digital. Buenos Aires - Año 20 - Nº 206 - Julio de 2015. http://www.efdeportes.com/

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1.     Introdução

    A variabilidade da frequência cardíaca (VFC) serve como mecanismo informativo, não invasivo, sobre parâmetros cardiovasculares relacionados à saúde. E estes parâmetros podem ser utilizados para fins de medição da saúde, marcador de estresse ou prescrição de exercício tanto nas áreas da Medicina, Psicologia e Educação Física (Rumening et al., 2010).

    Uma frequência cardíaca (FC) elevada e baixa VFC, por exemplo, é capaz de antecipar um sinal de comprometimento na saúde, indicando a presença de um mal funcionamento fisiológico (Vanderley et al., 2009). Estes sinais estão relacionados a fatores de risco para doenças cardiovasculares e crônico degenerativas (Cambri et al., 2009), assim como com sintomas de estresse e fadiga, sendo estes últimos um dos maiores problemas das sociedades modernas (Loures et al., 2002).

    Neste sentido, ter a possibilidade de monitorar a FC em qualquer hora, local e em qualquer situação, vem a ser uma ferramenta útil no controle da manutenção da saúde. A mensuração da FC pode ser feita manual, com o dedo em uma artéria (as mais comuns são a carótida e a radial) e um marcador de tempo, onde conta-se cada pulsação em um intervalo de tempo. Há também, aparelhos que fazem esta medição como monitores cardíacos (cardiofrequencímetros com cinta peitoral), eletrocardiogramas, e hoje, com o avanço das tecnologias, por meio de celulares do tipo smartphone. Lakens (2014) explica que foram encontradas correlações entre a fotopletismiografia (PPG) realizada com o LED da câmera do smartphone para medir a FC com aparelhos que medem por meio de eletrocardiograma (ECG).

    A vantagem do uso de smartphones é que grande parte da população já os utiliza, são práticos, fáceis de manusear e são capazes de monitorar diversas funções relacionadas à saúde como pressão sanguínea, escalas de peso, acelerômetro, FC e VFC, etc. Além disso, estes aplicativos são mais fáceis de atualizar do que hardwares (Gregoski et al., 2012; Lee & Chun, 2012).

    Uma vez que o sinal pertinente é captado pelo celular, a informação é microprocessada, criptografada e os pacotes de dados são transferidos para um servidor local ou baseado na web para processamento secundário. No nível do servidor, os pacotes de dados são organizados em um banco de dados funcional para análise, integração e feedback ao usuário. Com este feedback é possível um auto monitoramento de parâmetros relacionados à saúde, como a VFC por exemplo (Gregoski et al., 2011).

    As formas para se medir a VFC e FC por meio de Smartphone variam, alguns medem por PPG, que mede as modificações de volume de uma parte do corpo (por meio do flash da câmera do vídeo no dedo por exemplo), com o fone de ouvido por meio do microfone (Fonocardiograma 50~100 Hz) ou por meio de dispositivos como oxímetro de pulso ou cinta transmissora (Polar 5 khz, Polar Wearlink Bluetooth, Polar Bluetooth H6 e H7). A possibilidade de monitorar estas variáveis auxilia na detecção de alguma alteração psicofisiológica do indivíduo (Heaters, 2013).

    Alguns estudos já utilizaram aplicativos de celular para medir a FC e a VFC. Por exemplo, Lee & Chung (2012) que utilizaram o smartphone para validar detecção de fadiga em tempo real com fins de evitar acidentes de trânsito. Os mesmos monitoraram algumas alguns indicadores de fadiga, incluindo a VFC. Os dados da VFC foram transmitidos para o smartphone via conexão de Bluetooth.

    Lakens (2014) utilizou a câmera do smartphone para pesquisas sobre emoção, medindo as mudanças na FC em situações de alegria ou raiva. Outros estudos para diagnosticar algumas doenças cardíacas também foram realizados, McManus et al. (2013) utilizaram de medidas da VFC para detectar pulsação irregular em pacientes com fibrilação atrial.

    Analisando os artigos apresentados, verifica-se que analisar a FC e a VFC vem a ser uma importante ferramenta, como afirmam Gregoski et al. (2012), ao sugerir o uso de smartphones para medir a FC na promoção da saúde. Porém, é importante ao usuário obter os valores de sua FC de forma fidedigna, para que o monitoramento seja válido. Alguns aplicativos podem não fornecer valores exatos da FC apenas utilizando a ponta dos dedos. Ho et al. (2013) não conseguiram correlacionar os valores da frequência cardíaca obtidos com as pontas dos dedos com um aparelho de eletrocardiograma. Sugerindo que o aplicativo utilizado por eles não fosse usado para fins de uso médico devido à baixa acurácia no resultado.

    Neste sentido, para trabalhar com estes aplicativos na área da saúde, é importante verificar a consistência dos mesmos ao exibir os valores da FC. O objetivo do estudo foi validar dois aplicativos que medem a frequência cardíaca, um por meio de fotopletismiografia do dedo através da câmera do smartphone e outro por meio da cinta Bluetooth H6.

2.     Métodos

    A pesquisa é de caráter quantitativo e descritivo, sem grupo controle. A variável dependente (VD) estudada foi a frequência cardíaca (FC) e as variáveis independentes (VI) as diferentes posições em que as coletas foram realizadas (Lakatos & Markoni, 1991). Para análise dos resultados, foi realizado uma correlação de Pearson para correlação geral e Spearman para correlação específica. E, para comparação entre os dados, foi verificado a diferença da média da frequência cardíaca entre os equipamentos.

2.1.     Amostra

    A amostra do presente estudo apresentou um N de 15, de ambos os sexos, sendo que os participantes eram pesquisadores voluntários do Laboratório de Educação Cerebral (LEC) da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Os mesmos apresentaram idade entre 21 e 35 anos.

2.2.     Instrumentos

    Os instrumentos utilizados foram:

Dois aparelhos celulares da marca IPhone;

Equipamento de registro psicofisiológico para medir ECG padrão ouro, o Nexus 10;

Cinta transmissora da marca Polar, do tipo H6 Bluetooth.

    Para medir a VFC e a FC com a cinta transmissora, foi utilizado o aplicativo HRV plus, para IPhone. E, para medir a FC com o flash, por fotopletismiografia, foi utilizado o aplicativo tanto para andróide quanto para IPhone, o Fitlab. Este último foi escolhido por possibilitar a programação do tempo para a coleta da FC, que no caso do presente estudo foram três minutos. O ECG de referência para validação dos aplicativos foi o Nexus 10.

2.3.     Procedimentos

    O sujeito dirigiu-se ao LEC, onde foram posicionados a cinta Bluetooth H6 na sua linha do tórax e três eletrodos conectados ao aparelho Nexus 10, sendo que dois eletrodos foram posicionados abaixo das clavículas (esquerda e direita) e um abaixo da caixa torácica. O sujeito obteve as instruções iniciais dos avaliadores, de como seria feita a avaliação e como o seu dedo indicador deveria estar posicionado simultaneamente entre o flash da câmera e a câmera do smartphone, sem que houvesse movimento da mão e pressão do dedo. As amostras foram coletadas por três minutos, em três situações: a) ortostático; b) posição sentado e c) posição supino. O participante teve sua frequência cardíaca monitorada simultaneamente por meio do flash da câmera, da cinta Bluetooth e pelos eletrodos conectados ao Nexus 10.

3.     Resultados

    Após a coleta, os dados foram tabulados no software SPSS versão 22.0. A normalidade dos dados foi verificada através do teste estatístico Shapiro-Wilk, resultando valores de p=0,180 (Nexus); p=0,092(Polar); p=0,122(FitLab). Sendo uma amostra de dados paramétricos, foi realizado uma correlação de Pearson entre os equipamentos.

    Também foi verificado as médias da frequência cardíaca nas três situações (Tabela 1), para observar em qual situação os equipamentos se distanciavam mais do padrão ouro (Nexus 10). A figura 1 ilustra a média do batimento cardíaco de cada equipamento nas diferentes situações que foram coletadas a FC: sentado, em pé e supino.

Figura 1. Média do batimento cardíaco de cada equipamento nas posições: sentado, ortostático e supino

Tabela 1. Valores da média dos batimentos cardíacos de cada equipamento

nas posições: sentado, ortostático e supino Fonte: Dados da pesquisa

    Segundo a classificação de Shrout and Fleiss (1979), as correlações são categorizadas como pobres (0-0,2), fracas (0,3-0,4), moderadas (0,5-0,6), fortes (0,7-0,8) e excelentes (0,9-1). Neste experimento, obteve-se uma excelente correlação entre as medidas de todos os equipamentos, como pode-se observar na Tabela 2.

Tabela 2. Correlações de Pearson entre os equipamentos. Fonte: Dados da pesquisa

Nexus

Polar

FitLab

Nexus

1

,995**

,951**

Polar

,995**

1

,955**

FitLab

,951**

,955**

1

**Correlação com p<0,01

    Ao se verificar a correlação geral observa-se maior correlação entre o aplicativo HRV plus com o nexus 10 r=0,995 (p<0,01). O aplicativo Fitlab também apresentou correlação de r=0,951 (p<0,01) com o Nexus 10 r=0,951 (p<0,01). Já, ao analisar as correlações relacionadas com as posições (em pé, ortostático e supino), observa-se que na posição supino, ouve maior correlação com o Fitlab em relação ao Nexus r=0,901 (p<0,01), enquanto na posição sentado, a correlação maior foi com o HRV plus r=0,988 (p<0,01) e, na posição ortostática a correlação maior também foi com HRV plus r=0,993 (p<0,01).

4.     Discussão

    O presente estudo teve como objetivo validar dois aplicativos que medem a frequência cardíaca: um por meio de fotopletismiografia do dedo através da câmera do smartphone e um por meio da cinta Bluetooth. Para isto, os dados obtidos pelo aplicativo com o dedo (utilizando o aplicativo Fitlab) foram comparados com um aplicativo usando uma cinta transmissora Bluetooth (aplicativo HRV plus) e um aparelho que mede eletrocardiograma, o Nexus 10.

    Em relação à média da FC o HRV plus apresentou valores mais próximos ao do Nexus 10 ao se comparar com o Fitlab. Entre as posições foi possível verificar que ouve aumento da FC na posição ortostática e redução na posição supino em relação a posição sentado em todos os equipamentos analisados. Ao se comparar as médias da FC entre os aparelhos nas diferentes posições, observa-se que a posição que apresentou valores mais próximos foi a ortostática. Neste sentido, ao observar os dados, percebe-se que, de maneira geral, todas as médias em cada posição foram muito próximas. Porém, a situação em que as médias se distanciaram mais ocorreu durante a posição sentado, seguido pela posição supino, tornando assim a posição em ortostática a mais fidedigna, quando comparados ao padrão ouro.

    Estudos semelhantes, que buscaram verificar a validade de aplicativo para smartphone, também encontraram correlações entre os equipamentos. Para corroborar com os achados, Scully et al. (2012) encontraram médias semelhantes da FC ao comparar fotopletismiografia em um aplicativo de celular com um oxímetro de pulso.

    Um estudo com pacientes que apresentavam problemas de taquicardia em um hospital pediátrico, comparou dados do eletrocardiograma com o de fotopletismiografia de quatro aplicativos para smartphone da marca IPhone, baixados da Appstore. Os resultados mostraram correlações significativas entre as pulsações obtidas em cada aplicativo e as FCs obtidas pelo eletrocardiograma (Ho et al., 2013). Gregoski et al. (2012) para validarem um aplicativo de FC em um andróide, compararam a fotopletismiografia do dedo com um que analisava oximetria de pulso e eletrocardiograma para fins de telemedicina e encontraram correlações entre os dados.

    Por fim, nota-se nos artigos analisados, assim como na presente pesquisa, que é possível correlacionar a FC de aplicativos de celular com o uso do dedo com o eletrocardiograma. No presente estudo, houve correlação entre os aplicativos utilizados, sendo que a média entre os mesmos nas diferentes posições apresentaram valores próximos. Neste sentido, acredita-se que é possível medir a FC com o aplicativo Fitlab. Porém, de acordo com a literatura encontrada, o uso destes aplicativos não devem ser utilizados como forma exclusiva de medição. Pacientes que dependem de diagnósticos clínicos relacionados à sua FC devem incluir outras formas de análise (Ho et al., 2013).

5.     Conclusão

    De acordo com a proposta do estudo, os aplicativos analisados foram possíveis de validação para medir a frequência cardíaca, sendo que a posição em pé apresenta valores mais semelhantes da FC ao comparar todos os equipamentos. Apesar dos dados coletados apresentarem uma correlação muito forte, saliente-se que este tipo de aplicativo não é indicado como única ferramenta para análise da FC em indivíduos com problemas cardíacos.

Bibliografia

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