“今早起床，感覺不太好，有點累。”

　　“嗯，不過我還是決定堅持完成我的跑步計劃。”

　　“我不是一個輕言放棄的人。”

　　“我相信我的精神毅力可以戰勝我的身體。”

　　如果你是一個跑步愛好者或一個“跑者”，你可能經常對自己說如此的話。

　　美國《運動醫學》雜志的數據顯示：據統計，37%-56%的跑步者都經歷過受傷的情況，其中30%-90%跑步受傷者暫停訓練，20%-70%跑步受傷者不得不接受醫學治療。按此比例，每一年僅僅美國就有上千萬跑步者因為受傷而不得不暫時中斷練習或者去醫院治療。不正確的跑步姿勢及運動過量是跑步損傷的主要原因。其中30%-90%是因過量運動導致受傷。

　　另外據世界著名跑步雜志《跑者世界》的一份調查顯示，每5萬名完成馬拉松的參賽者中，就有1人死亡(包括賽后24小時內的猝死者)，平均每2場大型馬拉松賽事就有1人猝死。

　　圖1 運動損傷

　　跑步導致的運動損傷主要有三大原因：過量運動、跑步姿勢錯誤、核心肌肉力量不足;而運動猝死九成因心臟問題引起。這篇文章主要結合當下時興的智能穿戴領域新技術，通過從運動損傷預防及運動猝死原因及現狀分析，來探討運動手表的心電功能是如何解決運動安全問題。

　　一、心電測量預防運動損傷

　　有研究試圖通過測量下肢不對稱的跑步步態來量化休息和疲勞狀態之間的跑步形式的變化，其結果顯示：膝關節內旋轉和膝關節僵硬程度隨疲勞而變得不對稱，分別增加了14%、5.3%。疲勞狀態下異常的跑步姿勢使得每一次觸地都會對足部及膝部等人體關節造成不同程度的磨損，而數以萬計的沖擊則將最終導致運動損傷。疲勞狀態下的過量運動是導致跑步損傷的主要原因之一。

　　過量運動或疲勞運動會導致運動損傷已經被廣泛認可，但如何判斷運動過量及是否疲勞卻是一項無法精準衡量及定義的難題。由于不同用戶的個體差異性大，因此由絕對運動量來判斷存在很大誤差。馬拉松冠軍每天訓練20公里，狀態仍然很好;但一個普通人每天跑5公里也可能導致運動損傷;同時個人主觀判斷是否疲勞也受情緒等影響而產生偏差。

　　具備心電功能的運動手表主要是依靠精準測量運動心率及疲勞度測試來預防跑步運動損傷：運動心率監測用于運動中實時監控運動強度，防止運動損傷，提高運動效率;疲勞度測試用于運動前身體狀態評估，防止過量運動導致的運動損傷。

　　1、心率變異性

　　心率變異性(HRV， heart rate variability)可反映自主神經系統活性和定量評估心臟交感神經與迷走神經張力及其平衡性，從而判斷其對心血管疾病的病情及預防，是預測心臟性猝死和心律失常性事件的一個有價值指標。自主神經系統活動的量化可以通過心率變化的程度表現出來，HRV能反映由訓練引發的自主神經系統的功能變化，并制定個體化的運動處方。

　　圖2 HRV數據統計

　　2、疲勞度測試

　　通過運動手表中配置的心電芯片來采集人體的心電(ECG， electrocardiogram)原始數據，ECG心電數據只能由專業醫師進行經驗分析，普通用戶看不懂也無法理解。通過心電ECG原始數據配置醫學算法要求來計算得出HRV數值，再將HRV數值中的時域指標Ln rMMSD數據進行一定的數學和醫學依據換算，同時方便用戶解讀參數及直觀理解，再將得到的數據定義為疲勞度，并將疲勞度數值對應成為百分制。疲勞度數值區間定義如下，一般來說疲勞度測試數值越高，狀態越好。

　　(1)80～100：狀態好;

　　(2)65～80：狀態一般;

　　(3)50～65：狀態疲勞;

　　(4)0～50：狀態非常差;

　　圖3 埃微能量手表P1測試疲勞度

　　用戶在佩戴心電手表后測試疲勞度，并根據測試出的數值即可直觀的判斷自己的身體狀態。運動后或過度疲勞會降低HRV，HRV降低或增加會直觀的改變疲勞度數值，HRV還會隨年齡增長而逐漸下降。用戶應結合當日的運動量來比較個人疲勞度數據的相對變化。

　　心率帶采用心電信號計算疲勞度數據準確，但使用便捷性差，無法在運動時長期使用。對于跑者來說，要獲取自己的HRV數據，去醫院測量HRV的數據會更準確，但不能獲得持續性的HRV數值，且無法獨立獲得一個實驗室的HRV專項檢測的支持。

　　佩戴配置有心電功能的運動手表因能直接采集ECG數據而通過測量出的HRV數值換算得出疲勞度，且在保證準確性的前提下達到便捷測試使用的目的，這對大部分用戶是可以輕松實現的，這也是心電手表相較于普通心率手表的重要差異點。

　　3、疲勞度測試意義

　　運動損傷多是由過度訓練導致，疲勞度測試是監測訓練和恢復平衡情況的有效工具，疲勞度測試數值可幫助您防止訓練過度，提高訓練效率和保障運動安全。疲勞度測試中測量的HRV是自主神經系統紊亂的良好指標，因疲勞或過度訓練會導致人體交感神經系統興奮。HRV代表了一種量化標測，通過測量連續正常間期變化的變異性來反映心率變化程度、規律，從而用以判斷其對心血管活動的影響。HRV降低為交感神經張力增高，屬不利因素;HRV升高為副交感神經張力增高，屬保護因素。

　　HRV測量結果會受一些外界因素的影響，例如精神壓力、睡眠、潛在疾病、環境變化(溫度、高度)等，但長期監測HRV可幫助您優化訓練，并防止訓練過度。長期監測鐵人三項專業運動員的HRV數據顯示能有效預防非功能性過度訓練，這就說明HRV是一種檢查運動過量的有效客觀手段。

　　圖4 心電手表預防運動損傷原理

　　HRV最直觀的反饋是，對于跑者或運動愛好者來說，HRV數值越高，說明有氧耐力越強。運動員可以通過心電手表定期測量疲勞度數值高低來調整運動訓練計劃，在疲勞度數值持續性提升后再逐步增加訓練強度，從而起到防止過量運動導致運動損傷。

　　4、疲勞度具體應用

　　HRV對疲勞和訓練過度產生的反應存在個體差異因人而異，這也造成了一些小白用戶對疲勞度的誤解。整體而言，HRV的變化可用于判斷運動前自主神經功能狀態，制定個體化的運動處方，因此用戶可根據每天的疲勞度數值來調整鍛煉強度。

　　建議首先進行基準測試，可在2周內連續測量4～6天疲勞度數值，并以此數據的平均值做為個人基準值。做基準測試的2周應當保持日常運動量，而非大量運動或完全休息的期間。在測試得出基準疲勞度數值后，在后期開始運動前，可將單次的疲勞度實測值與疲勞度基準值做對比，計劃制定原則：

　　(1)當測試疲勞度數值<個人疲勞度基準值，則可適當降低訓練強度。

　　(2)當測試疲勞度數值>個人疲勞度基準值，則可適當增加訓練強度。

　　圖5 疲勞度數值與運動強度

　　如上圖所示，白色曲線代表疲勞度，條形柱狀圖代表運動量。周二測試疲勞度數值高，表示個體狀態好，可在常規運動的基礎上加大運動量;周三測試疲勞度低，代表個體狀態不好，建議當天常規運動的基礎上降低運動量。

　　利用HRV或疲勞度制定個性化訓練計劃已被部分專業運動員采用，隨著測量ECG及HRV數據的產品的便捷化及精度提升，越來越多的業余運動員和普通大眾也可以利用疲勞度數據來指導自己的健身運動。如長期堅持使用，則能降低預防過量導致的運動損傷風險。