Garmin 24小時全天候健康監測數據如何運算?與背後頂尖團隊

25 十一月, 2021

Garmin 健康監測手錶提供了個人的健康資訊以及活動分析，不論你是想要透過觀察心率來幫助了解身體狀態，或是想要透過睡眠監測數據來幫助改善你的睡眠品質，或是在壓力過大時提醒自己適當放鬆，Garmin心率手錶都能幫助您。究竟這些數據是怎麼來的? 睡眠分數如何計算? 以及心率&壓力指數如何計算?

說到這裡，你一定要先知道手上的Garmin心率手錶上眾多的健康數據，背後龐大的數據資料庫團隊Firstbeat Analytics:

Firstbeat發源自芬蘭，它起初為芬蘭奧林匹克運動研究室和韋斯屈萊大學聯合進行的研究衍生出來，藉由長達20年，累積超過100,000個真實資料評估，例如實驗室內的最大攝氧量及能量消耗量測，發展出屬於自己專業的龐大數據資料庫。

Firstbeat的團隊主要由大量生理專家聯合背書研究，主要專攻的領域包含以下，涵蓋專業選手所需的訓練、表現和恢復等重要元素：

自主神經系統功能測量
耐力運動的訓練、表現和訓練後的恢復
選手過度訓練的生理和心理的追蹤和預測
生理及心理的壓力追蹤

Garmin 心率手錶上的24小時不間斷全天候健康監測數據，以心率為基礎的大部份數據運算來自這個團隊，那麼分別有哪些數據呢? 這些複雜的功能又是如何計算的?

1. 心率變異度&壓力指數

Garmin心率手錶上的壓力指數，告訴我們什麼時候該放鬆，而其背後的參考指標就是來自Firstbeat的心率變異度。心臟的跳動韻律性可以提供我們非常多資訊，心率變異度為不同心跳間隔差異度，目前被認為受到自主神經系統的調控影響，而以下幾項也會同時影響著心率變異度：

呼吸
賀爾蒙反應
代謝和能量消耗
認知及精神負擔
生理訓練生理負擔
壓力反應

放鬆和恢復的期間，心臟的跳動間隔較不規律，心率變異度增加，在壓力下心率變異度則會較低，而一般來說心跳數和心率變異度大致呈反向關係，外部影響心率變異度的因子包含訓練和工作的負擔，內部因素包含營養攝取不良、生病、飲酒等等。

為了以科學的方法衡量和追蹤，Garmin 心率手錶採用 Firstbeat 分析演算來解讀心率的即時變化，透過Firstbeat的心率變異度資料庫，更進一步轉換成「壓力指數」以及「呼吸速率」，更簡潔的讓我們快速了解身體狀況。

Firstbeat 的壓力量測分析法歷經十年的驗證和改進，已被醫療、健身和保健的專業人士運用於超過 20 萬項生活方式評估之中。

2. 進階睡眠監測&睡眠分數

「進階睡眠監測」是透過分析使用者的心率、心率變異數值、血氧、呼吸速率和活動數據得出；Garmin部分裝置有更進一步的「睡眠分數」功能，使用的是Garmin 研發的第四代心率感測器（ElevateTM Gen4），並結合新一代 Firstbeat 資料演算法，去量測算出你的「睡眠分數」指標，直觀呈現使用者的身體狀況。

全新的光學心率感測器（ElevateTM Gen4），累積 Garmin近 10 年研發能量。秒級心率追蹤以及反饋，除了心率變化數據更及時，也更加準確。

3. 最大攝氧量(VO2max)

最大攝氧量表示在人體一分鐘內可以消耗的最大氧氣量，它同時也是重要的心肺能力指標。傳統的最大攝氧量需要在實驗室進行，以最大力度進行運動，並且需要特定的器材蒐集並對呼吸的氣體進行分析獲得，在操作方面較為不便，由於需要逼近身體極限，對於使用者的身心壓力也較大。

Firstbeat將最大攝氧量帶出實驗室，讓我們在跑步、騎車等運動的體能追蹤顯得更輕鬆，透過運動時心跳和速度進行多點分析其關係，搭配獨特的演算法得到當下的攝氧量資訊，不能說和實驗室內的結果同樣準確，但是對於長期的體能進展追蹤有非常大的價值。

最大攝氧量數值可以讓用戶以一致的方式看到體能的進步，對初學者來說，通過4-10週的適當訓練，最大攝氧量指數可以有效提升10-20%，然而若是較進階的訓練者成長幅度就會比較不明顯或者比較波動。

4. 身體年齡

「身體年齡」以簡單易懂的方式反映您的最大攝氧量估計值，計算方式是將目前的最大攝氧量與同性別不同年齡層的正常值相比。

5. 乳酸閾值(Lactate Threshold)

當達到乳酸閾值的速度時，乳酸代謝和產生的速率相當，呈現穩定的平衡，一般人在血液中的乳酸濃度約莫坐落在4mmol/L。目前針對乳酸閾值速度的檢測，主要為循序漸進的速度提升，搭配不斷地透過手指或者耳垂採血以持續追蹤乳酸濃度，這樣的操作方式對於一般人來說比較侵入式且難度相對較高。

透過Firstbeat技術，Garmin手錶可以在非侵入的情形下，在運動中自動偵測達到乳酸閾值對應的心跳和配速(須配戴心率帶)，手錶主要利用了我們的心率、配速以及心率變異度的分析，評估呼吸速率的變化；當超過乳酸閾值強度時，身體所需耗氧量及乳酸濃度快速上升，反應在快速上升的心率和呼吸頻率，手錶即可透過這一個拐點，算出達到乳酸閾值時，對應的心跳和配速。

延伸閱讀：使用Garmin手錶，透過「乳酸閾值」快速了解你的體能

6. 運動後過攝氧量(Excess Post-Exercise Oxygen Consumption, EPOC)和訓練效果(Training Effect)

EPOC是一種訓練生理指標，以mL/kg為單位，可以反映出運動後對於身體狀態的波動，作為運動帶來的負荷及恢復的參考。相同於攝氧量的量測，EPOC也必須要在實驗室透過特定儀器蒐集氣體進行分析，而Firstbeat經由偵測訓練中的心跳及當下體能指數，利用演算法精準推估出EPOC，在Garmin心率手錶上則換算成訓練負荷(Training Load)。

另外，基由已知的EPOC負荷數值，Firstbeat進一步去算出該次訓練的訓練效果(Training Effect)，數值從0到5，分別象徵最輕度到過度訓練，近年更細分成有氧和無氧，幫助我們更精細掌握自己每次訓練的成效。