Comment fonctionnent les trackers du sommeil et de la condition physique et en valent-ils la peine ?

Si vous avez lu des articles sur les traqueurs de fitness, ils ont probablement été écrits par des accros de l’entraînement compulsif qui les comparent pour savoir s’ils peuvent suivre ces millions de kilomètres à vélo ou ces marathons d’entraînement. Eh bien, je ne suis pas l’un d’entre eux. Mais la technologie des traqueurs de sommeil et de fitness est assez étonnante et mérite qu’on s’y attarde. Et oui, ils peuvent aussi procurer des bienfaits pour la santé du reste d’entre nous qui faisons de l’exercice lorsque le temps le permet.

Les traqueurs, comme une grande partie du mouvement pour la santé numérique, ont fait beaucoup de chemin ces dernières années. Des simples compteurs de pas, peu précis, d’il y a quelques années, ils ont évolué pour devenir des appareils capables de surveiller votre rythme cardiaque, votre sommeil et d’autres signes vitaux. Cependant, ils sont loin d’être parfaits, et peuvent donc aussi donner une impression de précision imméritée.

Comment fonctionne le suivi des marches et des escaliers

La forme la plus simple de compter les pas consiste à utiliser les données de l’accéléromètre et de l’unité de mesure inertielle (IMU) de l’appareil pour détecter les mouvements rythmiques qui sont cohérents avec le mouvement de va-et-vient qui accompagne généralement la marche ou la course. En utilisant les données des deux capteurs, l’appareil tente de filtrer les faux positifs.

Une fois que l’appareil compte les pas, il les multiplie par une estimation de votre foulée pour calculer la distance que vous avez parcourue à pied ou en courant. Dans le pire des cas, il utilise une estimation générique de votre foulée, mais vous pouvez généralement entrer votre hauteur pour lui donner un point de départ plus précis, ou même entrer directement la longueur de votre foulée. Certains appareils vont un peu plus loin et calibrent votre foulée en comparant les résultats du GPS avec ses estimations. Comme le GPS grand public a une précision limitée, ce processus nécessite généralement plusieurs minutes de déplacement à une vitesse constante. Certains calculent également des longueurs de foulée distinctes pour la marche et la course. Jusqu’à récemment, cela signifiait qu’il fallait se souvenir de dire au tracker quand on commençait une randonnée ou une course. Mais de nombreux appareils plus récents détectent automatiquement le début d’un exercice et le classent de manière appropriée.

Pour avoir possédé divers trackers de fitness Voir sur Amazon au fil des ans, il est clair que compter les pas et les escaliers est autant un art qu’une science à ce stade. Même en utilisant plusieurs trackers de pointe en même temps, le nombre de pas peut varier de 15 %. Les montres et les bracelets de traçage classiques n’ont pas non plus la puissance de traitement nécessaire pour effectuer de nombreuses analyses sophistiquées basées sur l’IA afin d’aider à nettoyer les données.

Les appareils équipés d’un altimètre vous permettent souvent de compter le nombre de marches (ou l’équivalent) que vous avez montées. Ici aussi, la fusion des capteurs est nécessaire, de sorte que l’altitude gagnée en conduisant ou en volant ne soit pas créditée pour votre forme physique (une honte pour les journalistes techniques qui passent beaucoup de temps dans les avions).

Suivre l’ascension peut être encore plus difficile. Par exemple, mon Fitbit Versa rapporte régulièrement des dizaines d’étages grimpés pendant que je joue au tennis, même si chaque étage est censé représenter 10 pieds d’altitude gagnés en marchant ou en courant. En revanche, mon Huawei Band 3 Pro n’est pas dupe. En revanche, le Versa est plus performant pour suivre mes montées et descentes d’escaliers pendant la journée.

Suivi de la condition physique : un autre domaine bouleversé par l’AI

Comme dans de nombreux domaines technologiques, la santé numérique a été considérablement améliorée grâce à l’utilisation de l’IA. Par exemple, au lieu d’écrire de longues séquences de code compliqué basé sur des modèles physiques pour compter les pas, les traqueurs modernes s’appuient sur des réseaux de neurones qui utilisent l’apprentissage machine pour déterminer les pas.

De même, au lieu de s’appuyer sur l’analyse humaine des données relatives au sommeil de chaque patient, les traqueurs disposent de systèmes qui sont formés à partir d’énormes quantités de données d’échantillons étiquetés par l’homme. Ainsi, ils peuvent classer les informations fournies par les capteurs des utilisateurs non seulement en fonction du sommeil ou de l’état de veille, mais aussi en fonction du type de sommeil spécifique.

Comment fonctionne la surveillance de la fréquence cardiaque

Si vous avez déjà eu un problème cardiaque, vous avez peut-être été branché à une machine munie de diverses électrodes pour surveiller votre cœur (un ECG ou un électrocardiogramme). Ces électrodes mesurent les petits courants électriques émis par les « cellules du stimulateur cardiaque » de votre cœur. Les meilleurs moniteurs cardiaques grand public utilisent une version simplifiée de la même technique. On utilise une ceinture thoracique avec des électrodes à l’intérieur. Grâce à cette approche, il est possible d’obtenir une mesure très précise de la fréquence cardiaque, mais aussi de calculer la variabilité de la fréquence cardiaque (VFC), une mesure de la condition physique de plus en plus populaire.

Comme vous pouvez l’imaginer, c’est un peu compliqué, la plupart des cardiomètres utilisent donc un système optique moins précis mais moins compliqué. Les moniteurs optiques de fréquence cardiaque Voir sur Amazon utilisent un procédé appelé photopléthysmographie (PPG) pour calculer votre fréquence cardiaque en faisant pénétrer de la lumière dans votre peau et en mesurant la réflectance. La lumière est émise par des LED (généralement au moins deux) à l’intérieur du dispositif de suivi. Plusieurs LED à différentes fréquences permettent d’obtenir de meilleurs résultats dans la large gamme de couleurs et d’épaisseurs de peau possibles.

Malheureusement, les lectures d’un tracker optique placé sur votre poignet, ou dans un anneau, sont susceptibles de fluctuer lorsque vous vous déplacez. En particulier, si vous courez ou faites du jogging à une cadence similaire à votre rythme cardiaque, il est possible qu’un tracker capte cette cadence et pense qu’il s’agit de votre battement de cœur. C’est ce que l’on appelle souvent le « problème de croisement ». Comme seulement 0,1 % environ de la lumière réfléchie par votre peau est liée au signal du rythme cardiaque, il y a de nombreuses possibilités d’erreur.

Pour y remédier, de nombreux traqueurs intègrent également un accéléromètre pour les aider à ne pas tenir compte des données erronées. La quantité de lumière réfléchie varie également en fonction du niveau de lumière ambiante, car à moins que vous ne soyez dans une pièce sombre ou que votre main et votre poignet ne soient complètement recouverts, la lumière des LEDs sera quelque peu polluée. Les appareils haut de gamme incluent un contrôle de la lumière ambiante pour minimiser ce problème.

En raison de ces problèmes, les appareils de mesure optique du rythme cardiaque les plus précis semblent être les brassards et les pinces qui vont sur votre doigt. Bien entendu, aucun de ces deux dispositifs n’est aussi facile à utiliser qu’un bracelet ou même une bague. C’est pourquoi beaucoup de travail a été fait pour rendre le suivi de la fréquence cardiaque plus précis pour les dispositifs populaires qui peuvent être portés toute la journée (et la nuit). Les fabricants des modèles de marque Garmin, Fitbit et autres affirment que la précision de leurs trackers portés au poignet est inférieure à 5 % de celle d’un appareil de qualité médicale. C’est assez raisonnable si vous voulez juste une mesure générale de votre santé, et une estimation du temps de « cardio » que vous passez à faire de l’exercice chaque jour, mais certainement pas assez pour entraîner des athlètes de haut niveau.

À titre expérimental, je me suis équipé de cinq appareils de suivi différents capables de mesurer la fréquence cardiaque. Pour commencer, nous avons un Sleeptracker de FullPower sous notre matelas (qui utilise la pression et les vibrations pour mesurer le rythme cardiaque pendant le sommeil). Ensuite, j’ai essayé une montre ZeTime, une Fitbit Versa, une Huawei Band 3 Pro et un oxymètre de pouls au bout du doigt, peu coûteux. Alors que les données de la montre ZeTime m’ont presque donné un infarctus (elle a montré des pics massifs pendant le sommeil qui n’avaient certainement pas l’air sain), les quatre autres traceurs étaient généralement cohérents dans leur schéma et assez proches des valeurs réelles. Je suis sûr que certaines des différences étaient dues au fait que j’ai dû en porter plusieurs à la fois, donc aucun d’entre eux n’était vraiment dans un endroit idéal. Aucun de ces appareils n’est cependant assez précis pour calculer le VRC. Le principal fabricant d’applications VRC, EliteHRV, n’utilise que des dispositifs de ceinture thoracique à cette fin.

Utilisation d’un ECG pour détecter une fibrillation auriculaire

Bien que l’Apple Watch 5 ne soit pas le premier à pouvoir être porté pour fournir aux utilisateurs un électrocardiogramme (ECG), il est de loin le plus populaire. Plus précisément, sur demande, le dernier Apple Watch peut fournir un tracé ECG et détecter si l’utilisateur peut souffrir d’un rythme cardiaque irrégulier. Dans ce cas, une fibrillation auriculaire ou une fibrillation a. Pour ce faire, il mesure les impulsions électriques envoyées par le cœur lorsqu’elles atteignent la montre. Pour obtenir une lecture, l’utilisateur pose son doigt à côté de la montre pendant 30 secondes pour fermer le circuit. En soi, le diagnostic d’un rythme cardiaque irrégulier peut ne pas signifier grand-chose, mais c’est une raison suffisante pour envisager une évaluation plus approfondie par un professionnel de la santé. Apple facilite le processus en fournissant un fichier PDF de l’ECG que l’utilisateur peut transmettre à son médecin.

Pour valider l’efficacité de cette fonction, Apple a financé une étude approfondie montrant que les porteurs de sa Watch 5 utilisant cette fonction bénéficient d’avantages similaires à ceux qui portent un appareil médical dans le cadre d’une évaluation plus typique d’une semaine. La détection précoce des symptômes d’une éventuelle maladie cardiaque présente des avantages évidents. Cependant, la communauté médicale est divisée sur l’intérêt de diagnostiquer une fibrillation auriculaire chez des personnes par ailleurs en bonne santé et n’ayant pas de propension spécifique aux maladies cardiaques. Quoi qu’il en soit, cette capacité est certainement un avant-goût de ce que seront probablement les développements futurs dans le suivi de la santé cardiaque par le biais de vêtements populaires.

Comparaison entre le suivi du sommeil et les études sur le sommeil

Si vous souffrez d’un trouble du sommeil ou si vous avez déjà soupçonné un problème d’apnée du sommeil, vous avez probablement été orienté vers une clinique qui pourrait vous charger d’électrodes pour vous permettre de savoir comment, et dans quelle mesure, vous dormez. Mais si vous vouliez simplement avoir une idée de la qualité de votre sommeil et de ce que vous pourriez faire pour l’améliorer, porter une douzaine d’électrodes chaque nuit n’est certainement pas pratique. Voir les sleep trackers sur Amazon.

En utilisant un ou plusieurs capteurs, ils s’appuient sur la science et l’apprentissage des machines pour estimer quand vous dormez, dans quelle phase du sommeil vous vous trouvez, et suggérer divers conseils et bribes d’information sur la santé.

Mon expérience avec cinq différents trackers qui rendent compte du sommeil indique que les produits de consommation peuvent raisonnablement bien faire pour créer un aperçu de votre sommeil et de vos états de veille, et peut-être même du temps total passé dans chacun des états de sommeil étiquetés. Ceux-ci sont communément appelés Light, Deep et REM, bien qu’un chercheur sur le sommeil avec lequel j’ai parlé ait déclaré que le REM médical est suffisamment important pour qu’ils commencent par classer le sommeil en REM et non-REM. De toute façon, il n’y a pas eu de concordance entre les deux types de suivi.

Le système de suivi du sommeil que j’utilise depuis le plus longtemps est le Sleeptracker. Le capteur se place sous votre matelas, ce qui vous évite tout souci. Fullpower a également fait un excellent travail de construction de statistiques de santé basées sur votre profil démographique par rapport à sa communauté d’utilisateurs. Cela leur permet de fournir des conseils d’entraînement intéressants et potentiellement utiles. L’emplacement du capteur les aide également à mesurer le rythme respiratoire – ce que les traqueurs de fitness typiques que j’ai utilisés ne pouvaient pas estimer. En parlant avec Fullpower, la société attribue à ses capteurs de conception interne qui détectent le mouvement sous votre matelas, couplés à un modèle d’IA basé sur 250 millions de nuits de sommeil, le mérite d’avoir donné à l’appareil une précision de plus de 90% et de l’avoir placé en tête de la concurrence. J’ai également posé des questions sur la grande variété de matelas et j’ai appris que l’appareil s’auto-calibrait, toujours sur la base des modèles d’IA basés sur le nuage de la société. En utilisant des capteurs doubles, le Sleeptracker peut également surveiller deux dormeurs dans le même lit, ce qui est assez impressionnant.

Les données du FitBit Versa sur le sommeil de la même nuit. Le schéma général et la durée totale sont similaires, mais les étapes spécifiques varient sensiblement

Les données de sommeil de Fitbit Versa de la même nuit. Le schéma général et la durée totale sont similaires, mais les étapes spécifiques varient sensiblement.

La plupart des autres systèmes de suivi du sommeil utilisés sont simplement des systèmes de suivi de la condition physique qui peuvent effectuer une surveillance continue de la fréquence cardiaque. Ils analysent des données telles que la quantité de mouvement et la fréquence cardiaque pour estimer si vous êtes endormi ou éveillé, et à quel stade de votre sommeil vous vous trouvez. À l’heure actuelle, aucun des traqueurs de forme physique standard n’est certifié comme appareil de qualité médicale ou pour le diagnostic de l’apnée du sommeil. Toutefois, la start-up Beddr dispose d’un appareil que vous pouvez fixer sur votre front et qui comprend également un oxymètre de pouls et peut être utilisé pour détecter les épisodes d’apnée. Fitbit commercialise que ses Charge 3 et Versa ont des capteurs de SpO2 (oxymètre de pouls), mais ils ne font rien actuellement.

Les données sur le sommeil de Huawei pour la même nuit (porté à côté du Versa) montrent qu’il passe beaucoup plus de temps en sommeil profond que tous les autres trackers, ce qui est cohérent avec ses données de référence de 20 à 60 %, ce qui semble également élevé par rapport aux repères utilisés par les autres sociétés. Mise en garde : porter deux trackers sur le même poignet, voire un sur chaque poignet (j’ai essayé dans les deux sens) n’est certainement pas une façon parfaite de les comparer.

Le moi quantifié est en route

S’il est clair que les systèmes de suivi de la condition physique et du sommeil des consommateurs ont encore un long chemin à parcourir avant d’être à la hauteur des procédures de qualité médicale, les progrès ont été et continueront probablement d’être rapides. Les capteurs deviennent plus petits, moins coûteux et plus précis, tout en offrant une puissance de traitement accrue et des outils d’analyse améliorés. Ce qui prenait une grosse montre il y a quelques années peut maintenant être fait avec une bague. La prochaine étape consistera à intégrer davantage les dispositifs de suivi personnel au système professionnel de soins de santé. Cela commence déjà à se faire sur une base limitée, mais il est probable que cela devienne monnaie courante.


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