Giyilebilir Teknolojinin Temelleri

Giyilebilir izleme, sporda değil klinik enstrümantasyonda kök salmıştır. 1950’lerde geliştirilen taşınabilir bir EKG kaydedicisi olan Holter monitörü, fizyolojik sinyallerin serbest yaşam aktivitesi sırasında yakalanabileceği ilkesini ortaya koymuştur. 1960’larda popüler olan mekanik pedometreler, aynı şeyi ambülatuvar aktivite sayımları için yapmıştır. Kalp atış hızı göğüs kayışları, Polar’ın 1980’lerin başında Sport Tester’ı piyasaya sürmesiyle tüketici spor pazarına ulaşmış, rekreasyonel ve rekabetçi sporculara yapılandırılmış kalp atış hızı temelli dayanıklılık antrenmanını açmıştır. GPS tabanlı sporcu takibi, 2000’lerin başında ragbi ve Avustralya futbolunda başlangıçta sırtta taşınan birimler olarak elit takım sporunda ortaya çıkmıştır. Eylemsizlik ölçüm birimleri (ivmeölçer, jiroskop ve manyetometreyi birleştiren küçük paketler) son on yılda araştırma enstrümantasyonundan ana akım antrenörlük araçlarına benzer bir yörünge izlemiştir. Sonraki dalga, akıllı tekstilleri (giysilere dokunmuş sensörler), sürekli biyokimyasal izlemeyi (özellikle klinikten performans bağlamlarına geçen sürekli glikoz monitörleri) ve tüketici sınıfı saatlerde ve yüzüklerde giderek daha sofistike optik algılamayı içermektedir.

Bu 70 yıllık yörünge boyunca görülen örüntü, “teknolojinin antrenörlere itildiği” değil, “antrenörlerin ve araştırmacıların yanıtlamak için enstrümantasyon gerektiren sorular sorduğu”dur. Uygulamacı antrenör için çıkarım basittir: Yeni bir giyilebilir cihazla karşılaştığınızda önce hangi antrenörlük sorusunu yanıtlamaya çalıştığını sorun. Bu soruyu kendi sporunuz ve sporcularınız için ifade edemiyorsanız, cihazın pratiğinizi değiştirme olasılığı düşüktür.

Antrenörler genellikle sensör isimlerini duyar ve onları anladıkları sonucuna varır. Daha derin yetkinlik, her sensörün fiziksel olarak ne ölçtüğünü ve cihazın bu ölçümden ne türettiğini bilmektir. İkisi sıklıkla karıştırılır ve bu, altta yatan sinyali gürültülü olan türetilmiş metriklere aşırı güvene yol açar.

İvmeölçerler bir, iki veya üç eksende doğrusal ivmeyi ölçer. Yalnızca ivmeölçer verisinden cihazlar; adım sayıları, çarpma şiddetleri ve belirli kompozit “yük” metriklerini tahmin eder. Sinyal güçlüdür ancak belirsizdir: Bir araçtaki titreşim ile bir ayak basışı, düşük örnekleme hızlarında benzer görünebilir.

Jiroskoplar açısal hızı (bir eksen etrafındaki dönüş hızını) ölçer. Üç eksenli bir IMU’da ivmeölçerlerle birleştirildiklerinde, yön kestirimine ve hareket örüntüsü tanımaya (sıçrama, yön değiştirme, yürüyüş fazları) olanak tanır.

Manyetometreler yerel manyetik alanı ölçer; pusula referansı olarak ve yön kestirimlerindeki kaymayı düzeltmek için kullanılır. Yakındaki ferromanyetik metale ve elektronik gürültüye duyarlıdırlar; bu durum, kapalı alan spor ortamlarındaki güvenilirliklerini sınırlar.

Optik fotopletismografi (PPG) sensörleri dokuya yeşil veya kızılötesi ışık gönderir ve pulsatil kan akışının neden olduğu yansıyan ışıktaki varyasyonu ölçer. Bilek tabanlı saatler ve kol bandı kalp atış hızı monitörleri PPG kullanır. Sinyal; hareket artefaktlarına, ten rengine, periferik vazokonstriksiyona ve cihazın cildi sıkma derecesine duyarlıdır.

Elektrokardiyogram (EKG) elektrotları kalbin elektriksel aktivitesini doğrudan ölçer. Göğüs bandı kalp atış hızı monitörleri tipik olarak tek kanallı EKG yaklaşımı kullanır. Sinyal, özellikle dinamik egzersizde PPG’den genellikle daha doğrudur ancak doğrudan cilt teması ve kayışa tolerans gerektirir.

GPS/GNSS alıcıları uydulardan gelen sinyalleri üçgenleştirerek konumu belirler. Doğruluk; görünür uyduların sayısına ve geometrisine, alıcının çipset kalitesine, atmosferik koşullara ve yerel çevreye (açık alan, kentsel kanyon veya kapalı alan) bağlıdır. Toplam mesafe ve yüksek hızlı koşu mesafesi gibi GPS türevi metrikler, açık dış mekan sporunda güçlüdür; kapalı alanda bozulur veya başarısız olur.

Yüzeyel elektromiyografi (sEMG) sensörleri kasın elektriksel aktivitesini cilt üzerinden ölçer. Kas aktivasyonu ve yorgunluk tahmininde kullanılır; ancak sinyal kalitesi elektrot yerleşimine, cilt hazırlığına ve harekete son derece duyarlıdır.

Sıcaklık sensörleri ve galvanik cilt tepkisi sensörleri, bazı toparlanma ve stres izleme cihazlarında kullanılan cilt sıcaklığını ve elektrodermal aktiviteyi yakalar.

Pratik açıklayıcı bir ayrım:

Ölçülen büyüklükten çıkarsanan yapıya doğru ne kadar uzaklaşırsanız, o kadar çok varsayım katmanı biriktirirsiniz. İki cihaz aynı alıştırma için “farklı” PlayerLoad değerleri bildirdiğinde, yanıt genellikle birinin yanlış ve diğerinin doğru olduğu değil, farklı tescilli türetme formüllerini kullandıkları gerçeğidir.

Markaları sıralamak yerine, cihaz pazarını öğretmenin en kalıcı yolu kategoriler üzerindendir. Aşağıdaki tablo göstergeseldir; spesifik modeller hızlı değişir ancak kategoriler ve davet ettikleri sorular istikrarlıdır.

Her antrenörün ihtiyacı olan üç sade tanım:

Geçerlilik, bir cihazın iddia ettiği şeyi ölçüp ölçmediğini sorar. Toplam mesafe bildiren bir GPS birimi, kabul edilebilir bir marj içinde altın standart bir referansla (örneğin ölçülmüş bir pist) uyuşuyorsa bu amaç için geçerlidir.

Güvenilirlik, koşullar sabit olduğunda cihazın tutarlı sonuçlar verip vermediğini sorar. Aynı sporcunun aynı rotada iki ardışık gün koştuğunda farklı toplam mesafe okumaları veren bir cihaz güvenilmezdir.

Ekolojik geçerlilik, laboratuvarda kurulan geçerlilik ve güvenilirliğin gerçek antrenörlük koşullarında (rüzgar, ter, temas, kapalı veya açık alan, kavranmış nesneler, hava durumu) geçerliliğini koruyup korumadığını sorar.

Araştırma kanıtı. Sperlich ve Holmberg (2017), British Journal of Sports Medicine’da kısa ama etkili bir başyazıda “giyilebilir, evet ama yetenekli mi…?” uyarısında bulunmuştur. Pazarlanan performans ile doğrulanmış performans arasındaki boşluk genellikle büyüktür. Düking, Hotho, Holmberg, Fuss ve Sperlich (2016), ticari olarak temin edilebilen giyilebilir cihazları incelemiş ve yalnızca dokuz cihazın doğruluğunun, güvenilirliğinin veya geçerliliğinin bilimsel olarak değerlendirildiğini bulmuştur. Akenhead ve Nassis (2016), antrenörlerin izleme araçları hakkındaki kararlarının doğrulama durumu konusunda önemli belirsizlik altında alındığını belgelemiştir.

Bir doğrulama çalışmasının özeti beş dakikada nasıl okunur. Şunları arayın: (a) örneklem (kim, hangi sporda, hangi yoğunlukta test edildi); (b) altın standart (cihaz neyle karşılaştırıldı); (c) istatistik (yalnızca korelasyon değil, ortalama yanlılık ve uyum sınırları); (d) ekolojik eşleşme (koşullar sizinkine benziyor muydu?). Bir cihaz yalnızca yavaş koşu bandı hızlarında doğrulandıysa, bunun sprint antrenmanına genellenebileceğini varsaymayın.

Bir cihazı açmadan önce her antrenörün anlaması gerekenler.

Avrupa Birliği’nin Genel Veri Koruma Tüzüğü (Tüzük 2016/679) altında, kişisel veri, kimliği belirlenebilir bir gerçek kişiyle ilgili herhangi bir bilgidir. Sağlık verileri (kalp atış hızı, biyomekanik veri, uyku, antrenman yükü) Madde 9 kapsamında özel nitelikli kişisel veri olarak ele alınır ve daha sıkı işlem gerektirir. Asgari operasyonel sonuçlar:

• Veriyi işlemek için açık bir hukuki sebebiniz (Madde 6) ve sağlık verisini işlemek için açık bir sebebiniz (Madde 9) olmalı; en yaygın olarak tıbbi bağlam olmayan bir spor antrenörlüğü ortamında açık rıza.
• Rıza bilgilendirilmiş (sporcu neyin toplandığını, neden, kimle paylaşıldığını ve ne kadar süre tutulduğunu anlar) ve özgürce verilmiş (seçilme baskısından kaynaklanan zorlama olmadan) olmalıdır.
• Reşit olmayan sporcular ek koruma gerektirir: ebeveyn veya vasi rızası, sporcunun yaşına uyarlanmış daha basit açıklamalar.
• Veri minimizasyonu uygulamalısınız: yalnızca ihtiyacınız olanı toplayın.
• Saklama sürelerini (verinin ne kadar saklandığını) tanımlamalı ve iletmelisiniz.
• Bir ihlal olursa ne yapacağınıza dair bir planınız olmalıdır: GDPR altında belirli ihlaller 72 saat içinde bildirilmelidir.

Modül 5, yönetişimin operasyonel ele alınışını derinleştirir. Modül 1 için operasyonel kural basittir: yerinde bir bilgilendirilmiş rıza süreci olmadan cihaz dağıtmayın.