Hoe hoger je lichaamsvetpercentage, hoe minder nauwkeurig je smartwatch de calorieën meet die je verbrandt tijdens het sporten

Hoe hoger je lichaamsvetpercentage, hoe minder nauwkeurig je smartwatch de calorieën meet die je verbrandt tijdens het sporten – blijkt uit nieuw onderzoek.

Smartwatches zijn een steeds populairder middel geworden om de gezondheid en conditie van mensen in de gaten te houden. Ongeveer 100 miljoen – bijna 4 op de 10 – volwassenen bezitten een smartwatch. Wereldwijd schat marktonderzoek het aantal smartwatch-dragers op ongeveer 560 miljoen .

Steeds meer onderzoek toont echter aan dat een van de meest gebruikte meetwaarden van smartwatches – het aantal verbrande calorieën – vaak onnauwkeurig is.

Ik ben bewegingswetenschapper en ik bestudeer bewegingsgedrag en de integratie van draagbare technologie. Onlangs heb ik samen met een team van collega’s van het Medical Photonics Laboratory van Florida International University een onderzoek uitgevoerd naar de nauwkeurigheid waarmee veelgebruikte smartwatches fysiologische reacties tijdens het sporten meten, en of die nauwkeurigheid verschilt per individu.

Ons team ontdekte dat deze apparaten niet alleen aanzienlijke fouten kunnen maken bij het meten van het aantal verbrande calorieën, maar dat die fouten ook toenemen naarmate het lichaamsvetpercentage van de drager stijgt.

Basisprincipes van smartwatches

De meeste smartwatches bevatten accelerometers die beweging meten en gebruiken een lichtsensor om de hartslag te schatten. Bij elke hartslag verandert de hoeveelheid bloed die door de bloedvaten in je pols stroomt. Bloed absorbeert licht, waardoor het horloge veranderingen in het teruggekaatste licht naar de sensor kan registreren. Aan de hand van dat patroon kan het horloge je hartslag schatten.

Het horloge combineert de gegevens van deze sensoren met informatie over de gebruiker, zoals leeftijd, geslacht, lengte en gewicht. Vervolgens gebruikt het een algoritme om te schatten hoeveel energie die persoon heeft verbruikt.

Hartslag en beweging zijn relatief makkelijk te meten signalen voor een apparaat dat om de pols wordt gedragen, maar calorieverbruik is veel complexer. Het vereist dat het horloge verschillende gegevens gebruikt die het redelijk goed kan meten om iets te voorspellen wat het niet direct kan meten. Maar verschillen in de lichaamssamenstelling, conditie, bewegingsefficiëntie en fysiologische reacties op inspanning van de drager kunnen die voorspelling allemaal beïnvloeden.

Hoe we het onderzoek hebben uitgevoerd

Voor ons onderzoek rekruteerden we 58 volwassen personen van Latijns-Amerikaanse afkomst uit Miami, waar ons laboratorium gevestigd is. Deze groep vertegenwoordigde een breed scala aan lichaamsvetpercentages en huidtinten. Dankzij deze verschillen konden we niet alleen onderzoeken of de horloges over het algemeen nauwkeurig waren, maar ook of hun nauwkeurigheid veranderde afhankelijk van wie ze droeg .

Elke deelnemer voltooide een gestandaardiseerde fietssessie terwijl hij of zij vier populaire consumentenapparaten droeg: een Apple Watch Series 8, een Garmin Forerunner 955, een Samsung Galaxy Watch 5 en een Fitbit Sense 2. De deelnemers wisselden gedurende 10 minuten af ​​tussen oefeningen met een matige en een hoge intensiteit op een ligfiets.

Tijdens het fietsen maten we hun energieverbruik met behulp van een metabolische analyzer. Dit apparaat vangt de gassen op die iemand in- en uitademt via een masker en meet deze. In de bewegingswetenschappen wordt dit beschouwd als de meest betrouwbare manier om het calorieverbruik te meten. Deze meting leverde ons een waarde op waarmee we de calorieschatting van elk horloge konden vergelijken.

Ons protocol bood de horloges een relatief gecontroleerde omgeving om te functioneren. We kozen bewust voor fietsen in ligpositie, omdat dit ons in staat stelde de trainingsintensiteit nauwkeurig te controleren en tegelijkertijd de polsbeweging te minimaliseren. Polsbeweging kan namelijk de hartslagmeting van draagbare apparaten verstoren.

Elke deelnemer droeg twee horloges om elke pols. We randomiseerden de plaatsing voor het geval één positie een voordeel zou opleveren. We vonden geen bewijs hiervoor.

Substantiële fout

Alle vier de horloges vertoonden een aanzienlijke foutmarge bij het meten van het calorieverbruik. De mediane foutmarge over de apparaten lag tussen de 15% en 25%, wat betekent dat zelfs vóórdat individuele verschillen in overweging werden genomen, de schattingen van de horloges vaak significant verschilden van onze laboratoriummetingen.

Apple, Garmin en Samsung overschatten alle drie systematisch het calorieverbruik. Apple had de kleinste gemiddelde systematische fout, terwijl Garmin en Samsung grotere overschattingen produceerden.

Fitbit leverde een ander probleem op. Hoewel de gemiddelde fout na uitsluiting van gegevens van slechte kwaliteit niet systematisch positief of negatief was, produceerde het apparaat verschillende duidelijk onwaarschijnlijke schattingen, die we als apparaatfouten beschouwden, waaronder zeven metingen die meer dan 450% hoger waren dan de waarde gemeten door het metabolisme.

De algemene onnauwkeurigheid was niet bijzonder verrassend en is al eerder uitgebreid onderzocht . Wat ons wel verraste, was de sterke correlatie tussen het percentage lichaamsvet en de meetfout. We ontdekten dat naarmate het percentage lichaamsvet toenam – oftewel, hoe meer lichaamsvet de drager had – hoe onnauwkeuriger de metingen van het horloge werden wat betreft het aantal verbrande calorieën.

Dit gold voor alle apparaten die we hebben getest, hoewel de omvang van het effect per merk sterk varieerde. De fouten bij sommige horloges liepen op van ongeveer 50% tot 100% of zelfs meer bij deelnemers met een hoger lichaamsvetpercentage.

Om dat in meer praktische termen uit te leggen: stel je voor dat onze toonaangevende metabolische analyzer een energieverbruik van 100 calorieën meet tijdens een trainingssessie. Een overschatting van 50% zou ertoe leiden dat het horloge ongeveer 150 calorieën weergeeft. Een overschatting van 100% zou ertoe leiden dat het horloge ongeveer 200 calorieën weergeeft.

We hebben onder de door ons geteste omstandigheden geen significant effect van de huidskleur op de foutmarge van het calorieverbruik vastgesteld.

Wat dit betekent voor gebruikers van smartwatches

Uit dit onderzoek kunnen we niet opmaken waarom het percentage lichaamsvet zo’n significant effect had. De manier waarop de schattingsalgoritmes worden ontwikkeld en gekalibreerd, speelt mogelijk ook een belangrijke rol, maar omdat elk apparaat zijn eigen versie van een gepatenteerd algoritme gebruikt, kunnen we niet precies weten hoe het het calorieverbruik meet.

Mensen met een hoger percentage lichaamsvet behoren waarschijnlijk tot degenen die het meest geïnteresseerd zijn in het gebruik van draagbare apparaten ter ondersteuning van gewichtsverlies. Onze resultaten wijzen er echter op dat zij mogelijk ook de minst nauwkeurige schattingen van het calorieverbruik ontvangen.

Een afwijking van 50 of 100 calorieën tijdens een korte trainingssessie lijkt misschien niet zo belangrijk, maar die afwijking kan na verloop van tijd flink oplopen. In de praktijk: als je een lichaamsvetpercentage van 35% of hoger hebt en je traint 4 uur per week, kan je horloge 1200 tot 2400 calorieën per week te veel aangeven. Als je je gewicht probeert te beheersen aan de hand van de gegevens van je horloge, kun je onterecht bijna een hele dag aan calorieën binnenkrijgen, terwijl je denkt dat je die tijdens je trainingen hebt verbrand.

Wat consumenten kunnen doen

Dit betekent niet dat smartwatches geen waarde hebben.

In een parallelle studie met hetzelfde trainingsprotocol ontdekte ons team dat deze apparaten de hartslag met redelijke nauwkeurigheid meten . Afhankelijk van de activiteit kunnen deze apparaten ook nuttige informatie verschaffen over andere parameters, zoals trainingsduur, afstand en tempo.

Op basis van de resultaten van ons onderzoek raad ik smartwatchgebruikers aan om het aantal calorieën als een schatting te beschouwen in plaats van een exacte meting. Als je doel is om af te vallen, zou ik voorzichtig zijn met het gebruiken van dat getal om te bepalen hoeveel je moet eten of om het succes van een training te beoordelen.

Het analyseren van patronen over tijd kan ook nuttig zijn, vooral in combinatie met hartslag, trainingsintensiteit, veranderingen in lichaamsgewicht en je eigen ervaring. Een consistent getal is echter niet per se een nauwkeurig getal. Een apparaat kan het calorieverbruik systematisch overschatten en toch een zeer consistente meting laten zien bij elke training.

Draagbare technologie zal zich blijven verbeteren. Betere sensoren kunnen bijdragen aan die vooruitgang, maar het verbeteren van de manier waarop energieverbruik wordt geschat bij mensen met verschillende lichaamsbouw is wellicht net zo belangrijk.

In ons laboratorium breiden we onze experimenten met smartwatches nu uit naar krachttraining, waarbij de combinatie van pols- en lichaamsbeweging, samen met variërende trainingsintensiteit, een nauwkeurige inschatting nog lastiger kan maken. Ook andere laboratoria over de hele wereld werken aan de verbetering van deze technologieën en onderzoeken hoe ze kunnen bijdragen aan betere gezondheidsbeslissingen.